2017-2018學(xué)年高中物理 第2章 直流電路章末檢測 教科版選修3-1.doc

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第2章 直流電路 章末檢測 (時間：90分鐘　滿分：100分) 一、單項選擇題(本題共6小題，每小題4分，共24分) 1．某同學(xué)研究重慶南開圖書館新的借閱系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，使用飯卡(IC卡)刷卡登記時，所借閱的書還得在消磁系統(tǒng)上消磁(否則出門時會報警)，這樣才能成功借閱自己喜歡的書籍，這種邏輯關(guān)系屬于(　　) A．“非”門 B．“或”門 C．“與”門 D．“與非”門 答案　C 解析　由題意可知，只有兩種情況同時滿足時，才能完成借書過程，故邏輯關(guān)系為“與”的關(guān)系． 2．兩個小燈泡，分別標(biāo)有“1 A　4 W”和“2 A　1 W”的字樣，則它們均正常發(fā)光時的電阻阻值之比為(　　) A．2∶1 B．16∶1 C．4∶1 D．1∶16 答案　B 解析　由P＝I2R知R＝，所以R1∶R2＝16∶1. 3．兩根由同種材料制成的均勻電阻絲A、B串聯(lián)在電路中，A的長度為L，直徑為d；B的長度為2L，直徑為2d，那么通電后在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比為(　　) A．QA∶QB＝1∶2 B．QA∶QB＝2∶1 C．QA∶QB＝1∶1 D．QA∶QB＝4∶1 答案　B 4．如圖1所示，用甲、乙、丙三個電動勢E相同而內(nèi)電阻r不同的電源，分別給定值電阻R供電．已知甲、乙、丙三個電源內(nèi)阻的大小關(guān)系為：r甲＞r乙＞r丙，則將R先后接在這三個電源上時的情況相比，下列說法中正確的是(　　) 圖1 A．接在甲電源上時，電源的輸出電流最大 B．接在丙電源上時，電源的輸出電流最小 C．接在乙電源上時，電阻R消耗的電功率最大 D．接在丙電源上時，電阻R消耗的電功率最大 答案　D 解析　由題，三個電源的電動勢E相等，而內(nèi)阻r甲＞r乙＞r丙，根據(jù)閉合電路歐姆定律I＝得知，接在丙電源上時，電源的輸出電流最大．故A、B錯誤；由公式P＝I2R分析得知，接在丙電源上時，電阻R獲得的電功率最大．故C錯誤，D正確． 5．如圖2所示，R4是由半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻，電阻率隨溫度的升高而減小，電流表是安放在值班室的顯示器，電源兩極之間接一個報警器，當(dāng)R4所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流I和報警器兩端的電壓U的變化情況是(　　) 圖2 A．I變大，U變小 B．I變大，U變大 C．I變小，U變大 D．I變小，U變小 答案　A 解析　當(dāng)R4處出現(xiàn)火情時，R4↓→R總↓→I總↑→U外↓→U并↓→IR3↓→I↑，故A項正確． 6．電源的效率η定義為外電路電阻消耗的功率與電源的總功率之比．在測量電源電動勢和內(nèi)阻的實驗中得到的實驗圖線如圖3所示，圖中U為路端電壓，I為干路電流，a、b為圖線上的兩點，相應(yīng)狀態(tài)下電源的效率分別為ηa、ηb.由圖可知ηa、ηb的值分別為(　　) 圖3 A．75%、25% B．33.3%、66.7% C．50%、50% D．