第2章 直流电路章末测评（Word版含解析）

第二章末综合测评
(时间：90分钟　分值：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题只有一项符合题目要求，第7～10 题有多项符合题目要求，全选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)
1．手机已是我们生活中普遍的通信工具，如图所示是一种手机电池外壳上的文字说明，由此可知此电池的电动势和待机状态下平均工作电流分别是 (　　)
A．4.2 V,14.66 mA　　　　 B．4.2 V,700 mA
C．3.7 V,14.66 mA D．3.7 V,700 mA
2．一根粗细均匀的金属导线，在其两端加上电压U0时，通过导线的电流为I0，导线中自由电子定向移动的平均速率为v，若将导线均匀拉长，使它的横截面半径变为原来的，再给它两端加上电压2U0，则(　　)
A．通过导线的电流为
B．通过导线的电流为
C．导线中自由电子定向移动的速率为
D．导线中自由电子定向移动的速率为
3．如图所示，将一根粗细均匀的电阻丝弯成一闭合的圆环，接入电路中，电路与圆环的O点固定，P为与圆环良好接触的滑动头．闭合开关S，滑动头P缓慢地由m点经n点移到q点的过程中，电容器C所带的电荷量将(　　)
A．由小变大 B．由大变小
C．先变小后变大 D．先变大后变小
4．如图所示，灯泡L1、L2原来都正常发光，在两灯突然熄灭后，用电压表测得c、d间电压比灯泡正常发光时的电压高，故障的原因可能是(假设电路中仅有一处故障)(　　)
A．a、c间断路 B．c、d间断路
C．b、d间断路 D．b、d间短路
5．如图所示，用甲、乙、丙三个电动势E相同而内阻r不同的电源，分别给定值电阻R供电．已知甲、乙、丙三个电源内阻的大小关系为：r甲>r乙>r丙，则将R先后接在这三个电源上时的情况相比，下列说法中正确的是(　　)
A．接在甲电源上时，电源的输出电流最大
B．接在丙电源上时，电源的输出电流最小
C．接在乙电源上时，电阻R消耗的电功率最大
D．接在丙电源上时，电阻R消耗的电功率最大
6．如图所示的甲、乙两个电路，都是由一个灵敏电流计G和一个变阻器R组成，它们中一个是测电压的电压表，另一个是测电流的电流表，那么以下结论中正确的是(　　)
A．甲表是电流表，R增大时量程增大
B．甲表是电流表，R增大时量程减小
C．乙表是电流表，R增大时量程减小
D．上述说法都不对
7．如图，a、b分别表示一个电池组和一只电阻的伏安特性曲线．则以下说法正确的是(　　)
A．电池组的内阻是1 Ω
B．电阻的阻值为0.33 Ω
C．将该电阻接在该电池组两端，电池组的输出功率将是4 W
D．改变外电阻的阻值时，该电池的最大输出功率为4 W
8．在如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑片向下移动时，下列判断正确的是(　　)
A．流过R1的电流变小
B．电灯L变暗
C．电容器C两极板电压变大
D．电容器C所带电荷量Q减小
9．如图所示的电路中，电源电动势为12 V，内阻为2 Ω，四个电阻的阻值已在图中标出，闭合开关S，下列说法正确的有 (　　)
A．路端电压为10 V
B．电源的总功率为10 W
C．a、b间电压的大小为5 V
D．a、b间用导线连接后，电路的总电流为1 A
10.如图所示的电路，电源内阻不计，R为阻值未知的定值电阻，当在a、b间分别接入R1＝10 Ω，R2＝18 Ω的电阻时，理想电压表的示数分别为U1＝10.0 V，U2＝10.8 V，则(　　)
A．电源的电动势为E＝12 V，电阻R＝2 Ω
B．当在a、b间接入R3＝2 Ω的电阻时，电源的输出功率一定最大
C．当在a、b间接入C＝2 μF的电容器时，电容器所带电荷量为2.4×10－5 C
D．当在a、b间接入线圈电阻为R0＝1 Ω、额定功率为9 W的电动机时，电动机恰能正常工作，则通过电动机线圈的电流为3 A
二、非选择题(本题共6小题，共60分，按题目要求作答)
11．(8分)某同学想要描绘标有“3.8 V　0.3 A”字样小灯泡L的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整．可供该同学选用的器材除开关、导线外，还有：
电压表V1(量程0～3 V，内阻等于3 kΩ)
电压表V2(量程0～15 V，内阻等于15 kΩ)
电流表A1(量程0～200 mA，内阻等于10 Ω)
电流表A2(量程0～3 A，内阻等于0.1 Ω)
滑动变阻器R1(0～10 Ω，额定电流2 A)
滑动变阻器R2(0～1 kΩ，额定电流0.5 A)
定值电阻R3(阻值等于1 Ω)
定值电阻R4(阻值等于10 Ω)
定值电阻R5(阻值等于1 kΩ)
电源E(E＝6 V，内阻不计)
(1)请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁．
(2)该同学描绘出的I U图像应是下图中的________．
12．(10分)用如图所示电路测量电源的电动势和内阻．实验器材：待测电源(电动势约3 V，内阻约2 Ω)，保护电阻R1(阻值10 Ω)和R2(阻值5 Ω)，滑动变阻器R，电流表A，电压表V，开关S，导线若干．实验主要步骤：
(1)将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关．
(2)逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流表的示数I.
