2018-2019学年粤教版选修3-1 电路 单元测试

章末综合测评(二)　电路
(时间：90分钟　分值：100分)
一、选择题(本题共10个小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选对但不全的得2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
B　[由P＝I2R知R＝，所以R1∶R2＝16∶1.]
2．“神舟十号”载人飞船上的电子仪器及各种动作的控制都是靠太阳能电池供电的．由于光照而产生电动势的现象称为光伏效应．“神舟”飞船上的太阳能电池就是依靠光伏效应设计的单晶硅太阳能电池．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太阳光的能量是(　　)
A．0.24 J B．0.25 J
C．0.26 J D．0.28 J
C　[根据W＝UIt可得每秒太阳能电池的能量为W＝0.06 J，设太阳能每秒照射的能量为Q，则Q×23%＝W，可解得Q≈0.26 J．]
3．两根完全相同的金属丝甲和乙，长度均为L，横截面积均为S，将乙拉长为原来的两倍后，将两根金属丝串联在同一电路中，甲、乙金属丝两端的电压之比为(　　)
A．1∶2 B．2∶1
C．1∶4 D．4∶1
C　[设甲的电阻为R，将乙拉长后，体积不变，即LS＝2LS′，根据电阻定律可得R′＝ρ＝4ρ＝4R，串联电路中电阻两端的电压与其电阻成正比，即＝，C正确．]
4．下面是某电热水壶的铭牌，由此可知该电热水壶正常加热1 min产生的热量为(　　)
电热水壶
型号
SP—356 A
额定电压
220 V
额定功率
1 800 W
额定频率
50 Hz
额定容量
1.5 L
A.1.80×103 J B．1.10×104 J
C．1.32×104 J D．1.08×105 J
D　[由铭牌可知，电热水壶的功率为1 800 W，所以正常加热1分钟产生的热量为Q＝Pt＝1 800×60 J＝1.08×105 J．]
5．如图1所示，用甲、乙、丙三个电动势E相同而内阻r不同的电源，分别给定值电阻R供电．已知甲、乙、丙三个电源内阻的大小关系为：r甲>r乙>r丙，则将R先后接在这三个电源上时的情况相比，下列说法中正确的是(　　)
图1
A．接在甲电源上时，电源的输出电流最大
B．接在丙电源上时，电源的输出电流最小
C．接在乙电源上时，电阻R消耗的电功率最大
D．接在丙电源上时，电阻R消耗的电功率最大
D　[三个电源的电动势E相等，而内阻r甲>r乙>r丙，根据闭合电路欧姆定律I＝得知，接在丙电源上时，电源的输出电流最大．故A、B错误；由公式P＝I2R分析得知，接在丙电源上时，电阻R获得的电功率最大．故C错误，D正确．]
6．电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比．在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图2所示，图中U为路端电压，I为干路电流，a、b为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为ηa、ηb.由图可知ηa、ηb的值分别为(　　)
图2
A.、　 B.、
C.、 D.、
D　[电源效率η＝，E为电源的总电压(即电动势)，根据图像可知Ua＝ E，Ub＝ E，所以ηa＝，ηb＝，故D正确．]
7．对于常温下一根阻值为R的均匀金属丝，下列说法中正确的是(　　)
A．常温下，若将金属丝均匀拉长为原来的10倍，则电阻变为10R
B．常温下，若将金属丝从中点对折起来，电阻变为 R
C．给金属丝加上的电压逐渐从零增大到U0，则任一状态下的比值不变
D．金属材料的电阻率随温度的升高而增大
BD　[常温下，若将金属丝均匀拉长为原来的10倍，横截面积减小为原来的，电阻率不变，根据电阻定律，电阻变为100R，故A错误；常温下，若将金属丝从中点对折起来，长度变为一半，横截面积变为2倍，故电阻变为倍，故B正确；给金属丝加上的电压逐渐从零增大到U0，由于功率增加，导致温度会略有升高，故金属丝的电阻率会变大，由于横截面积和长度均不变，根据电阻定律可得电阻值变大；再根据欧姆定律可以得到比值变大，故C错误；金属电阻率会随温度的降低而降低，金属材料的电阻率随温度的升高而增大，故D正确．]
8．已知如图3所示，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(　　)
图3
A．增大R1　　　 B．增大R2
C．增大R3 D．减小R1
BD　[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．]
9．如图4所示，一台电动机提着质量为m的物体，以速度v匀速上升．已知电动机线圈的电阻为R，电源电动势为E，通过电源的电流为I，当地重力加速度为g，忽略一切阻力及导线电阻，则(　　)
图4
A．电源内阻r＝－R
B．电源内阻r＝－－R
