《学霸笔记 同步精讲》第十二章测评 练习（教师版）物理人教版必修三

第十二章测评
(时间:60分钟　满分:100分)
一、单项选择题(本题共5小题,每小题5分,共25分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.关于电动势,下列说法正确的是(　　)
A.电源电动势一定等于电源两极间的电压
B.电动势越大的电源,将其他形式的能转化为电能的本领越大
C.体积越大的电源,电动势一定越大
D.电源电动势与外电路的组成有关
答案:B
解析:根据闭合电路欧姆定律知,电动势的数值等于内外电压之和,故A错误。电源是把其他形式的能转化为电势能的装置,电动势表征了这种转化本领的大小,故B正确。干电池的电动势与正负极的材料有关,与电源的体积无关,故C错误。电动势由电源本身特性决定,与外电路的组成无关,故D错误。
2.一个用满偏电流为3 mA的电流表改装成的电阻表,调零后用它测500 Ω的标准电阻时,指针恰好指在刻度盘的正中间,如用它测量一个未知电阻时,指针指在1 mA处,则被测电阻的阻值为(　　)
A.1 000 Ω B.5 000 Ω
C.150 Ω D.2 000 Ω
答案:A
解析:因为电表测500 Ω的标准电阻时指针恰好指在刻度盘的正中间,由Ig=知,R内=R中=500 Ω。当指针指在1 mA处时,则由知,被测电阻的阻值为Rx=1 000 Ω。
3.如图所示的电路中,电阻R=2 Ω。断开S后,电压表的读数为3 V;闭合S后,电压表的读数为2 V,则电源的内阻r为(　　)
A.1 Ω B.2 Ω
C.3 Ω D.4 Ω
答案:A
解析:开关S断开时有E=3 V,开关S闭合时有2 V=R,其中R=2 Ω,解得r=1 Ω,故A正确。
4.如图所示,直线A为某电源的U-I图线,曲线B为某小灯泡的U-I图线,用该电源和小灯泡组成闭合电路时,电源的输出功率和电源的总功率分别是(　　)
A.4 W,8 W B.2 W,4 W
C.2 W,3 W D.4 W,6 W
答案:D
解析:用该电源和小灯泡组成闭合电路时,电源的输出功率是UI=2×2 W=4 W,电源的总功率是EI=3×2 W=6 W。选项D正确。
5.如图所示,一直流电动机与阻值R=9 Ω的电阻串联在电源上,电源的电动势E=30 V,内阻r=1 Ω,闭合开关,用理想电压表测出电动机两端电压U=10 V,已知电动机线圈的电阻RM=1 Ω,则下列说法正确的是(　　)
A.通过电动机的电流为10 A
B.电动机的输入功率为20 W
C.电源的输出功率为4 W
D.电动机的输出功率为14 W
答案:B
解析:根据欧姆定律得回路中电流I= A=2 A,故A错误;电动机的输入功率为P入=UI=10×2 W=20 W,故B正确;电源的输出功率P出=EI-I2r=30×2 W-22×1 W=56 W,故C错误;电动机的输出功率P出'=UI-I2RM=(10×2-22×1) W=16 W,故D错误。
二、多项选择题(本题共3小题,每小题5分,共15分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得5分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
6.如图所示的电路中,电源的电动势E和内阻r恒定不变,电灯L恰能正常发光,如果滑动变阻器的滑片向b端滑动,则(　　)
A.电灯L更亮,电流表的示数减小
B.定值电阻R2消耗的功率减小
C.电灯L变暗,电源的总功率减小
D.电灯L变暗,电流表的示数增大
答案:AB
解析:滑片向b端滑动,R1变大,电路中总电阻变大,根据I=知I减小,电流表示数减小,根据E=U外+Ir,U外变大,灯泡两端电压变大,故电灯L更亮。再根据P2=R2,I减小,IL变大,故I2变小,R2功率变小,故C、D错误,A、B正确。
7.如图所示的电路中,电源电动势为12 V,内阻为2 Ω,四个电阻的阻值已在图中标出。闭合开关S,下列说法正确的有(　　)