(3)以U为纵坐标，I为横坐标，作U I图线(U、I都用国际单位)．
(4)求出U I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a.
回答下列问题：
(1)电压表最好选用______；电流表最好选用______．
A．电压表(0～3 V，内阻约15 kΩ)
B．电压表(0～3 V，内阻约3 kΩ)
C．电流表(0～200 mA，内阻约2 Ω)
D．电流表(0～30 mA，内阻约2 Ω)
(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大．两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是________．
A．两导线接在滑动变阻器电阻丝两端接线柱
B．两导线接在滑动变阻器金属杆两端接线柱
C．一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱
D．一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱
(3)选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E＝________，r＝________，代入数值可得E和r的测量值．
13．(10分)如图所示，已知路端电压U＝18 V，电容器C1＝6 μF、C2＝3 μF，电阻R1＝6 Ω、R2＝3 Ω.当开关S断开时，A、B两点间的电压UAB等于多少？当S闭合时，电容器C1的电荷量改变了多少？
14．(10分)如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻r＝0.6 Ω，R＝10 Ω，U＝160 V，电压表的读数为110 V，求：
(1)通过电动机的电流是多少？
(2)输入到电动机的电功率是多少？
(3)电动机中发热的功率是多少？
(4)电动机工作1 h所产生的热量是多少？
15．(10分)如图所示的电路中，所用电源的电动势E＝4 V，内电阻r＝1.0 Ω，电阻R1可调．现将R1调到3 Ω后固定．已知R2＝6 Ω，R3＝3 Ω，求：
(1)开关S断开和接通时，通过R1的电流分别为多大？
(2)为了使A、B之间电路的电功率在开关S接通时能达到最大值，应将R1的阻值调到多大？这时A、B间消耗的最大电功率是多少？
16．(12分)在如图所示的电路中，电阻R1＝12 Ω，R2＝8 Ω，R3＝4 Ω.当开关S断开时，电流表示数为0.25 A，当S闭合时，电流表示数为0.36 A．求：
(1)开关S断开和闭合时的路端电压U及U′；
(2)电源的电动势和内阻；
(3)开关S断开和闭合时内阻上的热功率P及P′.
参考答案：
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题只有一项符合题目要求，第7～10 题有多项符合题目要求，全选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)
1．手机已是我们生活中普遍的通信工具，如图所示是一种手机电池外壳上的文字说明，由此可知此电池的电动势和待机状态下平均工作电流分别是 (　　)
A．4.2 V,14.66 mA　　　　 B．4.2 V,700 mA
C．3.7 V,14.66 mA D．3.7 V,700 mA
C　[由手机电池外壳上的文字说明可知，4.2 V是充电电压，电池的电动势是3.7 V,1 700 mA·h是电池的容量，即放电电流与时间的乘积，所以待机状态下平均工作电流I＝≈14.66 mA，故C正确．]
2．一根粗细均匀的金属导线，在其两端加上电压U0时，通过导线的电流为I0，导线中自由电子定向移动的平均速率为v，若将导线均匀拉长，使它的横截面半径变为原来的，再给它两端加上电压2U0，则(　　)
A．通过导线的电流为
B．通过导线的电流为
C．导线中自由电子定向移动的速率为
D．导线中自由电子定向移动的速率为
A　[由电阻定律知R′＝ρ＝16ρ＝16R.由欧姆定律得I0＝，I′＝＝，A项正确，B项错误；由电流微观表达式I＝neSv知电流变为原来的，横截面积变为原来的，则自由电子定向移动的速率变为原来的，C、D均错误．]
3．如图所示，将一根粗细均匀的电阻丝弯成一闭合的圆环，接入电路中，电路与圆环的O点固定，P为与圆环良好接触的滑动头．闭合开关S，滑动头P缓慢地由m点经n点移到q点的过程中，电容器C所带的电荷量将(　　)
A．由小变大 B．由大变小
C．先变小后变大 D．先变大后变小
