第十二章《电能 能量守恒定律》单元练习卷
一.选择题(共12小题)
1.下列有关电动势的说法正确的是( )
A.电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比,跟通过的电量成反比
B.电动势的单位跟电压的单位一致,所以电动势就是两极间的电压
C.干电池电动势为1.5V,表明将1C的正电荷从电源负极移到正极,通过非静电力做功,将1.5J电能转化为了其他性质的能量
D.电动势的大小是由电源内非静电力的特性决定的
【解答】解:AD、根据电动势的定义式E可知,电动势在数值上等于非静电力把单位正电荷从电源负极移送到正极所做的功,属于比值法定义,电动势E与W、q无关,由电源内非静电力的特性决定,故A错误,D正确;
B、电动势的单位跟电压的单位都是伏特,电动势等于内外电压之和,只有当外电路断路时,电动势才等于电源两极间的电压,故B错误;
C、根据电动势的定义式E可知:W=qE=1×1.5J=1.5J,即干电池电动势为1.5V,表明将1C的正电荷从电源负极移到正极,通过非静电力做功,将1.5J其他性质的能量转化为了电能,故C错误。
故选:D。
2.锂离子电池主要依靠锂离子(Li+)在正极和负极之间移动来工作,如图为锂电池放电时的内部结构。该过程中Li+从负极通过隔膜返回正极。已知该锂电池的电动势为3.7V,则( )
A.非静电力做的功越多,电动势越大
B.移动一个锂离子,需要消耗电能3.7J
C.“毫安 时”(mA h)是电池储存能量的单位
D.锂离子电池放电时,电池内部静电力做负功,化学能转化为电能
【解答】解:A、根据电动势的定义式E,知移动单位正电荷非静电力做的功越多,电动势越大,故A错误;
B、锂离子的电荷量为e,该锂电池的电动势为E=3.7V,根据电场力做功的公式W=qU=qE得,移动一个锂离子,需要消耗电能是3.7eV,故B错误;
C、根据q=It知“毫安 时”(mA h)是电池储存电荷量的单位,故C错误;
D、锂离子电池放电时,电池内部非静电力做正功,静电力做负功,化学能转化为电能,故D正确。
故选:D。
3.已知光敏电阻在没有光照射时电阻很大,光照越强其阻值越小。利用光敏电阻作为传感器设计了如图所示的电路,电源电动势E、内阻r及电阻R的阻值均不变。当光照强度增强时,则( )
A.电灯L变亮 B.电流表读数减小
C.电阻R的功率增大 D.电路的路端电压增大
【解答】解:AD、当光照强度增强时,光敏电阻阻值变小,则总电流变大,内电压变大,路端电压变小,灯泡L变暗,故AD错误;
B、电流表所测电流是总电流,则电流表读数变大,故B错误;
C、总电流增大,内电压增大,L两端电压减小,L上电流减小,故R上的电流会增大,则R消耗的功率增大,故C正确;
故选:C。
4.R1和R2是两个材料相同、厚度相同、表面为正方形的电阻,R2的尺寸小于R1的尺寸。现给R1、R2加以相同的电压U,下列选项正确的是( )
A.R1、R2的电阻R1>R2
B.通过R1、R2的电流I1>I2
C.R1、R2的电功率P1=P2
D.R1、R2在相同时间内产生的焦耳热Q1<Q2
【解答】解:A、设材料的长度为L,厚度为h,根据电阻定律可得,所以电阻的大小与正方向的变长无关,即R1=R2,故A错误;
B、根据欧姆定律可知,通过两电阻的电流相等,即I1=I2,故B错误;
C、根据功率公式可知,两电阻消耗的电功率相等,即P1=P2,故C正确;
D、根据焦耳定律Q=I2Rt可知,R1、R2在相同时间内产生的焦耳热Q1=Q2,故D错误。
故选:C。
5.物理兴趣小组想利用光敏电阻设计一款智能路灯,实现当环境光照强度减弱,路灯可自动变亮。已知光敏电阻Rt随环境光照强度增加,电阻值减小;电源电动势E、内阻r、电阻R0、路灯RL的阻值均不变。下列设计方案合理的是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:当环境光照强度减弱时,光敏电阻Rt的电阻值变大,而路灯可自动变亮,根据“串反并同”关系,则光敏电阻和路灯之间为并联关系,则图A是正确的,故BCD错误,A正确。