A.路端电压为10 V
B.电源的总功率为10 W
C.a、b间电压的大小为5 V
D.a、b间用导线连接后,电路的总电流为1 A
答案:AC
解析:开关S闭合后,外电路的总电阻为R=10 Ω,路端电压U=R=×10 V=10 V,A项正确;电源的总功率P==12 W,B项错误;由于两条支路的电流均为I'= A=0.5 A,因此a、b两点间的电压为Uab=0.5×(15-5) V=5 V,C项正确;a、b两点用导线连接后,外电阻R'=2× Ω=7.5 Ω,因此电路中的总电流I= A=1.26 A,D项错误。
8.如图所示的电路中,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P向左移动,下列判断正确的是(　　)
A.电流表示数变小,电压表示数变大
B.小灯泡L变亮
C.电容器所带的电荷量减少
D.电源的总功率变小
答案:AD
解析:闭合开关S,滑动变阻器的滑片P向左移动,则滑动变阻器接入电路的电阻增大,外电路的总电阻增大,由闭合电路欧姆定律I=可知电路中的总电流减小,路端电压(U=E-Ir)增大,则电流表示数变小,电压表示数变大,小灯泡L变暗,选项A正确,B错误;电容器两端的电压UC=E-I(RL+r),因为I减小,所以UC增大,电容器所带的电荷量(Q=CUC)增加,选项C错误;电源的总功率P=IE,I减小,则总功率减小,选项D正确。
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
9.(9分)某同学利用下列器材测定某种蓄电池的电动势和内阻。该蓄电池的电动势约为3 V。
A.量程是0~0.6 A,内阻约为0.5 Ω的电流表;
B.量程是0~3 V,内阻是6 kΩ的电压表;
C.量程是0~15 V,内阻是30 kΩ的电压表;
D.阻值为0~1 kΩ,额定电流为0.5 A的滑动变阻器;
E.阻值为0~10 Ω,额定电流为2 A的滑动变阻器;
F.定值电阻4 Ω,额定功率4 W;
G.开关S一个,导线若干。
(1)为了减小实验误差,电压表应选择　　　　(填器材代号),图中的导线应连接到　　(选填“①”或“②”)处,改变滑动变阻器阻值的时候,为了使电压表和电流表的读数变化比较明显,滑动变阻器应选择　　　　(填器材代号)。
(2)用(1)问中的实验电路进行测量,读出电压表和电流表的读数,画出对应的U-I图线如图所示,由图线可得该蓄电池的电动势E=　　　 V,内阻r=　　　 Ω。(结果保留两位有效数字)
答案:(1)B　①　E　(2)3.2　1.3
解析:(1)蓄电池的电动势约为3 V,电压表C的量程太大,选电压表B。导线接①处,与电池串联的定值电阻阻值已知,有利于准确测出电池的内阻。电流表量程为0~0.6 A,由R=得回路中的总电阻不能小于5 Ω,滑动变阻器D总阻值太大,操作不方便,滑动变阻器选E。(2)由图线在纵轴上的截距可得蓄电池的电动势E=3.2 V,图线斜率的绝对值|k|=5.3 Ω,减去与电池串联的定值电阻的阻值4 Ω,可得电池的内阻r=1.3 Ω。
10.(9分)在测定一节干电池的电动势和内阻实验中,备有下列器材:
A.待测的干电池(电动势约为1.5 V,内阻小于1 Ω)
B.电流表A1(量程0~3 mA,内阻Rg1=10 Ω)
C.电流表A2(量程0~0.6 A,内阻Rg2=0.1 Ω)
D.滑动变阻器R1(0~20 Ω,10 A)
E.滑动变阻器R2(0~200 Ω,1 A)
F.定值电阻R0(990 Ω)
G.开关和导线若干
(1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表,但给出了两个电流表,于是他设计了如图甲所示的(a)、(b)两个参考实验电路,其中合理的是　　　　图所示的电路;在该电路中,为了操作方便且能准确地进行测量,滑动变阻器应选　　　　(填写器材前的字母代号)。
甲
乙
