人教版高中物理选修3-1第二章恒定电流检测题B(带答案)

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人教版高中物理选修3-1第二章恒定电流检测题B(带答案)

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第二章检测(B)
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,第1~6题只有一个选项正确,第7~10题有多个选项正确,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)
1.如图所示,一幢居民楼里住着生活水平各不相同的24户居民,所以整幢居民楼里有各种不同的电器,例如电炉、电视机、微波炉、电脑等。停电时,用多用电表测得A、B间的电阻为R;供电后,各家电器同时使用,测得A、B间电压为U,进线电流为I,则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是(  )
 
A.P=I2R B.P
C.P=IU D.以上公式都可以
解析:因居民楼内各种电器都有,所以不是纯电阻电路,只能用功率公式P=IU计算。所以选项C正确,A、B、D错误。
答案:C
2.竖直放置的一对平行金属板的左极板上用绝缘线悬挂了一个带正电的小球,将平行金属板按如图所示的电路连接,绝缘线与左极板的夹角为θ。当滑动变阻器R的滑片在a位置时,电流表的示数为I1,夹角为θ1;当滑片在b位置时,电流表的示数为I2,夹角为θ2,则(  )
 
A.θ1<θ2,I1<I2 B.θ1>θ2,I1>I2
C.θ1=θ2,I1=I2 D.θ1<θ2,I1=I2
解析:在滑片移动时,滑动变阻器接入电路中的电阻不变,即电路中的电流不变,I1=I2;但滑片移动时,影响平行金属板两端的电压,有Ua<Ub,故有板间电场Ea<Eb,由小球受力平衡得θ1<θ2,所以选项D对,选项A、B、C错。
答案:D
3.用图示的电路可以测量电阻的阻值。图中Rx是待测电阻,R0是定值电阻,G是灵敏度很高的电流表,MN是一段均匀的电阻丝。闭合开关,改变滑片P的位置,当通过电流表G的电流为零时,测得MP=l1,PN=l2,则Rx的阻值为(  )
 
A
C
解析:设MN之间的电压为U,则R0上的电压为UR UM
由题意UR=UM得Rx
答案:C
4.如图所示电路中灯泡L1发光,灯泡L2、L3均不亮,A1有读数,A2没有读数,则产生的故障应是(设只有一处存在故障)(  )
 
A.灯泡L1断路 
B.灯泡L2断路
C.灯泡L2短路 
D.灯泡L3短路
解析:若L1灯泡断路,则L1不亮,A1不会有示数,这和题目已知条件矛盾,因此A错误;若L2断路,则A1不会有示数,故B错误;若L2短路,由于L2和A1支路无电阻,并联电路两端电压为零,所以A2和L3支路无电流,灯L1亮,C正确;若L3短路,则A2应有示数,A1无示数,故D错误。
答案:C
5.如图所示,电路中R1、R2均为可变电阻,电源内阻不能忽略,平行板电容器C的极板水平放置。闭合开关S,电路达到稳定时,带电油滴悬浮在两板之间静止不动。如果仅改变下列某一个条件,油滴仍能静止不动的是(  )
 
A.增大R1的阻值  B.增大R2的阻值
C.增大两板间的距离 D.断开开关S
解析:由闭合电路欧姆定律可知:增大R1阻值会使总电阻增大,总电流减小,R1两端电压增大,则电容器两板间电压增大,板间电场强度增大,油滴受电场力增大,油滴向上运动,选项A错误;电路稳定时R2中无电流,R2阻值变化对电路无任何影响,则选项B正确;只增大板间距离d,会使板间电场强度减小,油滴将向下运动,选项C错误;断开开关S,电容器放电,油滴将向下运动,选项D错误。
答案:B
6.如图所示的电路中,电池的电动势为E,内阻为r,电路中的电阻R1、R2和R3的阻值都相同。在开关S处于闭合状态时,若将开关S1由位置1切换到位置2,则(  )
 
A.电压表的示数变大
B.电池内部消耗的功率变大
C.电阻R2两端的电压变大
D.电池的效率变大
解析:由题意,外电路总电阻从1.5R变 ,造成总电流增大,路端电压减小,由此判断A、C错,B对;由η ,D错。
答案:B
7.如图所示,电阻R1=20 Ω,电动机线圈的阻值R2=10 Ω。当开关打开时,电流表的示数是I0=0.5 A;当开关合上后,电动机转动起来,电路两端的电压不变,电流表的示数I和电路消耗的电功率P应是(  )
 
A.I=1.5 A B.I<1.5 A
C.P=15 W D.P<15 W
解析:由题意知,电路两端的电压U=R1I0=10 V,闭合开关后,当电压全部加在电动机的内阻上时,它的电流为1 A,但只有一部分电压加在电动机内阻上,所以I<1.5 A,B正确。同理电动机所消耗的功率也小于10 W,则电路消耗的电功率P<15 W,D正确。
答案:BD
8.小灯泡通电后,其电流I随所加电压U变化的图线如图所示,P为图线上一点,PN为图线的切线,PQ为U轴的垂线,PM为I轴的垂线,下列说法中正确的是(  )
 
