第三章 恒定电流 单元检测试题（解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）必修第三册
第三章
恒定电流
单元检测试题（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共40分）
1．一电动自行车中电源铭牌标有“48V
12A·h”字样，假设工作时输出电压恒为48V，额定功率为192W，电动机内阻为1Ω，某次平路上行驶的人和车的总质量为100kg，阻力为总重力的0.03，则（　　）
A．额定工作电流为12A
B．充满电后该电池的总能量为576J
C．以额定功率行驶时，电动机的效率约为92%
D．以额定功率行驶时，在平路上行驶的最大速度约为6.4m/s
2．现有一个灵敏电流计，它的满偏电流为Ig=1mA，内阻Rg=200Ω。现将它改装成量程为3V的电压表，并用改装后的电压表测量电压时，指针指在表盘上原来0.2mA处。则以下说法正确的是（　　）
A．改装时应并联一个280Ω的电阻，被测电压的大小是0.6V
B．改装时应并联一个280Ω的电阻，被测电压的大小是1.2V
C．改装时应串联一个2800Ω的电阻，被测电压的大小是0.6V
D．改装时应串联一个2800Ω的电阻，被测电压的大小是1.2V
3．关于电流，下列说法正确的是（　　）
A．电流为矢量，单位为C·s
B．电流为矢量，单位为C/s
C．电流为标量，单位为C·s
D．电流为标量，单位为C/s
4．如图所示，图线1、2分别表示电阻为R1、R2的两导体的伏安特性曲线，已知它们的电阻率和横截面积都相同，则电阻为R1、R2的两导体长度之比为（　　）
A．1：2
B．1：3
C．2：1
D．3：1
5．杭州市正将主干道上的部分高压钠灯换成LED灯，已知高压钠灯功率为400W，LED灯功率为180W，若更换4000盏，则一个月（每天亮灯时间按11h计算）可节约的电能约为（　　）
A．9×103kW·h
B．3×105kW·h
C．6×105kW·h
D．1×1012kW·h
6．中国已经进入智能时代，如图为一种服务型智能扫地机，其额定功率为48W，额定工作电压为12V，智能扫地机的锂电池容量为12A·h，则（　　）
A．额定工作电流为12A
B．充满电后最长工作时间为4h
C．以额定电流工作时每秒消耗能量为40J
D．电池充满电后总电量为4.32×104C
7．如图所示为某款扫地机器人，其内置锂电池容量为5000mA·h，在一般情况下，充满一次电可供其正常工作的时间为150min。已知该扫地机器人的额定功率为40W，则下列说法正确的是（　　）
A．扫地机器人正常工作时的电流是0.2A
B．扫地机器人正常工作时的电压为8V
C．扫地机器人正常工作150min消耗的电能为3.6×105J
D．扫地机器人电动机的内阻为10
8．如图所示，两条图线分别对应着两个电阻R1、R2，根据I-U图像，下列说法正确的是（　　）
A．R1的阻值为Ω，R2的阻值为2Ω
B．R1的阻值为Ω，R2的阻值为Ω
C．R1、R2串联后的阻值为Ω
D．R1、R2并联后的阻值为Ω
9．在用直流电动机提升重物的装置中，重物的重力N
，电源的恒定输出电压为110V，当电动机向上以m/s的恒定速度提升重物时，电路中的电流强度A
，若不计各处摩擦，可以判断（　　）
A．电动机消耗的总功率为550W
B．电机线圈的电阻为2Ω
C．提升重物消耗的功率为100W
D．电机线圈的电阻为
10．如图所示，在匀强磁场中匀速转动的单匝矩形线圈的频率为f，转轴OO‘　垂直于磁场方向，线圈电阻为2Ω。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1A。则
A．线圈消耗的电功率为4W
B．线圈中感应电流的最大值为2A
C．任意时刻线圈中的感应电动势为
D．任意时刻穿过线圈的磁通量为
第II卷（非选择题）
二、实验题（共15分）
11．某同学欲测量一阻值大约为10Ω，粗细均匀的金属线的电阻率。实验桌上除游标卡尺、螺旋测微器、导线和开关外，还有以下器材可供选择：
A．电源E（电动势为6.0V）
B．电压表V（量程6V，内阻约为8kΩ）
C．电流表（量程0.6A，内阻约为0.2Ω）
D．电流表（量程3A，内阻约为0.05Ω）；
