2016-2017学年高中物理鲁科版选修3-1章末综合测评第4章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路

章末综合测评(四)
(时间：60分钟　满分：100分)
一、选择题(本题共8小题，每小题6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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
1．一个闭合电路，是由电池供电的，外电路是纯电阻电路时，以下说法正确的是(　　)
A．当外电阻增大时，路端电压增大
B．当外电阻减小时，路端电压增大
C．当外电阻减小时，电池的输出功率一定增大
D．当外电阻减小时，电池的输出功率一定减小
【解析】　由闭合电路欧姆定律得：U＝E－Ir＝E－，当外电阻增大时，路端电压增大，即A正确；由电源的输出功率随外电阻的变化关系图象得，当外电阻变化时，其输出功率可能增加也可能减小，即C、D均错误．
【答案】　A
2．下列说法中正确的是(　　)
A．欧姆表的每一挡的测量范围都是0～∞
B．用不同挡的欧姆表测量同一电阻的阻值时，误差大小是一样的
C．用欧姆表测电阻，指针越接近刻度盘中央，误差越大
D．用欧姆表测电阻时，选不同挡位时，指针越靠近右边误差越小
【解析】　欧姆表的每一挡的测量范围是0～∞，所以A对；用不同挡的欧姆表测量同一电阻的阻值时，误差大小是不一样的，所以B错；用欧姆表测电阻，指针越接近刻度盘中央，误差越小，所以C、D错．
【答案】　A
3．一块太阳能电池板，测得它的开路电压为800
mV，短路电流为40
mA，若将该电池板与一阻值为20
Ω的电阻构成一闭合电路，则它的路端电压是
(　　)
A．100
mV　　　
B．200
mV
C．300
mV
D．400
mV
【解析】　电源没有接入外电路时，路端电压值等于电动势，所以电动势E＝800
mV，由闭合电路欧姆定律得短路电流I短＝，所以电源内阻r＝＝
Ω＝20
Ω.该电源与20
Ω的电阻连成闭合电路时，电路中电流I＝＝
mA＝20
mA，所以路端电压U＝IR＝400
mV.故正确答案为D.
【答案】　D
4．如图1所示，直线A是电源的路端电压和电流的关系图线，直线B、C分别是电阻R1、R2的两端电压与电流的关系图线，若将这两个电阻分别接到该电源上，则(　　)
图1
A．R1接在电源上时，电源的效率高
B．R2接在电源上时，电源的效率高
C．R1接在电源上时，电源的输出功率大
D．电源的输出功率一样大
【解析】　电源的效率η＝＝＝，由于UB＞UC，故R1接在电源上时，电源的效率高，A项正确，B项错误；电源的输出功率P＝I2R，则P1＝2R1＝，P2＝2R2＝，P1＜P2，故C、D错误．
【答案】　A
5．某实验小组用三只相同的小灯泡连接成如图2所示的电路，研究串并联电路的特点．实验中观察到的现象是(　　)
图2
A．S2断开，S1与a连接，三只灯泡都熄灭
B．S2断开，S1与b连接，三只灯泡亮度相同
C．S2闭合，S1与a连接，三只灯泡都发光，L1、L2亮度相同
D．S2闭合，S1与b连接，三只灯泡都发光，L3的亮度小于L2的亮度
【解析】　S2断开，S1与a连接时，三只灯泡串联，三只灯泡都发光，且亮度相同，A错误；S2断开，S1与b连接时，L1、L2两只灯泡串联，L3被断开没有接入电路，B错误；S2闭合，S1与a连接时，只有L2亮，L1和L3被短路，C错误；S2闭合，S1与b连接时，L1和L3并联，然后与L2串联，此时三只灯泡都发光，L3的亮度与L1的亮度相同，都小于L2的亮度，D正确．
【答案】　D
6．如图3所示，一个电源在外电阻不断变化时，内、外电阻消耗的电功率随电流变化的关系分别用抛物线C1、C2表示．由该图可知(　　)
图3
A．电源的电动势为4
V
B．电源的内电阻为2
Ω
C．电源输出功率的最大值为16
W
D．电源消耗的最大功率为16
W
【解析】　图中交点表示内、外电路消耗功率相等，此时的功率和电流分别为4
W和2
A，由P内＝I2r，代入数据得r＝1
Ω，故B错误；由P外＝I2R知R＝1
Ω，内电阻等于外电阻，电动势为E＝I(R＋r)＝4
V，A正确．外电阻和内电阻相等时电源输出的功率最大，最大值为4
W，C错误．电源消耗的功率为P＝EIm，当R＝0时电流最大为4
A，Pm＝16
W，故D正确．
【答案】　AD
7．一平行板电容器C，极板是水平放置的，它和三个电阻箱及电源连接成如图4所示的电路．今有一质量为m的带电油滴悬浮在两极板之间静止不动，要使油滴上升，可采用的办法是(　　)
图4
A．增大R1
B．增大R2
C．增大R3
D．减小R2
【解析】　带电油滴受到向上的静电力和向下的重力，若要使其上升，应增加静电力，也就是增加电容器两端电压，电容器两端电压与R3两端电压相等，R3与R2串联，所以增大R3或减小R2都行．
【答案】　CD
8．在如图5所示的电路中，由于某一电阻发生短路或断路，使A灯变暗，B灯变亮，则故障可能是(　　)
图5
A．R1短路
B．R2断路
C．R3断路
D．R4短路
【解析】　由于A串联于干路中，且故障发生后，A灯变暗，故知电路中总电流变小，即电路总电阻变大，由此可排除选项A、D.