故选:A。
6.如图所示,将一个电动机M接在电路中,正常工作时测得电动机两端的电压为U1,流过电动机的电流为I1;将电动机短时间卡住时,测得电动机两端的电压为U2,流过电动机的电流为I2。下列说法正确的是( )
A.电动机线圈电阻为
B.正常工作时,电动机消耗的电功率为U1I1
C.正常工作时,电动机产生的热功率为U1I1
D.正常工作时,电动机对外做功功率为U1I1﹣U2I2
【解答】解:A、当电动机被卡住后,电动机没有机械能输出,是纯电阻电路,所以电动机线圈电阻为,故A错误;
B、正常工作时,电动机消耗的电功率为P=U1I1,故B正确;
C、正常工作时,电动机产生的热功率为P热,故C错误;
D、正常工作时,电动机对外做功的功率为P机=P﹣P热=U1I1,故D错误。
故选:B。
7.电源、开关S、定值电阻R1、R2、光敏电阻R3和电容器连接成的电路,电容器的两平行板水平放置。当开关S闭合,无光照射光敏电阻R3时,一带电液滴恰好静止在电容器两板间的M点,当用强光照射光敏电阻R3时,光敏电阻的阻值变小,则( )
A.液滴向下运动
B.液滴向上运动
C.电容器所带电荷量减少
D.M点电势变低
【解答】解:AB、开关S闭合,当无光照射时,带电液滴恰好静止,液滴所受重力和电场力是一对平衡力。当用强光照射光敏电阻R3时,光敏电阻的阻值变小,电路的总电阻变小,电路中电流增大,则R1两端间的电压增大,电容器的电压增大,板间场强增大,液滴所受的电场力增大,所以液滴向上运动,故A错误,B正确;
C、电容器的电压增大,而电容不变,由Q=CU可知,电容器所带电荷量增大,故C错误;
D、电容器的下极板接地,电势为零,M点的电势φM=U=Ed1,板间场强增大,而M点与下极板间的距离不变,则M点与下极板间电势差增大,M点的电势会增大,故D错误。
故选:B。
8.某力敏电阻的阻值随着压力的增大而线性减小。一同学利用该力敏电阻设计了判断小车在水平方向上运动状态的装置。其工作原理如图甲所示,将力敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上,之间放置一个光滑绝缘重物M,重物与挡板之间通过轻弹簧连接。某次实验中,电流表示数随时间变化关系如图乙所示、已知0﹣t1时间内,小车处于静止状态,则( )
A.0~t1时间内,弹簧处于压缩状态
B.t1~t2时间内,小车的加速度随时间均匀减小
C.t2~t3时间内,小车可能向左做匀减速直线运动
D.t2~t3时间内,小车可能向左做加速度增大的加速直线运动
【解答】解:A、0﹣t1时间内电流表示数不变,说明力敏电阻所受压力不变,由题意可知,弹簧上一定有力,M处于静止状态,合力为零,力敏电阻对M的弹力水平向右,弹簧对M弹力水平向左,所以在0﹣t1时间内弹簧处于压缩状态,故A正确;
B、t1﹣t2时间内,电流减小,电阻变大,力敏电阻所受M的弹力减小,M所受合力水平向左,加速度向左,由闭合电路的欧姆定律得,所以力敏电阻所受M的压力F,小车的加速度为
其中T为弹簧弹力,大小方向不变,显然力T﹣F与时间t不是线性关系,故B错误;
CD、t2﹣t3时间内,电流不变,力敏电阻上所受压力不变,但小于弹簧弹力,所以小车加速度水平向左,但不知道小车的速度方向,所以小车可能向右做匀减速直线运动或向左做匀加速直线运动,故CD错误;
故选:A。
9.某同学根据查阅到的某种热敏电阻的R﹣t特性曲线(如图1),设计了图2所示的恒温箱温度控制电路。图2中,Rt为热敏电阻,R1为可变电阻,控制系统可视作R=200Ω的电阻,电源的电动势E=9.0V,内阻不计。当通过控制系统的电流小于2mA时,加热系统将开启,为恒温箱加热;当通过控制系统的电流等于2mA时,加热系统将关闭。下列说法正确的是( )
A.若要使恒温箱内温度保持20℃,应将R1调为500Ω
B.若要使恒温箱内温度升高,应将R1增大
C.若恒温箱内温度降低,通过控制系统的电流将增大