E．滑动变阻器（最大阻值5Ω，额定电流2A）
（1）用游标卡尺测得该材料的长度如图甲所示，读数______cm；用螺旋测微器测得该材料的直径如图乙所示，读数______mm；
（2）测量金属线的电阻时，为了便于调节，测量的尽可能准确，实验中所用电流表应选用______（填所选仪器前的字母符号），选择合适的实验器材，在图丙方框内把实验原理图补充完成，把器材符号标在电路图上；（______）
（3）设测得金属线的电阻为R，长度为L，直径为D，求得金属线的电阻率为______（用R、L、D三个物理量表述）。
12．某同学为了测量一根铅笔芯的电阻率，设计了如图甲所示的电路测量该铅笔芯的电阻值。所用器材有电流表A1、A2，电阻箱R1、滑动变阻器R2、待测铅笔芯Rx、电源E、开关S及导线等。操作步骤如下：调节滑动变阻器和电阻箱的阻值达到最大；闭合开关，适当调节滑动变阻器和电阻箱的阻值；记录两个电流表A1、A2的示数分别为I1、I2。
请回答以下问题：
（1）在测量笔芯的直径时，先将笔芯轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动_______（选填“A”“B”或“C”），直到听到“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。选择笔芯的______（选填“同一”或“不同”）位置进行多次测量，取其平均值作为笔芯的直径。某次用螺旋测微器测量笔芯直径的结果如图所示，其读数是_______mm。
（2）若电流表的内阻可忽略，则电流表示数I2=________I1时，电阻箱的阻值等于待测笔芯的电阻值。
（3）已测得该笔芯的长度L=20.00
cm，电阻箱R1的读数为5.00
Ω，根据上面测量的数据可计算出笔芯的电阻率ρ=_______Ω·m。（结果保留3位有效数字）
（4）考虑到电流表的实际情况，利用（2）中方法，笔芯电阻的测量值________真实值（填“大于”“小于”或“等于”）。
三、解答题（共45分）
13．证明并联电阻的等效电阻阻值总小于其中任意一条支路电阻的阻值。
14．如图所示为汽车蓄电池与车灯（电阻不变）启动电动机组成的电路，已知汽车蓄电池电源电动势E
=12.5V，电动机内部线圈电阻r1=0.02Ω，电流表和电压表均为理想电表。车灯接通、电动机未启动时，电流表示数I1
=10A，电压表示数U1=12V；保持车灯接通，电动机启动时，电压表示数变为U2
=9V。求：
(1)电动机启动瞬间通过它的电流；
(2)电动机启动时其输出功率。（结果保留3位有效数字）
15．电动车作为近十几年普及最快的交通工具之一，小巧轻便，经济实惠，承担着数以亿计底层老百姓的出行需求。一辆电动车的蓄电池能提供的电压是48V，内电阻不计，人骑上后总质量为100kg，当电动车在水平地面上以8m/s的速度匀速行驶时，通过电动机的电流为5A，设电动车所受阻力恒为车与人总重力的0.025倍，忽略电动车自身的摩擦，g取10m/s2，求电动机的阻值R。
16．如图所示，在a、b两端有直流恒压电源，输出电压恒为Uab=35V，R2=40Ω，右端连接间距d=0.04m的两水平放置的平行金属板，板间电场视为匀强电场。闭合开关S，将质量为kg、带电荷量C的微粒以初速度v0=0.5m/s沿两板中线水平射入板间。当滑动变阻器接入电路的阻值为15Ω时，微粒恰好沿两板中线匀速运动。已知电动机内阻R1=2Ω，g取10m/s2试问：
(1)通过电动机的电流为多少？
(2)电动机的输出功率多少？
参考答案
1．C
【详解】
A．额定工作电流为
故A错误；
B．充满电后该电池的总能量为
故B错误；
C．电动机输出功率为
则效率为
故C正确；
D．速度最大时，牵引力等于阻力，则有
解得
故D错误。
故选C。
2．C
【详解】
AB．把小量程电压表改装成大量程电压表应串联一个电阻，故AB错误；
CD．由欧姆定律可得
串联电阻的阻值
并用改装后的电压表的内阻
被测电压的大小
故C正确，D错误。
故选C。
3．D
【详解】
电流强度的运算不符合平行四边形法则，是标量，由
得，电流强度的单位是C/s。
故选D。
4．B
【详解】
根据图像可得，R1：R2=1:3，由电阻的决定公式电阻定律有
