2018年高中物理教科版选修3-1训练题：第二章直流电路阶段质量检测

第2章 直流电路
一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分，在每小题给出的四个选项中至少有一项是正确的。选对得6分，有错选或不选不得分)
1.有a、b、c、d四只电阻，它们的I－U关系如图1所示，则图中电阻最大的是（ ）
图1
A.a B.b
C.c D.d
解析：在I－U图像中，图像斜率k＝，即斜率越大，电阻R越小。
答案：D
2.如图2所示是实物连接图和电路图。当酒精灯点燃后你将看到的现象是（ ）
图2
A.电流表读数增大 B.电流表读数减小
C.灯泡变暗 D.灯泡变亮
解析：热敏电阻随温度的升高阻值减小，由闭合电路的欧姆定律可知电流变大，灯泡变亮。
答案：AD
3.有两个标有“110 V,25 W”和“110 V,60 W”字样的灯泡，要把它们接在220 V的电源上，灯泡既正常发光，又最省电的连接方式应是图3中的（ ）
图3
解析：由电源电压为220 V知，要使电路消耗功率最小，则电路中总电流应最小。因两灯均正常发光，则A、D两图总电流为两灯额定电流之和，而B、C两图总电流分别为干路中灯泡的额定电流，所以A、D功率大；B、C中由I＝知：60 W灯泡额定电流大，故60 W灯应在干路中，因此最省电的是B。
答案：B
4.热水器在使用时，只有在既没有熄灭又没有停水的情况下才能使热水器工作，这种情况若用逻辑关系来表示，属于哪种电路（ ）
A.“与”电路 B.“或”电路
C.“非”电路 D.以上均不是
解析：由于要满足没熄灭、没停水两个条件，热水器才能工作，只要有任意一个条件不满足，热水器均不能工作，故为“与”逻辑关系。
答案：A
5.电动势为E、内阻为r的电源，与定值电阻R1、R2、R3连接成如图4所示的电路。当开关S闭合时（ ）
图4
A.电压表和电流表的示数均减小
B.电压表和电流表的示数均增大
C.电压表的示数减小，电流表的示数增大
D.电压表的示数增大，电流表的示数减小
解析：S闭合后，总电阻减小，由I＝可知，流过电源的电流增大，由U＝E－Ir可知，电源的路端电压U减小；又由UR1＝IR1可知，UR1增大，由U＝UR1＋UR3可知，UR3变小，再由IA＝可得，IA减小，故A正确。
答案：A
6.如图5所示电路，其中L为“4 V8 W”的用电器，电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，R为滑动变阻器，则以下说法错误的是（ ）
图5
A.要使用电器正常工作，电源额定功率不得少于12 W
B.要使变阻器安全工作，其额定电流不得少于2 A
C.变阻器滑片在左端时，L恰好正常工作
D.变阻器滑片在右端时，L恰好正常工作
解析：由公式P＝UI，I＝2 A时用电器正常工作，此时电源功率P＝EI＝12 W，故A、B正确。由U内＝Ir＝2 V，故只有滑动变阻器电阻为零时用电器L才正常工作，故C正确。
答案：D
7.如图6所示电路，将两个相同的电流表分别改装成A1(0～3 A)和A2(0～0.6 A)的电流表。把两个电流表并联接入电路中测量电流强度，则下列说法中正确的是（ ）
图6
A.A1的指针半偏时，A2的指针也半偏
B.A1的指针没满偏时，A2的指针已满偏
C.A1的读数为1 A时，A2的读数为0.6 A
D.A1的读数为1 A时，干路中的电流为1.2 A
解析：首先要明确两个并联的电流表都是由同样的小量程电流表通过并联阻值改变而来的。画出电流表部分的等效电路如图所示。
从图可以清晰地看出，两个电流表G是并联关系，所以指针偏转肯定完全相同，但由于二者并联的分流阻值R1、R2不同，所以A1、A2表的读数不同。由改装原理可知，当A1读数为1 A时，A2的读数为0.2 A。
答案：AD
8.(2012·汕尾高二检测)如图7所示的电路中，闭合电键S后，灯a和灯b都正常发光，后来由于某种故障使灯b突然变亮，电压表读数增加，由此推断，这故障可能是（ ）
图7
A.a灯丝烧断
B.电阻R2断路
C.电阻R2短路
D.电容器被击穿短路
解析：由电压表读数增加，可知，电源总外电阻一定增大，故一定不是电容器被击穿，也不是电阻R2短路，C、D错误；若a灯丝烧断，R1的分压增大，b灯分压则减小，灯变暗；若R2断路，b灯的分压增大，变亮。故B正确。
答案：B
二、实验题(本题共1小题，共10分，将答案填在题中横线上或按要求做答)
9.(1)某同学在用螺旋测微器测定某薄片的厚度时，读数如图8甲所示。可知该薄片的厚度d＝________ mm。
图8
(2)某同学用卡尺来测量工件的直径，读数如图8乙所示。该工件的直径为D＝________ mm。