C　[闭合圆环电阻等效为优弧和劣弧的并联，在图示位置时并联电阻最大，从m点到图示位置过程中圆环总电阻增大，从图示位置到q位置过程中圆环总电阻减小，则电阻R两端的电势差先减后增，即电容器上的电压先减后增，由C＝，电容器C所带的电荷量先减小后增大，C对．]
4．如图所示，灯泡L1、L2原来都正常发光，在两灯突然熄灭后，用电压表测得c、d间电压比灯泡正常发光时的电压高，故障的原因可能是(假设电路中仅有一处故障)(　　)
A．a、c间断路 B．c、d间断路
C．b、d间断路 D．b、d间短路
B　[因电路中L1、L2、R及电源串联，电路中只有一处故障且两灯不亮，电路中必是断路，故D错误．电路中无电流，但c、d间电压升高，是因为c、d间断路，c、d两点分别与电源正、负极等电势．故B正确．]
5．如图所示，用甲、乙、丙三个电动势E相同而内阻r不同的电源，分别给定值电阻R供电．已知甲、乙、丙三个电源内阻的大小关系为：r甲>r乙>r丙，则将R先后接在这三个电源上时的情况相比，下列说法中正确的是(　　)
A．接在甲电源上时，电源的输出电流最大
B．接在丙电源上时，电源的输出电流最小
C．接在乙电源上时，电阻R消耗的电功率最大
D．接在丙电源上时，电阻R消耗的电功率最大
D　[由题知，三个电源的电动势E相等，而内阻r甲>r乙>r丙，根据闭合电路欧姆定律I＝得知，接在丙电源上时，电源的输出电流最大．故A、B错误；由公式P＝I2R分析得知，接在丙电源上时，电阻R消耗的电功率最大．故C错误，D正确．]
6．如图所示的甲、乙两个电路，都是由一个灵敏电流计G和一个变阻器R组成，它们中一个是测电压的电压表，另一个是测电流的电流表，那么以下结论中正确的是(　　)
A．甲表是电流表，R增大时量程增大
B．甲表是电流表，R增大时量程减小
C．乙表是电流表，R增大时量程减小
D．上述说法都不对
B　[电压表电阻分压，串联；电流表电阻分流，并联．所以甲表为电流表，乙表为电压表．并联电路电阻大时分流少，所以R增大时量程减小；串联电路电阻大时分压多，所以R增大时量程增大．]
7．如图，a、b分别表示一个电池组和一只电阻的伏安特性曲线．则以下说法正确的是(　　)
A．电池组的内阻是1 Ω
B．电阻的阻值为0.33 Ω
C．将该电阻接在该电池组两端，电池组的输出功率将是4 W
D．改变外电阻的阻值时，该电池的最大输出功率为4 W
AD　[根据图线a可知电源的电动势为4 V、内阻为1 Ω，根据图线b可知电阻为3 Ω，A对，B错；由图像可知将该电阻接到该电池组的两端时路端电压和电流分别是3 V、1 A，电池的输出功率是3 W，C错；改变外电阻的阻值，内外电阻相等时，该电池输出功率最大为4 W，D对．]
8．在如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑片向下移动时，下列判断正确的是(　　)
A．流过R1的电流变小
B．电灯L变暗
C．电容器C两极板电压变大
D．电容器C所带电荷量Q减小
BD　[分析电路的连接情况，R3所在支路为断路，电容器C两端电压等于R2两端电压，R2与R1串联后再与L并联，当滑动变阻器的滑片向下移动时，R2接入电路部分电阻减小，电路的总电阻减小，总电流增大，内电压增大，路端电压减小，由IL＝知IL减小，通过R1的电流I1＝I总－IL，则I1增大，A错误；L消耗的功率减小，电灯L变暗，B正确；R1两端电压增大，R2两端电压减小，C两端电压减小，C错误；由C＝，电容器C所带电荷量Q减小，D正确．]
9．如图所示的电路中，电源电动势为12 V，内阻为2 Ω，四个电阻的阻值已在图中标出，闭合开关S，下列说法正确的有 (　　)
A．路端电压为10 V
B．电源的总功率为10 W
C．a、b间电压的大小为5 V
D．a、b间用导线连接后，电路的总电流为1 A
AC　[外电路的总电阻R＝ Ω＝10 Ω，总电流I＝＝1 A，则路端电压U＝IR＝10 V，A对；电源的总功率P总＝EI＝12 W，B错；a、b间电压大小为|Uab|＝0.5×15 V－0.5×5 V＝5 V，C项对；a、b间用导线连接后，外电路的总电阻为R′＝2× Ω＝7.5 Ω，电路中的总电流I＝≈1.26 A，D项错误．]
10.如图所示的电路，电源内阻不计，R为阻值未知的定值电阻，当在a、b间分别接入R1＝10 Ω，R2＝18 Ω的电阻时，理想电压表的示数分别为U1＝10.0 V，U2＝10.8 V，则(　　)
A．电源的电动势为E＝12 V，电阻R＝2 Ω
B．当在a、b间接入R3＝2 Ω的电阻时，电源的输出功率一定最大
C．当在a、b间接入C＝2 μF的电容器时，电容器所带电荷量为2.4×10－5 C
D．当在a、b间接入线圈电阻为R0＝1 Ω、额定功率为9 W的电动机时，电动机恰能正常工作，则通过电动机线圈的电流为3 A
