第3章恒定电流 综合训练（Word版含解析）

第3章恒定电流
一、选择题（共15题）
1．有一电压表，它的内阻100Ω，量程0.2V，现要改装成量程为10A的电流表，电压表上应（　　）
A．并联0.002Ω的电阻 B．并联0.02Ω的电阻
C．并联50Ω的电阻 D．串联4 900Ω的电阻
2．有根导线的横截面积为S，已知该导线材料密度为ρ，摩尔质量为M，电子电荷量为e，阿伏伽德罗常数为NA，设每个原子只提供一个自由电子，则该导线中自由电子定向移动速率为v，则通过电流为
A． B． C． D．
3．对于连入电路的不同灯泡而言，亮度大的灯泡是（　　）
A．通过的电流大的灯泡 B．两端电压大的灯泡
C．电阻值大的灯泡 D．消耗功率大的灯泡
4．在如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，平行板电容器C的两金属板水平放置，R1和R2为定值电阻，P为滑动变阻器R的滑动触头，G为灵敏电流表，A为理想电流表。开关S闭合后，C的两板间恰好有一质量为m、电荷量为q的油滴处于静止状态。则若将P向上移动，过程中下列说法正确的是（　　）
A．油滴带正电 B．A表的示数变大
C．油滴向上加速运动 D．G中有由a→b的电流
5．用伏安法测电阻时有如图所示的甲、乙两种接法，下面说法中正确的是(　　)
A．测量大电阻时，用甲种接法 B．测量小电阻时，用乙种接法
C．甲种接法测量值偏大 D．乙种接法测量值偏大
6．某金属导线，如果在10s时间内有5.0×1019个自由电子通过面积为0.1m2的某截面，那么通过这个截面的电流强度是（　　）
A．0 B．0.8A C．1.6A D．3.2A
7．超纯水（Ultrapurewater）又称UP水，是为了研制超纯材料（半导体原件材料、纳米精细陶瓷材料等），应用蒸馏、去离子化、反渗透技术或其它适当的超临界精细技术生产出来的水，其电阻率大于18MΩ·cm，或接近18.3MΩ·cm极限值（25°C）。以下说法中，正确的是（　　）
A．电阻率和温度并无关系
B．超纯水电阻率大，导电能力非常微弱
C．超纯水电阻率和存放容器的横截面积有关
D．去离子化制作超纯水，制作前、后的电阻率并无变化
8．如图所示电路中，定值电阻R1＝4Ω，R2＝2Ω，滑动变阻器的最大阻值为10Ω，输入的电流I1＝1A，I2＝2A．检测时发现a点电势为0，b点电势为4V，则下列说法正确的是（　　）
A．流过电流表的电流为1A，方向向右
B．滑动变阻器的滑片置于中间位置时，图示部分的等效电阻为 Ω
C．向左移动滑动变阻器的滑片时接入电路中的电阻变小
D．改变滑动变阻器的滑片的位置，不影响通过电阻R2的电流
9．粗细均匀的金属环上A、B、C、D四点把其周长分成四等份，如图所示。当A、B点接入电路中时，圆环消耗的电功率为P；当A、D点接入电路中时，圆环消耗的电功率为（电源内阻不计）（　　）
A． B．P C． D．3P
10．如图所示为一台电压力锅，它结合了高压锅和电饭锅的优点，省时省电、安全性高。当电压力锅内部气压过大或温度过高时，发热器都会停止工作。图乙中S1为过压保护开关，S2为过热保护开关，压强过大时开关S1自动断开，温度过高时开关S2自动断开。图乙表示S1、S2和锅内发热器的连接情况，其中符合上述工作要求的是（　　）
A． B．
C． D．
11．在杭州湾入海口，有亚洲第一座大型海上风电场﹣﹣东海大桥海上风电场，该风电场有58台风机，风机叶轮直径91m，总装机容量约200兆瓦，所生产的绿色电能，相当于为海减少了20万辆小轿车产生的碳污染。已知空气密度为1.29kg/m3，假设风能转成电能的效率为50%，则杭州湾海域的平均风速约为（　　）
A．1m/s B．4m/s C．7m/s D．10m/s
12．某同学将直流电源的总功率 、输出功率 和电源内部的发热功率 随总电流 变化的图线画在了同一坐标系中，如图中的 、 、 所示，以下判断正确的是（　　）
A．电源的电动势 ，内阻
B．曲线 表示电源的输出功率随总电流 变化的图线
C．当总电流 时电源效率
D．电源的最大输出功率
13．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系中，如图中的a、b、c所示，根据图线可知（　　）
A．反应Pr变化的图线是c
B．电源的电动势为8V