D.保持R1不变,通过控制系统的电流大小随恒温箱内的温度均匀变化
【解答】解:A.根据闭合电路欧姆定律可知,控制系统的电流等于2mA时,电路中的总电阻;由图1可知,20℃热敏电阻的阻值为Rt1=4000Ω,若要使恒温箱内温度保持20℃,应将R1调为4500Ω﹣4000Ω﹣200Ω=300Ω,故A错误;
B.由于加热系统关闭的电流临界值2mA一定,即加热系统关闭的电路中临界的总电阻始终4500Ω。可知若要使恒温箱内保持的温度值升高,即热敏电阻的阻值减小,则必须使R1增大,故B正确;
C.若恒温箱内温度降低,热敏电阻阻值增大,根据闭合电路欧姆定律可知,通过控制系统的电流减小,故C错误;
D.根据图1可知,恒温箱内的温度与热敏电阻的阻值成线性关系,通过控制系统的电流I可知,通过控制系统的电流大小与热敏电阻的阻值不是线性关系,即保持R1不变,通过控制系统的电流大小随恒温箱内的温度不是均匀变化,故D错误。
故选:B。
10.如图所示的电路中,当开关S置于a处时,电流表(内阻不计)示数为I,额定功率为16W的电动机正常工作,带动质量为0.7kg的物体以2m/s的速度匀速竖直上升。当开关置于b处时,电流表示数变为,灯泡正常发光。已知电阻R=1.5Ω,灯泡额定电压为10V,额定功率10W,重力加速度g取10m/s2。则( )
A.电动机线圈的内阻为4Ω
B.电动机的额定电压为10V
C.电源电动势为12V
D.电源内阻为1Ω
【解答】解:B.当开关S置于b处时,有
解得
I=2A
当开关S置于a处时,有
代值解得
U1=8V
故B错误;
A.设电动机线圈的内阻为r′,根据输出功率等于总功率减去发热功率,则有
代入数据解得r′=0.5Ω
故A错误;
CD.当开关S置于a处时,根据闭合电路欧姆定律有
E=U1+I(R+r)
当开关S置于b处时,根据闭合电路欧姆定律有
联立解得
E=12V,r=2Ω
故C正确;D错误。
故选:C。
11.2022年卡塔尔世界杯,中国制造大放异彩,其中卡塔尔首座光伏电站由“中国电建”建设。光伏发电作为清洁电能已广泛应用,如图为某太阳能电池板,每块电池板的面积为2m2。晴天时,电池板每平方米每秒接收到的太阳能为1×103J,电池板的光电转化效率为25%。下列说法正确的是( )
A.太阳能的利用,说明能量可以创生
B.电池板的光电转化效率25%表示此过程能量不守恒
C.晴天时太阳照射2h,每块电池板产生的电能3.6×106J
D.晴天时的一天,一块电池板产生的电能可供10盛60W的白炽灯正常工作约20h
【解答】解:A、根据能量守恒定律,能量既不能凭空消失,也不能凭空产生,故A错误;
B、电池板的光电转化效率25%,只是表示太阳能有25%能转化成电能,并不代表能量不守恒,故B错误;
C.由题意可知晴天时太阳照射2h,每块电池板的产生的电能:
E=2×103×2×60×60×25%J=3.6×106J,故C正确;
D、晴天时的一天,日照按8h计算,一块电池板产生的电能为:E′=4E=4×3.6×106J=1.44×107J,
能让10盏60W的白炽灯工作的时间:,故D错误。
故选:C。
12.在如图所示的分压电路中,c、d间的电压恒为U=10V,滑动变阻器的全值电阻R0=20Ω,滑片P可在a、b两端点间滑动,定值电阻R=10Ω,则( )
A.电阻R两端的电压调节范围为0~7.5V
B.滑片P位于a、b连线的中点时,电阻R两端的电压为5V
C.滑片P位于a点时,变阻器消耗的功率为10W
D.电路中的最大电流为1.5A
【解答】解:A、cd间的电压恒为U=10V,所以电阻R两端的电压调节范围为0~10V,故A错误;
B、触头P位于ab连线的中点时,电阻R与R0的RPb并联,
电阻值为
并联后R两端的电压为
故B错误;
C、触头P位于a点时,变阻器R0消耗的功率,
由电功率公式为
故C错误;
D、触头P位于a点时,电路中的电阻最小,电流最大,
此时总电阻电阻为R总ΩΩ
此时电路中的电流为IA=1.5A
故D正确。
故选:D。
二.多选题(共3小题)