C．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变大
D．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变小
BC　[根据能量守恒可得，在时间t内消耗的电能转化为机械能和内能，所以W电＝mgvt＋I2Rt，又有W电＝EIt－I2rt，联立解得：r＝－－R，故A错误，B正确；如果电动机转轴被卡住而停止转动，则电动机相当于电阻为R的电阻，电路的电流将会迅速增大，根据功率公式P＝I2r可知较短时间内电源消耗的功率将变大，故C正确，D错误．]
10.如图5所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，串联的固定电阻为R2，滑动变阻器的总阻值是R1，电阻大小关系为R1＋R2＝r，则在滑动触头从a端滑到b端过程中，下列描述正确的是(　　)
图5
A．电路的总电流先减小后增大
B．电路的路端电压先增大后减小
C．电源的输出功率先增大后减小
D．滑动变阻器R1上消耗的功率先减小后增大
ABC　[由并联的知识可知，当滑动变阻器触头处于中央位置时，变阻器的总电阻和电路的总电阻最大，故滑动触头从a端滑到b端过程中，总电阻先增大后减小，总电流先减小后增大，由U外＝E－Ir，电路的路端电压先增大后减小，A、B正确；因为外电路的电阻一直小于电源内阻．由P出－R图象可以看出(如图所示)，在虚线左侧，电源的输出功率先增大(箭头向右)后减小(箭头向左)，故C正确；对于D选项，可把R2拉到电源内部去，看成内部的一部分，此时R外小于电源内阻(r＋R2)，由图看出在虚线左侧，R1消耗功率先增大后减小，D错误．]
二、非选择题(本题共6小题，共60分)
11．(8分)如图所示为多用电表的刻度盘．若选用倍率为“×100”的电阻挡测电阻时，表针如图所示，则：
图--
(1)所测电阻的阻值为________Ω；如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0×104 Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是________(选填“×10”、“×100”或“×1 k”)．
(2)用此多用电表进行测量，当选用量程为50 mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________mA；
(3)当选用量程为10 V的电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为________V.
【解析】　(1)用倍率为“×100”的电阻挡测电阻，由图示可知，电阻阻值为：15×100＝1 500 Ω；多用电表测量一个阻值约为2.0×104Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是×1k；
(2)选用量程为50 mA的电流挡测量电流，由图示表盘可知，其分度值为1 mA，示数为31.0 mA；
(3)选用量程为10 V的电压挡测量电压，由图示表盘可知，其分度值为0.2 V，示数为6.2 V.
【答案】　(1)1 500　1k　(2)31.0　(3)6.2(8分)(1)如图6所示是某同学用多用电表欧姆挡测量一个电阻阻值时的示数和挡位情况，则这个电阻的阻值约为________Ω.为了测量得更精确些，该同学进行了第二次测量，请选择下面列出的有关步骤，并按先后顺序写出：________.
A．将两表笔短接，欧姆调零
B．将两表笔分别跟被测电阻两端接触，观察指针位置，记下电阻值
C．将面板上的旋钮旋至“×10”挡
D．将面板上的旋钮旋至“×1k”挡
图6
(2)如果图是该同学用直流5 mA挡测量的电流，则电流为________mA.
【解析】　(1)选用欧姆挡倍率为“×100”挡时，待测电阻的阻值约为2×100 Ω＝200 Ω.因为选择欧姆挡倍率时应使待测电阻的阻值在中值电阻附近，以减小读数误差，所以测该电阻时欧姆挡倍率应为“×10”挡．
(2)可先将50 mA的量程换算成5 mA的量程，再进行读数，得电流为4.50 mA.
【答案】　(1)200　CAB　(2)4.50
12．(8分)图7中R为已知电阻，Rx为待测电阻，K1为单刀单掷开关，K2为单刀双掷开关，V为电压表(内阻极大)，E为电源(内阻不可忽略)．现用图中电路测量电源电动势E及电阻Rx.
图7
(1)写出操作步骤________．
(2)由R及测得的量，可得E＝________，Rx＝________.
【解析】　(1)具体步骤为：先K1断开，K2接到a端，记下电压表的读数U1；再将K2仍接到a端，闭合K1，记下电压表的读数U2；接下来K1仍闭合，K2接到b端，记下电压表的读数U3.
(2)先K1断开，K2接到a端，记下电压表的读数U1，故E＝U1；由串联电路的规律可知：＝，解得：Rx＝R.
【答案】　(1)①K1断开，K2接到a端，记下电压表的读数U1；②K2仍接到a端，闭合K1，记下电压表的读数U2；③K1仍闭合，K2接到b端，记下电压表的读数U3.
