章末综合测评4（含解析）高中物理人教版（2019）必修 第三册

章末综合测评(四)
一、选择题(共10小题，1～7题为单选题，8～10题为多选题。)
1．下列说法正确的是(　　)
A．随着科技的发展，可以制造出一种机器，使其不消耗任何能量但能源源不断地对外做功
B．太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了
C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的
D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生
2．有关电压与电动势的说法正确的是(　　)
A．电压与电动势的单位都是伏特，所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法
B．电动势是电源两极间的电压
C．电动势公式E＝中W与电压公式U＝中的W是一样的，都是静电力做的功
D．电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量
3．两根同种材料的电阻丝分别连在两个电路中，甲电阻丝长为l，直径为d；乙电阻丝长为2l，直径为2d，要使两电阻丝消耗的功率相等，则应满足(　　)
A．＝ B．＝
C．＝ D．＝2
4．如图所示，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，三个灯泡亮度的变化情况是(　　)
A．L1变亮，L2和L3均变暗
B．L1变亮，L2不能确定，L3变暗
C．L1变暗，L2和L3均变亮
D．L1变亮，L2变亮，L3变暗
5．人体含水量约70%，水中有钠离子、钾离子等离子存在，因此容易导电，脂肪则不容易导电。某脂肪测量仪如图甲所示，其原理就是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例，其内部电路可简化为图乙所示，不计电源内阻。测量时，闭合开关，测试者两手分别握手柄A、B，体型相近的两人相比，脂肪含量高者握着手柄时(　　)
A．电流表的读数更大
B．电压表的读数更大
C．定值电阻R两端的电压更大
D．电压表的读数与电流表的读数的比值更小
6．在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路。闭合开关S，当调节滑动变阻器R使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.50 A和2.0 V，重新调节R使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2.0 A和24.0 V，电压表、电流表均为理想电表，则这台电动机正常运转时的输出功率为(　　)
A．32 W B．44 W
C．47 W D．48 W
7．太阳能汽车是利用太阳能电池板将太阳能转化为电能工作的一种新型汽车。已知太阳辐射的总功率约为4×1026 W，太阳到地球的距离约为1.5×1011 m，假设太阳光传播到达地面的过程中约有40%的能量损耗，某太阳能汽车所用太阳能电池板接收到的太阳能转化为机械能的转化效率约为15%。如果驱动该太阳能汽车正常行驶所需的机械功率为5 kW，且其中的来自太阳能电池，则所需的太阳能电池板的面积至少约为(　　)
A．2 m2 B．6 m2
C．8 m2 D．12 m2
8．在如图甲所示的电路中，电源电动势为3.0 V，内阻不计，L1、L2、L3为3个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。当开关闭合后，下列判断正确的是(　　)
A．灯泡L1的电阻为12 Ω
B．通过灯泡L1的电流为灯泡L2电流的2倍
C．灯泡L1消耗的电功率为0.75 W
D．灯泡L2消耗的电功率为0.30 W
9．如图甲所示，定值电阻R0＝2 Ω，闭合开关S，改变电阻箱R阻值，得到多组R、I值，并作出了如图乙所示的R-图线，则(　　)
A．电源电动势为5.0 V
B．电源内阻为2.5 Ω
C．从系统误差角度看，利用该装置测得的电动势大于其真实值
D．从系统误差角度看，利用该装置测得的内阻大于其真实值