AC　[根据U1＝，U2＝，代入数据，解得E＝12 V，R＝2 Ω，所以选项A正确；因为电源内阻不计，所以其输出功率P＝EI，可见，电流越大，电源的输出功率越大，选项B错误；当在a、b间接入C＝2 μF的电容器时，电容器两端电压U＝E＝12 V，所以电容器所带电荷量Q＝CU＝2.4×10－5 C，选项C正确；假设选项D正确，即电流I＝3 A时，电动机恰好正常工作，其功率为P动＝9 W，那么电源的输出功率为P总＝EI＝36 W，电阻R消耗的热功率为PR＝I2R＝18 W，显然P动＋PR≠P总，所以假设错误，选项D错误．]
二、非选择题(本题共6小题，共60分，按题目要求作答)
11．(8分)某同学想要描绘标有“3.8 V　0.3 A”字样小灯泡L的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整．可供该同学选用的器材除开关、导线外，还有：
电压表V1(量程0～3 V，内阻等于3 kΩ)
电压表V2(量程0～15 V，内阻等于15 kΩ)
电流表A1(量程0～200 mA，内阻等于10 Ω)
电流表A2(量程0～3 A，内阻等于0.1 Ω)
滑动变阻器R1(0～10 Ω，额定电流2 A)
滑动变阻器R2(0～1 kΩ，额定电流0.5 A)
定值电阻R3(阻值等于1 Ω)
定值电阻R4(阻值等于10 Ω)
定值电阻R5(阻值等于1 kΩ)
电源E(E＝6 V，内阻不计)
(1)请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁．
(2)该同学描绘出的I U图像应是下图中的________．
解析：(1)用电压表V1和定值电阻R5串联，可改装成量程为U＝(rg＋R5)＝×(3＋1)V＝4 V的电压表；用量程为200 mA的电流表A1与定值电阻R4并联可改装为量程为I＝Ig＋＝0.2 A＋ A＝0.4 A的电流表；
待测小灯泡的阻值较小，故采用电流表外接法，电路图如图所示．
(2)小灯泡的电阻随温度升高而变大，故该同学描绘出的I U图像应该是B．
答案：(1)见解析图　(2)B
12．(10分)用如图所示电路测量电源的电动势和内阻．实验器材：待测电源(电动势约3 V，内阻约2 Ω)，保护电阻R1(阻值10 Ω)和R2(阻值5 Ω)，滑动变阻器R，电流表A，电压表V，开关S，导线若干．实验主要步骤：
(1)将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关．
(2)逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流表的示数I.
(3)以U为纵坐标，I为横坐标，作U I图线(U、I都用国际单位)．
(4)求出U I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a.
回答下列问题：
(1)电压表最好选用______；电流表最好选用______．
A．电压表(0～3 V，内阻约15 kΩ)
B．电压表(0～3 V，内阻约3 kΩ)
C．电流表(0～200 mA，内阻约2 Ω)
D．电流表(0～30 mA，内阻约2 Ω)
(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大．两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是________．
A．两导线接在滑动变阻器电阻丝两端接线柱
B．两导线接在滑动变阻器金属杆两端接线柱
C．一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱
D．一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱
(3)选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E＝________，r＝________，代入数值可得E和r的测量值．
解析：(1)本实验误差在于电压表的分流，内阻越大越好，故选A；电路中能达到的最大电流I＝＝ A≈180 mA，电流表最好选C．
(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大，说明外电路的电阻变大，滑动变阻器的电阻变大，则两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是一条导线接在滑动变阻器金属杆左端或右端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱，选C．
(3)在U I图像中纵截距等于电源的电动势，则E＝ka；斜率等于内阻与R2的和，故r＝k－R2.
