《学霸笔记 同步精讲》第二章测评 练习（教师版）物理教科版必修三

第二章测评
(时间:60分钟　满分:100分)
一、选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一项符合题目要求,第6~8题有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1.两个小灯泡,分别标有“1 A　4 W”和“2 A　1 W”的字样,则它们均正常发光时的电阻阻值之比为(　　)
A.2∶1 B.16∶1
C.4∶1 D.1∶16
答案:B
解析:由P=I2R知R=,所以R1∶R2==16∶1。
2.在正常照射下,太阳能电池的光电转换效率可达23%。单片单晶硅太阳能电池可产生0.6 V的电动势,可获得0.1 A的电流,则每秒照射到这种太阳能电池上的太阳光的能量是(　　)
A.0.24 J B.0.25 J
C.0.26 J D.0.28 J
答案:C
解析:根据W=UIt可得每秒太阳能电池产生的能量为W=0.6×0.1×1 J=0.06 J,设太阳能每秒照射的能量为Q,则由能量守恒定律得Q×23%=W,所以Q=0.26 J。
3.如图所示,电池电动势为E,内阻为r。当可变电阻的滑片P向b点移动时,电压表V1的示数U1与电压表V2的示数U2的变化情况是(　　)
A.U1变大,U2变小
B.U1变大,U2变大
C.U1变小,U2变小
D.U1变小,U2变大
答案:A
解析:滑片P向b移动时,总电阻变大,干路中I=变小。由于路端电压U=E-Ir,U增大,即V1表示数U1变大。由于V2表示数U2=IR,U2减小,所以A正确。
4.导体中电流I的表达式I=nqSv,其中S为导体的横截面积,n为导体每单位体积内的自由电荷数,q为每个自由电荷所带的电荷量,v是(　　)
A.导体运动的速率
B.导体传导的速率
C.电子热运动的速率
D.自由电荷定向移动的速率
答案:D
解析:从微观上看,电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速率,还与导体的横截面积有关,公式I=nqSv中的v就是自由电荷定向移动的速率。故选D。
5.(2024·广西卷)将横截面积相同、材料不同的两段导体L1、L2无缝连接成一段导体,总长度为1.00 m,接入图(a)电路。闭合开关S,滑片P从M端滑到N端,理想电压表读数U随滑片P的滑动距离x的变化关系如图(b)所示,则导体L1、L2的电阻率之比约为(　　)
(a)
(b)
　
A.2∶3 B.2∶1
C.5∶3 D.1∶3
答案B
解析根据电阻定律得ΔR=ρ,根据欧姆定律得ΔU=IΔR,整理可得ρ=,结合题图可知导体L1、L2的电阻率之比为,选项B正确。
6.某学生做研究串联电路电压特点的实验时,接成下图的电路,接通S后,他将多用电表电压挡的红、黑表笔并联在A、C两点间时,电压表示数为U;当并联在A、B两点间时,电压表示数也为U;当并联在B、C两点间时,电压表示数为零,故障的原因可能是(　　)
A.AB段断路 B.BC段断路
C.AB段短路 D.BC段短路
答案:AD
解析:由题意可得UAB=UAC=U,说明由A、B至电源的线路均已接通。若BC段完好,则AB段断路;若BC段短路,则AB段可能断路,也可能完好。又由题述得UBC=0,因而可能AB段断路,或BC段短路,也有可能出现两者同时发生的情况。分析时考虑要全面,要把故障的可能原因全部找出来,不要漏掉正确选项。
7.(2023秋·四川泸州泸县校级期末)如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r。闭合开关S,将滑动变阻器R的滑片P稍向下移动,下列说法正确的是(　　)
A.电压表的示数一定变大
B.电流表的示数一定变大
C.通过R2的电流一定变大
D.R1两端的电压一定变大
答案:AC
解析:将滑动变阻器R的滑片P稍向下移动,滑动变阻器接入电路的阻值增大,电路总电阻增大,根据闭合电路欧姆定律可知干路电流I总减小,电源的内电压减小,路端电压U外增大,则电压表示数变大。通过R1的电流变小,R1两端的电压U1变小,根据U外=U1+U并可知,R与R2并联电压U并变大,R2两端的电压变大,通过R2的电流I2变大,根据I总=IA+I2可知电流表的示数IA变小,故A、C正确。