C．电源内阻为2Ω
D．当电流为0.5A时，外电路的电阻为6Ω
14．将两个完全相同的电流计改装成两个量程不同的电流表 、 ,已知改装后电流表A1、A2的量程分别为 、 ,将两个改装后的电流表接在电路中,两电流表都没有烧毁。则下列说法正确的是（　　）
A．改装后两电流表 、 的电阻之比为 ： ：5
B．将改装后的电流表串联,接通电路 、 的偏转角之比为5：1
C．将改装后的电流表串联,接通电路 、 的示数之比为5：1
D．将改装后的电流表并联,接通电路 、 的示数之比为1：5
15．图为双量程的电流表电路示意图，其量程分别为 和 ，已知表头内阻 为200Ω，满偏电流 为2mA。则（　　）
A．当使用a、b两个接线柱时，量程为
B．当使用a、b两个接线柱时，量程为
C．当使用a、c两个接线柱时，量程为
D．当使用a、c两个接线柱时，量程为
二、填空题
16．如图为“用伏安法测量电阻”实验的部分电路。在某次测量中，电压表的示数为1.80V时，电流表的示数为0.60A，根据测量数据可计算出电阻测量值为　 　Ω。从理论上讲由于电压表内阻的影响，用该电路得到的电阻测量值　 　（选填“大于”或“小于”）真实值。
17．测量金属丝电阻率的实验中，关于电流表与电压表的连接方法，应选择图　 　，用该种连接方法测得的电阻阻值比真实值　 　。
18．如图所示，小量程电流表G的内阻为25W ，满偏电流为2mA，若把它改装成5V、20V的两个量程的电压表，那么R1＝　 　W ，R2＝　 　W 。
19．如图甲所示是某游标卡尺的实物图，它可以用于测量内径、外径和深度，其中　 　（填“a”、“b”、“c”、“d”或“e”）是用来测量深度的；测量结束、在读取数据前，需要将游标尺固定在主尺上，防止其滑动，应操作的部件是　 　（填“a”、“b”、“c”、“d”或“e”）；如图乙所示为用该尺测量某圆筒内径时照片的一部分，则该圆筒内径大小为　 　cm。
三、综合题
20．某同学利用图甲所示装置测定某电动机的效率。分别用电压传感器和电流传感器测得电动机的输入电压和输入电流与时间的关系图像分别如图乙、图丙所示，当重物匀速上升时用位移传感器测得重物上升的位移与时间的关系图线如图丁所示，电动机提升的重物的质量为91.2g，不计一切摩擦，取 。求：
（1）该电动机在图丁所示时间内的效率；
（2）该电动机的内阻（保留2位有效数字）；
（3）电动机工作稳定后，电源消耗的热功率。
21．如图为某人设计的电吹风电路的示意图，a、b、c、d为四个固定触点。可动的扇形金属片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可以处于停机、吹热风、吹自然风三种工作状态。n1和n2分别是理想变压器原线圈和副线圈的匝数。该电吹风正常工作时各项参数如表所示。不考虑小风扇电机的机械摩擦损耗及温度对电阻的影响。
热风时电吹风输入功率P1 500W
自然风时电吹风输入功率P2 60W
小风扇额定电压U 60V
小风扇输出机械功率P3 52W
（1）求小风扇工作时变压器原线圈和副线圈中的电流比；
（2）计算电热丝的电阻；
（3）求小风扇电机的效率。
22．一台电风扇，内阻为20 Ω，接上220 V电压后，消耗功率66 W．求：
（1）电风扇正常工作时通过风扇电动机的电流强度；
（2）电风扇工作时，转化为机械能的功率和内能的功率，电动机的效率．
23．
（1）电流做功，实质上是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。若某段电路两端的电压为U，通过的电流为I，请论述说明电流在这段电路上做功的功率P＝UI。
（2）为防止安全事故的发生，电路在布线时有相应的标准，供电电流越大的地方需要的导线越粗。设通电产生的焦耳热Q与导线升高的温度ΔT之间满足如下关系：Q＝kcmΔT，其中c表示物体的比热，m为物体的质量，k为大于1的常数。请你选择适当的物理量，通过论述和计算证明“为避免升温过快，若电流越大，电阻线应该越粗”。
（3）超导体在温度特别低时电阻可以降到几乎为零。将一个闭合超导金属圆环水平放置在匀强磁场中，磁感线垂直于圆环平面，逐渐降低温度使超导环发生由正常态到超导态的转变后突然撤去磁场，此后若环中的电流不随时间变化，则表明其电阻为零。