13.许多餐厅用机器人送餐,它的动力来源于电动机,送餐机器人的部分参数如表所示。下列说法正确的是( )
功能 迎宾、送餐等
质量 50kg
移动速度 0.2 0.6m/s
电池容量 12Ah
功率 最大功率96W
工作电压 24V
最大送餐质量 15kg
A.电池容量“12Ah”的“Ah”是电能的单位
B.机器人最大功率工作时电流是4A
C.机器人工作时电机直流电阻等于6Ω
D.机器人以最大功率工作时间达不到3h
【解答】解:A.电池容量“12Ah”的“Ah”是电量单位,故A错误;
B.最大功率96W,根据IA=4A,故B正确;
C.机器人工作时不是纯电阻电路,不能使用欧姆定律计算电阻,电阻无法算出,故C错误;
D.根据th=3h,由于存在机械摩擦等损耗,所以机器人工作的时间达不到3h,故D正确;
故选:BD。
14.如图甲所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r,R为电阻箱,电表均为理想表。调整电阻箱电阻,得到电源的输出功率P与I的关系如图乙所示,其中电阻箱电阻为R1时,电流表示数为I1,电压表示数为U1,输出功率为P0;电阻箱电阻为R2时,电流表示数为I2,电压表示数为U2,输出功率也为P0。下列说法中正确的是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:A、根据欧姆定律可知:R1。由于电流表示数为I1时,电源的输出功率不是最大,所以此时外电阻R1与内电阻r不等,则r,故A错误;
B、由闭合电路欧姆定律得:U1=E﹣I1r,U2=E﹣I2r
由此可得||=r
由于电流表示数为I2时,电源的输出功率不是最大,所以此时外电阻R2与内电阻r不等,可知||≠R2,故B错误;
C、根据电功率表达式有:P0R1=()2R1,P0R2=()2R2,
整理得:,故C正确;
D、由闭合电路欧姆定律得:U=E﹣Ir
输出功率为:P=UI=EI﹣I2r
所以有:EI1r=EI2r
整理得:I1+I2,故D正确。
故选:CD。
15.热膨胀材料在生产生活中有着广泛的应用。某同学用平行板电容器设计制作了单电容热膨胀检测仪,原理如图所示。电容器上极板固定,下极板可随材料竖直方向的尺度变化而上下移动,平行板电容器的电容,S是电容器极板的正对面积,d是极板间的距离,其余均为常量。闭合开关S,若材料热胀冷缩,下列说法中正确的是( )
A.材料温度升高,极板所带电荷量增大
B.滑动变阻器滑片向下滑动少许可以降低电容器的工作电压
C.检测到灵敏电流计的电流方向为从a到b,说明材料温度降低
D.检测结束,断开开关,灵敏电流计上有从a到b的短暂电流
【解答】解:A.材料温度升高,材料膨胀,电容器的下极板上移,电容器两板间距d减小,根据:
可知电容增大。由于电容器的电压等于滑动变阻器两端的电压,所以电容器的电压不变,根据:
可知极板所带电荷量增大,故A正确;
B.滑动变阻器滑片向下滑动,其接入电路的阻值减小,根据闭合电路欧姆定律可知电路的电流增大,电源的内电压增大,则滑动变阻器两端的电压减小,电容器的电压也减小,即降低电容器的工作电压,故B正确;
C.若材料温度降低,与A选项的分析同理,可得到电容器极板所带电荷量减小,电容器放电,电容器上极板带正电,则通过灵敏电流计的电流方向为从b到a,故C错误;
D.断开开关,电容器放电,则灵敏电流计上有从b到a的短暂电流,故D错误。
故选:AB。
三.实验题(共2小题)
16.用多用电表进行以下实验:
(1)测量电阻的阻值
将选择开关旋到“×100”位置,进行欧姆调零后,将两表笔与待测电阻连接,发现指针偏转角过大,应将选择开关旋到“ ”位置(选填“×10”“×1k”),且 (选填“需要”“不需要”)重新进行欧姆调零;再次测量时指针位置如图甲中a所示,则该电阻阻值为 Ω。
(2)测量电池的电动势和内阻