66.7%、33.3% 答案　D 解析　電源的效率η＝100%＝100%.a點對應(yīng)的路端電壓U為4個格，而電動勢E為6個格，因此ηa≈66.7%；b點對應(yīng)的路端電壓為2個格，因此ηb≈33.3%，故D正確． 二、多項選擇題(本題共4小題，每小題4分，共16分) 7．如圖4所示，在一幢居民樓里有各種不同的用電器，如電燈、電視機、洗衣機、微波爐、抽油煙機等．停電時，用多用電表測得A、B間的電阻為R；供電后，設(shè)各家用電器全都同時使用時，測得A、B間電壓為U，進線電流為I；經(jīng)過一段時間t，從總電能表中測得這段時間內(nèi)消耗的電能為W，則下列表達(dá)式用來計算該幢樓居民用電的總功率，其中正確的是(　　) 圖4 A．P＝I2R B．P＝ C．P＝IU D．P＝ 答案　CD 解析　電路消耗的電功率的計算公式P＝IU、P＝是普遍適用的，A、B兩選項只適用于純電阻電路，而電視機、洗衣機、微波爐和抽油煙機都不是純電阻用電器，所以A、B錯誤，C、D正確． 8．某學(xué)生做研究串聯(lián)電路電壓特點的實驗時，接成如圖5所示的電路，接通S后，他將多用電表電壓擋的紅、黑表筆并聯(lián)在A、C兩點間時，電壓表讀數(shù)為U；當(dāng)并聯(lián)在A、B兩點間時，電壓表讀數(shù)也為U；當(dāng)并聯(lián)在B、C兩點間時，電壓表讀數(shù)為零，故障的原因可能是(　　) 圖5 A．AB段斷路 B．BC段斷路 C．AB段短路 D．BC段短路 答案　AD 解析　由題意可得UAB＝UAC＝U，說明由A、B分別至電源的線路均已接通．若BC段完好，則AB段斷路；若BC段短路，則AB段可能斷路，也可能完好．又由題述得UBC＝0，因而可能AB段斷路，或BC段短路，也有可能出現(xiàn)兩者同時發(fā)生的情況．分析時考慮要全面，要把故障的可能原因全部找出來，不要漏掉正確選項． 9．如圖6所示，已知電源電動勢E＝12 V，內(nèi)阻r＝1 Ω，定值電阻R＝2 Ω，通過小燈泡的電流為1 A，已知小燈泡的電阻為3 Ω，小型直流電動機線圈的電阻為1 Ω，則(　　) 圖6 A．電動機兩端的電壓為1 V B．電動機兩端的電壓為6 V C．電動機的輸入功率為6 W D．電動機的輸出功率為5 W 答案　BCD 解析　電動機兩端的電壓UM＝E－I(R＋RL＋r)＝12 V－1(2＋3＋1)V＝6 V，故選項A錯誤，選項B正確；電動機的輸入功率P＝UMI＝61 W＝6 W，P出＝P－I2r＝6 W－1 W＝5 W，故選項C、D正確． 10．如圖7所示，電源的電動勢E＝2 V，內(nèi)阻r＝2 Ω，兩個定值電阻均為8 Ω，平行板電容器的電容C＝310－6 F，則(　　) 圖7 A．開關(guān)斷開時兩極板間的電壓為 V B．開關(guān)斷開時電容器所帶電荷量為410－6 C C．開關(guān)接通時兩極板間的電壓為 V D．開關(guān)接通時電容器所帶電荷量為410－6 C 答案　CD 解析　電容器兩極板間的電壓等于R2兩端的電壓，開關(guān)S斷開時，電路中的總電流為I＝＝ A＝0.2 A，電容器的兩極板間的電壓為U＝IR2＝0.28 V＝1.6 V，此時電容器所帶電荷量為Q＝CU＝310－61.6 C＝4.810－6 C，故選項A、B錯誤；開關(guān)接通時兩定值電阻并聯(lián)，電容器兩極板間的電壓等于路端電壓，電路中的總電流I′＝＝ A＝ A，電容器的兩極板間的電壓U′＝I′R外＝4 V＝ V，此時電容器所帶的電荷量Q′＝CU′＝310－6 C＝410－6 C，故選項C、D正確． 三、實驗題(本題共2小題，共15分) 11．