为探究该金属圆环在超导状态的电阻率上限，研究人员测得撤去磁场后环中电流为I，并经一年以上的时间t未检测出电流变化。实际上仪器只能检测出大于ΔI的电流变化，其中ΔI<答案部分
1．B
【解答】电表的满偏电流为：
把它改装成量程为10A的电流表需要并联一个分流电阻，并联电阻阻值为：
故答案为：B
2．D
【解答】设该导线中自由电子从一端定向移动到另一端所用时间为t，对导线进行研究：
导线的体积为
导线的质量为
每个原子只提供一个自由电子，则原子数与自由电子数目相等，则自由电子的数目为
时间内通过导体截面的电荷量为
则电流强度为
联立可得
故答案为：D。
3．D
【解答】灯泡亮度由灯泡实际功率决定，灯泡亮度与电流、电压、电阻无关，灯泡越亮，灯泡消耗的电功率越大；
故答案为：D．
4．C
【解答】A．电容器上极板带正电，下级板带负电荷，油滴静止，电场力方向向上，则油滴带负电，A不符合题意；
B．P向上移动，滑动变阻器的阻值变大，则外电路的总电阻增大，根据闭合电路的欧姆定律
电流表A的示数变小，B不符合题意；
C．P向上移动，滑动变阻器的阻值变大，则外电路的总电阻增大，则外电压 增大，根据
电阻 的两端电压变小，根据
增大，即电容器两端的电压增大，油滴受到的电场力增大，大于重力，油滴向上加速运动，C符合题意；
D．电容器两端的电压增大，根据
电容器充电，G中有由 的电流，D不符合题意。
故答案为：C。
5．D
【解答】AC. 电流表外接法（即甲种接法）测量未知电阻阻值时，误差来源于电压表分流，电流表测量的电流大于待测电阻实际电流，测量值偏小。当待测电阻Rx远小于电压表内阻RV ，电压表分流造成误差小，应采用电流表外接法（即图甲接法）；所以，测量小电阻时用甲种接法。A不符合题意，C不符合题意；
BD.电流表内接法（即乙电路）测量未知电阻阻值时，误差来源于电流表分压，电压表测量的电压大于待测电阻两端实际电压，测量值偏大；当待测电阻Rx远大于电流表内阻RA时，电流表分压造成的误差较小，应采用电流表内接法（即图乙接法）。所以，测量大电阻时用乙种接法。B不符合题意，D符合题意；
故答案为：D
6．B
【解答】解：由电流的定义可知： ；ACD不符合题意，B符合题意。
故答案为：B
7．B
【解答】A．电阻率和温度有关，A不符合题意；
B．超纯水电阻率大，导电能力非常微弱，B符合题意；
C．超纯水的电阻率和存放容器的横截面积无关，C不符合题意；
D．去离子化制作超纯水，制作后的超纯水中离子浓度减小，导电能力减弱，电阻率增大，D不符合题意。
故答案为：B。
8．D
【解答】由图可知，两电流只能由a点流进电流表，因此电流表中电流为3A，方向向右，A不符合题意；a点电势为零，b点电势为4V，Ba间电势差为4V；则由欧姆定律可知，流过R2的电流为I2＝ A＝2A；根据电流结构可知，I1只能流过R1，则R1两端的电势差为4V，故滑动变阻器两端电势差为零，故图示中相当于R1与R2并联，故等效电阻 ，B不符合题意；由B的分析可知，滑动变阻器被短路，故改变滑片位置不会影响电流的大小，也不会改变总电阻大小，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
9．C
【解答】设电源的电动势为E，设金属环的每一等分电阻为R，则当A、B点接入电路中时总电阻 。当A、D点接入电路中时总电阻
由功率公式
得到
又 得到 。
故答案为：C。
10．A
【解答】由题意分析可得，两个开关任意断开一个，电路均不工作，则由此可知，两开关应串联接入电路，作图如下
故答案为：A。
11．C
【解答】以叶片长L为半径的圆面积s＝πl2，在时间t内通过的位移x＝vt，该体积风的动能为 ，转化效率为η＝50%，功率公式 该风力发电机发出的电功率P的数学表达式为 ，电能W＝Pt，代入数据，得v＝7m/s，ABD不符合题意，C符合题意。
故答案为：C
12．A,C
【解答】A．当 时， ，说明外电路短路，根据 ，得到 ，
A符合题意；
B．电源消耗的总功率的计算公式 ，故 图线是直线 ；输出功率为
应为开口向下的曲线，故 表示 图线；电源内电阻消耗的功率 ，应为开口向上的曲线，故 表示 图线，B不符合题意；
C．当总电流 时，电源总功率 ，输出功率为
效率为
C符合题意；
D．输出功率为
当 时，输出功率最大，为2W，D不符合题意。
故答案为：AC。
13．A,C,D
