高中物理教科版选修3-1 能力提升训练第二章直流电路检测（B） Word版含解析

第二章检测(B)
(时间90分钟,满分100分)
一、选择题(本题包含10小题,每小题4分,共40分.在每小题给出的四个选项中,1~6题只有一个选项符合题目要求,7~10题有多个选项符合题目要求,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.当电阻两端加上某一稳定电压时,通过该电阻的电荷量为0.3 C,消耗的电能为0.9 J.为在相同时间内使0.6 C的电荷量通过该电阻,在其两端需加的电压和消耗的电能分别是(　　)
A.3 V,1.8 J B.3 V,3.6 J
C.6 V,1.8 J D.6 V,3.6 J
解析:由U=IR,I=
??
??
知U2=
??
2
??
1
??
1
=2
??
1
,
??
1
=
??
1
??
1
=3 V.所以U2=6 V,W2=q2U2=3.6 J.
答案:D
/2.一台国产封闭型贮水式电热水器的铭牌上所列的主要技术参数如下表所示.根据表中所提供的数据,计算出此电热水器在额定电压下处于加热状态时,通过电热水器的电流约为(　　)
额定容量
54 L
最高水温
75 ℃
额定功率
1 500 W
额定压力
0.7 MPa
额定电压
220 V
电器类别
Ⅰ类
A.6.8 A B.0.15 A
C.4.4 A D.0.23 A
解析:由P=UI可知,该电热水器在额定电压下处于加热状态时的电流为I=
??
??
=
1 500
220
A≈6.8 A,故选项A正确.
答案:A
/3.硅光电池已广泛应用于人造卫星、灯塔和高速公路“电子眼”等设施.其原理如图所示,a、b是硅光电池的两个电极,P、N是两块硅半导体,P、N可在E区形成匀强电场.P的上表面镀有一层膜,当光照射时,P内产生的自由电子经E区电场加速后到达半导体N,从而产生电动势.以下说法正确的是(　　)
/
A.a电极为电池的正极
B.电源内部的电流方向由P指向N
C.E区匀强电场的方向由P指向N
D.硅光电池是一种把化学能转化为电能的装置
解析:电源内部电流从电池的负极流向正极,自由电子从P到达N,则产生的电流从N流到P,a电极为电池的正极,A选项正确,B选项错误;自由电子经E区电场加速运动到N,电场方向由N指向P,C选项错误;硅光电池是将光能转化为电能的装置,D选项错误.
答案:A
/4.用电流表和电压表测量电阻Rx的阻值.如图所示,分别将图甲和图乙两种测量电路连接到电路中,按照图甲时,电流表示数为4.60 mA,电压表示数为2.50 V;按照图乙时,电流表示数为5.00 mA,电压表示数为2.30 V,比较这两次结果,正确的是(　　)
/
A.电阻的真实值更接近543 Ω,且大于543 Ω
B.电阻的真实值更接近543 Ω,且小于543 Ω
C.电阻的真实值更接近460 Ω,且大于460 Ω
D.电阻的真实值更接近460 Ω,且小于460 Ω
解析:比较甲、乙两图的电压读数,可知ΔU=0.20 V,则
Δ??
??
=
0.20
2.50
=0.08;电流变化ΔI=0.40 mA,则
Δ??
??
=
0.40
4.60
≈0.087,可见
Δ??
??
>
Δ??
??
,即电流变化明显一些,可见电压表内阻带来的影响,比电流表内阻带来的影响大,故应采取内接法,Rx=
2.5
4.60×1
0
-3
Ω=543 Ω,此法测量值偏大,因此选项B正确.
答案:B
/5.已知两电源的电动势分别为E1、E2(E1>E2),内阻分别为r1、r2.当两电源分别与阻值为R的电阻连接时,外电路消耗的功率正好相等.若电阻值R减小一些,再与E1、E2分别连接时,对应的外电路消耗的功率分别是P1、P2,则(　　)
A.r1P2
C.r1>r2,P1>P2 D.r1>r2,P1解析:在同一图像中画出电源的外特征曲线和电阻的伏安特性曲线,如图所示,电源的外特征曲线斜率的绝对值等于内阻,由图可知r1>r2,电源的外特征曲线与电阻的U-I图线的交点表示了电阻的工作电压和电流,此交点的横、纵坐标的乘积为外电路消耗的功率,由图得知,若将R减小为R',则P1/
答案:D
/6.酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否饮酒及其他严禁酒后作业人员的现场检测,它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器.酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化,在如图所示的电路中,不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻,这样,显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系.如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比,那么,电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是(　　)
/
A.U越大,表示c越大,c与U成正比
B.U越大,表示c越大,但是c与U不成正比
C.U越大,表示c越小,c与U成反比
D.U越大,表示c越小,但是c与U不成反比
解析:题中给出传感器电阻r'的倒数与酒精气体浓度c是正比关系,即
1
??'
