人教版高中物理选修3-1第二章恒定电流检测题A(有答案)

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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A(有答案)

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文 章
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课件 w ww.5 y kj.Co m

第二章检测(A)
(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.对电流的正确理解是(  )
A.通过导体的横截面的电荷量越多,电流越大
B.导体的横截面越大,电流越大
C.单位时间内通过导体横截面的电荷量越大,电流越大
D.导体中的自由电荷越多,电流越大
解析:根据电流的定义I C选项正确。
答案:C
2.下列关于电源的说法,正确的是(  )
A.电源向外提供的电能越多,表示电动势越大
B.电动势就是电源两端的电压
C.电源的电动势与外电路有关,外电路电阻越大,电动势就越大
D.电动势越大的电源,将其他形式的能转化为电能的本领越大
解析:电源向外提供的电能除与电动势有关之外,还与输出的电流、通电时间有关,故选项A错误;只有当外电路断路时,电动势才等于电源两端的电压,故选项B错误;电源的电动势由电源自身的性质决定,与有无外电路无关,故选项C错误;电动势是反映电源把其他形式能转化为电能本领的物理量,故选项D正确。
答案:D
3.为了保障行驶安全,一种新型双门电动公交车安装了如下控制装置:只要有一扇门没有关紧,汽车就不能启动。如果规定:车门关紧时为“1”,未关紧时为“0”;当输出信号为“1”时,汽车可以正常启动行驶,当输出信号为“0”时,汽车不能启动。能正确表示该控制装置工作原理的逻辑门电路是(  )
A.与门 B.或门 C.非门 D.与非门
解析:当两扇车门均关紧,即输入信号均为“1”时,输出信号才为“1”,所以该控制装置工作原理的逻辑门电路是与门。
答案:A
4.一根长为l、横截面积为S的金属棒,其材料的电阻率为ρ,棒内单位体积自由电子数为n,电子的质量为m,电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时,棒内产生电流,自由电子定向运动的平均速率为v,则金属棒内的电场强度大小为(  )
 
A
解析:金属棒的电阻R= I=neSv,故棒两端电压U=IR=ρnevl,电场强度大小E C正确。
答案:C
5.某同学设计了一个转向灯电路,如图所示。其中L为指示灯,L1、L2分别为左、右转向灯,S为单刀双掷开关,E为电源。当S置于位置1时,以下判断正确的是(  )
 
A.L的功率小于额定功率
B.L1亮,其功率等于额定功率
C.L2亮,其功率等于额定功率
D.含L支路的总功率较另一支路的大
解析:由电路结构可知,当S置于1位置时,L与L2串联后再与L1并联,由灯泡的额定电压和额定功率可知,L1和L2的电阻相等。L与L2串联后的总电阻大于L1的电阻,由于电源电动势为6 V,本身有电阻,所以L1两端电压和L与L2的总电压相等,且都小于6 V,所以三只灯都没有正常发光,三只灯的实际功率都小于额定功率。含L的支路的总电阻大于L1支路的电阻,由于两条支路的电压相等,所以含L的支路的总功率小于另一支路的功率。
答案:A
6.如图所示,闭合开关,当滑动变阻器R的滑片P向下滑动时,电路中电压表和电流表示数的变化情况是(  )
 
A.V、A示数都变大
B.V、A示数都变小
C.V示数变大,A示数变小
D.V示数变小,A示数变大
解析:电路中电阻R2与滑动变阻器R并联,然后再与R1串联构成外电路。当P向下滑动时,R减小,R总减小,E不变。I I增大。
因为R1是定值,I增大,所以R1两端的电压U1增大,电压表V示数增大,又r不变,内电路电压U=Ir将增大,又U=E-Ir,路端电压U减小,由于U=U1+U2,R2两端电压U2必定减小,流过R2的电流I2减小,所以通过滑动变阻器R的电流IR增大,故正确选项为A。
答案:A
7.两只电压表V1和V2是由两只完全相同的电流表改装而成的,V2的量程为5 V,V1的量程为15 V,为了测量15~20 V 的电压,把V1、V2串联起来使用,在这种情况下(  )
A.V1和V2读数相等
B.V1和V2两表指针偏转角相等
C.V1和V2的读数之比等于电压表的内阻之比
D.V1和V2的指针偏转角度之比等于两个电压表的内阻之比
解析:通过两个表头的电流相等,故指针的偏角相同,B项正确,排除A、D;根据串联分压原理可知,两表的示数即加在两表两端的电压,跟电阻成正比,所以C项正确。
答案:BC
8.有一种测量体重的电子秤,如图所示。它由三部分构成:踏板、压力传感器R(阻值随所受压力大小发生变化的电阻)、显示体重大小的仪表G(实质是理想电流表)。设踏板的质量可忽略,已知电流表的量程为3 A,电源电动势为12 V,内阻为2 Ω,电阻随压力变化的函数式为R=30-0.02F(F和R的单位分别是N和Ω),下列判断正确的是(  )
 
