第二章 恒定电流 综合检测 能力提升测试卷 Word版含解析

《恒定电流》综合检测
(时间:90分钟　满分:100分)
一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分.在每小题给出的四个选项中,第1～6小题只有一个选项正确,第7～12小题有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不选的得 0分)
1.电源电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的能力,因此(　C　)
A.电动势是一种非静电力
B.电动势越大,表明电源储存的电能越多
C.电动势的大小是非静电力做功能力的反映
D.电动势就是闭合电路中电源两端的电压
解析:电动势是反映电源通过非静电力做功将其他形式的能转化为电势能本领的物理量,电动势越大说明这种转化本领越强,但不能说明储存的电能越多,故选项A,B错误,C正确;闭合电路中电源两端电压大小等于外电压大小,故选项D错误.
2.如图所示,直线A为电源a的路端电压与电流的关系图像;直线B为电源b的路端电压与电流的关系图像;直线C为一个电阻R的两端电压与电流的关系图像.如果将这个电阻R分别接到a,b两电源上,那么(　B　)
A.R接到a电源上,电源的效率较高
B.R接到b电源上,电源的效率较高
C.R接到a电源上,电源的输出功率较小
D.R接到b电源上,电源的输出功率较大
解析:由闭合电路欧姆定律U=E-Ir可知,图像与U轴的交点表示电动势,则a的电动势较大,图像的斜率大小表示内阻,则b电源的内阻r较小.当电阻R与电源组成闭合电路时,电阻R的UI图线与电源的UI图线的交点表示工作状态,交点的纵坐标表示电压,横坐标表示电流,两者乘积表示电源的输出功率,由图看出R接到a电源上,电压与电流的乘积较大,电源的输出功率较大,选项C,D错误;电源的效率η=×100%=×100%=×100%=×100%,可知R相等的情况下,r越大,电源的效率越小,即b电源的效率高,选项B正确,A错误.
3.如图所示,电源电动势为E,内阻为r,电表为理想电表,灯泡L和电阻R阻值均恒定,在滑动变阻器的滑片由a端滑向b端的过程中,下列说法正确的是(　D　)
A.灯泡消耗的功率逐渐增大
B.电压表、电流表示数均减小
C.电源消耗的总功率增大,热功率减小
D.电压表示数变化量与电流表示数变化量比值的绝对值恒定不变
解析:在滑动变阻器的滑片由a端滑向b端的过程中,滑动变阻器连入电路的有效电阻逐渐增大,电路中的电流减小,路端电压增大,灯泡消耗的功率逐渐减小,电压表示数增大,电流表示数减小,选项A,B错误;由P总=EI及P热=I2r知电源消耗的总功率、热功率均减小,选项C错误;将灯泡电阻与定值电阻R的并联值归为电源内阻,则电压表示数变化量与电流表示数变化量比值的绝对值为新电源的内阻,是定值,选项D正确.
4.如图所示,R1和R2是同种材料、厚度相同、表面为正方形的导体,但R1的尺寸比R2的尺寸大.在两导体上加相同的电压,通过两导体的电流方向如图所示,则下列说法中正确的是(　D　)
A.R1中的电流小于R2中的电流
B.R1中的电流大于R2中的电流
C.R1中的自由电荷定向移动的速率大于R2中自由电荷定向移动的 速率
D.R1中自由电荷定向移动的速率小于R2中自由电荷定向移动的速率
解析:设正方形的边长为L,厚度为d,则I=,R=ρ=ρ=,得I=,故R1,R2中的电流相等,选项A,B错误;由I=nqSv=nqLdv得,L大则v小,选项C错误,D正确.
5.小灯泡的伏安特性曲线如图中的AB段(曲线)所示,由图可知,灯丝的电阻因温度的影响改变了(　B　)
A.5 Ω 　　　　　 B.10 Ω
C.1 Ω 　　　　　 D.6 Ω
解析:由电阻的定义R=知,A点电阻RA= Ω=30 Ω,B点的电阻RB= Ω=40 Ω,从而AB段电阻改变10 Ω,选项B正确.