选用多用电表的直流电流“50mA”挡(内阻为5Ω)作为毫安表接入电路,如图乙所示,电阻R1、R2的阻值分别为195Ω、100Ω;闭合开关S1和S2,毫安表的读数为43.0mA;断开S2,指针位置如图甲中b所示,读数为 mA;由此计算得,电动势E= V,内阻r= Ω。(计算结果保留两位有效数字)
【解答】解:(1)将两表笔与待测电阻连接,发现指针偏转角过大,说明电阻阻值小,要选小量程即“×10”位置,并要重新欧姆调零,由图中指针刻度可知电阻为18×10Ω=180Ω;
(2)选用多用电表的直流电流“50mA”挡,则分度值为1mA,指针位置如图甲中b所示,读数为29.0mA;
根据闭合电路欧姆定律有E=I1(R1+RA+r)
E=I2(R1+R2+RA+r)
将I1=43.0mA=0.043A,I2=29.0mA=0.029A代入解得
E=8.9V,r=7.1Ω
故答案为:(1)×10;需要;180;(2)29.0;8.9;7.1
17.干电池用久后通常电动势会减小,内阻增大。某同学利用DIS系统、定值电阻R0、电阻箱R等实验器材分别研究新、旧两节干电池的电动势和内阻,实验装置如图甲所示。首先测量电池a的电动势和内阻,实验时多次改变R的阻值,用电流传感器测得对应的电流值I,在计算机上显示出如图乙所示的的关系图线a,重复上述实验方法测量电池b的电动势和内阻,得到图乙中的图线b。
(1)某次实验电阻箱调节后如图丙所示,则此时电阻箱的读数为 Ω。
(2)若定值电阻R0=1.0Ω,令,x=R,由图乙中实验图线a的拟合方程可得,电池a的电动势Ea= V,内阻ra= Ω。
(3)根据图乙可以判断,图线 对应的是新电池(选填“a”或“b”)。
(4)根据实验测得的电池a的R、I数据,若令y=I2(R+R0),x=R+R0,则由计算机拟合得出的y﹣x图线如图丁所示,则图线最高点A的坐标值应为x= Ω,y= W(结果均保留2位有效数字)。
【解答】解:(1)由电阻箱的读数规则有
R=0×100Ω+1×10Ω+2×1Ω+0×0.1Ω=12.0Ω
(2)由闭合电路欧姆定律有
整理有
结合题中图线a的解析式,有
解得
,ra=2Ω
(3)由之前的分析可知,图像的斜率为电池的电动势的倒数,由题图可知,其图像a的斜率大,所以图线a的电动势小。根据题意,旧电池的电动势减小,所以图线a为旧电池,图线b为新电池。
(4)分析题图中电路可知,外电路的用电器为电阻R和R0,结合题意可知,题图的y轴为电池的输出功率,题图的x轴为外电路的电阻。对电池有
结合题图有
由之前的分析可知,有
ra=2Ω
题图中A点为y最大值,由上述公式可知,当x=ra,即外电路电阻等于电池内阻时,取得最大值,所以
x=2.0Ω
y≈0.22W
故答案为:(1)12.0;(2);2.0;(3)b;(4)2.0;0.22
四.计算题(共3小题)
18.如图,电源电动势为E=10V,内阻为r=1Ω,电灯规格为“2V,2W”,电动机线圈的电阻为rM=0.5Ω。闭合开关S,当电阻箱接入电路的阻值为R=1Ω时,电灯和电动机均正常工作。求:
(1)此时电路中的电流;
(2)此时电动机的输出功率。
【解答】解:(1)此电路为串联电路,因电灯正常工作,故可得电路中的电流:
(2)根据闭合电路欧姆定律可得电动机两端的电压为:
U=E﹣I(r+R)﹣UL=10V﹣1×(1+1)V﹣2V=6V
电动机的输入功率为:P入=UI=6×1W=6W
电动机的热功率:12×0.5W=0.5W
电动机的输出功率:P出=P入﹣P热=6W﹣0.5W=5.5W
答:(1)此时电路中的电流为1A;
(2)此时电动机的输出功率为5.5W。
19.如图所示,图甲中在滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中,两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙中的AC、BC两直线所示,不考虑电表对电路的影响。
(1)定值电阻R0、滑动变阻器的总电阻R分别为多少?
(2)求出电源的电动势和内阻;
(3)电源的工作效率什么时候最大,最大效率是多少?