A.该秤测量的最大体重是1 400 N
B.该秤测量的最大体重是1 300 N
C.该秤的零刻线应在电流表刻度盘0.375 A处
D.该秤的零刻线应在电流表刻度盘0.400 A处
解析:当电流表的读数为满量程3 A时,电子秤测量体重最大,根据闭合电路的欧姆定律得I A,可得R=2 Ω,再代入R=30-0.02F,可得F=1 400 N,A正确,B错误;踏板空载时,F=0,此时R=30 Ω,根据闭合电路的欧姆定律得I A,C正确,D错误。
答案:AC
9.如图所示,两图中的电源电动势均为E=12 V,电源内阻均为r=3 Ω,R0=1 Ω,直流电动机内阻R0'=1 Ω。当调节滑动变阻器使R1=2 Ω时,图甲电路输出功率最大。调节R2使图乙电路输出功率最大,且此时电动机刚好正常工作(额定功率为 6 W),则此时R2的阻值和电动机的焦耳热功率P为(  )
 
A.R2=2 Ω B.R2=1.5 Ω
C.P=6 W D.P=4 W
解析:由题图甲可知,当电流I=2 A时,电源的输出功率最大;两图中电源相同,它们的最大输出功率相同,最大值为P出=EI-I2r=12 W,其中6 W是电动机消耗的功率,剩下的6 W是R2的热功率,即I2R2=6 W,可得R2=1.5 Ω,选项A错而B对;电动机的焦耳热功率P=I2R0'=4 W,选项C错而D对。
答案:BD
10.某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标上,如图中的a、b、c所示,根据图线可知(  )
 
A.反映Pr变化的图线是c
B.电源电动势为8 V
C.电源内阻为2 Ω
D.当电流为0.5 A时,外电路的电阻为6 Ω
解析:因PE=EI,故反映PE变化的图线是a,且8=2×E,故电源电动势为4 V,B错;而Pr=I2r,故反映Pr变化的图线是c,A正确;反映PR变化的图线是b,当电流为1 A时,输出功率最大,此时R=r,据I r=2 Ω,C正确;当电流为0.5 A时,总电阻为8 Ω,外电路的电阻为6 Ω,D正确。
答案:ACD
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)某同学设计的可调电源电路如图(a)所示。R0为保护电阻,P为滑动变阻器的滑片,闭合开关S。
 
图(a)
 
图(b)
(1)用电压表测量A、B两端的电压:将电压表调零,选择0~3 V挡,示数如图(b),电压值为     V。
(2)在接通外电路之前,为了保证外电路的安全,滑片P应先置于    端。
(3)要使输出电压U变大,滑片P应向    端滑动。
(4)若电源电路中不接入R0,则在使用过程中,存在    (选填“断路”或“短路”)的危险。
解析:(1)电压表示数为1.30 V;(2)接通电路之前,为使接入电路的电阻最大,滑片P应置于A端;(3)当滑片P向右滑动时,AP间电阻变大,电压变大,故应向B端滑动;(4)若不接入R0,当滑片置于B端时,则有可能出现电源被短路的危险。
答案:(1)1.30 (2)A (3)B (4)短路
12. (8分)在测定金属导体的电阻率的实验中,待测金属丝的电阻Rx约为5 Ω,实验室备有下列实验器材
A.电压表V1(量程0~3 V,内阻约为15 kΩ)
B.电压表V2(量程0~15 V,内阻约为75 kΩ)
C.电流表A1(量程0~3 A,内阻约为0.2 Ω)
D.电流表A2(量程0~0.6 A,内阻约为11 Ω)
E.变阻器R1(0~100 Ω,0.6 A)
F.变阻器R2(0~2 000 Ω,0.1 A)
G.电池组E(电动势为3 V,内阻约为0.3 Ω)
H.开关S,导线若干
(1)为减小实验误差,应选用的实验器材有(填代号)    。
(2)为减小实验误差,应选用图中    (选填“甲”或“乙”)为该实验的电路原理图,并按所选择的电路原理图把图丙中的实物图用线连接起来。
 
 