6.如图所示电路,开关S闭合后,四个灯泡都正常发光,某时刻,L4因灯丝烧断而突然熄灭,假设其他三灯丝都没烧断,则(　A　)
A.L1,L3更亮,L2变暗
B.L1更亮,L2,L3变暗
C.L1,L2,L3都更亮
D.L2变暗,L3更亮,L1亮度不变
解析:L4突然熄灭后,外电路总电阻增大,根据闭合电路欧姆定律得知,电路中总电流I减小,L1两端电压U1=E-I(R+r),I减小,其他量不变,则U1增大,L1更亮.L2中电流I2=I-I1,I减小,I1增大,则I2减小,L2变暗.L3电压U3=U1-U2,U1增大,U2减小,则U3增大,L3更亮.所以L1,L3更亮,L2变暗,选项A正确,B,C,D错误.
7.如图所示电路中,电源内阻忽略不计.闭合开关,电压表示数为U,电流表示数为I;在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中(　BC　)
A.U先变大后变小
B.I先变小后变大
C.U与I比值先变大后变小
D.U变化量与I变化量比值等于R3
解析:据题意,由于电源内阻不计,电压表的示数总是不变,故选项A错误;滑片滑动过程中,电阻R1的阻值先增大后减小,电压不变,所以电流表示数先减小后增加,故选项B,C正确;由于电压表示数没有变化,故选项D错误.
8.如图所示,电源E对电容器C充电,当C两端电压达到80 V时,闪光灯瞬间导通并发光,C放电.放电后,闪光灯断开并熄灭,电源再次对C充电.这样不断地充电和放电,闪光灯就周期性地发光.该电路(　BCD　)
A.充电时,通过R的电流不变
B.若R增大,则充电时间变长
C.若C增大,则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大
D.若E减小为85 V,闪光灯闪光一次通过的电荷量不变
解析:给电容器充电过程中,随着两极板间所带电荷量增多,电路中的电流逐渐减小,选项A错误;充满一次电,电容器增加的电荷量是相同的,即通过R的电荷量Q是一定的,电源恒定,R增大,则电流I减小,根据I=可知,充电时间变长,选项B正确;若C增大,电容器充满电时所带电荷量增多,即闪光时电容器释放的电荷量也增多,则通过闪光灯的电荷量也增多,选项C正确;因为C两端电压达到80 V时,电容器就不再充电,外接电源只要提供电压等于或超过80 V,产生的效果均相同,闪光灯闪光一次通过的电荷量也相同,选项D正确.
9.如图所示,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(　BD　)
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小
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大
解析:在时间t内消耗电能(W电)转化为机械能(W机=mgh)和内能(W内= I2Rt),所以W电=mgvt+I2Rt,而W电=P电t,P电=EI-I2r,解得r=--R,选项A错误,B正确;如果电动机转轴被卡住而停止转动,则电动机相当于阻值为R的电阻,所以电路的电流增大,根据 P=I2r可知较短时间内电源消耗的功率将变大,选项C错误,D正确.
10.如图所示是某电路的示意图,虚线框内是超导限流器.超导限流器是一种短路故障电流限制装置,它由超导部件和限流电阻并联组成.当通过超导部件的电流大于其临界电流IC时,超导部件由超导态(可认为电阻为零)转变为正常态(可认为是一个纯电阻),以此来限制故障电流.超导部件正常态电阻R1=6 Ω,临界电流IC=0.6 A,限流电阻R2=12 Ω,灯泡L上标有“6 V　3 W”字样,电源电动势E=6 V,内阻忽略不计,则下列判断正确的是(　ACD　)
A.当灯泡正常发光时,通过灯L的电流为0.5 A
B.当灯泡正常发光时,通过R2的电流为0.5 A
C.当灯泡L发生故障短路时,通过R1的电流为1 A
D.当灯泡L发生故障短路时,通过R2的电流为0.5 A
解析:当灯泡正常发光时,通过灯L的电流为IL== A=0.5 A,选项A正确;当灯泡正常发光时,超导部件处于超导状态,则通过超导部件的电流为0.5 A,通过R2的电流为零,选项B错误;当灯泡L发生故障短路时,超导部件处于正常状态,此时R1=6 Ω,通过R1的电流为I1== A =1 A ,通过R2的电流为I2== A=0.5 A,选项C,D正确.