则电阻率和横截面积都相同时，电阻与长度成正比，所以电阻为R1、R2的两导体长度之比为1:3，则B正确；ACD错误；
故选B。
5．B
【详解】
节约的电能为
所以B正确；ACD错误；
故选B。
6．D
【详解】
A．由
可得，扫地机器人正常工作时的电流
所以A错误;
B．由
可得，扫地机器人充满电后一次工作时间
故B错误；
C．根据
解得
故C错误；
D．电池充满电后总电荷量为
故D正确。
故选D。
7．C
【详解】
A．扫地机器人正常工作时的电流是
选项A错误；
B．扫地机器人正常工作时的电压为
选项B错误；
C．扫地机器人正常工作150min消耗的电能为
选项C正确；
D．由于扫地机器人电动机不是纯电阻，其内阻
选项D错误；
故选C。
8．AC
【详解】
AB．由图像的斜率表示电阻的倒数，可得
，
解得
，
故A正确，B错误；
C．R1、R2串联后的阻值为
故C正确；
D．R1、R2并联后的阻值为
故D错误。
故选AC。
9．AD
【详解】
A．电动机消耗的总功率为
故A正确；
BCD．提升重物消耗的功率为
解得电机线圈的电阻为
r=4Ω
BC错误，D正确。
故选AD。
10．ABC
【详解】
A
B．从垂直中性面开始瞬时电流表达式
则电流最大值
电流的有效值
线圈消耗的电功率
AB正确；
C．感应电动势最大值为
任意时刻线圈的感应电动势为
C正确；
D．根据公式
，
，
可得
则任意时刻穿过线圈的磁通量
D错误。
故选ABC。
11．5.235
2.149（2.148~2.150均可）
C
【详解】
（1）[1]游标卡尺的固定刻度读数为52mm，游标读数为
所以最终读数等于固定尺加上游标尺的读数之和为
[2]螺旋测微器的固定刻度读数为2mm，可动刻度读数为
所以最终读数等于固定尺加上可动尺的读数之和为
（2.148~2152均可）
（2）[3]待测电阻的最大电流
因此选择。
[4]滑动变阻器阻值较小，用分压式接法，待测电阻远小于电压表内阻，属于小电阻，电流表采用外接法，电路图如图所示
（3）[5]根据电阻定律
解得
12．C
不同
1.000
mm
1.96×10-5
小于
【详解】
（1）[1][2][3]在测量笔芯的直径时，先将笔芯轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动C，直到听到“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。选择笔芯的不同位置进行多次测量，取其平均值作为笔芯的直径。某次用螺旋测微器测量笔芯直径的结果，其读数是1mm+0.01mm×0.0mm=1.000mm。
（2）[4]根据电路结构可知，若电流表的内阻可忽略，则电流表示数I2=I1时，电阻箱的阻值等于待测笔芯的电阻值。
（3）[5]根据
解得
带入数据解得
ρ=1.96×10-5Ω·m
（4）[6]考虑到电流表的内阻影响，利用（2）中方法，笔芯电阻等于电流表内阻合电阻箱电阻之和，则笔芯电阻的测量值小于真实值。
13．见解析
【详解】
设支路电阻为、、，等效总电阻为，根据并联电路电压相等，总电流等于各支路电流之和，有
整理可得
可得
，，
故有
，，
即并联电阻的等效电阻阻值总小于其中任意一条支路电阻的阻值。
14．(1)
62.5A；(2)
484W
【详解】
（1）车灯接通、电动机未启动时，设车灯电阻RL,电源内电阻r,对车灯用欧姆定律,可得
由代入数值整理得电源内阻
电动机启动时，由E=U2
+I2r得通过电源的电流为
又因为灯泡的电阻，此时过灯泡的电流IL为
所以电动机启动时通过的电流为I=I2－IＬ=62.5A；
（2）电动机启动时的，所以
又因为I2=70A，IL=7.5A，所以
IM=I2-IL=70-7.5=62.5A
代入数值，整理得
15．
【详解】
电动车的总功率
P总=UI=48×5W=240W
电动车受到的阻力
f=kmg=0.025×100×10N=25N
电机的输出功率
P出=fv=25×8W=200W
电机的热功率
P热=P总-P出=40W
根据P热=I2R，得
16．(1)0.5A；(2)9.5W
【详解】
(1)根据平衡条件得
解得R2两端电压
R2中电流
电源输出电压
V
滑动变阻器两端电压
V
(2)电动机的输出功率
W