(2)图乙为该同学根据(1)中选出的合理的实验电路,利用测出的数据绘出的I1-I2图线,I1为电流表A1的示数,I2为电流表A2的示数,且I2的数值远大于I1的数值,则由图线可得被测干电池的电动势E=　　　　 V,内阻r=　　　　 Ω。
答案:(1)(b)　D　(2)1.49　0.85(0.84~0.86均可)
解析:(1)因为题中没有给出电压表,所以需要用一个定值电阻和电流表串联,改装成电压表,根据欧姆定律,若将电流表A1与定值电阻串联,有U=I1R0=0.003×(990+10) V=3 V,与电源电动势接近,故应将电流表A1与定值电阻串联使用,故合理的是(b)图;电源电动势约为1.5 V,内阻小于1 Ω,为方便实验操作且能准确地进行测量,滑动变阻器应选D。
(2)由电路图可知,在闭合电路中,由于I2 I1,则干路中电流近似等于I2,电源电动势E=I1(R0+Rg1)+I2r,则I1=I2,由图像可知,图像的截距b=1.49×10-3 A,则电源电动势为E=1.49 V;图像斜率|k|==8.5×10-4,电源内阻为r=0.85 Ω。
11.(13分)如图所示,电源电动势E=12 V,内阻r=3 Ω,R0=1 Ω,直流电动机内阻R=1 Ω,当调节滑动变阻器R1时可使甲电路输出功率最大,调节R2时可使乙电路输出功率最大,且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为P0=2 W),求R1和R2的值。
答案:2 Ω　1.5 Ω
解析:题图甲中,当电路的外电阻等于电源内阻时,电路的输出功率最大,则
R1=r-R0=(3-1) Ω=2 Ω
此时电流I1= A=2 A
所以甲电路最大的输出功率为P=(R0+R1)=22×3 W=12 W
对于乙图,输出的最大功率也为12 W,电流I2=2 A
所以对于乙电路有R2+2 W+R=12 W
解得R2=1.5 Ω。
12.(14分)如图所示的电路中,已知R1=4 Ω,电流表的读数I=0.75 A,电压表读数U=2.0 V,经一段时间后一电阻断路,使电流表的读数变为I'=0.80 A,而电压表的读数变为U'=3.2 V。
(1)发生断路的电阻是哪一个
(2)电源电动势和内阻各是多少
答案:(1)R2　(2)4 V　1 Ω
解析:(1)因某电阻断路,电流表、电压表示数均增大,若R1、R3断路,电压表或电流表无读数,可断定发生断路的电阻是R2。
(2)R2断路后,电压表的示数等于路端电压,则
R3= Ω=4 Ω
根据闭合电路欧姆定律得U'=E-I'r,即有
3.2 V=E-0.8 A·r①
R2未断路时,路端电压U″=R3I=4×0.75 V=3 V
通过R1的电流I1= A=0.25 A
总电流I0=I1+I=0.25 A+0.75 A=1.0 A
则有U″=E-I0r
即3 V=E-1.0 A·r②
联立①②解得E=4 V,r=1 Ω。
13.(15分)如图甲所示的电路中,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线如图乙所示,其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的。
(1)求电源的电动势和内阻。
(2)求定值电阻R2的阻值。
(3)求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)题图乙中AB延长线交纵轴于20 V处,交横轴于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,电路参数对应题图乙中的B点,即
U2=4 V、I2=0.8 A,得R2==5 Ω。
(3)当P滑到R3的左端时,由题图乙知此时
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为R3=300 Ω。
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