【解答】解:(1)电压表V1的示数随电流表示数的变化图象应为AC;
电压表V2的示数随电流表示数的变化图象应为BC;
定值电阻的大小为:;
当I=0.5A时,
则R=R外﹣R0=15Ω﹣3Ω=12Ω
(2)根据闭合回路欧姆定律可得U=E﹣Ir
结合BC图线的解析式:U=8﹣I
可得:E=8V,r=1Ω
(3)电源的工作效率为
可知,当R最大时,效率最大
此时,η
答:(1)定值电阻R0为3Ω,滑动变阻器的总电阻R为12Ω;
(2)电源的电动势为V,内阻为1Ω;
(3)当滑动变阻器取最大阻值12Ω时,电源的工作效率最大,最大效率是93.75%。
20.如图是一测速计原理图,滑动触头与某运动的物体相连,当P匀速滑动时,灵敏电流计G中有电流流过,从灵敏电流计示数可得运动物体的速度。已知电源电动势E=4V,内阻r=10Ω,AB为粗细均匀的电阻丝,阻值R=30Ω,长度L=30cm。
(1)当滑动触头P匀速移动Δx时,电容器两极板电压的变化量为ΔU,不考虑电容器充放电的电流对电路的影响,试求ΔU与Δx的关系式(用E、R、r、L、Δx表示);
(2)电容器的电容C=50μF,测得灵敏电流计的示数为IG=0.05mA,方向由b流向a,试求运动物体匀速运动的速度大小和方向。
【解答】解:(1)由电阻定律知P匀速移动Δx时,对应的电阻丝电阻的变化量为
由于不考虑电容器充放电电流对电路影响,由闭合电路欧姆定律知
ΔU=IΔR
得:
(2)由电流定义知
电容器电量的变化量为ΔQ=CΔU
得:
可得
代入数据解得:v=0.1m/s
又因IG由b流向a,电容器放电,P右移,物体移动方向向右。
答:(1)ΔU与Δx的关系式为:;
(2)运动物体匀速运动的速度大小为0.1m/s,方向向右。第十二章《电能 能量守恒定律》单元练习卷
一.选择题(共12小题)
1.下列有关电动势的说法正确的是( )
A.电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比,跟通过的电量成反比
B.电动势的单位跟电压的单位一致,所以电动势就是两极间的电压
C.干电池电动势为1.5V,表明将1C的正电荷从电源负极移到正极,通过非静电力做功,将1.5J电能转化为了其他性质的能量
D.电动势的大小是由电源内非静电力的特性决定的
2.锂离子电池主要依靠锂离子(Li+)在正极和负极之间移动来工作,如图为锂电池放电时的内部结构。该过程中Li+从负极通过隔膜返回正极。已知该锂电池的电动势为3.7V,则( )
A.非静电力做的功越多,电动势越大
B.移动一个锂离子,需要消耗电能3.7J
C.“毫安 时”(mA h)是电池储存能量的单位
D.锂离子电池放电时,电池内部静电力做负功,化学能转化为电能
3.已知光敏电阻在没有光照射时电阻很大,光照越强其阻值越小。利用光敏电阻作为传感器设计了如图所示的电路,电源电动势E、内阻r及电阻R的阻值均不变。当光照强度增强时,则( )
A.电灯L变亮 B.电流表读数减小
C.电阻R的功率增大 D.电路的路端电压增大
4.R1和R2是两个材料相同、厚度相同、表面为正方形的电阻,R2的尺寸小于R1的尺寸。现给R1、R2加以相同的电压U,下列选项正确的是( )
A.R1、R2的电阻R1>R2
B.通过R1、R2的电流I1>I2
C.R1、R2的电功率P1=P2
D.R1、R2在相同时间内产生的焦耳热Q1<Q2
5.物理兴趣小组想利用光敏电阻设计一款智能路灯,实现当环境光照强度减弱,路灯可自动变亮。已知光敏电阻Rt随环境光照强度增加,电阻值减小;电源电动势E、内阻r、电阻R0、路灯RL的阻值均不变。下列设计方案合理的是( )