10．如图甲所示电路中滑动变阻器滑片从最右端向最左端滑动，过程中记录下多组对应的电表读数并画出电压表读数U和电流表读数I的关系图像，如图乙。已知电路中所有电表均为理想表，根据图像信息，下列说法中正确的是(　　)
A．电源电动势为3 V
B．电源内阻为6 Ω
C．滑动变阻器阻值为6 Ω时，其电功率最大
D．滑动变阻器接入电路的最大阻值为12 Ω
二、实验题
11．(1)电阻表的内部电路如图甲所示。
已知电流计的电阻为Rg，滑动变阻器接入电路的阻值为R0，电源的电动势和内阻分别为E、r。下列说法正确的是________。
A．电阻表的工作原理是闭合电路的欧姆定律
B．电路图中左侧的表笔为黑表笔
C．电阻表表盘的最左端为欧姆“0”刻度
D．电阻表表盘的中间刻度值为R中＝r＋Rg＋R0
(2)如图乙所示是把量程为3 mA 的电流表改装成电阻表的示意图，其中电源电动势E＝1.5 V。改装后若将原电流表3 mA刻度处定为零阻值位置，则1.5 mA刻度处应标________ Ω，1 mA刻度处应标________ Ω。
12．小华同学新买了两节同一型号的干电池，并用这两节干电池串联起来组成一个电源给手电筒供电，他利用如图1甲所示的电路对这个电源的电动势和内阻进行了测量。所选用的器材有：待测电源，电阻箱R(最大阻值999.9 Ω)，电压表V(量程为0～3 V，内阻很大)，定值电阻R0＝10.0 Ω，开关，导线若干，正确完成实验操作后利用取得的多组数据得到了如图2所示的-图像，并比较准确地测得了电源的电动势和内阻。
(1)测量的结果如图1乙、丙，则电压表的读数为________ V，电阻箱的读数为________ Ω；
(2)根据如图2所示的图像，求出电源电动势E＝________ V，内阻r＝______ Ω。(计算结果保留三位有效数字)
三、计算题
13．在如图所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数分别为1.6 V和0.4 A；当S断开时，它们的示数分别改变0.1 V和0.1 A，求电源的电动势和内电阻。
14．一台直流电动机所加电压U＝110 V，通过的电流I＝5.0 A。若该电机在10 s内把一个质量m＝50 kg的物体匀速提升了h＝9.0 m，不计摩擦及空气阻力，取重力加速度g＝10 m/s2。求：
(1)电动机的输入功率P；
(2)在提升重物的10 s内电动机线圈产生的热量Q；
(3)电动机线圈的电阻R。
15．在如图所示的电路中R1＝4 Ω，R2＝R3＝8 Ω，C＝40 μF。当开关S接1时，R2上消耗的电功率为8 W，当开关S接2时，理想电压表示数为9 V，试求：
(1)开关S接1时，通过电源的电流和电源两端的电压；
(2)电源的电动势和内阻；
(3)开关S接3直到电路稳定时，通过R3的电荷量。
章末综合测评(四)
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C D C C B A C ACD AD AC
1．C　[任何机器都不能违背能量守恒定律，A错误；太阳辐射大量的能量，地球只吸收了极少的一部分，但辐射到宇宙空间的能量也没有消失，一定是转化成了其他形式的能量，B错误；马和其他动物，包括人要运动，必须消耗能量，动物的能量来源是食物中储存的生物能，C正确；所谓的“全自动”手表内部是有能量转化装置的，只有当人戴着手表活动时，才能不断补充能量，维持手表的运行，如果把表放在桌面上静置一段时间，它一定会停摆的，D错误。]
2．D　[电压与电动势是两个不同的概念，其中电动势公式E＝中W是非静电力做的功，电动势反映了电源把其他形式的能转化为电能的本领。而电压U＝中W则是静电力做的功，电动势也不一定等于电源两极间的电压，故D正确，A、B、C错误。]
3．C　[由R＝ρ可得＝。要使P甲＝P乙，由P＝可得＝。选项C正确。]
4．C　[当滑片P向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，则总电阻减小，总电流增大，所以L3变亮。内电压增大，路端电压减小，因为U3变大，且路端电压变小，所以L1变暗。总电流变大，流过L1的电流变小，所以流过L2的电流增大，L2变亮，故C正确。]
5．B　[由题可知脂肪含量高者不容易导电，则电阻较大，所以脂肪含量高者握着手柄，电流较小，则定值电阻R两端的电压更小，电压表示数更大， 电压表的读数与电流表的读数的比值更大，故B正确。]