11.在如图(甲)所示的电路中,电源电动势为3.0 V,内阻不计,L1,L2为相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图(乙)所示,R为定值电阻,阻值为7.5 Ω.当开关S闭合后(　CD　)
A.L1的电阻为 Ω
B.L1消耗的电功率为7.5 W
C.L2的电阻为7.5 Ω
D.L2消耗的电功率为0.3 W
解析:S闭合后,L1两端的电压为3.0 V,由(乙)图可知,I1=0.25 A,故P1=0.75 W,L1的电阻为12 Ω;L2与R及电源串联,把R和电源等效成电动势为3 V,内阻为7.5 Ω的新电源,在图(乙)中作出新电源的IU图线,两图线的交点表示出了此时L2两端的电压与通过的电流的大小,由图知U2=1.5 V,I2=0.2 A,所以R2== Ω=7.5 Ω,P2=U2I2=1.5× 0.2 W=0.3 W.
12.如图所示,D是一个理想二极管,水平放置的平行板电容器AB内部原有带电微粒P处于静止状态.下列措施中,关于P的运动情况说法正确的是(　ABD　)
A.保持S闭合,增大A,B板间距离,P仍静止
B.保持S闭合,减小A,B板间距离,P向上运动
C.断开S后,增大A,B板间距离,P向下运动
D.断开S后,减小A,B板间距离,P仍静止
解析:保持S闭合,电源的路端电压不变,增大A,B板间距离,电容减小,由于二极管的单向导电性,电容器不能放电,其电荷量不变,由推论E=得到,板间电场强度不变,微粒所受电场力不变,仍处于静止状态,选项A正确;保持S闭合,电源的路端电压不变,电容器的电压不变,减小A,B板间距离,由E=可知,板间电场强度增大,电场力增大,微粒将向上运动,选项B正确;断开S后,电容器的电荷量Q不变,由推论E=得到,板间电场强度不变,微粒所受电场力不变,仍处于静止状态,选项C错误,D正确.
二、非选择题(共52分)
13.(5分)用多用电表的欧姆挡测量阻值约十几千欧的电阻Rx,以下是一些主要的操作步骤,其中S为挡位选择开关,P为欧姆调零旋钮,请填写其中空白部分:
(1)把S旋转到欧姆挡　　 　　 ;?
(2)将两表笔　　　　,调节　　　　使指针指在零欧姆处;?
(3)将两表笔分别连接在电阻的两端,若其阻值如图指针所示,则Rx的阻值大约是　　　　Ω.?
(4)把表笔从插孔中拔出,把S旋转到　　　　挡.?
解析:(1)因为阻值大约在十几千欧左右,所以旋钮应选择“×1 k”.
(2)选挡后进行欧姆调零,将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指在零欧姆处.
(3)阻值R=12×1 kΩ=12 kΩ=12 000 Ω.
(4)用完后,把表笔从插孔中拔出,把S旋至“OFF”挡或交流电压最 高挡.
答案:(1)×1 k　(2)短接　欧姆调零旋钮　(3)12 000 (4)OFF
评分标准:每空1分.
14.(8分)某同学利用电压表和定值电阻测蓄电池电源的电动势和 内阻.
(1)实验室有以下三个电压表,需要将它们改装成量程为6 V的电压表,以下措施正确的是　　　 　.?
A.将电压表V1(0～1 V,内阻约为1 kΩ)与5 kΩ的定值电阻R串联
B.将电压表V2(0～2 V,内阻约为2 kΩ)与4 kΩ的定值电阻R串联
C.将电压表V3(0～3 V,内阻为3 kΩ)与3 kΩ的定值电阻R串联
D.以上三项都可以
(2)利用(1)中改装后的电压表,测蓄电池的电动势和内阻,图(甲)为实验电路图,根据给出的电路图,将图(乙)的实物图补充完整.