 
(3)若用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00 cm,用螺旋测微器测得金属丝的直径(如图丁)及两电表的示数(如图戊),则金属丝的直径为    mm,电阻值为    Ω。
解析:(1)由于电源的电动势为3 V,所以电压表应选 A,被测电阻阻值约为5 Ω,电路中的最大电流约为I A,电流表应选D,根据变阻器允许通过的最大电流可知,变阻器应选E,还要选用电池和开关,导线若干。故应选用的实验器材有ADEGH。
(2)由 ,应选乙图所示电路,实物连接如图所示。
 
(3)从螺旋测微器可以读出金属丝的直径为0.635 mm,从电压表可以读出电阻两端电压为1.20 V,从电流表可以读出流过电阻的电流为0.50 A,被测电阻的阻值为
Rx Ω=2.4 Ω。
答案:(1)ADEGH (2)乙 如解析图所示 (3)0.635 2.4
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)如图所示电路中,甲、乙两个毫安表的内阻均为6 Ω,R3=R4=12 Ω;S断开时,AB之间的电阻为 3 Ω;S闭合时,甲、乙两个毫安表的示数之比为1∶2,则R1、R2的阻值各为多少?
 
解析:S断开时,A、B间的电阻为3 Ω,于是
 Ω
S闭合时,设流过甲表的电流为I,则流过乙表的电流为2I,于是
I(RA+R4)=2IRA
由此可解得R1=3 Ω,R2=1 Ω。
答案:3 Ω 1 Ω
14.(10分)如图所示,电解槽A和电炉B并联后接到电源上,已知电炉阻值R=19 Ω,电源内阻r=1 Ω,电解槽内阻r'=0.5 Ω。当S1闭合、S2断开时,电炉消耗的功率为684 W;S1、S2都闭合时,电炉消耗的功率为475 W。试求:
 
 (1)电源的电动势E。
(2)S1、S2都闭合时,流过电解槽的电流大小、电解槽内阻消耗的功率及电解槽将电能转化为化学能的功率。
解析:(1)S1闭合,S2断开,电炉的消耗功率为P1,电炉中的电流I1 A,
E=I1•(R+r)=120 V。
(2)S1、S2均合上,电炉的消耗功率为P2,电炉中的电流IR A=5 A,
外电压U=IRR=95 V,总电流I A,
IA=I-IR=20 A。
电解槽内阻消耗的功率P W。电解槽消耗的总功率为P=UIA=95×20 W=1 900 W,则其将电能转化为化学能的功率P化=P-P内=(1 900-200) W=1 700 W。
答案:(1)120 V (2)20 A 200 W 1 700 W
15.(12分)如图所示,在A、B两点间接一电动势为4 V、内阻为 1 Ω 的直流电源,电阻R1、R2、R3的阻值均为4 Ω,电容器的电容为 30 μF,电流表的内阻不计,当开关S闭合时,求:
 
 (1)电流表的读数。
(2)电容器所带的电荷量。
(3)断开开关S后,通过R2的电荷量。
解析:(1)由于电阻R1、R2被电流表所短路,所以,电流表的读数为I A=0.8 A。
(2)电容器带的电荷量为Q=CUC=CUR3=CIR3=30 μF×0.8 A×4 Ω=9.6×10-5 C。
(3)当开关断开时,电容器相当于电源,外电路是电阻R1、R2并联后串联R3。由于各电阻阻值相同,所以通过R2的电荷量为Q' C。
答案:(1)0.8 A (2)9.6×10-5 C (3)4.8×10-5 C
16.(12分)一台电风扇,内阻是20 Ω,接上220 V的电压后,消耗的功率是66 W,求:
(1)电风扇正常工作时通过风扇电动机的电流。
(2)电风扇工作时,转化为机械能和内能的功率,电动机的效率。
(3)若接上电源后,扇叶被卡住,不能转动,此时通过电动机的电流为多大?电动机消耗的电功率和发热功率各是多大?
解析:(1)正常工作时通过电动机的电流
I A=0.3 A。
(2)转化为内能的功率
P热=I2r=0.32×20 W=1.8 W
转化为机械能的功率
P机=P-P热=(66-1.8) W=64.2 W
电动机的效率η
(3)当电风扇不转动时,电能全部转化为内能,电动机相当于纯电阻用电器。
I' A=11 A
电动机消耗的电功率P'等于其发热功率P热',所以P'=P热' W=2 420 W
此时电动机会被烧毁。
答案:(1)0.3 A
(2)64.2 W 1.8 W 97.3%
(3)11 A 2 420 W 2 420 W

 

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