2018-2019学年人教版物理选修3-1恒定电流章末测试题Word版含解析

第二章水平测试
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，考试时间90分钟。
第Ⅰ卷(选择题，共48分)
一、选择题(本题共12小题，每题4分，共48分。第1～8题只有一个选项符合要求，第9～12题有多项符合要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)
1．如今家用电器越来越多，它们在待机状态下也会耗电。为了节约电能和用电安全，你将选择(　　)
①切断长期不使用的空调机的电源　②电视机在不使用时，可以不断开电源　③合理使用节能灯具　④尽量避免同时使用大功率家用电器
A．①②③ B.②③④
C．①③④ D.①②
答案　C
解析　电视机在不使用时，应切断电源以保证安全，所以可排除②，故选C。
2．一根粗细均匀的导线，当其两端电压为U时，通过的电流是I，若将此导线均匀拉长到原来的2倍时，电流仍为I，导线两端所加的电压变为(　　)
A．U/2 B．U
C．2U D．4U
答案　D
解析　由电阻定律R＝ρ，可知当导线拉长到原来的2倍时，横截面积为原来的，则电阻为原来的4倍，由欧姆定律I＝，可知D选项正确。
3．导体的电阻是导体本身的一种性质，对于同种材料的导体，下列表述正确的是(　　)
A．横截面积一定，电阻与导体的长度成正比
B．长度一定，电阻与导体的横截面积成正比
C．电压一定，电阻与通过导体的电流成反比
D．电流一定，电阻与导体两端的电压成正比
答案　A
解析　对于同种材料的导体，电阻率可以认为是个定值，根据电阻定律R＝ρ可知横截面积一定，电阻与导体的长度成正比，A正确；长度一定，电阻与导体的横截面积成反比，B错误；由欧姆定律知R＝U/I，此式是电阻的定义式，电阻R与电压U、电流I无正反比关系，故C、D错误。
4.
如图所示为将不同电压加在一段金属导体两端，在温度不变的情况下所测得的I-U图线。试根据图线回答：若将这段金属导体在保持长度不变的前提下增大其横截面积，则这段导体的电阻(　　)
A．等于4.0 Ω B.大于2.0 Ω
C．小于2.0 Ω D.等于2.0 Ω
答案　C
解析　由图象知R＝2 Ω，若保持长度不变，增大横截面积，则电阻要变小，故选项C正确。
5.
一电压表由电流表G与电阻R串联而成，如图所示，若在使用中发现此电压表的读数总比准确值稍小一些，采用下列哪种措施可能加以改进(　　)
A．在R上串联一比R小得多的电阻
B．在R上串联一比R大得多的电阻
C．在R上并联一比R小得多的电阻
D．在R上并联一比R大得多的电阻
答案　D
解析　电压表的读数总是比准确值稍小一些，说明改装时串联的电阻偏大了。故应该在R上并联一比R大得多的电阻。
6．一白炽灯泡的额定功率与额定电压分别为36 W与36 V。若把此灯泡接到输出电压为18 V的电源两端，则灯泡消耗的电功率(　　)
A．等于36 W B.小于36 W，大于9 W
C．等于9 W D.小于9 W
答案　B
解析　若白炽灯泡的电阻不变，由P＝得电压减小一半，灯泡消耗的电功率为原来的，即P＝9 W，实际上电阻减小，则灯泡消耗的实际电功率应大于9 W，故选项B正确。
7.
如图所示电路中，R0为定值电阻，当滑片P向右移动过程中，下列判断正确的是(　　)
A．电压表V1、电流表A的读数都增大
B．电压表V1与电流表A读数的比值保持不变
C．电压表V2与电流表A读数的比值变大
D．电压表V1、电流表A读数变化量的比值保持不变
答案　D
解析　滑片P向右移动，R接入电路中的电阻增大，总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可知干路电流I减小，内电压U内＝Ir减小，外电压U外＝E－U内增大，R0的电压V2减小，R的电压V1增大，故选项A错误；R0为定值电阻，电压表V2与电流表A读数的比值保持不变，R接入电路中的电阻增大，电压表V1与电流表A读数变化量的比值增大，故选项B错误，C错误；电压表V1、电流表A读数变化量的比值为内阻与R0之和，选项D正确。
8.
在如图所示的电路中，电源电动势为E，内电阻为r，闭合开关S，待电流达到稳定后，电流表示数为I，电压表示数为U，电容器C所带电荷量为Q将滑动变阻器的滑动触头P从图示位置向a端移动一些，待电流达到稳定后，则与P移动前相比(　　)
A．U变小 B．I变小
C．Q不变 D．Q减小
答案　B
解析　当电流稳定时，电容器可视为断路，当P向左滑时，滑动变阻器连入电路的阻值R增大，根据闭合电路欧姆定律得，电路中的电流I＝减小，电压表的示数U＝E－I(R2＋r)增大，A错，B对；对于电容器，电荷量Q＝CU增大，C、D均错。
9.
