章末素养测评(四)
1.D [解析] 电动势的大小与体积无关,干电池的电动势都是1.5 V,1号干电池比7号干电池的体积大,但电动势相同,故A错误;电路接通后,瞬间产生电场,电荷在电场的作用下定向移动形成电流,不是电子由电源出发,以接近光速的速度运动到用电器,故B错误;电路中导体内的电子总是从电势低的地方向电势高的地方定向移动,故C错误;电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功,故D正确.
2.C [解析] R的滑片稍向下滑动时,滑动变阻器R接入电路的阻值变大,外电路总电阻变大,根据闭合电路欧姆定律知,干路电流I减小,a灯变暗;b灯的电压Ub=E-I(r+Ra),I减小,Ub增大,则b灯变亮;通过c灯的电流Ic=I-Ib,I减小,Ib增大,则Ic减小,c灯变暗,选项C正确.
3.D [解析] 根据“红进黑出”,电流由红表笔流入电表由黑表笔流出电表可知,接表内电池正极的是黑表笔,接表内负极的是红表笔,故A错误;用多用电表的欧姆挡测量某电阻时,若指针指面板中央,则此时根据闭合电路欧姆定律有=,又因为Ig=,所以,可得Rx=Rg+R0'+r,显然调零电阻R0'不一定等于R0,故B错误.测量电阻时,应先选倍率挡,再进行欧姆调零,最后接入电阻进行测量,故C错误.用多用电表的欧姆挡测量某电阻时,发现指针偏转太小,说明待测电阻较大,因为指针指向中间位置附近相对较为准确,所以应改选较大的倍率挡,故D正确.
4.C [解析] 滑动变阻器R的滑片向b端移动的过程中,其接入电路的电阻变小,导致回路总电阻变小,干路电流变大,R1接在干路上,可知其消耗的功率变大,A错误;电源的效率可表示为η=×100%=×100%=×100%,外电阻变小,电源的效率减小,D错误;当外电阻等于电源内阻时电源的输出功率最大,由题意可知,当外电阻变小时,外电阻还是大于电源内阻,故电源的输出功率增大,B错误;电压表与滑动变阻器并联,由“串反并同”规律可知,电压表的示数变小,C正确.
5.CD [解析] 电源的电动势与外电路的电阻无关,选项A错误;由闭合电路的欧姆定律可知I=,I-R图像不是直线,选项B错误;U=IR==,则随着R增大,U增大,当R→∞时U→E,选项C正确;P=I2R==,当r=R时,P最大,可知选项D正确.
6.AC [解析] 通过分析电路图可知,R2和R3并联后与R1串联,R1为定值电阻,电压表V1测量R1两端的电压,电压表V2测量R2两端的电压,电压表V3测量R2、R1两端的电压,电流表测量电路的电流,在滑片向右滑动的过程中,滑动变阻器接入电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小,根据闭合电路欧姆定律可知电流表的示数I变大,则电压表V1的示数U1变大,再根据闭合电路的欧姆定律有E-I(r+R1)=U2,可知电压表V2的示数U2变小,故B错误,A正确;根据闭合电路欧姆定律得=r,由于r不变,可知不变,故C正确;电流表的示数I变大,r和R1两端的电压增大,则U2变小,所以变小,故D错误.
7.BC [解析] 电容器在恒定电路中是断路,开关断开,C1、C2并联在电源的两端,故电势差等于电源电动势,又因为C1电容大,根据电容的定义式C=,可知C1带的电荷量比C2带的电荷量大,故A错误,C正确;开关闭合后,电路是R1、R2与电源组成的串联电路,可得a、b间电流为I==2 A,故B正确;电容器C1两端电压为U1=IR1=6 V,电容器C2两端电压为U2=IR2=12 V,C1的电容是C2的电容的2倍,根据C=,可知C1带的电荷量等于C2带的电荷量,故D错误.