(6分)某直流電動機M轉(zhuǎn)動時的U－I圖像如圖8甲所示，該同學(xué)利用圖乙的實驗電路研究電動機的轉(zhuǎn)動情況，電路中使用恒壓電源(無內(nèi)阻)，R1＝15 Ω，R2是滑動變阻器，電流表A是理想電流表，實驗操作步驟如下： 圖8 (1)閉合開關(guān)S2前，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使其滑動觸頭應(yīng)在________端．(選填“左”或“右”) (2)先閉合開關(guān)S1，開關(guān)S2保持?jǐn)嚅_，此時電流表的示數(shù)為0.6 A，則恒壓電源的輸出電壓為________ V. (3)再閉合開關(guān)S2，然后緩慢調(diào)節(jié)滑動變阻器使電動機恰好轉(zhuǎn)動起來，此時電流表的示數(shù)為1.8 A，直流電動機M實際消耗的電功率為__________ W，滑動變阻器接入電路中的阻值為__________．(計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) 答案　(1)左　(2)9　(3)3.8　4.8 Ω 解析　(1)閉合開關(guān)S2前，調(diào)節(jié)滑動變阻器使其接入電路中的阻值最大，則滑動觸頭應(yīng)在左端． (2)恒壓電源的輸出電壓U＝I1R1＝0.615 V＝9 V. (3)通過直流電動機M的電流I2＝I－I1＝1.8 A－0.6 A＝1.2 A，根據(jù)題圖甲可知此時直流電動機M的電壓為UM＝3.2 V，U2＝U－UM＝9 V－3.2 V＝5.8 V，則直流電動機M實際消耗的電功率為P＝UMI2＝3.21.2 W≈3.8 W，滑動變阻器接入電路中的阻值為R＝＝ Ω≈4.8 Ω. 12．(9分)某同學(xué)要測量一電壓表的內(nèi)阻，所備器材如下： A．待測電壓表V(量程3 V，內(nèi)阻未知) B．定值電阻R0(阻值2 kΩ) C．電池組E(電動勢略小于3 V，內(nèi)阻忽略不計) D．多用電表 E．開關(guān)S1、S2，導(dǎo)線若干 (1)該同學(xué)想利用多用電表粗測電壓表的內(nèi)阻，請將以下主要操作步驟補充完整： Ⅰ.對多用電表進行機械調(diào)零 Ⅱ.將選擇開關(guān)撥到“1 k”的歐姆擋上 Ⅲ.將紅黑表筆短接，進行歐姆調(diào)零 Ⅳ.將圖9甲中多用電表和電壓表連接，其中紅表筆應(yīng)接電壓表的________極(選填“正”或“負(fù)”)． Ⅴ.正確連接后，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)較大，換用“100”的歐姆擋，應(yīng)先________，再次測量，多用電表刻度盤上的指針位置如圖乙所示，測量結(jié)果是________． 圖9 (2)為了更精確測量此電壓表的內(nèi)阻，該同學(xué)設(shè)計了如圖丙所示的實驗電路圖，請在圖丁上用筆畫線代替導(dǎo)線進行實物連接．該同學(xué)首先閉合S1，讀電壓表示數(shù)U1；再閉合S2，讀電壓表示數(shù)U2，則電壓表內(nèi)阻RV＝________(用U1、U2、R0表示)． 答案　(1)Ⅳ.負(fù)?、?