=????,电压表示数U=
??
0
??
??'+??+
??
0
+??
=
??
0
??
1
????
+??+
??
0
+??
=
??
??
0
??
??(??+
??
0
+??)+
1
??
,可以看出电压与浓度的关系不是正比关系,但随浓度的增大而增大.故只有选项B正确.
答案:B
/7.在如图所示的电路中,电源的电动势E和内阻r恒定,闭合开关S后灯泡能够发光,经过一段时间后灯泡突然变亮,则出现这种现象的原因可能是(　　)
/
A.电阻R1短路 B.电阻R2断路
C.电阻R2短路 D.电容器C断路
解析:若R1短路,则R总变小,I总变大,通过灯泡L的电流变大,灯泡变亮,选项A正确;若R2断路,R总变大,I总变小,U内=I总r变小,U外变大,U1=I总R1变小,因UL=U外-U1,所以UL变大,灯泡变亮,故选项B正确;若R2短路,电流不经过灯泡,灯泡不亮,选项C错误;若电容器断路,总电阻不影响,故灯泡亮度不变,选项D错误.
答案:AB
/8.某种小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示,三个完全相同的此种小灯泡L1、L2、L3连接成如图乙所示的电路,电源的内阻为1.0 Ω.现闭合开关S,理想电压表V的示数为4.0 V,则(　　)
/
甲
/
乙
A.三个灯泡的总电阻为8.3 Ω
B.电源的电动势为5.6 V
C.电源消耗的热功率为3.0 W
D.电源的效率为89.3%
解析:理想电压表V的示数为U=4.0 V,可知电路总电流为I=0.6 A,小灯泡L1电阻R1=
??
??
=
4.0
0.6
Ω=
20
3
Ω;通过小灯泡L2、L3的电流均为I'=0.3 A,电压均为U'=1.0 V,小灯泡L2、L3电阻R2=R3=
??'
??'
=
1.0
0.3
Ω=
10
3
Ω,所以三个小灯泡的总电阻为R总=R1+
1
2
??
2
=
20
3
Ω+
1
2
×
10
3
Ω≈8.3 Ω,A正确;电源电动势E=U+U'+U内=4 V+1 V+0.6×1.0 V=5.6 V,B正确;电源消耗的热功率为P=I2r=0.62×1.0 W=0.36 W,C错误;电源效率η=
??
外
??
×100%=
5
5.6
×100%≈89.3%,D正确.
答案:ABD
/9.电源、开关S及S'、定值电阻R1、光敏电阻R2和电容器连接成如图所示电路,电容器的两平行板水平放置.当开关S、S'闭合,并且无光照射光敏电阻R2时,一带电液滴恰好静止在电容器两板间的M点.当用强光照射光敏电阻R2时,光敏电阻的阻值变小,则(　　)
/
A.液滴向下运动
B.液滴向上运动
C.R2两端的电势差是否升高无法分析
D.当光照强度不变时断开S',把电容器的上极板向上移一小段距离,则上极板的电势比A点的电势高
解析:当用强光照射光敏电阻R2时,光敏电阻的阻值变小,R2两端的电势差降低,R1两端的电势差升高,电容器极板之间电压升高,液滴向上运动,选项B正确,选项A、C错误.当光照强度不变时断开S',电容器所带的电荷量不变,把电容器的上极板向上移一小段距离,电容器电容值减小,上、下板间电势差增大,则上极板的电势比A点的电势高,选项D正确.
答案:BD
/10.如图所示,直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线,曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线,如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接,则下列说法正确的是(　　)
/
A.电源1与电源2的内阻之比是12∶7
B.电源1与电源2的电动势之比是1∶1
C.在这两种连接状态下,小灯泡消耗的功率之比是10∶21
D.在这两种连接状态下,小灯泡的电阻之比是1∶2
解析:根据电源的路端电压随输出电流变化的图线斜率表示电源内阻可知,电源1与电源2的内阻之比是12∶7,选项A正确.根据电源的路端电压随输出电流变化的图线在纵轴的截距表示电源电动势知,电源1与电源2的电动势之比是1∶1,选项B正确.根据曲线交点表示工作点,交点的纵、横坐标的乘积表示电源输出功率,在这两种连接状态下,小灯泡消耗的功率之比是10∶21,选项C正确.根据曲线交点的纵、横坐标的比值表示小灯泡电阻,在这两种连接状态下,小灯泡的电阻之比是24∶35,选项D错误.