8.(2023秋·四川南充期末)如图(a)所示,当滑动变阻器R的滑片P从一端滑到另一端的过程中,两个电压表的示数随电流表示数的变化情况如图(b)所示。已知电流表示数小于或等于0.2 A时,电动机不发生转动,各电表均视为理想电表,不考虑电动机电阻随温度的变化。则(　　)
A.电源的输出功率最大为1.02 W
B.电源的效率最高约为94.4%
C.电动机的输出功率最大为0.72 W
D.当滑动变阻器接入的阻值为6.8 Ω时,电动机消耗的电功率为0.35 W
答案:BD
解析: 由题意可知,当通过电动机的电流小于0.2 A时,电动机不发生转动,电动机属于纯电阻元件,其U-I图线应为直线,当通过电动机的电流大于0.2 A时,电动机属于非纯电阻元件,U-I图线将不再是直线,结合题图可知,当电流为I1=0.1 A时,路端电压为U1=3.4 V,此时滑动变阻器接入回路的电阻最大,当电流为I2=0.3 A时,路端电压为U2=3.0 V ,此时滑动变阻器接入回路的电阻为零,根据闭合电路欧姆定律可得E=U1+I1r,E=U2+I2r,解得E=3.6 V,r=2 Ω,电源的输出功率P=I2R外=,当R外=r 时,电源输出功率最大Pm= W=1.62 W,故A错误。电源的效率η=×100%=×100%,由题图(2)可知当U=3.4 V时电源的效率最高ηm=×100%≈94.4%,故B正确。电动机线圈电阻rM= Ω=4 Ω,当U2=3.0 V时,电动机输出功率最大,电动机的最大输出功率PM=U2I2-PM热=0.3×3 W-0.32×4 W=0.54 W,故C错误。当I=0.2 A时滑动变阻器接入电路中的阻值R=-r-rM= Ω-2 Ω-4 Ω=12 Ω,所以当滑动变阻器接入的阻值为6.8 Ω时,电动机转动;由题图(2)可知当电路中的电流I3=0.25 A时,电动机两端电压为U3=1.4 V,滑动变阻器接入电路中的阻值R'= Ω=6.8 Ω,则当滑动变阻器接入的阻值6.8 Ω时,电动机消耗的电功率P'=U3I3=1.4×0.25 W=0.35 W,故D正确。
二、实验题(本题共2小题,共20分)
9.(10分)在测量金属丝的电阻率的实验中:
(1)如图所示,用螺旋测微器测金属丝的直径为　　　　 mm。
(2)已知电阻丝的电阻约为10 Ω,现备有下列器材供测量该电阻丝的电阻时选用,应选用的器材有　　　　(只填代号)。
A.量程是0~0.6 A,内阻是0.5 Ω的电流表
B.量程是0~3 A,内阻是0.1 Ω的电流表
C.量程是0~3 V,内阻是6 kΩ的电压表
D.量程是0~15 V,内阻是30 kΩ的电压表
E.阻值为0~1 kΩ,额定电流为0.5 A的滑动变阻器
F.阻值为0~20 Ω,额定电流为2 A的滑动变阻器
G.蓄电池(6 V)
H.开关一个,导线若干
答案:(1)0.350　(2)ACFGH
解析:(1)读数:该金属丝的直径为0.350 mm。
(2)仪器的选择:①选电源:题目中只给了一个直流电源G,所以G应选。
②选电流表:电源选定后可估算总电流,不连入滑动变阻器,干路电流最大值Imax= A=0.6 A。若选电流表B,0.6 A没有超过其量程1/3,读数误差较大,而电流表A更合适。
③选电压表:若选电压表C,量程为3 V,则干路电流要被控制在0.3 A以下,由以上所选电流表为A,指针偏转可达到满刻度的一半。若选电压表D,虽然电压表指针能达到满刻度1/3~2/3,满足实验器材选择的要求,但用15 V量程时,精确度太低,为了实现电压表和电流表精确度的匹配,应选用电压表C而不选电压表D。
④选滑动变阻器:由于电阻丝阻值为10 Ω,为了在3 V、0.3 A以下范围内调节滑动变阻器,读取几组测量值,滑动变阻器应选0~20 Ω为宜,所以应选F。故选用器材为A、C、F、G、H。
10.(10分)用伏安法测量一个定值电阻的电阻值,现有的器材规格如下:
A.待测电阻Rx(大约100 Ω)
B.直流电流表A1(量程0~10 mA,内阻约100 Ω)
C.直流电流表A2(量程0~40 mA,内阻约40 Ω)