(3)请完成下列主要实验步骤:
A.选择正确的实验仪器连接电路;
B.将开关S2闭合,开关S1断开,测得电压表的示数是U1;
C.再将开关S1闭合,测得电压表的示数是U2;
D.断开开关S2;
E.若改装后的电压表可视为理想电压表,则电源的内阻r=　　　　(用字母U1,U2,R0表示).?
(4)由于所用电压表不是理想电压表,所以测得的电动势比实际值偏　　　　(选填“大”或“小”).?
解析:(1)将电压表V3(0～3 V,内阻为3 kΩ)与3 kΩ的定值电阻R串联,根据欧姆定律可得两端电压为U=Ug+R=3 V+×3 V=6 V;而A,B选项中的电压表内阻都是不确定的值,故选项C中的改装合适.
(2)实物连接图如图所示.
(3)根据欧姆定律 E=U1+r ,E=U2+r;
联立解得r=R0.
(4)由于所用电压表不是理想电压表,所以通过电源的电流大于通过电阻R0的电流,即E′=U1+(+I1)r′;E′=U2++I2r′,I1>I2, 解得r′=>=R0 ,即测得的内阻比实际值偏小,同理测得的电动势比实际值也偏小.
答案:(1)C　(2)图见解析　(3)R0　(4)小
评分标准:每小问2分.
15.(9分)如图(甲)所示是某同学为测量金属丝电阻率连接的实物图.图中a,b间接的是待测金属丝,P为可移动的线夹,R0为定值电阻.
(1)在虚线框中画出实物连接对应的电路图;
　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　
(2)电路中的电阻R0的作用是　　　　　　　　　;?
(3)闭合开关后,调节P的位置,记录接入电路的长度x及对应的电压表的示数U和电流表的示数I,记录在表格内,并求出的值.以为纵轴,x为横轴,在坐标纸上对测得的数据进行描点,作出图像,如图(乙)所示.由图像可以得到图线与纵轴的交点表示　　　　　　 　　　,如果测得金属丝的直径为0.40 mm,则该金属丝的电阻率为　 　　
　　　　　　　.(保留2位有效数字,π取3.1)?
解析:(1)根据实物的连接图,画出电路图如图.
(2)电路中的电阻R0的连接是与电源串联,起保护电路的作用,能防止电路中出现短路;
(3)由欧姆定律得R=-RA,又R=,
所以=+RA,所以x的图像的斜率为k=,
图线与纵坐标的交点表示电流表的内电阻.
由图可知,图线的斜率k==10,即k==10
所以ρ=10S=10π·()2,
代入数据得ρ≈1.2×10-6 Ω·m.
答案:(1)图见解析　 (2)保护电路 (3)电流表的内阻　1.2× 10-6 Ω·m
评分标准:(1)问3分,(2)(3)问中每空2分.
16.(12分)某实验小组描绘规格为“2.5 V 0.6 W”的小电珠的IU特性曲线.实验室提供下列器材:
A.电流表A1(量程为0～25 mA,内阻约0.2 Ω)
B.电流表A2(量程为0～300 mA,内阻约1 Ω)
C.电压表V1(量程为0～3 V,内阻约5 kΩ)
D.电压表V2(量程为0～15 V,内阻约15 kΩ)
E.滑动变阻器R1(0～10 Ω,额定电流1.5 A)
F.滑动变阻器R2(0～1 000 Ω,额定电流0.5 A)
G.直流电源(电动势6 V,内阻忽略不计)
H.开关一个、导线若干
(1)在小电珠接入电路前,使用多用电表直接测量小电珠的电阻,则应将选择开关旋至　　 　　挡进行测量.(填选项前的字母)?
A.直流电压10 V B.直流电流5 mA
C.欧姆“×100” D.欧姆“×1”
(2)实验中所用的电流表应选　　 　　;电压表应选　　　　;滑动变阻器应选　 　　　.(只需填器材前面的字母代号)?
(3)若采用如图(甲)所示的电路描绘小电珠的伏安特性曲线,电压表的右端应与电路中的　　 　　(选填“a”或“b”)点相连.?