答案:ABC
二、填空题(本题包含2小题,共20分)
/11.(6分)在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx约为 200 Ω,电压表V的内阻约为 2 kΩ,电流表A的内阻约为10 Ω,测量电路中电流表的连接方式如图甲或图乙所示,结果由公式Rx=
??
??
计算得出,式中??与??分别为电压表和电流表的示数.若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为??
??
1
和??
??
2
,则_________(选填“??
??
1
”或“??
??
2
”)更接近待测电阻的真实值,且测量值??
??
1
_________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值,测量值??
??
2
_________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值.?
/
甲
/
乙
解析:根据题意,
??
V
??
??
<
??
??
??
A
,故用内接法测量时更准确,所以Rx1更接近真实值.测量值Rx1实际上是待测电阻与电流表的内阻之和,所以Rx1大于真实值.测量值Rx2实际上是待测电阻与电压表的并联电阻值,所以Rx2小于真实值.
答案:Rx1　大于　小于
/12.(14分)图甲为某同学组装完成的简易多用电表的电路图.图中E是电池,R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻,表头G的满偏电流为250 μA,内阻为480 Ω.虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连.该多用电表有5个挡位,5个挡位为:直流电压1 V挡和5 V挡,直流电流1 mA挡和2.5 mA挡,欧姆×100 Ω挡.
/
甲
/
乙
(1)图甲中的A端与　　　　(选填“红”或“黑”)表笔相连接.?
(2)关于R6的使用,下列说法正确的是　　　　(填正确答案标号).?
A.在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C.使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
(3)根据题目所给条件可得R1+R2=　 　　Ω,R4=　 　　Ω.?
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图乙所示.若此时B端是与“1”相连的,则多用电表读数为　　　;若此时B端是与“3”相连的,则读数为　　　　　;若此时B端是与“5”相连的,则读数为　　　　　.(结果均保留3位有效数字)?
解析:(1)根据电流从红表笔进入多用表,结合欧姆挡知,A端与黑表笔相连.
(2)在使用多用电表之前,调节机械定位螺丝使电表指针指在表盘左端电流“0”位置,A选项错误;使用欧姆挡时,将两表笔短接,调整R6进行欧姆调零,B选项正确;电流挡中电路与R6无关,C选项错误.
(3)当B端接“2”时,电流表的量程为1 mA,此时,R1、R2串联后与表头并联,R1+R2承担的电流为I-Ig=0.75 mA,由IgRg=(I-Ig)(R1+R2),可得R1+R2=160 Ω;当B端接“4”时,电压表量程为1 V,表头与R1、R2并联后再与R4串联,表头部分承担的电压Ug=IgRg=250×10-6×480 V=0.12 V,故R4承担的电压为0.88 V,所以R4=
0.88
1×1
0
-3
Ω=880 Ω.
(4)B端与“1”连接时,电流表最大量程为2.5 mA,表盘上每1小格表示0.05 mA,指针约在第29.4格,则电流表读数为1.47 mA;B端与“3”连接时,多用表为欧姆表,示数为R=11×100 Ω=1 100 Ω;B端与“5”连接时,多用表为量程5 V的电压表,每1小格表示0.1 V,则读数为2.94 V.
答案:(1)黑　(2)B　(3)160　880　(4)1.47 mA(或1.48 mA)　1 100 Ω　2.94 V(或2.96 V)
三、计算题(本题包含4小题,共40分)
/13.(10分)在如图所示的电路中,电阻R1=12 Ω,R2=8 Ω,R3=4 Ω.当开关S断开时,电流表示数为0.25 A,当S闭合时电流表示数为0.36 A.求:
/
(1)开关S断开和闭合时的路端电压U及U';
(2)电源的电动势和内电阻;
(3)开关S断开和闭合时内阻上的热功率P及P'.
解析:(1)S断开时:U=I(R2+R3)=3 V
S闭合时,U'=I'R2=2.88 V.
(2)S断开时,外电路总电阻R=
(
??
2
+
??
3
)
??
1
??
1
+
??
2
+
??
3
=6 Ω
S闭合时,外电路总电阻R'=
??
1
??
2
??
1
+
??
2
=4.8 Ω
由闭合电路欧姆定律
??=??+
??
??
??
??=??'+
??'
??'
??