A. B.
C. D.
6.如图所示,将一个电动机M接在电路中,正常工作时测得电动机两端的电压为U1,流过电动机的电流为I1;将电动机短时间卡住时,测得电动机两端的电压为U2,流过电动机的电流为I2。下列说法正确的是( )
A.电动机线圈电阻为
B.正常工作时,电动机消耗的电功率为U1I1
C.正常工作时,电动机产生的热功率为U1I1
D.正常工作时,电动机对外做功功率为U1I1﹣U2I2
7.电源、开关S、定值电阻R1、R2、光敏电阻R3和电容器连接成的电路,电容器的两平行板水平放置。当开关S闭合,无光照射光敏电阻R3时,一带电液滴恰好静止在电容器两板间的M点,当用强光照射光敏电阻R3时,光敏电阻的阻值变小,则( )
A.液滴向下运动
B.液滴向上运动
C.电容器所带电荷量减少
D.M点电势变低
8.某力敏电阻的阻值随着压力的增大而线性减小。一同学利用该力敏电阻设计了判断小车在水平方向上运动状态的装置。其工作原理如图甲所示,将力敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上,之间放置一个光滑绝缘重物M,重物与挡板之间通过轻弹簧连接。某次实验中,电流表示数随时间变化关系如图乙所示、已知0﹣t1时间内,小车处于静止状态,则( )
A.0~t1时间内,弹簧处于压缩状态
B.t1~t2时间内,小车的加速度随时间均匀减小
C.t2~t3时间内,小车可能向左做匀减速直线运动
D.t2~t3时间内,小车可能向左做加速度增大的加速直线运动
9.某同学根据查阅到的某种热敏电阻的R﹣t特性曲线(如图1),设计了图2所示的恒温箱温度控制电路。图2中,Rt为热敏电阻,R1为可变电阻,控制系统可视作R=200Ω的电阻,电源的电动势E=9.0V,内阻不计。当通过控制系统的电流小于2mA时,加热系统将开启,为恒温箱加热;当通过控制系统的电流等于2mA时,加热系统将关闭。下列说法正确的是( )
A.若要使恒温箱内温度保持20℃,应将R1调为500Ω
B.若要使恒温箱内温度升高,应将R1增大
C.若恒温箱内温度降低,通过控制系统的电流将增大
D.保持R1不变,通过控制系统的电流大小随恒温箱内的温度均匀变化
10.如图所示的电路中,当开关S置于a处时,电流表(内阻不计)示数为I,额定功率为16W的电动机正常工作,带动质量为0.7kg的物体以2m/s的速度匀速竖直上升。当开关置于b处时,电流表示数变为,灯泡正常发光。已知电阻R=1.5Ω,灯泡额定电压为10V,额定功率10W,重力加速度g取10m/s2。则( )
A.电动机线圈的内阻为4Ω
B.电动机的额定电压为10V
C.电源电动势为12V
D.电源内阻为1Ω
11.2022年卡塔尔世界杯,中国制造大放异彩,其中卡塔尔首座光伏电站由“中国电建”建设。光伏发电作为清洁电能已广泛应用,如图为某太阳能电池板,每块电池板的面积为2m2。晴天时,电池板每平方米每秒接收到的太阳能为1×103J,电池板的光电转化效率为25%。下列说法正确的是( )
A.太阳能的利用,说明能量可以创生
B.电池板的光电转化效率25%表示此过程能量不守恒
C.晴天时太阳照射2h,每块电池板产生的电能3.6×106J
D.晴天时的一天,一块电池板产生的电能可供10盛60W的白炽灯正常工作约20h
12.在如图所示的分压电路中,c、d间的电压恒为U=10V,滑动变阻器的全值电阻R0=20Ω,滑片P可在a、b两端点间滑动,定值电阻R=10Ω,则( )
A.电阻R两端的电压调节范围为0~7.5V
B.滑片P位于a、b连线的中点时,电阻R两端的电压为5V
C.滑片P位于a点时,变阻器消耗的功率为10W
D.电路中的最大电流为1.5A
二.多选题(共3小题)
13.许多餐厅用机器人送餐,它的动力来源于电动机,送餐机器人的部分参数如表所示。下列说法正确的是( )
功能 迎宾、送餐等
质量 50kg
移动速度 0.2 0.6m/s
电池容量 12Ah
功率 最大功率96W
工作电压 24V
最大送餐质量 15kg
A.电池容量“12Ah”的“Ah”是电能的单位
B.机器人最大功率工作时电流是4A
C.机器人工作时电机直流电阻等于6Ω
D.机器人以最大功率工作时间达不到3h
14.如图甲所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r,R为电阻箱,电表均为理想表。调整电阻箱电阻,得到电源的输出功率P与I的关系如图乙所示,其中电阻箱电阻为R1时,电流表示数为I1,电压表示数为U1,输出功率为P0;电阻箱电阻为R2时,电流表示数为I2,电压表示数为U2,输出功率也为P0。下列说法中正确的是( )