假设R2断路，则其断路后，电路总电阻变大，总电流变小，A灯变暗，同时R2断路必引起与之并联的灯B中电流变大，使B灯变亮，推理结果与现象相符，故选项B对．
假设R3断路，则也引起总电阻变大，总电流变小，使A灯变暗，同时R3断路后也必引起与之并联的电路(即R1所在支路)的电压和电流增大，灯B中分得的电流也变大，B灯变亮，故选项C正确．
【答案】　BC
二、非选择题(本题共4小题，共52分，按题目要求作答)
9．(10分)在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”的实验中(如图6甲)．
甲　　　　乙
图6
(1)移动滑动变阻器的滑片应特别注意防止__________________．
(2)现备有以下器材：
A．干电池1节
B．滑动变阻器(0～50
Ω)
C．滑动变阻器(0～1
750
Ω)
D．电压表(0～3
V)
E．电压表(0～15
V)
F．电流表(0～0.6
A)
G．电流表(0～3
A)
其中滑动变阻器应选________，电压表应选________，电流表应选________．
(3)图乙是根据实验数据画出的U I图象．由此可知这个干电池的电动势E＝________
V，内电阻r＝________
Ω.
【解析】　(1)若滑动变阻器接入电路的电阻太小，则电路中电流太大，容易烧坏电流表．
(2)滑动变阻器的阻值不需太大，可选B；通常干电池电动势为1.5
V，故电压表可选D，电流表可选F.
(3)由题图乙可知E＝1.5
V，r＝
Ω＝0.75
Ω.
【答案】　(1)滑动变阻器接入电路电阻太小，电路中电流太大，烧坏电流表　(2)B　D　F　(3)1.5　0.75
10．(12分)在练习使用多用电表的实验中：
(1)某同学连接的电路如图7所示．
图7
①若旋转选择开关，使其尖端对准直流电流挡，此时测得的是通过________的电流；
②若断开电路中的开关，旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡，此时测得的是________的电阻；
③若旋转选择开关，使其尖端对准直流电压挡，闭合开关，并将滑动变阻器的滑片移至最左端，此时测得的是________两端的电压．
(2)在使用多用电表的欧姆挡测量电阻时(　　)
A．若双手捏住两表笔金属杆，则测量值将偏大
B．若测量时发现指针偏离中央刻度过大，则必需减小倍率，重新调零后再进行测量
C．若选择“×10”倍率测量时发现指针位于20与30正中间，则测量值小于25
Ω
D．若欧姆表内的电池使用时间太长，虽然完成调零，但测量值将略偏大
【解析】　(1)多用电表与R1串联，则选择直流电流挡时，测得的是通过R1的电流；若断开电路中的开关，多用电表使用电阻挡，则R1和R2串联接在多用电表两端，此时测得的是R1和R2串联的电阻；若多用电表选用直流电压挡，并将滑动变阻器的滑片移至最左端，则多用电表与R2并联，所以此时测得的是R2(或电源)两端的电压．
(2)双手捏住两表笔金属杆，相当于给待测电阻又并联了一个电阻，测量值将偏小，选项A错误；测量时发现指针偏离中央刻度过大，要看指针偏角情况，若偏角太大，说明待测电阻较小，应减小倍率，重新调零后再进行测量，若偏角太小，说明待测电阻较大，应增大倍率，重新调零后再进行测量，选项B错误；选择“×10”倍率测量时发现指针位于20与30正中间，则测量值小于250
Ω，选项C错误；欧姆表内的电池使用时间太长，则电动势E减小，完成调零过程则有Ig＝(式中Ig为满偏电流，是一定值，R内为欧姆表总内阻即中值电阻，随E变化)，测量电阻Rx时，根据闭合电路欧姆定律有I＝＝，由此可知当E减小时，I减小，指针偏角减小，所以测量值将偏大，选项D正确．
【答案】　(1)①R1　②R1和R2串联　③R2(或电源)　(2)D
11．(12分)如图8所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为1.6
V和0.4
A．当S断开时，它们的示数各改变0.1
V和0.1
A，求电源的电动势和内阻．
图8
【解析】　当S闭合时，R1、R2并联接入电路，由闭合电路欧姆定律得：
U1＝E－I1r即E＝1.6＋0.4r，
①
当S断开时，只有R1接入电路，则外电路电阻变大，电压表示数变大，电流表示数变小，由闭合电路欧姆定律得：
U2＝E－I2r即
E＝(1.6＋0.1)＋(0.4－0.1)r，
②
由①②得：E＝2
V，r＝1
Ω.
【答案】　2
V　1
Ω
12．(18分)如图9所示，一电荷量q＝3×10－5
C带正电的小球，用绝缘细线悬于竖直放置足够大的平行金属板中的O点．开关S合上后，当小球静止时，细线与竖直方向的夹角α＝37°.已知两板相距d＝0.1
m，电源电动势E＝15
V，内阻r＝0.5
Ω，电阻R1＝3
Ω，R2＝R3＝R4＝8
Ω.g取10
m/s2，已知sin
37°＝0.6，cos
37°＝0.8.求：
图9
(1)电源的输出功率；
(2)两板间的电场强度大小；
(3)带电小球的质量．
【解析】　(1)R2、R3并联再与R1串联，阻值R外＝7.0
Ω，R总＝R外＋r＝7.5
Ω，
根据闭合电路欧姆定律有I＝＝
A＝2
A，
P出＝I2R外＝22×7
W＝28
W.
(2)U外＝IR外＝2×7
V＝14
V，
E＝＝
V/m＝140
V/m.
(3)小球静止，由力的平衡条件得
Eq＝mgtan
37°，
m＝＝
kg＝5.6×10－4
kg.
【答案】　(1)28
W　(2)140
V/m　(3)5.6×10－4
kg