(2)U1　R
13．(10分)如图8所示的电路中，电源的电动势E＝12 V，内阻未知，R1＝8 Ω，R2＝1.5 Ω，L为规格“3 V　3 W”的灯泡，开关S断开时，灯泡恰好正常发光．(不考虑温度对灯泡电阻的影响)求：
图8
(1)灯泡的额定电流和灯丝电阻；
(2)电源的内阻；
(3)开关S闭合时，灯泡实际消耗的功率．
【解析】　(1)灯泡的额定电流I0＝＝A＝1 A
灯丝电阻RL＝＝Ω＝3 Ω.
(2)断开S时，灯L正常发光，即I1＝I0，根据闭合电路欧姆定律E＝I0(R1＋RL＋r)
得r＝－(R1＋RL)＝Ω＝1 Ω.
(3)闭合S时，设外电路总电阻为R外，R外＝＋R1＝9 Ω
干路电流为I总＝＝1.2 A
灯泡两端的电压UL＝I总·＝1.2 V
灯泡实际消耗的功率P＝＝0.48 W.
【答案】　(1)A　3 Ω　(2)1 Ω　(3)0.48 W
14．(10分)如图9所示的电路中，两平行金属板A，B水平放置，接入如图所示电路中，两板间的距离d＝50 cm，电源电动势E＝15 V，内电阻r，电阻R1＝4 Ω，R2＝10 Ω，闭合开关S，待电路稳定后，将一带电的小球放入板间恰能保持静止，若小球质量为m＝2×10－2kg，电量q＝1×10－2C，问：
图9
(1)小球带正电还是负电，电容器的电压为多大？
(2)电源的内阻为多大？
(3)电源的效率是多大？(取g＝10m/s2)
【解析】　(1)小球放入板间后，受重力和电场力作用，由二力平衡知，小球应带负电，且mg＝q， 代入数据解得： U2＝10 V.
(2)电路中的电流为：I＝＝A＝1 A
根据闭合电路欧姆定律得：E＝U2＋I(R1＋r)
代入数据解得：r＝1 Ω.
(3)电源的效率：η＝×100%＝×100%＝×100%＝93.3%.
【答案】　(1)10 V　 (2)1 Ω　(3)93.33%
15．(10分)如图10甲所示的电路，当变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中两电压表的示数随电流表示数的变化情况如图10乙中的A、B两直线所示，不考虑电表对电路的影响．问：(　　)
图10
(1)电压表V1、V2的示数随电流表示数的变化图象分别为U-I图象中的哪一条直线？
(2)定值电阻R0、变阻器的总电阻分别为多少？
(3)试求处电源的电动势和内阻．
【解析】　(1)电压表V1的示数随电流表示数的变化图象为B，电压表V2的示数随电流表示数的变化图象为A.
(2)由乙图可知，电阻R0的值等于图线A的斜率，即R0＝＝Ω＝3 Ω
当R全部接入电路时，电路中电流最小，为0.5 A．则Ω＝R＋R0，R＝15 Ω－3 Ω＝12 Ω.
(3)当电流为0.5 A时，由图线B，根据闭合电路的欧姆定律有：E＝7.5＋0.5 r
当电流为2.0 A时，由图线B，根据闭合电路的欧姆定律有：E＝6＋2r
联立解得：E＝8 V，r＝1 Ω.
【答案】　(1)B　A　(2)3 Ω　12 Ω　(3)8 V　1 Ω
16．(14分)如图11所示的电路中，电源的电动势E＝80 V，内电阻r＝2Ω，R1＝4 Ω，R2为电阻箱．问：
图11
(1)该电路中R2取多大时，R1上功率最大，最大功率多少？
(2)R2阻值为多大时，它消耗的功率最大，最大功率为多少？
(3)如果要求电源输出功率为600 W，外电路电阻R2应取多少？此时电源效率为多少？
【解析】　(1)R1为定值电阻，故当R2＝0 Ω 时，电路中电流最大，则R1上功率最大；最大电流为I＝＝A＝A
R1的最大功率：PR1＝I2R1＝×4 W＝711.1 W.
(2)将R1视为电源的内电阻处理，则根据电源的输出功率随外电阻变化的特点，知道当R2＝R1＋r时电源的输出功率最大(即外电阻R2消耗的电功率最大)：
R2＝R1＋r＝(4＋2) Ω＝6 Ω
I＝＝A＝A
R2的最大功率：PR2＝I2R2＝×6 W＝266.7 W.
(3)P＝I2R＝ (R1＋R2)＝ (4＋R2)＝600 W
解得 R2＝2 Ω
则得I＝＝A＝10 A
电源的效率η＝×100%＝×100%＝75%.
【答案】　(1)0　711.1 W　(2)6 Ω时，P2max＝　266.7 W
(3)2 Ω　75%