A. B.
C. D.
15.热膨胀材料在生产生活中有着广泛的应用。某同学用平行板电容器设计制作了单电容热膨胀检测仪,原理如图所示。电容器上极板固定,下极板可随材料竖直方向的尺度变化而上下移动,平行板电容器的电容,S是电容器极板的正对面积,d是极板间的距离,其余均为常量。闭合开关S,若材料热胀冷缩,下列说法中正确的是( )
A.材料温度升高,极板所带电荷量增大
B.滑动变阻器滑片向下滑动少许可以降低电容器的工作电压
C.检测到灵敏电流计的电流方向为从a到b,说明材料温度降低
D.检测结束,断开开关,灵敏电流计上有从a到b的短暂电流
三.实验题(共2小题)
16.用多用电表进行以下实验:
(1)测量电阻的阻值
将选择开关旋到“×100”位置,进行欧姆调零后,将两表笔与待测电阻连接,发现指针偏转角过大,应将选择开关旋到“ ”位置(选填“×10”“×1k”),且 (选填“需要”“不需要”)重新进行欧姆调零;再次测量时指针位置如图甲中a所示,则该电阻阻值为 Ω。
(2)测量电池的电动势和内阻
选用多用电表的直流电流“50mA”挡(内阻为5Ω)作为毫安表接入电路,如图乙所示,电阻R1、R2的阻值分别为195Ω、100Ω;闭合开关S1和S2,毫安表的读数为43.0mA;断开S2,指针位置如图甲中b所示,读数为 mA;由此计算得,电动势E= V,内阻r= Ω。(计算结果保留两位有效数字)
17.干电池用久后通常电动势会减小,内阻增大。某同学利用DIS系统、定值电阻R0、电阻箱R等实验器材分别研究新、旧两节干电池的电动势和内阻,实验装置如图甲所示。首先测量电池a的电动势和内阻,实验时多次改变R的阻值,用电流传感器测得对应的电流值I,在计算机上显示出如图乙所示的的关系图线a,重复上述实验方法测量电池b的电动势和内阻,得到图乙中的图线b。
(1)某次实验电阻箱调节后如图丙所示,则此时电阻箱的读数为 Ω。
(2)若定值电阻R0=1.0Ω,令,x=R,由图乙中实验图线a的拟合方程可得,电池a的电动势Ea= V,内阻ra= Ω。
(3)根据图乙可以判断,图线 对应的是新电池(选填“a”或“b”)。
(4)根据实验测得的电池a的R、I数据,若令y=I2(R+R0),x=R+R0,则由计算机拟合得出的y﹣x图线如图丁所示,则图线最高点A的坐标值应为x= Ω,y= W(结果均保留2位有效数字)。
四.计算题(共3小题)
18.如图,电源电动势为E=10V,内阻为r=1Ω,电灯规格为“2V,2W”,电动机线圈的电阻为rM=0.5Ω。闭合开关S,当电阻箱接入电路的阻值为R=1Ω时,电灯和电动机均正常工作。求:
(1)此时电路中的电流;
(2)此时电动机的输出功率。
19.如图所示,图甲中在滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中,两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙中的AC、BC两直线所示,不考虑电表对电路的影响。
(1)定值电阻R0、滑动变阻器的总电阻R分别为多少?
(2)求出电源的电动势和内阻;
(3)电源的工作效率什么时候最大,最大效率是多少?
20.如图是一测速计原理图,滑动触头与某运动的物体相连,当P匀速滑动时,灵敏电流计G中有电流流过,从灵敏电流计示数可得运动物体的速度。已知电源电动势E=4V,内阻r=10Ω,AB为粗细均匀的电阻丝,阻值R=30Ω,长度L=30cm。
(1)当滑动触头P匀速移动Δx时,电容器两极板电压的变化量为ΔU,不考虑电容器充放电的电流对电路的影响,试求ΔU与Δx的关系式(用E、R、r、L、Δx表示);
(2)电容器的电容C=50μF,测得灵敏电流计的示数为IG=0.05mA,方向由b流向a,试求运动物体匀速运动的速度大小和方向。