6．A　[电动机停止转动时，线圈的电阻r＝＝4 Ω，电动机恢复正常运转时，电功率P＝UI＝48 W，热功率为P热＝I2r＝16 W，电动机输出的机械功率P机＝P－P热＝32 W，选项A正确。]
7．C　[根据题意，设太阳能电池板的面积为S，则太阳能电池板接收太阳能的功率为P＝×S×60%，又有P×15%＝×5 kW，联立解得S≈ 8 m2，故选C。]
8．ACD　[当开关闭合后，灯泡L1两端的电压U1＝3 V，由题图乙读出其电流I1＝0.25 A，则灯泡L1的电阻R1＝＝12 Ω，功率P1＝U1I1＝0.75 W，故A、C正确；灯泡L2、L3串联，电压U2＝U3＝1.5 V，由题图乙读出其电流I2＝I3＝0.20 A，灯泡L2、L3的功率P＝1.5×0.20 W＝0.30 W，故B错误，D正确。]
9．AD　[根据闭合电路欧姆定律I＝，解得R＝E×－(r＋R0)，根据题图乙，E＝ V＝5.0 V，r＋R0＝2.5 Ω，解得r＝0.5 Ω，A正确，B错误；该装置电流表内阻未知，实际的欧姆定律可得I＝，整理R＝E×－(r＋R0＋RA)，因此可发现斜率不变则测量的电动势和真实电动势一样，C错误；该装置测得的内阻是定值电阻、电源内阻、电流表内阻的串联值，由于电流表内阻未知，所以内阻测量值大于真实值，D正确。]
10．AC　[根据闭合电路的欧姆定律有E＝I(r＋R0)＋U，变式得U＝E－I(r＋R0)，即图像与纵轴的截距表示电源的电动势。结合图像可知，图像得斜率为k＝－(R0＋r)＝－6 Ω，即U＝E－6I(V)，而k＝，解得E＝3 V，而图线斜率的绝对值表示电源内阻与定值电阻R0之和，根据以上分析可得r＝6 Ω－R0，故A正确，B错误；将定值电阻并入电源内阻，记为r′，则电源端的输出功率P出＝I2R＝＝，显然，当r′＝R时电源的输出功率最大，即当R＝6 Ω时电阻R消耗的功率最大，故C正确；滑动变阻器接入电路最大阻值为9 Ω，故D错误。]
11．解析：(1)电阻表是根据闭合电路的欧姆定律制成的，A正确；电流从红表笔进，黑表笔出，B错误；“∞”刻度在电阻表表盘的最左端，C错误；当电阻表指针指在中间刻度值时，＝，Ig＝，所以Rx＝Rg＋R0＋r，即中间刻度值为R中＝r＋Rg＋R0，D正确。
(2)电阻表内阻R内＝＝ Ω＝500 Ω
电流为1.5 mA时，I＝
则R＝R内＝500 Ω
电流为1 mA时
I′＝＝＝0.001 A
解得R′＝1 000 Ω。
答案：(1)AD　(2)500　1 000
12．解析：(1)由题图1乙知电压表的分度值是0.1 V，读数要估读到分度值的下一位，则电压表的读数为2.50 V；电阻箱不需要估读，由题图1丙知电阻箱的读数为0×100 Ω＋8×10 Ω＋6×1 Ω＋3×0.1 Ω＝86.3 Ω。
(2)由闭合电路欧姆定律有E＝U＋(R0＋r)，可得＝，由题图2可知，图线的纵轴截距的倒数等于该电源的电动势值，则E＝2.94 V；由图线的斜率可求得r＝1.47 Ω。
答案：(1)2.50　86.3　(2)2.94　1.47
13．解析：S断开，R外增大，由I＝知电流表示数减小，即I′＝0.3 A，U＝E－Ir，故电压表表示数增大
即U′＝1.7 V
由闭合电路欧姆定律知
S闭合时E＝U＋Ir
S断开时E＝U′＋I′r
联立解得E＝2 V，r＝1 Ω。
答案：2 V　1 Ω
14．解析：(1)电动机的输入功率P＝UI
解得P＝550 W。
(2)由能量守恒定律知Q＝Pt－mgh
解得Q ＝1 000 J。
(3)由焦耳定律Q＝I2Rt
解得R＝4 Ω。
答案：(1)550 W　(2)1 000 J　(3)4 Ω
15．解析：(1)开关S接1时，R1被短路，由
P2＝I2R2
得通过电源的电流I＝＝1 A
电源两端的电压等于R2的两端电压U＝IR2＝8 V。
(2)由闭合电路欧姆定律可知，当开关S接1时，有
E＝U＋Ir
代入得E＝8＋r(V)
当开关S接2时，电压表示数为9 V，有
I′＝＝0.75 A
代入得E＝9＋0.75r(V)
联立以上两式解得E＝12 V，r＝4 Ω。
(3)当开关S接3时，R1和R2串联，电压
U2＝·R2＝6 V
则电容器充电的电荷量Q＝UC＝2.4×10-4 C，即通过R3的电荷量为2.4×10-4 C。
答案：(1)1 A　8 V　(2)12 V　4 Ω　(3)2.4×10-4 C
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