章末素养测评(三)
1.A [解析] 根据电流的定义式得I=== A≈1×10-3 A,故选A.
2.D [解析] 时间t内通过金属导体任一横截面的电荷量为It,它也等于长度为vt、横截面积为ab的金属导体内自由电子的电荷量,即It=vtabne,解得v=,故选D.
3.C [解析] 因为电动机不是纯电阻,所以不能用欧姆定律来计算它的内阻,电动机的内阻r<,故A错误;电动机的输出功率即机械功率P4.B [解析] 活塞上移,R1接入电路的阻值减小,R1与R是串联关系,电源电压不变,所以R1两端电压减小,R两端电压增大,则风速表的示数变大,故B正确,A、C、D错误.
5.BC [解析] I-U图线上的点与原点连线的斜率的倒数表示电阻,由图线可知R16.BD [解析] 因为理想电压表内阻无穷大,所以C、D端接理想电压表时,R3相当于导线,所以当A、B端接电源时,电路的总电阻为R=R1+=1.5 Ω+4.5 Ω=6 Ω,所以C、D两端电压即为电阻R5两端电压,所以电压表示数为U=×U0=6 V,故A错误,B正确;同理当A、B端接理想电压表时,R1相当于导线,所以当C、D端接电源时,电路总电阻为R'=R3+=4 Ω+4 Ω=8 Ω,所以A、B两端电压即为电阻R4两端电压,所以电压表示数为U'=×U0=4.5 V,故C错误,D正确.
7.BD [解析] 由图示电路图可知,当S1和S2均断开时,G与R1串联,改装成的是电压表,电压表满偏电压为U=Ig(Rg+R1)=0.001×(100+1900) V=2 V,故A错误,B正确;由图示电路图可知,当S1和S2均闭合时,G与R2并联,改装成的是电流表,电流表满偏电流为I=Ig+=0.001 A+ A=1 A,故C错误,D正确.
8.BC [解析] 电动机是非纯电阻元件,有P电=P热+P机,即UI=I2r+P机,明显I2r9. [解析] 根据电阻的决定式,电流沿AB方向时样品的电阻R1=ρ,电流沿CD方向时样品的电阻R2=ρ,解得=.
10.10 21 [解析] 接O、a间是量程为0 ~ 100 mA的电流表,则R1== Ω=10 Ω,接O、b间是量程为0 ~ 3 V的电压表,则R2== Ω=21 Ω.
11.1.5×105 2000 [解析] 除颤器工作时的最大电功率为P== W=1.5×105 W;根据E=CU2,要使除颤器的电容器储存140 J的电能,充电电压需达到U== V=2000 V.
12.(1)2.20 V 0.44 A 30.50 cm 1.850×10-3 m (2)4.4×10-5 Ω·m
[解析] (1)由图可以看出,电压表的量程是0~3 V,所以读数是2.20 V;电流表的量程是0~0.6 A,所以读数是0.44 A;由于螺旋测微器的半毫米刻度线已经露出,因此读数是1.850×10-3 m;米尺的读数是40.50 cm-10.00 cm=30.50 cm.
(2)由电阻定律得ρ=== Ω·m≈4.4×10-5 Ω·m.
13.(1)0.6 0.6 左 (2)B (3)2.4(2.3~2.5均可) 0.27(0.25~0.28均可)
[解析] (1)在“测量金属丝电阻率”的实验中,考虑温度对电阻率的影响,一般通过金属丝的电流要小一些,并使用电流表外接法测量电阻较小的金属丝电阻,所以a端接电流表“0.6”接线柱,b端也接电流表“0.6”接线柱;为了保护电表,在闭合开关前,应将滑片置于滑动变阻器的左端.
(2)为避免误差较大的数据的影响,通过描点绘图减小实验误差,所以B同学的方法更科学.