8.AC [解析] 电源1与电源2的电动势为图线的纵轴截距,即E1∶E2=10∶10=1∶1,电源1与电源2的内阻为图线斜率的绝对值,即r1∶r2=∶=3∶2,A正确,B错误;该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接时,其图线的交点即为电路中干路电流和路端电压,有R1= Ω,R2= Ω,所以在这两种连接状态下,小灯泡的电阻之比是R1∶R2=21∶25,C正确;根据P=UI,可得在这两种连接状态下,小灯泡消耗的功率之比是P1∶P2=(3.5×5)∶(5×6)=7∶12,D错误.
9. [解析] 电路稳定后,电容器相当于断路,电源的总功率P=,电路稳定后,电容器两端的电压等于电阻R两端的电压为U=,则电容器所带电荷量为q=UC=.
10.6 2 增大 [解析] 当电压U1=3 V时,I1== A=1.5 A,当电压U2=4.5 V时,I2== A=0.75 A,由闭合电路欧姆定律得E=U+Ir,联立并代入数据解得E=6 V,r=2 Ω,电阻增大,路端电压增大,故电压表的读数将增大.
11.B 54 [解析] 若只想使用冷风,则只需要电动机工作,应将开关触点C与B接触;热风挡工作时,电源的路端电压为U=E-Ir=21 V,通过电热丝的电流为IR==7 A,通过电动机的电流为IM=I-IR=3 A,则电动机的输出功率为P=UIM-rM=54 W.
12.(1)甲 由于电流表内阻已知,可将电流表内阻等效为电源内阻,则电动势和内阻的测量无系统
误差 (2)如图所示 2.62(2.56~2.66) 3.00(2.90~3.10)
[解析] (1)由于电流表内阻已知,可将电流表内阻等效为电源内阻,则电动势和内阻的测量无系统误差,应选用甲方案.
(2)由实验数据画出U-I图像如图所示,图像纵轴截距为2.62 V,故电动势E=2.62 V,图像斜率为-6.00,内阻r=(6.00-3) Ω=3.00 Ω.
13.(1)0.40(0.40~0.45均可) (2)①A ②2.0×103 ③不变
[解析] (1)选择“直流2.5 V”挡时的分度值为0.05 V,读到0.01 V,可得可乐电池的电动势大小为E=0.40 V.
(2)①电流表内阻已知,将其与电阻箱串联,电流表测量流过电路的电流,通过闭合电路欧姆定律得到电动势和电路中总电阻的关系,以减小系统误差,故选A.
②根据电路图和闭合电路欧姆定律可得E=I(R+RA+r),整理得R=E·-(RA+r),所以可得R-图像的斜率表示电池的电动势,纵截距的绝对值表示电池内阻和电流表的内阻之和,根据图线可得RA+r=2.3×103 Ω,解得r=2.0×103 Ω
③根据前面分析可得R-图像的斜率表示电源电动势,虚线所示图线的斜率不变,所以可乐电池的电动势不变.
14.(1)1.4 Ω 2 Ω (2)1 V 2 W
[解析] (1)S断开时,由U1=I1R3,解得R3=2 Ω
由I1=,解得R1=1.4 Ω
(2)S闭合时,电阻R2、R3并联,由闭合电路欧姆定律得回路总电流I2==2.5 A,电压表示数为U2=I2R23=1 V,R2上消耗的功率为P2==2 W
15.(1)1 Ω (2)64 W
[解析] (1)设开关S断开时经过灯泡电流为I1,根据闭合电路欧姆定律得
E=I1(R+r)
解得灯泡电阻的阻值为
R=-r= Ω-0.05 Ω=1 Ω
(2)S闭合时,设电源路端电压为U,电流表示数为I2,根据闭合电路欧姆定律得
E=U+I2r,解得
U=E-I2r=10.5 V-50×0.05 V=8 V
灯泡的功率为
P== W=64 W
16.(1)0.5 Ω (2)2 Ω (3)1.8 Ω
[解析] (1)当滑动变阻器的滑片P滑到R3的右端时,电路参数对应图乙中的B点,此时等效于定值电阻R2直接接在电源两端,则R2==0.5 Ω
(2)由闭合电路欧姆定律有U=E-Ir,整理可知U-I图像的斜率的绝对值表示电源内阻,即r==2 Ω