已知如图，电源内阻不计。为使电容器的带电量增大，可采取以下那些方法(　　)
A．增大R1
B．增大R2
C．增大R3
D．减小R1
答案　BD
解析　由于稳定后电容器相当于断路，因此R3上无电流，电容器相当于和R2并联。只有增大R2或减小R1才能增大电容器C两端的电压，从而增大其带电量。改变R3不能改变电容器的带电量。
10．一根粗细均匀的导线，两端加上电压U时，通过导线的电流为I，导线中自由电子定向移动的平均速率为v。若将导线均匀拉长，使它的横截面半径变为原来的，再给它两端加上电压U，则(　　)
A．通过导线的电流为
B．通过导线的电流为
C．导线中自由电子定向移动的速率为
D．导线中自由电子定向移动的速率为
答案　BC
解析　导线被拉长后，其横截面积变小，变为原来的，其电阻增大为原来的16倍，则加上相同的电压U时，电流会减为原来的，B项正确；又根据I＝neSv，导线被拉长后，n、e不变，I变为原来的，S变为原来的，故v变为原来的，C项正确。
11.
如图所示的电路，闭合开关S，当滑动变阻器滑片P向右移动时，下列说法正确的是(　　)
A．电流表读数变小，电压表读数变大
B．小灯泡L变亮
C．电容器C上电荷量减小
D．电源的总功率变小
答案　BC
解析　当滑动变阻器滑片P向右移动时，接入电路中的阻值变小，回路的总阻值R总减小，干路电流(I干)增大，电流表读数变大，小灯泡L变亮，而内电压(I干r)增大，故路端电压减小，选项A错误，B正确；由P＝EI干得，选项D错误；由UC＝E－I干(r＋R灯)及q＝CUC知，选C正确。
12．如图a所示的电路中，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动，根据电路中电压表和电流表的数据描绘了如图b所示的两条U-I图线(　　)
A．图线甲是根据电压表V1和电流表A的示数描绘的
B．由图线可知，电源内阻r＝3.0 Ω
C．图中两图线的交点表示在整个调节过程中，此时电源的输出功率最大
D．图中两图线的交点表示在整个调节过程中，此时电源效率达到最大值
答案　AC
解析　由题意可知图象甲表示电源的路端电压随电流的变化关系，图象乙表示电阻两端的电压随电流的变化关系，所以选项A正确；交点处说明两图象表示的电流相等，并且电压相等，故说明此时滑动变阻器短路，即滑片滑到了最左端，此时内电压U内＝Ir＝0.5 V，所以内阻r＝1 Ω，故选项B错误；由图象乙可知定值电阻R0＝2 Ω>r，即外电路总阻值大于内电阻，所以当外电路阻值最小时，电源的输出功率最大，故选项C正确；图象交点表示电路所能达到的最大电流，η＝可知此时电源的效率最小，故选项D错误。
第Ⅱ卷(非选择题，共52分)
二、填空题(本题共2小题，每题5分，共10分)
13．某同学用量程为1 mA、内阻为120 Ω的表头按图a所示电路改装成量程分别为1 V和1 A的多用电表。图中R1和R2为定值电阻，S为开关。回答下列问题：
(1)根据图a所示的电路，在图b所示的实物图上连线。
(2)开关S闭合时，多用电表用于测量________(填“电流”“电压”或“电阻”)；开关S断开时，多用电表用于测量________(填“电流”“电压”或“电阻”)。
(3)表笔A应为________(填“红”或“黑”)色。
(4)定值电阻的阻值R1＝________Ω，R2＝________Ω。(结果取三位有效数字)
答案　(1)见解析　(2)电流　电压　(3)黑　(4)1.00　880
解析　将表头改装成电压表时，需串联一电阻进行分压，而改装成电流表时则需并联一电阻分流，因此闭合开关后，并联上R1改装成一电流表，断开开关，表头与R2串联则改装成一电压表。多用电表内部表头的正极在右侧，即电流应从表笔B流入，从表笔A流出，则表笔A为黑色。当断开S时，Ig(R2＋r)＝Um，解得R2＝880 Ω。当闭合S时，Ig(R2＋r)＝(I－Ig)R1，解得R1≈1.00 Ω。
14．某实验小组利用如图所示电路测定一节电池的电动势和内电阻，备有下列器材：
①待测电池，电动势约为1.5 V(小于1.5 V)
②电流表，量程3 mA
③电流表，量程0.6 A
④电压表，量程1.5 V
⑤电压表，量程3 V
⑥滑动变阻器，0～20 Ω
⑦开关一个，导线若干
(1)请选择实验中需要的器材________(填标号)。
(2)按电路图将实物(如图甲所示)连接起来。
(3)小组由实验数据作出的U-I图象如图乙所示，由图象可求得电源电动势为________V，内电阻为________Ω。
答案　(1)①③④⑥⑦　(2)见解析　(3)1.4　2.8