歐姆調(diào)零　3 000 Ω (2)見解析圖　R0 解析　(1)根據(jù)多用電表的工作原理可知，紅表筆與電源的負(fù)極相連，黑表筆與電源的正極相連，所以為保證電壓表指針正向偏轉(zhuǎn)，應(yīng)將多用電表的紅表筆接電壓表的負(fù)極；當(dāng)改變不同倍率的歐姆擋后，由于歐姆表內(nèi)阻發(fā)生了變化，因此在測量之前必須進行歐姆調(diào)零這項操作；多用電表刻度盤上的指針位置如題圖乙所示，測量結(jié)果是3 000 Ω. (2)如圖所示，只閉合S1時，電壓表與電阻串聯(lián)，當(dāng)S1和S2都閉合時，電壓表測電源的電動勢(因電源內(nèi)阻忽略不計)，因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，U2＝(R0＋RV)，則電壓表內(nèi)阻RV＝R0. 四、計算題(本題共3小題，共45分) 13．(15分)如圖10甲所示的電路中，R1、R2均為定值電阻，且R1＝100 Ω，R2阻值未知，R3為一滑動變阻器．當(dāng)其滑片P從左端滑至右端時，測得電源的路端電壓隨電源中流過的電流變化圖像如圖乙所示，其中A、B兩點是滑片P在變阻器的兩個不同端點得到的．求： 圖10 (1)電源的電動勢和內(nèi)阻； (2)定值電阻R2的阻值； (3)滑動變阻器的最大阻值． 答案　(1)20 V　20 Ω　(2)5 Ω　(3)300 Ω 解析　(1)將題圖乙中AB線延長，交U軸于20 V處，交I軸于1.0 A處，所以電源的電動勢為E＝20 V，內(nèi)阻r＝＝20 Ω. (2)當(dāng)P滑到R3的右端時，電路參數(shù)對應(yīng)題圖乙中的B點，即U2＝4 V、I2＝0.8 A，得R2＝＝5 Ω. (3)當(dāng)P滑到R3的左端時，電路參數(shù)對應(yīng)題圖乙中的A點，即U外＝16 V，I總＝0.2 A，所以R外＝＝80 Ω.因為R外＝＋R2，所以滑動變阻器的最大阻值為R3＝300 Ω. 14．(15分)如圖11所示的電路中，電源的電動勢E＝12 V，內(nèi)阻未知，R1＝8 Ω，R2＝1.5 Ω，L為規(guī)格“3 V　3 W”的燈泡，開關(guān)S斷開時，燈泡恰好正常發(fā)光．(不考慮溫度對燈泡電阻的影響)試求： 圖11 (1)燈泡的額定電流和燈絲電阻； (2)電源的內(nèi)阻； (3)開關(guān)S閉合時，燈泡實際消耗的功率． 答案　(1)1 A　3 Ω　(2)1 Ω　(3)0.48 W 解析　(1)燈泡的額定電流I0＝＝ A＝1 A 燈絲電阻RL＝＝ Ω＝3 Ω (2)斷開S時，燈L正常發(fā)光，即I1＝I0，根據(jù)閉合電路歐姆定律E＝I0(R1＋RL＋r) 得r＝－(R1＋RL)＝[－(8＋3)] Ω＝1 Ω (3)閉合S時，設(shè)外電路總電阻為R外 R外＝＋R1＝9 Ω 干路電流為I總＝＝1.2 A 燈泡兩端的電壓UL＝I總＝1.2 V 燈泡實際消耗的功率P＝＝0.48 W 15．(15分)一臺電風(fēng)扇，內(nèi)阻為20 Ω，接上220 V電壓后，消耗的功率為66 W．求： (1)電風(fēng)扇正常工作時通過風(fēng)扇電動機的電流； (2)電風(fēng)扇正常工作時轉(zhuǎn)化為機械能的功率和內(nèi)能的功率以及電動機的效率． 答案　(1)0.3 A　(2)64.2 W　1.8 W　97.3% 解析　(1)由P入＝IU得I＝＝ A＝0.3 A (2)電風(fēng)扇正常工作時轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率 P內(nèi)＝I2r＝0.3220 W＝1.8 W 電風(fēng)扇正常工作時轉(zhuǎn)化為機械能的功率 P機＝P入－P內(nèi)＝66 W－1.8 W＝64.2 W 電風(fēng)扇正常工作時電動機的效率 η＝100%＝100%≈97.3%