(3)设表头G的内阻为Rg,镍铬丝的电阻率为ρ,导线长度为L,横截面积为S,根据电流表的改装原理,有=,化简得I=·+Ig,图像的斜率为k= mA·m≈2.4 mA·m;将丙图中的图线延长,当I=9.0 mA时,=3.68 m-1,即当I=9 mA时,L≈0.27 m
14.(1)0.2 V (2) Ω Ω
[解析] (1)表头的满偏电压U=IgRg=2×10-3×100 V=0.2 V
(2)接A、B时I1=Ig+
接A、C时I2=Ig+
解得R1= Ω,R2= Ω
15.(1)5 A (2)500 W (3)475 W
[解析] (1)R两端电压UR=120 V-100 V=20 V
则通过电阻R的电流I== A=5 A
电动机与电阻R串联,则通过电动机的电流也为5 A
(2)电动机的输入功率P=UI=100×5 W=500 W
(3)电动机的输出功率P出=UI-I2r=100×5 W-25×1 W=475 W
16.(1)2 Ω (2)22 W (3)2.2 kg
[解析] (1)电动机不转时,由欧姆定律得电动机的内阻r== Ω=2 Ω
(2)正常工作时,电动机总功率P总=U2I2=15.0×2.0 W=30 W
电动机热功率为P热=r=22×2 W=8 W
电动机输出功率为P=P总-P热=22 W
(3)根据机械功率知P=Fv,根据受力关系知F=mg
联立解得m=2.2 kg章末素养测评(三)
第3章 恒定电流
一、单项选择题
1.2023年诺贝尔物理学奖颁发给Pierre等三位物理学家,以表彰他们“为研究物质中的电子动力学而开发了产生阿秒光脉冲的实验方法”.阿秒(as)这种时间尺度,适合用来描述电子在原子内部运动的情况,1 as=10-18 s,例如电子绕氢原子核一周大约是150 as.已知电子所带电荷量为1.6×10-19 C,氢原子核外电子绕原子核做匀速圆周运动.根据以上信息估算氢原子核外电子绕核运动的等效电流为( )
A.1×10-3 A B.1×10-21 A
C.2.4×10-17 A D.2.4×10-35 A
2.[2024·建阳一中月考] 如图所示,金属导体的长为l、高为a、宽为b,金属导体单位体积内的自由电子数为n,自由电子的电荷量大小为e,当C、D两端的电压为U时,流过金属导体中的电流为I.下列说法正确的是 ( )
A.自由电子定向移动的速度为
B.自由电子定向移动的速度为
C.自由电子定向移动的速度为真空中的光速c
D.自由电子定向移动的速度为
3.[2024·浙江舟山期末] 如图是某大型超市新安装的自动扶梯,其电动机额定电压为U,额定电流为I,效率为η,当自动扶
梯在额定电压下工作时,下列说法正确的是 ( )
A.该电动机的内阻为
B.该电动机的输出功率为UI
C.该电动机的发热功率为UI
D.该电动机每秒消耗的电能为ηUI
4.如图所示是一种风速测定装置,其中风速表是由电压表改装而成,电源电压不变,R为定值电阻,R1为滑动变阻器.T形管道的竖直管内装有可上下无摩擦自由移动的轻质活塞,活塞通过轻质细杆和滑动变阻器的滑片P相连,
S闭合后,当风速增大时,下列说法中正确的是( )
A.活塞上移,则风速表的示数变小
B.活塞上移,则风速表的示数变大
C.活塞上移,则滑动变阻器R1两端的电压变大
D.活塞上移,则风速表的示数不变
二、多项选择题
5.[2024·南平一中月考] 有两材质、长度均相同的电阻a和b(如图甲所示),当它们接入电路时,得到如乙图所示的电流I和电压U的关系图像,以下说法正确的是 ( )
A.图线1表示电阻a,图线2表示电阻b
B.电阻a和b串联后的总电阻的I-U图线应在区域Ⅲ
C.图线1表示电阻b,图线2表示电阻a
D.电阻a和b并联后的总电阻的I-U图线应在区域Ⅱ
6.[2024·上杭一中月考] 在如图所示电路中,已知电阻R1=1.5 Ω、R2=3 Ω、R3=4 Ω、R4=9 Ω、R5=6 Ω,当A、B端和C、D端分别接电压为12 V的电源时,下列说法正确的是 ( )
A.当A、B端接电源时,C、D端接理想电压表示数为3 V
B.当A、B端接电源时,C、D端接理想电压表示数为6 V
C.当C、D端接电源时,A、B端接理想电压表示数为1.5 V
D.当C、D端接电源时,A、B端接理想电压表示数为4.5 V
7.[2024·武平一中月考] 如图所示,电流计的内阻Rg=100 Ω,满偏电流Ig=1 mA,R1=1900 Ω,R2= Ω,则下列说法正确的是( )
A.当S1和S2均断开时,虚线框中可等效为电压表,量程是0~1 V
B.当S1和S2均断开时,虚线框中可等效为电压表,量程是0~2 V
C.当S1和S2均闭合时,虚线框中可等效为电流表,量程是0~2 A
D.当S1和S2均闭合时,虚线框中可等效为电流表,量程是0~1 A
8.[2024·龙岩期末] 扫地机器人是智能家用电器的一种,能凭借一定的人工智能,自动在房间内完成地板清理工作.若机器人直流电动机的额定电压为U,额定电流为I,线圈电阻为r,工作时间为t,当它正常工作时,下列说法正确的是 ( )
A.电动机的电流I=
B.电动机消耗的电功率P=UI
C.电动机输出的机械功率为UI-I2r
D.电动机产生的热量Q=t
三、填空题
9.[2024·泉州一中期中] 如图为一块均匀的长方体样品,长为a,宽为b,厚为c.当电流沿AB方向时测得样品的电阻R1与电流沿CD方向时样品的电阻R2之比为 .