D.直流电压表V1(量程0~3 V,内阻约5 kΩ)
E.直流电压表V2(量程0~15 V,内阻约15 kΩ)
F.直流电源(输出电压4 V,内阻不计)
G.滑动变阻器R(阻值范围0~50 Ω,允许最大电流1 A)
H.开关一个、导线若干
(1)根据器材的规格和实验要求,为使实验结果更加准确,直流毫安表应选　　　,直流电压表应选　　　。
(2)在方框内画出实验电路图,要求电压和电流的变化范围尽可能大一些。
(3)用铅笔按电路图将实物图连线。
答案:(1)C　D　(2)电路图见解析　(3)实物图见解析
解析:(1)由于直流电源的电动势为4 V,待测电阻Rx阻值约100 Ω,故通过Rx的最大电流约为40 mA,所以直流电流表应选C;直流电压表若选15 V量程,则读数误差较大,故应选D。
(2)由于要求电压和电流的变化范围尽可能大一些,所以滑动变阻器采用分压式接法;
由于=50>=2.5,故电流表采用外接法。电路图如图:
(3)根据电路图,实物图连线如图:
三、计算题(本题共3小题,共40分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
11.(10分)如图所示电路中,电源电动势E=12 V,内电阻r=1.0 Ω,电阻R1=9.0 Ω,R2=15 Ω,电流表A的示数为0.4 A,求电阻R3的阻值和它消耗的电功率。
答案:30 Ω　1.2 W
解析:并联电路的电压U2=I2R2=6 V
根据闭合电路欧姆定律有E=U2+I(R1+r),得流过电源的电流为I=0.6 A
流过R3的电流I3=I-I2=0.2 A
R3的阻值为R3==30 Ω
消耗的功率是P3=U3I3=1.2 W。
12.(14分)如图所示,滑动变阻器R1的最大值是200 Ω,R2=R3=300 Ω,A、B两端电压UAB=8 V。
(1)当开关S断开时,移动滑片P,R2两端可获得的电压变化范围是多少
(2)当开关S闭合时,移动滑片P,R2两端可获得的电压变化范围又是多少
答案:(1)4.8~8 V　(2)3.43 ~8 V
解析: (1)当开关S断开时,滑动变阻器R1为限流式接法,R3及R1的下部不接在电路中。当滑片P在最上端时,R2上获得的电压最大,此时R1接入电路的电阻为零,因此R2上的最大电压等于UAB=8 V。当滑片P在最下端时,R1的全部与R2串联,此时R2上的电压最小,UR2=UAB=4.8 V,所以R2上的电压变化范围为4.8~8 V。
(2)当开关S闭合时,滑动变阻器R1为分压式接法。当滑片P在最下端时,R2上的电压最小,此时R2与R3并联,再与R1的全部串联,R2与R3的并联电阻R'==150 Ω,电压U'=UAB=×8 V=3.43 V。当滑片P在最上端时,R2上的电压最大,等于UAB=8 V,所以R2上的电压范围为3.43~8 V。
13.(16分)如图(a)所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100 Ω,R2阻值未知,R3为一滑动变阻器。当其滑片P从左端滑至右端时,测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图像如图(b)所示,其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的。求:
(a)
(b)
(1)电源的电动势和内阻。
(2)定值电阻R2的阻值。
(3)滑动变阻器的最大阻值。
答案:(1)20 V　20 Ω　(2)5 Ω　(3)300 Ω
解析:(1)将题图(b)中AB线延长,交U轴于20 V处,交I轴于1.0 A处,所以电源的电动势为E=20 V,内阻r==20 Ω。
(2)当P滑到R3的右端时,电路参数对应题图(b)中的B点,即U2=4 V、I2=0.8 A,得R2==5 Ω。
(3)当P滑到R3的左端时,由题图(b)知此时U外=16 V,I总=0.2 A,所以R外==80 Ω。因为R外=+R2,所以滑动变阻器的最大阻值R3=300 Ω。
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