【解答】A.根据直流电源的总功率 ，内部的发热功率 ，输出功率 ，可知反映 变化的图线是 ，反映 变化的是图线 ，反映 变化的是图线 ，A符合题意；
B.图线 的斜率等于电源的电动势，由得到：
B不符合题意；
C.内部的发热功率 ，内阻为：
C符合题意；
D.当电流为0.5A时，由图读出电源的功率 ，由 代入得到：
D符合题意。
故答案为：ACD
14．B,D
【解答】A.电流表扩大量程的改装,是表头并联不同比例的电阻进行分流,表头本身允许的最大电流最大电压没有变化,所以两个改装表满偏时两端电压相等,但是电流 ,所以电阻5：1,A不符合题意；
BC.将改装后的电流表串联,串联电路电流相等,所以示数之比1：1,但是量程不同,表盘不同,偏转角之比为5：1,才能显示相同电流数,B符合题意,C不符合题意；
D、将改装后的电流表并联,本质上就是两个表头并联,表头电流相等,偏转角相等,但是量程不同,表盘不同,所以示数之比为1：5,D符合题意。
故答案为：BD
15．B,C
【解答】当使用a、b两个端点时，表头与R2串联，再与R1并联，此时量程为
当使用a、c两个端点时，R1与R2串联，再与表头并联，此时量程为
由数学知识可知
AD不符合题意，BC符合题意。
故答案为：BC。
16．3；小于
【解答】根据欧姆定律有R = = =3Ω
由题图可看出电流表采用外接法，则电流表多测了流过电压表的电流，则用该电路得到的电阻测量值小于真实值。
17．甲；偏小
【解答】由于电阻丝的阻值较小，所以电流表应用外接法，即甲图；
电流表外接法中，电压表测量的是电压的真实值；由于电压表的分流，电流表测量的电流比流过待测电阻的电流大，由欧姆定律可知，测得的电阻阻值比真实值偏小。
18．2475；7500
【解答】电压表量程为5V时，电流表串联电阻R1，串联电阻阻值 改装后量程为20V时，电流表串联R1和R2
19．c；b；3.690
【解答】游标卡尺的实物图，它可以用于测量内径、外径和深度，其中c是深度尺用来测量深度的；
测量结束、在读取数据前，需要将游标尺固定在主尺上，防止其滑动，应操作的部件是紧固螺钉b；
游标卡尺为50分度，其长度为49mm，最小分度值为0.98mm，故游标尺零刻线所在位置对应主尺上的位置为
该圆筒内径大小为 。
20．（1）解：由 图像得
电动机效率
其中UI为电路稳定工作时的电压和电流，即 ， ，解得
（2）解：电动机输入功率
电动机对外做功为
电动机内阻产热为
由
得
（3）解：由闭合电路欧姆定律，刚闭合瞬间时
电流稳定时
电源消耗的热功率时
得
21．（1）解：根据变压器的原线圈、副线圈的匝数与电压的关系n1：n2=220：60=11：3
则原线圈和副线圈中的电流比I1:I2=n2：n1=3：11
（2）解：电热丝的功率P′=500-60=440W
由
可知，那么电热丝电阻为
（3）解：求小风扇电机的效率
22．（1）解：由 可得电风扇正常工作时通过风扇电动机的电流强度为：
（2）解：线圈电阻发热功率：
转化为机械能的功率：
电动机的效率：
23．（1）解：导体内恒定电场的电场力对通过这段导体的一个自由电子所做的功W0=eU；
设t时间内共有n个自由电子通过这段导体，则电场力对自由电子所做的总功W=neU；
导体中的电流
故ne=It，可得W=UIt；
因此电流通过这段金属导体做功的功率为
（2）解：设有一小段长为l的电阻线，其横截面积为S，电阻率为 ，密度为 ，通过它的电流为I，因为通电产生焦耳热使这段电阻线经过时间 温度升高 ，电流流过电阻线产生的焦耳热
其中
此热量的一部分被电阻线吸收，温度升高，此过程满足
其中
联立，整理，有
由于k、c、 、 ，都是常数，所以 与 成正比， 表示单位时间内升高的温度；
与 成正比表明：当电流越大时，若想让单位时间内升高的温度少一些，则要求电阻线的横截面积大一些。
（3）解：设圆环周长为l、电阻为R，由电阻定律得
设t时间内环中电流释放焦耳热而损失的能量为 ，由焦耳定律得
设环中单位体积内定向移动电子数为n，则有
式中n、e、S不变，只有定向移动电子的平均速率的变化才会引起环中电流的变化，电流变化大小取 时，相应定向移动电子的平均速率的变化得大小为 ，则有
设环中定向移动电子减少的动能总和为 ，则有
由于
可得
因为环中定向移动电子减少的动能全转化为圆环的内能。有
联立上述各式，得 所以超导状态的电阻率上限 为