(3)某同学用多用电表按正确步骤测量一电阻阻值，如图9所示，则这电阻值是________ Ω。如果要用此多用电表测量一个约20 Ω的电阻，为了使测量比较精确，选择开关应选的欧姆挡是__________。
图9
(4)为研究稀盐水溶液的电阻率与浓度的关系，某同学设计了如图10所示的电路图，图中E为直流电源，K为开关，K1为单刀双掷开关，为电压表，为多量程电流表，R为滑动变阻器，Rx为待测稀盐水溶液液柱。
图10
①实验时，闭合K之前将R的滑片P置于________(填“C”或“D”)端；当用电流表外接法测量Rx的阻值时，K1应置于位置________(填“1”或“2”)。
②在一定条件下，得到Rx的电阻率随浓度变化的曲线如图11所示(不计由于通电导致的化学变化)。实验中Rx的通电面积为50 cm2，长度为5 cm，测量Rx的阻值是50 Ω，则其电阻率为________ Ω·m，可得此时溶液浓度约为________%(保留2位有效数字)。
图11
解析：(1)d＝0.5 mm＋0.01 mm×40.0＝0.900 mm。
(2)D＝29 mm＋0.1 mm×8＝29.8 mm。
(3)电阻R＝12×100 Ω＝1.2×103 Ω。因中值电阻在15 Ω附近，故测量约为20 Ω的电阻，应选用×1挡。
(4)①为使闭合K时电阻Rx两端电压较小，以保护电压表和电流表，滑片P应置于D端，当用电流表外接法测Rx时，K1应置于位置“1”。
②由Rx＝ρ可得：ρ＝5.0 Ω·m，对应图11可知，此溶液的浓度约为3.0%。
答案：(1)0.900 (2)29.8 (3)1.2×103 ×1
(4)①D 1 ②5.0 3.0
三、计算题(本题共3小题，共42分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位)
10.(12分)如图12所示，电源的电动势E＝7.5 V，内电阻r＝1.0 Ω，定值电阻R2＝12 Ω，电动机M的线圈电阻R＝0.50 Ω。开关S闭合，电动机转动稳定后，电压表的示数U1＝4.0 V，电阻R2消耗的电功率P2＝3.0 W。不计电动机的摩擦损耗等，求：
图12
(1)电源的路端电压；
(2)电动机的输出机械功率。
解析：(1)电阻R2两端的电压即为电源的路端电压，因P2＝，所以U＝＝6.0 V
(2)由E＝U＋Ir得，
干路上的电流I＝＝1.5 A。
通过电阻R2的电流I2＝＝0.5 A，
则通过电动机的电流I1＝I－I2＝1.0 A，
所以电动机的输出机械功率
P机＝I1U1－IR＝3.5 W。
答案：(1)6.0 V (2)3.5 W
11.(14分)实验表明，通过某种金属氧化物制成的均匀棒中的电流I跟电压U之间遵循I＝kU3的规律，其中U表示棒两端的电势差， k＝0.02 A/V3。现将该棒与一个可变电阻器R串联在一起后接在恒定电压6.0 V的电源上，如图13所示。求：
图13
(1)当串联的可变电阻器阻值R多大时，电路中的电流为0.16 A?
(2)当串联的可变电阻器阻值R多大时，棒上消耗的电功率是电阻R上消耗电功率的1/5?
解析：(1)由I＝kU3和I＝0.16 A，可求得棒两端电压为2 V，因此变阻器两端电压为4 V，由欧姆定律得其阻值为25 Ω。
(2)由于棒和变阻器是串联关系，电流相等，电压跟功率成正比，棒两端电压为1 V，由I＝kU3得电流为0.02 A，变阻器两端电压为5 V，因此电阻为250 Ω。
答案：(1)25 Ω (2)250 Ω
12.(16分)如图14所示，为一种测定风作用力的仪器原理图，P为金属球，悬挂在一细长金属丝下面，O是悬挂点，R0是保护电阻，CD是水平放置的光滑电阻丝，与细金属丝始终保持良好的接触，无风时细金属丝与电阻丝在C点接触，此时电路中电流为I0，有风时金属丝将偏转一角度，角θ与风力大小有关，已知风力方向水平向左，OC＝h，CD＝L，球质量为m，电阻丝单位长度电阻为k，电源内阻和金属丝电阻均不计，金属丝偏转θ角时电流表示数为I′，此时风力大小为F，试写出：
图14
(1)风力大小F与θ的关系式；
(2)风力大小F与电流表示数I′的关系式。
解析：(1)有风时，金属球P受力为重力mg、风力F、金属丝拉力F1，如图所示，
根据平衡条件：F＝F1sin θ，
mg＝F1cos θ，解得F＝mgtan θ。
(2)无风时，电源电压
U＝I0(R0＋kL)①
有风时，电阻丝电阻R0′＝k(L－htan θ)②
此时U＝I′(R0＋R0′)③
解①②③，得tanθ＝。
所以F＝mgtanθ＝(I′－I0)(R0＋kL)。
答案：(1)F＝mgtanθ
(2)F＝(I′－I0)(R0＋kL)