10.[2024·诏安一中期末] 已知表头G的参数为Ig=10 mA,Rg=90 Ω,经改装
后如图所示,O、a间是量程为0 ~ 100 mA的电流表,O、b间是量程为0~3 V的电压表,则电阻R1= Ω,电阻R2= Ω.
11.[2024·长汀一中期中] 当病人发生心室纤颤时,必须要用除颤器及时进行抢救(如图所示),除颤器工作时的供电装置是一个电容为C=70 μF的电容器,它在工作时,一般是让100~300 J的电能在2×10-3 s的时间内通过病人的心脏部位.已知充电后电容器储
存的电能为E=CU2.则除颤器工作时的最大电功率为 W,要使除颤器的电容器储存140 J的电能,充电电压需达到 V.
四、实验题
12.利用螺旋测微器、米尺和如图所示的器材(其中电流表的内阻为1 Ω,电压表的内阻为5 kΩ)测量一根粗细均匀的阻值约为5 Ω的金属丝的电阻率.将器材连接成如图所示的实物电路,电流表、电压表应该选择合适的量程(已知电源的电压为6 V,滑动变阻器的阻值为0~20 Ω).
(1)实验时,用螺旋测微器测量金属丝的直径并用米尺测量金属丝的长度的示数如图所示,电流表、电压表的读数如图所示.由图可以读出金属丝两端的电压U= ,流过金属丝的电流I= ,金属丝的长度l= ,金属丝的直径d= .
(2)该金属丝的电阻率是 (保留两位有效数字).
13.[2024·沙县一中月考] 在“测量金属丝的电阻率”实验中:
(1)测量一段金属丝的电阻时所用器材和部分电路连线如图甲所示,
图甲中的导线a端应与电流表的 (选填“-”“0.6”或“3”)接线柱连接,b端应与电流表的 (选填“-”“0.6”或“3”)接线柱连接.开关闭合前,图甲中滑动变阻器滑片应置于 (选填“左”或“右”)端.
(2)闭合开关,调节滑动变阻器,得到多组U和I的数据.A同学由每组U、I数据计算电阻,然后求电阻平均值;B同学通过U-I图像求电阻.则两种求电阻的方法更合理的是 (选填“A”或“B”)同学的方法.
(3)两同学进一步用镍铬丝将满偏电流为Ig=300 μA的表头G改装成电流表.如图乙所示电路,表头G的两端并联长为L的镍铬丝,调节滑动变阻器使表头G满偏,毫安表示数为I.改变L,重复上述步骤,获得多组I、L数据,作出I-图像如图丙所示.则I-图像斜率为k= mA·m.若要把该表头G改装成量程为0~9 mA的电流表,需要把长为 m的镍铬丝并联在表头G的两端.(结果均保留两位有效数字)
四、计算题
14.[2024·安徽池州期中] 如图所示是有两个量程的电流表,当使用A、B两个端点时,量程为0~1 A,当使用A、C两个端点时,量程为0~0.1 A,已知表头的内阻为100 Ω,满偏电流是2 mA,求:
(1)该表头的满偏电压;
(2)R1与R2的阻值.(最后结果可直接用分数表示)
15.[2024·莆田一中月考] 如图所示,是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图,电动机内电阻r=1.0 Ω,电路中另一电阻R=4 Ω,直流电源电压U=120 V,电压表示数UV=100 V,试求:
(1)通过电动机的电流;
(2)输入电动机的电功率;
(3)电动机的输出功率.
16.[2024·永春一中期中] 日常应用电动机提升物体来研究微型电动机的性能.如图所示是采用的原理电路,初始时使电动机停止转动,此时电压表和电流表的示数分别为U1=1.0 V和I1=0.5 A.重新调整后,滑动变阻器R也能按照工作要求进行调节,使电动机恢复正常运转,电动机的输出功率全部转化为机械功率,稳定工作后电动机能拉着原来静止的重物匀速上升,速度大小为v=1 m/s,此时电压表和电流表的示数分别为U2=15.0 V和I2=2.0 A,g取10m/s2.求:
(1)电动机的内阻r;
(2)电动机的输出功率P;
(3)重物的质量m.
题 号 1 2 3 4 5 6 7 8
答 案