(4)开关闭合之前,图中滑动变阻器的滑片应该置于　　 　　(选填“c端”“d端”或“cd中间”).?
(5)测量后,该小组根据实验数据,利用Excel拟合出小电珠的IU特性曲线如图(乙)所示.请根据曲线确定小电珠两端电压为1.5 V时,其实际功率P=　 　　W.?
(6)该小组按实验要求设计出正确电路图并正确连接后,闭合开关,慢慢增大小电珠的电压,发现刚开始时两电表指针均偏转,但小电珠不发光,请简要分析原因:
?
　.?
解析:(1)小电珠的电阻只有R= Ω≈10.4 Ω,故采用欧姆 “×1”挡.
(2)小电珠额定电流I== A=0.24 A=240 mA,电流表应选B;小电珠额定电压为2.5 V,电压表选C,为方便实验操作,滑动变阻器应选最大阻值较小的E.
(3)小电珠正常发光时的电阻为10.4 Ω,电流表内阻约 1 Ω,电压表内阻约为5 kΩ,电压表内阻远大于小电珠的电阻,电流表应采用外接法,由题图(甲)所示电路图可知,电压表的右端应接电路中的a点.
(4)由电路图可知,滑动变阻器采用分压接法,开关S闭合前,滑动变阻器的滑片P应置于c端.
(5)由题中图像可知,小电珠两端电压为1.5 V时,通过小电珠的电流为0.22 A,则小电珠实际功率P=UI=1.5×0.22 W=0.33 W.　
(6)由图像可知,开始时小电珠电压与通过小电珠的电流很小,由P=UI可知小电珠实际功率很小,灯丝的温度较低,达不到发光的温度,所以小电珠不发光.
答案:(1)D　(2)B　C　E　(3)a　(4)c端　(5)0.33
(6)电压(电流)较小时,灯丝的温度较低,达不到发光的温度
评分标准:(1)、(2)每空1分,(3)、(4)、(5)、(6)每空2分.
17.(8分)在如图所示的电路中,电源的电动势E=3.0 V,内阻r=1.0 Ω,电阻R1=10 Ω,R2=10 Ω,R3=30 Ω,R4=35 Ω;电容器的电容C=100 μF,电容器原来不带电.求接通开关S后流过R4的总电荷量.
解析:由电阻的串并联公式,得闭合电路的总电阻为R=+r(2分)
由欧姆定律得,通过电源的电流I=(1分)
电源的路端电压U=E-Ir
电阻R3两端的电压U′=U(2分)
通过R4的总电荷量就是电容器的电荷量Q=CU′(1分)
由以上各式并代入数据解得Q=2.0×10-4 C.(2分)
答案:2.0×10-4 C
18.(10分)如图所示,图(甲)为一个电灯泡两端电压与通过它的电流的变化关系曲线.由图可知,两者不成线性关系,这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故,参考这条曲线回答下列问题(不计电流表内阻,线路提供电压不变):
(1)若把三个这样的电灯泡串联后,接到电压恒定为12 V 的电路上,求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻;
(2)如图(乙)所示,将两个这样的电灯并联后再与10 Ω的定值电阻R0串联,接在电压恒定为8 V的电路上,求通过电流表的电流值以及每个灯的实际功率.
解析:(1)由于三个电灯完全相同,所以每个电灯两端的电压为UL= V =4 V,(1分)
结合图像可得当UL=4 V时,IL=0.4 A(2分)
故每个电灯的电阻为R== Ω=10 Ω.(1分)
(2)设此时电灯两端的电压为U′,流过每个电灯的电流为I,由串联电路的规律得U=U′+2IR0(2分)
代入数据得U′=8-20I(1分)
在图(甲)上画出此直线如图所示.
可得到该直线与曲线的交点(2 V,0.3 A),即流过电灯的电流为0.3 A,则流过电流表的电流为
IA=2I=0.6 A,(2分)
每个灯泡的功率为P=UI=2×0.3 W=0.6 W.(1分)
答案:(1)0.4 A　10 Ω　(2)0.6 A　0.6 W