A.随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大
B.对应P点,小灯泡的电阻为R
C.对应P点,小灯泡的电阻为R
D.对应P点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积
解析:由图象可知,图线上各点 ,随U增大而增大,即灯泡电阻增大,A对;图线上某 ,所以P点电阻 B对,C错;对应于P点,小灯泡的功率为U1I1,数值上等于矩形PQOM的面积,故D对。
答案:ABD
9.如图所示,R1为定值电阻,R2为可变电阻,E为电源电动势,r为电源内阻,以下说法中正确的是(  )
 
A.当R2=R1+r时,R2上获得功率最大
B.当R1=R2+r时,R1获得功率最大
C.当R2=0时,R1上获得功率最大
D.当R2=0时,电源的输出功率最大
解析:讨论R2消耗功率时,把R1看成电源内阻,当R2=R1+r时,R2消耗功率最大,A对;R1为定值电阻,通过电流越大,消耗功率越大,因此R2=0时,R1获得功率最大,B错,C对;因为R1与r的大小未知,无法判断R2为多少时,电源输出功率最大,D错。
答案:AC
10.一个T形电路如图所示,电路中的电阻R1=10 Ω,R2=120 Ω,R3=40 Ω,另有一测试电源,电动势为100 V,内阻忽略不计,则(  )
 
A.当cd端短路时,ab之间的等效电阻是40 Ω
B.当ab端短路时,cd之间的等效电阻是40 Ω
C.当ab两端接通测试电源时,cd两端的电压为80 V
D.当cd两端接通测试电源时,ab两端的电压为80 V
解析:当cd端短路时,等效电路如图甲所示,R总=R1 Ω;同理,当ab端短路时,R总'=49.2 Ω,故A对,B错。当ab两端接通测试电源时,等效电路如图乙所示,根据欧姆定律得I A=2 A,所以Ucd=IR3=80 V;同理,当cd接电源时,Uab=25 V,故C对,D错。
 

 

答案:AC
二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案直接填在横线上)
11.(8分)在“测定金属的电阻率”的实验中,提供的电源是一节内阻可不计的干电池,被测金属丝的直径小于 1 mm,长度约为80 cm,阻值约为3 Ω,使用的电压表有3 V(内阻约为3 kΩ)和15 V(内阻约为15 kΩ)两个量程,电流表有0.6 A(内阻约为0.1 Ω)和3 A(内阻约为0.02 Ω)两个量程,供限流用的滑动变阻器有A.0~10 Ω;B.0~100 Ω;C.0~1 500 Ω三种,可供选择的实验电路有如图所示的甲、乙两种,则:
 
(1)为减小电阻的测量误差,应选用   图所示的电路。
(2)为了使测量便于调节,应选用编号为    的滑动变阻器。
(3)电压表的量程应选用     V。
(4)电流表的量程应选用     A。
解析:(1)由于金属丝的电阻是小电阻,所以应采用电流表外接法,即选用图乙所示电路。
(2)由于实验所用电源是一节干电池,其电动势E=1.5 V,所以用编号为A的滑动变阻器作限流电阻,才能使电路中的电流有明显变化。
(3)加在电压表两端的电压不超过1.5 V,所以电压表的量程应选用3 V。
(4)当滑动变阻器连入电路的电阻为零时,电路中的电流最大,Imax A=0.5 A,所以电流表的量程应选用0.6 A。
答案:(1)乙 (2)A (3)3 (4)0.6
12.(8分)某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性,使用的器材包括电压表(内阻约为 3 kΩ)、电流表(内阻约为1 Ω)、定值电阻等。
 

(1)使用多用电表粗测元件X的电阻。选择“×1”欧姆挡测量,示数如图甲(a)所示,读数为    Ω。据此应选择图甲中的    (选填“b”或“c”)电路进行实验。
(2)连接所选电路,闭合S;滑动变阻器的滑片P从左向右滑动,电流表的示数逐渐    (选填“增大”或“减小”);依次记录电流及相应的电压;将元件X换成元件Y,重复实验。
 

(3)图乙(a)是根据实验数据作出的U-I图线,由图可判断元件    (选填“X”或“Y”)是非线性元件。
(4)该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R=21 Ω的定值电阻,测量待测电池的电动势E和内阻r,电路如图乙(b)所示。闭合S1和S2,电压表读数为 3.00 V;断开S2,电压表读数为1.00 V。利用图乙(a)可算得E=    V,r=    Ω(结果均保留两位有效数字,视电压表为理想电压表)。
解析:(1)多用电表欧姆挡读数不估读,所测阻值等于指针所指数值乘倍率,所以示数为10×1 Ω=10 Ω;由于电压表内阻(RV)与电流表内阻(RA)乘积大于元件阻值(Rx)粗测值的二次方,即RV•RA ,应选用电流表的外接法,故选b电路进行实验。(2)滑动变阻器滑片P从左向右滑动,待测元件所并联的滑动变阻器电阻丝长度增加,电阻变大,待测元件两端电压在增大,所以电流表的示数逐渐增大。(3)由题图乙(a)中的图象可知Y线上各点与原点连线斜率在变化,即各工作状态点下Y元件电阻不是定值,X元件是定值电阻,所以Y元件是非线性元件,X元件是线性元件。(4)由题图乙(a)知R线=10 Ω,当S1、S2均闭合时,由闭合电路欧姆定律得 E=UV1 S1闭合S2断开时,由闭合电路欧姆定律得E=UV2 E=3.15 V,r=0.5 Ω,由于要求结果均保留两位有效数字,所以E=3.2 V,r=0.50 Ω。
答案:(1)10 b (2)增大 (3)Y (4)3.2 0.50
三、计算题(本题共4小题,共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.(10分)表中是一辆电动自行车说明书上的一些技术参数,根据表中提供的信息,探究以下问题:
规格 后轮驱动直流永磁毂电机
车型 26″电动自行车 额定输出功率 120 W
整车质量 30 kg 额定电压 40 V
最大载重 120 kg 额定电流 3.5 A