代入数据解得
??=3.6V
??=1.2Ω.
(3)S断开时,I=
??
??+??
=0.5 A
所以P=I2r=0.3 W
S闭合时,I'=
??
??'+??
=0.6 A
所以P=I'2r=0.432 W.
答案:(1)3 V　2.88 V　(2)3.6 V　1.2 Ω　(3)0.3 W　0.432 W
/14.(8分)某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车,总质量m=3×103 kg.当它在水平路面上以v=36 km/h的速度匀速行驶时,蓄电池的输出电流I=50 A,输出电压U=200 V.在此行驶状态下,该环保汽车能够将蓄电池输出功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机.(g取10 m/s2)
/
(1)求汽车所受阻力.
(2)若该环保汽车的驱动电机的内部结构如图所示,其中R1=0.1 Ω,R2=1 950 Ω,求电动机M的热功率.
解析:(1)蓄电池输出功率P=UI=200 V×50 A=104 W.
90%×P=Fv,解得汽车所受阻力f=F=900 N.
(2)电动机M两端电压U'=U-IR1=195 V
R2中电流I2=
??'
??
2
=0.1 A
电动机输入电流I'=I-I2=49.9 A
电动机输入功率P入=U'I'=9 730.5 W
输出功率P出=90%P=9 000 W
电动机M的热功率P热=P入-P出=730.5 W.
答案:(1)900 N　(2)730.5 W
/15.(10分)如图所示电路中,灯L标有“6 V　3 W”,定值电阻R1=4 Ω,R2=10 Ω,电源内阻r=2 Ω,当滑片P滑到最下端时,电流表读数为1 A,此时灯L恰好正常发光,试求:
/
(1)滑动变阻器最大阻值R;
(2)当滑片P滑到最上端时,电流表的读数;
(3)当滑片P位于滑动变阻器的中点时,滑动变阻器消耗的功率.
解析:(1)灯L的电阻为RL=
??
L
2
??
L
=
6
2
3
Ω=12 Ω
当P滑到最下端时,R2被短路,灯L与整个滑动变阻器R并联,此时灯正常发光,
通过灯L的电流为IL=
??
L
??
L
=
3
6
A=0.5 A
通过滑动变阻器R的电流为
IR=IA-IL=1 A-0.5 A=0.5 A
则IR=IL
即得滑动变阻器最大阻值为R=RL=12 Ω.
(2)电源电动势
E=??
??
1
+??+
??
??
L
??+
??
L
=1×(4+2+6) V=12 V
当P滑到最上端时,灯L、滑动变阻器R及电阻R2都被短路,
此时电流表的读数为I'=
??
??
1
+??
=
12
4+2
A=2 A.
(3)P位于滑动变阻器的中点时,灯L与
??
2
并联后再与R1串联.此时,R并=4 Ω
总电流为I总=
??
??
并
+
??
1
+??
=
12
4+4+2
A=1.2 A
并联部分的电压为
U并=I总·R并=1.2×4 V=4.8 V
滑动变阻器上消耗的功率为
PR=
??
并
2
??
2
=
4.
8
2
6
W=3.84 W.
答案:(1)12 Ω　(2)2 A　(3)3.84 W
/16.(12分)如图所示,电解槽A和电炉B并联后接到电源上,电源内阻r=1 Ω,电炉电阻R=19 Ω,电解槽电阻r'=0.5 Ω.当S1闭合、S2断开时,电炉消耗功率为684 W;S1、S2都闭合时电炉消耗功率为475 W(电炉电阻可看作不变).试求:
/
(1)电源的电动势;
(2)S1、S2闭合时,流过电解槽的电流大小;
(3)S1、S2闭合时,电解槽中电能转化成化学能的功率.
解析:(1)S1闭合、S2断开时电炉功率为P1,电炉中电流
I=
??
1
??
=
684
19
A=6 A
电源电动势E=I(R+r)=120 V.
(2)S1、S2都闭合时电炉功率为P2,电炉中电流为
IR=
??
2
??
=
475
19
A=5 A
电源路端电压为U=IRR=5×19 V=95 V,流过电源的电流为I=
??-??
??
=
120-95
1
A=25 A
流过电解槽的电流为IA=I-IR=20 A.
(3)电解槽消耗的电功率
PA=IAU=20×95 W=1 900 W
电解槽内热损耗功率
P热=
??
??
2
??′=202×0.5 W=200 W
电解槽转化成化学能的功率为
P化=PA-P热=1 700 W.
答案:(1)120 V
(2)20 A
(3)1 700 W