(3)设电路的外电阻为R,电源电动势为E,则电源的输出功率为P=I2R==
根据数学知识可知当R=r时,P最大,则此时+R2=r
解得R3=1.8 Ω章末素养测评(四)
第4章 闭合电路欧姆定律与科学用电
一、单项选择题
1.[2024·上杭一中月考] 下列说法中正确的是 ( )
A.如图1号干电池比7号干电池体积大,电动势也大
B.电路接通后,电子由电源出发,以接近光速的速度运动到用电器
C.电路中导体内的电子总是从电势高的地方向电势低的地方定向移动
D.电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功
2.[2024·三明一中月考] 在如图所示的电路中,闭合开关S后,a、b、c三盏灯均能发光,电源电动势为E,内阻为r.现将滑动变阻器R的滑片稍向下滑动一些,则 ( )
A.b灯和c灯变暗,a灯变亮
B.a灯和c灯变亮,b灯变暗
C.a灯和c灯变暗,b灯变亮
D.a灯和b灯变暗,c灯变亮
3.[2024·福州期中] 下图所示为多用电表的原理图,表头内阻为Rg,调零电阻范围为0~R0,电池的电动势为E,内阻为r,则下列说法正确的是 ( )
A.接表内电池正极的是红表笔
B.用多用电表的欧姆挡测量某电阻时,若指针指面板中央,则待测电阻阻值Rx=Rg+R0+r
C.测量电阻时,应该先进行欧姆调零,再选倍率挡,最后接入电阻进行测量
D.用多用电表的欧姆挡测量某电阻时,发现指针偏转太小,应改选较大的倍率挡
4.[2024·莆田期末] 如图所示的电路中,R1的阻值大于电源内阻r.S闭合后,将滑动变阻器R的滑片向b端移动的过程中 ( )
A.R1上消耗的功率减小
B.电源的输出功率减小
C.电压表的示数减小
D.电源的效率增大
二、多项选择题
5.[2024·仙游一中月考] 如图所示,
E表示电源电动势、I表示电路中的电流、U表示电源的路端电压、P表示电源的输出功率,当外电阻R变化时,下列图像中可能正确的是 ( )
6.[2024·厦门期末] 如图所示电路中,闭合开关S,当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时,四个理想电表的示数都发生变化,电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示,电流表和电压表V3的示数变化量分别用ΔI、ΔU3表示,
下列判断正确的是 ( )
A.I变大,U1变大
B.I变小,U2变小
C.不变
D.变大
7.[2024·南平期末] 如图所示,电容器的电容分别为C1=6 μF和C2=3 μF,定值电阻的阻值分别为R1=3 Ω和R2=6 Ω,电源电动势E=18 V、内阻不计.下列说法正确的是 ( )
A.开关S断开时,a、b两点电势差为0
B.开关S闭合后,a、b两点间的电流是2 A
C.开关S断开时,C1带的电荷量比C2带的电荷量大
D.不论开关S断开还是闭合,C1带的电荷量总比C2带的电荷量大
8.[2024·陕西宝鸡期末] 如图所示,直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线,曲线Ⅲ是一个小灯泡的U-I图线.曲线Ⅲ与直线Ⅰ、Ⅱ相交点的坐标分别为P(5,3.5)、Q(6,5).如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接,则下列说法正确的是 ( )
A.电源1与电源2的内阻之比是3∶2
B.电源1与电源2的电动势之比是3∶2
C.在这两种连接状态下,小灯泡的电阻之比是21∶25
D.在这两种连接状态下,小灯泡消耗的功率之比是7∶10
三、填空题
9.如图所示电路中,电源电动势为E,内阻为r,电容器的电容为C,定值电阻的阻值为R,开关闭合前电容器不带电.闭合开关,待电路稳定后,电源的总功率等于 ,电容器所带电荷量为 .