(1)在额定电压下工作时,该电机的内阻是多少?其效率为多大?
(2)假设行驶过程中所受阻力是车和人总重的0.02,在最大载重量的情况下,人骑车行驶的最大速度为多大?(g取10 m/s2)
解析:(1)由功率之间的关系知UI=I2r+P出,所以r≈1.63 Ω
效率为η
(2)当车以最大速度行驶时有
P出=0.02(m0+m)g•vm
所以vm m/s。
答案:(1)1.63 Ω 85.7% (2)4 m/s
14.(10分)如图所示的电路中,R1=10 Ω,R2=4 Ω,R3=6 Ω,R4=3 Ω,U=2.4 V。若在a、b间接一只理想电压表,它的读数是多少?
 
解析:在a、b间接一只理想电压表时,原电路可以简化为
 
串联后电阻为R串=R2+R3=4 Ω+6 Ω=10 Ω,
R串与R1并联后电阻为R Ω,
再与R4串联后总电阻为
R总=R分+R4=5 Ω+3 Ω=8 Ω,
此时干路电流为I A,
R4两端的电压U4=I总R4=0.3 A×3 Ω=0.9 V,
所以R2、R3串联后两端的电压为
U串=U-U4=2.4 V-0.9 V=1.5 V,
R2、R3串联后电流I A,
R3两端的电压为
U3=I分R3=0.15 A×6 Ω=0.9 V,
电阻R3、R4两端的电压之和也就是电压表的示数
U'=U3+U4=0.9 V+0.9 V=1.8 V。
答案:1.8 V
15.(12分)如图所示,一电荷量q=3×10-4 C带正电的小球,用绝缘细线悬于竖直放置、足够大的平行金属板中的O点。S合上后,小球静止时,细线与竖直方向的夹角 α=37°。已知两板相距d=0.1 m,电源电动势E=12 V,内阻r=2 Ω,电阻R1=4 Ω,R2=R3=R4=12 Ω。g取 10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求:
 
(1)流过电源的电流。
(2)两板间的电场强度的大小。
(3)小球的质量。
解析:(1)R2与R3并联后的电阻值
R23 Ω
由闭合电路欧姆定律得
I A。
(2)电容器两板间的电压
UC=I(R1+R23)
电容器两板间的电场强度
E1 N/C。
(3)小球处于静止状态,所受电场力为F,由平衡条件得
F=mgtan α
又有F=qE1,所以m
解得m=4×10-3 kg。
答案:(1)1 A (2)100 N/C (3)4×10-3 kg
16.(12分)在如图甲所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100 Ω,R2的阻值未知,R3是一滑动变阻器,在其滑片从最左端滑至最右端的过程中,测得电源的端电压U随干路电流I的变化图线如图乙所示。其中图线上的A、B两点是滑动变阻器的滑片在两个不同端点时分别得到的。求:
 
(1)电源的电动势和内阻。
(2)定值电阻R2的值。
(3)滑动变阻器R3的最大值。
(4)上述过程中R1上得到的最大功率以及电源的最大输出功率。
解析:(1)由闭合电路欧姆定律U=E-Ir,将图象中A、B两点的电压和电流代入,解得E=20 V,r=20 Ω。
(2)当R3的滑片滑到最右端时,R3、R1均被短路,此时外电路电阻等于R2,且对应于图线上B点,故由B点的U、I值可求出R2的阻值为R2 Ω=5 Ω。
(3)滑动变阻器的滑片置于最左端时,R3阻值最大。设此时外电路总电阻为R,由图象中A点坐标求出
R Ω=80 Ω。
又R
代入数据可解得R3=300 Ω。
(4)R3调到最大值时,R1、R3两端的电压达到最大值,R1消耗的功率也达到最大。由于此时对应于图象上A点,故电路中总电流I=0.2 A。
R1两端的最大电压为
UR1=E-I(R2+r)=20 V-0.2×(5+20) V=15 V。 
R1消耗的最大功率为
PR1 W=2.25 W。
当R3的滑片从最右端滑至最左端时,外电路总电阻从小于电源内阻r变至大于r,当外电阻和内电阻相等时,电源输出功率最大,其值为
Pmax W=5 W。
答案:(1)20 V 20 Ω (2)5 Ω (3)300 Ω (4)2.25 W 5 W

 

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