答案：(1)A　C　(2)C　(3)ka　k－R2
13．(10分)如图所示，已知路端电压U＝18 V，电容器C1＝6 μF、C2＝3 μF，电阻R1＝6 Ω、R2＝3 Ω.当开关S断开时，A、B两点间的电压UAB等于多少？当S闭合时，电容器C1的电荷量改变了多少？
解析：在电路中电容器C1、C2相当于断路．当S断开时，电路中无电流，B、C等电势，A、D等电势，因此UAB＝UAC＝UCD＝18 V.
电容器C1带电荷量为Q1＝C1UAC＝6×10－6×18 C＝1.08×10－4 C．
当S闭合时，电路R1、R2串联，电容器C1两端的电压等于电阻R1两端的电压，由串联电路的电压分配关系得
UAC′＝U＝×18 V＝12 V
此时电容器C1的带电荷量为
Q′＝C1UAC′＝6×10－6×12 C＝7.2×10－5 C
电容器C1带电荷量的变化量为
ΔQ＝Q′－Q1＝－3.6×10－5 C
负号表示减少，即C1的带电荷量减少了3.6×10－5 C．
答案：见解析
14．(10分)如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻r＝0.6 Ω，R＝10 Ω，U＝160 V，电压表的读数为110 V，求：
(1)通过电动机的电流是多少？
(2)输入到电动机的电功率是多少？
(3)电动机中发热的功率是多少？
(4)电动机工作1 h所产生的热量是多少？
解析：(1)设电动机两端的电压为U1，电阻R两端的电压为U2，则：U1＝110 V
U2＝U－U1＝(160－110) V＝50 V
通过电动机的电流为I
则I＝＝ A＝5 A．
(2)输入到电动机的电功率P电
P电＝U1I＝110×5 W＝550 W.
(3)电动机中发热的功率P热
P热＝I2r＝52×0.6 W＝15 W.
(4)电动机工作1 h所产生的热量Q
Q＝I2rt＝52×0.6×3 600 J＝5.4×104J.
答案：(1)5 A　(2)550 W　(3)15 W　(4)5.4×104 J
15．(10分)如图所示的电路中，所用电源的电动势E＝4 V，内电阻r＝1.0 Ω，电阻R1可调．现将R1调到3 Ω后固定．已知R2＝6 Ω，R3＝3 Ω，求：
(1)开关S断开和接通时，通过R1的电流分别为多大？
(2)为了使A、B之间电路的电功率在开关S接通时能达到最大值，应将R1的阻值调到多大？这时A、B间消耗的最大电功率是多少？
解析：(1)开关S断开时，通过R1的电流为
I1＝＝ A＝0.4 A
开关S接通时，R2、R3并联的总电阻R23＝＝ Ω＝2 Ω
通过R1的电流
I1′＝＝ A＝0.67 A．
(2)开关S接通时A、B之间的总电阻R23＝2 Ω为定值，所以只有当R1的阻值为零时，总电流最大，A、B之间的电功率才最大．
电路电流I总＝＝ A＝ A
A、B间消耗的最大功率
PAB＝IR23＝×2 W＝ W＝3.56 W.
答案：(1)0.4 A　0.67 A　(2)0　3.56 W
16．(12分)在如图所示的电路中，电阻R1＝12 Ω，R2＝8 Ω，R3＝4 Ω.当开关S断开时，电流表示数为0.25 A，当S闭合时，电流表示数为0.36 A．求：
(1)开关S断开和闭合时的路端电压U及U′；
(2)电源的电动势和内阻；
(3)开关S断开和闭合时内阻上的热功率P及P′.
解析：(1)S断开时：U＝I(R2＋R3)＝3 V
S闭合时：U′＝I′R2＝2.88 V.
(2)S断开时：外电路总电阻R＝＝6 Ω
S闭合时：外电路总电阻R′＝＝4.8 Ω
由闭合电路欧姆定律：
E＝U＋r
E＝U′＋r
代入数据解得：E＝3.6 V，r＝1.2 Ω.
(3)S断开时：I总＝＝0.5 A
内阻上的热功率P＝Ir＝0.3 W
S闭合时：I总′＝＝0.6 A
内阻上的热功率P′＝I′r＝0.432 W.
答案：见解析
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