解析　(1)根据本实验的原理以及特点，所选器材是①③④⑥⑦。
(2)根据电路图连接实物图时，一定要看清电路的结构，滑动变阻器的接线柱所在的位置，注意导线不能交叉。
(3)电源的电动势是纵轴截距1.4 V，内电阻r＝＝ Ω＝2.8 Ω。
三、计算题(本题共4小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤)
15．(10分)一个允许通过最大电流为2 A的电源和一个滑动变阻器，接成如下图甲所示的电路。滑动变阻器最大阻值为R0＝22 Ω，电源路端电压U随外电阻R变化的规律如图乙所示，图中U＝12 V的直线为图线的渐近线，试求：
(1)电源电动势E和内阻r；
(2)A、B空载时输出电压的范围；
(3)若要保证滑动变阻器的滑片任意滑动时，干路电流不能超过2 A，A、B两端所接负载电阻至少多大。
答案　(1)12 V　2 Ω　(2)0～11 V　(3)4.9
解析　(1)由乙图可知，当R→∞时，E＝12 V而当U＝6 V时，应有r＝R＝2 Ω。
(2)当滑片滑至上端时，UAB最大Umax＝E＝11 V
当滑片滑至下端时，UAB为零，因此，A、B空载时输出电压范围为0～11 V。
(3)A、B两端接某一负载电阻后，滑动变阻器滑片移至上端时，干路电流最大。
此时I＝为了电源不过载，应保证I≤2 A，
代入数据得Rx≥4.9 Ω即所接负载电阻最小值为4.9 Ω。
16．(10分)如图所示，电源电动势E＝10 V，内阻r＝0.5 Ω，标有“8 V，16 W”的灯泡L恰好能正常发光，电动机绕线的电阻R0＝1 Ω，求：
(1)电源的总功率；
(2)电动机的输出功率。
答案　(1)40 W　(2)12 W
解析　(1)L正常发光，路端电压等于灯泡额定电压8 V。
内电压 U内＝(10－8) V＝2 V，则总电流I＝U内/r＝4 A，电源总功率为P电＝IE＝4×10 W＝40 W。
(2)流经电动机的电流IM＝I－P/U＝2 A，输入电动机的总功率P电动机＝UIM＝8×2 W＝16 W，电动机内阻消耗功率P内＝IR0＝4×1 W＝4 W，故电动机输出功率P出＝(16－4) W＝12 W。
17.
(10分)如图所示，在A、B两点间接一电动势为3 V，内电阻为1 Ω的直流电源，电阻R1、R2、R3的阻值均为5 Ω，电容器的电容为30 μF，电流表的内阻不计，当电键S闭合时，求：
(1)电流表的读数；
(2)电容器所带的电量；
(3)断开电键S后，通过R2的电量。
答案　(1)0.5 A　(2)7.5×10－5C　(3)3.75×10－5 C
解析　(1)当电键S闭合时，电阻R1、R2被短路，根据欧姆定律得，电流表的读数I＝＝ A＝0.5 A。
(2)电容器两板间的电压等于电阻R3两端的电压U＝IR3＝0.5×5 V＝2.5 V，故电容器所带的电量Q＝CU＝30×10－6×2.5 C＝7.5×10－5 C。
(3)断开电键S后，电容器相当于电源，外电路R1、R2并联后与R3串联，由于各个电阻阻值都相等，则通过R2的电量为Q′＝Q＝3.75×10－5 C。
18．(12分)电路如图所示，电源电动势E＝28 V，内阻r＝2 Ω，电阻R1＝12 Ω，R2＝R4＝4 Ω，R3＝8 Ω，C为平行板电容器，其电容C＝3.0 pF，虚线到两极板距离相等，极板长l＝0.20 m，两极板的间距d＝1.0×10－2 m。
(1)若开关S处于断开状态，则当其闭合后，求流过R4的总电量为多少？
(2)若开关S断开时，有一带电微粒沿虚线方向以v0＝2.0 m/s的初速度射入C的电场中，刚好沿虚线匀速运动，问：当开关S闭合后，此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C的电场中，能否从C的电场中射出？(要求写出计算和分析过程，g取10 m/s2)
答案　(1)6.0×10－12 C　(2)不能从C的电场中射出
解析　(1)S断开时，电阻R3两端电压为
U3＝E＝16 V，
S闭合后，外阻为R＝＝6 Ω，
端电压为U＝E＝21 V，
电阻R3两端电压为U3′＝U＝14 V，
则所求流过R4的总电荷量为
ΔQ＝CU3－CU3′＝6.0×10－12 C。
(2)设微粒质量为m，电荷量为q，当开关S断开时有：
＝mg。
当开关S闭合后，设微粒加速度为a，则mg－＝ma。
设微粒能从C的电场中射出，则水平方向：t＝，
竖直方向：y＝at2。
由以上各式求得：y＝6.25×10－3 m＞故微粒不能从C的电场中射出。