10.[2024·云霄二中月考] 如图所示,R为电阻箱,V为理想电压表.当电阻箱读数为R1=2 Ω时,电压表读数为U1=3 V;当电阻箱读数为R2=6 Ω时,电压表读数为U2=4.5 V.则电源的电动势E= V,内阻r= Ω;若继续增大电阻箱的阻值,则图中电压表的读数将 (填“增大”或“减小”).
11.[2024·三明一中期末] 如图所示为充电式电吹风电路原理图,现只想使用冷风,则应
将开关触点C与 (选填“A”或“B”)接触.电源电动势为24 V,内阻为0.3 Ω,电热丝的电阻为3 Ω,电动机的内阻为1 Ω.若热风挡工作时,电路中的总电流为10 A,则电动机的输出功率为P= W.
四、实验题
12.[2024·龙海一中月考] 某实验小组要尽可能准确地测量某直流电源的电动势E(小于3 V)及内阻r,实验室提供了以下器材:
电压表V(量程为0~3 V,内阻约为1 kΩ);
电流表A(量程为0~300 mA,内阻为3 Ω);
滑动变阻器R(阻值范围为0~100 Ω,允许通过的最大电流为1 A);
待测电源E;
开关S及导线若干.
(1)实验小组设计了如图所示甲、乙两种测量方案,为尽可能准确地测量该直流电源的电动势E及内阻r,应选用 (填“甲”或“乙”)方案,原因是 .
(2)实验小组选择正确电路并通过实验测得多组数据,如表中所示,请根据这些数据在如图所示坐标纸上描点并画出图像,利用图像可求出电源的电动势E为 V,内阻r为 Ω.(结果均保留3位有效数字)
组别 U/V I/mA
1 1.40 200
2 1.60 168
3 1.80 135
4 2.00 110
5 2.20 67
6 2.40 34
13.[2024·宁德期末] 如图甲所示,用铜片、铝片和可乐可以做成可乐电池,电动势在0.4~0.6 V范围内,内阻为几千欧,某实验兴趣小组制作了一个可乐电池并测量其电动势和内阻.
(1)如图乙所示,直接用多用电表“直流2.5 V”挡测量出可乐电池的电动势为 V.
(2)现有实验器材:
A.电压表(量程为0~3 V,RV约为3000 Ω)
B.电流表(量程为0~300 μA,RA为300 Ω)
C.电阻箱(阻值范围为0~9999 Ω)
D.滑动变阻器(阻值范围为0~20 Ω)
E.开关,导线若干
①为了更准确地测量可乐电池的电动势和内阻,选择合适的器材并按电路图 完成电路连接.
丙
②通过数据处理画出相应的可乐电池R-图像如图丁中实线所示,可知该可乐电池的内阻约为 Ω(保留2位有效数字).
丁
③将该可乐电池静置5 h后再次测量获得的R-图像如图丁中虚线所示,可知该可乐电池的电动势 (选填“增大”“减小”或“不变”).
五、计算题
14.如图所示的电路中,电源电动势E=6.0 V,内阻r=0.6 Ω,电阻R2=0.5 Ω,当开关S断开时,理想电流表的示数为1.5 A,理想电压表的示数为3.0 V.
(1)求电阻R1和R3的阻值;
(2)当S闭合后,求电压表的示数和电阻R2上消耗的电功率.
15.[2024·大田一中月考] 由电源、电机M、灯泡L连接而成的电路如图所示.已知电源电动势E=10.5 V,内阻r=0.05 Ω,开关S断开时,电流表示数为10 A;开关S闭合时,电流表示数为50 A.不考虑电流表内阻,不考虑灯泡的电阻变化,求:
(1)灯泡电阻的阻值R;
(2)开关S闭合时,灯泡的功率P.
16.[2024·古田一中期末] 如图甲所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=9 Ω,R3为滑动变阻器,当其滑片P从最左端滑至最右端时,测得电源的路端电压随干路电流变化图线如图乙所示,求:
(1)定值电阻R2的阻值;
(2)电源的内阻;
(3)电源输出的功率最大时,R3接入电路的阻值.
题 号 1 2 3 4 5 6 7 8
答 案
