高中物理人教版选修3-1 第二章恒定电流章末测试题 Word版含解析

高中物理人教版选修3-1 恒定电流章末测试题
时间：90分钟　总分：100分
一、选择题(本大题共10小题，每小题4分，共40分．其中1～6为单项选择题，7～10题为多项选择题，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．下列关于电源电动势的说法，不正确的是(C)
A．电源的电动势等于内、外电路电势降落之和
B．电源的电动势等于外电路断开时的路端电压
C．在电源内，非静电力做功越多，电源把其他形式的能转化为电能也越多，电动势也越大
D．电源的电动势表征电源把其他形式的能转化为电能的本领
【解析】根据闭合电路的欧姆定律可知，选项A、B正确；电源的电动势是固定的，是表征电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量，电动势的大小，等于电源内部，将单位正电荷从负极搬到正极(或将单位负电荷由正极搬到负极)非静电力所做的功，选项C错误，选项D正确．
2．关于闭合电路的性质，下列说法不正确的是(C)
A．外电路断路时，路端电压最高
B．外电路短路时，电源的功率最大
C．外电路电阻变大时，电源的输出功率变大
D．不管外电路电阻怎样变化，其电源的内、外电压之和保持不变
【解析】依U＝E－Ir，断路时I＝0，∴U＝E，A对，依P＝IE＝，短路时，R＝0，∴P＝，B对，依E＝U＋U′，D对，依P出－R图象，C错．
3．如图所示，R1＝R2＝10 Ω，R为可变电阻，C为电容器，V为理想电压表，增大R的阻值时，下列说法正确的是(D)
A．C所带电荷量减小 B．C所带电荷量始终为0
C．V的示数增大 D．V的示数不变
【解析】电路稳定时，电容器、理想电压表可看成开路；由题图电路连接可知，整个电路处于开路状态，电路中的电阻相当于导线，电压表测的是电源电动势，而电容器两端的电压数值也为电源电动势，所以C所带的电荷量与V的示数不变，选项D正确．
4．如图所示为伏安法测电阻的一种常用电路．以下分析正确的是(A)
A．此接法的测量值大于真实值
B．此接法的测量值小于真实值
C．此接法要求待测电阻值小于电流表内阻
D．开始实验时滑动变阻器滑动触头P应处在最左端
【解析】实验电路采用的是分压电路，电流表内接法，为防止烧坏电表，要求实验开始时滑动触头P应放在最右端．根据R＝，U测＝I(R＋RA)，U测>U实，因此此接法，R测＝R＋RA>R，可见只有在R(RA情况下采用才比较准确，故选A.
5．如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1和电源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，曲线Ⅲ与直线Ⅰ、Ⅱ相交点的坐标分别为P(5.0，3.5)，Q(6，5)．如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法不正确的是(C)
A．电源1与电源2的内阻之比是3∶2
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，小灯泡的电阻之比是1∶2
D．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是7∶12
【解析】根据图象可知，E1＝E2＝10 V，r1＝ Ω，r2＝ Ω，所以r1∶r2＝3∶2，E1∶E2＝1∶1，选项A，B正确；曲线Ⅲ与其他两条直线的交点坐标表示该小灯泡在这两种连接状态下的工作电压和工作电流，根据坐标值可求出此时小灯泡消耗的功率分别为P1＝17.5 W，P2＝30 W，小灯泡的电阻分别为R1＝0.7 Ω，R2＝ Ω，所以选项C错误D正确．
6．如图所示，电源电动势为E，内阻为r，合上开关S后各电灯都能发光．如果某一时刻灯L1的灯丝烧断，之后各灯虽亮度变化，但并未损坏，则下列说法正确的是(B)
A．L3变亮，L2、L4变暗 B．L2、L3变亮，L4变暗
C．L4变亮，L2、L3变暗 D．L3、L4变亮，L2变暗
【解析】灯L1的灯丝烧断之后电路总电阻变大，由闭合电路的欧姆定律可知路端电压增大，由P＝可知L3变亮；总电流变小，由于通过L3的电流变大，所以L4所在支路电流一定变小(L4变暗)，L4两端电压一定变小，所以L2两端电压变大，L2变亮．B选项正确．

7．如图为某灯光控制电路示意图，由电源(电动势为E、内阻为r)与一圆环形电位器(可视为滑动变阻器)R和灯泡(电阻不变)连接而成，图中D点与电位器相连，电位器触片一端固定在圆心处，并与电源正极相连，当触片由D点开始顺时针旋转一周的过程中，下列说法正确的是(BD)
A．电源的输出功率一定先减小后增大
B．电源的供电电流一定先减小后增大
C．电源两端的电压一定先减小后增大
D．灯泡的亮度一定先变暗后变亮
【解析】由题图可知在触片从D点开始顺时针转一周的过程中电位器连入电路的等效电阻先增大后减小，又E、r、RL不变，则由闭合电路欧姆定律可得：干路电流先减小后增大，故灯泡的亮度应先变暗后变亮，而路端电压(U＝E－Ir)应先增大后减小，B、D正确，C错误．当R外＝r时，P出最大，因不知R外与r的大小关系，故无法判断P出的变化情况，A错误．
8．如图所示的电路中，R1、R2、R3是固定电阻，R4是光敏电阻，其阻值随光照强度的增强而减小．当开关S闭合且没有光照射时，电容器C不带电．当用强光照射R4且电路稳定时，则与无光照射时比较(BD)
A．电容器C的上极板带正电
B．电容器C的下极板带正电
C．通过R4的电流变小，电源的路端电压增大
D．通过R4的电流变大，电源提供的总功率变大
【解析】当开关S闭合且没有光照射时，电容器上、下极板间的电势相等，电势差为零，用强光照射R4时，R4电阻变小，电路的总电阻变小，干路中的电流变大，路端电压变小，C错误；电源提供的总功率P＝EI，可知，总功率变大，D正确；R4电阻变小，R3、R4的分压比发生变化，R3两端的电压变大，上极板的电势降低较大，结果电容器下极板的电势高于上极板的电势，下极板带正电，A错误，B正确．
9．分别将阻值不同的电阻接到两个相同的电源两端，如图所示，已知R1>R2，在通过两电阻相同电荷量的过程中，则(BD)
A．电路甲中电源内阻产生热量多
B．电路甲中外电路产生的热量多
C．电路甲中电源做功多
D．电路甲中电源的效率高
【解析】两电路中电源完全相同，即电动势E与内阻r相同，电阻R1>R2，根据闭合电路欧姆定律I＝，得出I110．用标有“6 V　3 W”的灯泡L1、“6 V　6 W”的灯泡L2与理想电压表和理想电流表连接成如图1所示的实验电路，其中电源电动势E＝9 V．图2是通过两个灯泡的电流随两端电压变化的曲线．当其中一个灯泡正常发光时(CD)
A．电流表的示数为1 A
B．电压表的示数约为6 V
C．电路输出功率为4 W
D．电源内阻为2 Ω
【解析】由题可知，若L1正常发光，I1＝＝ A＝0.5 A，若L2正常发光，I2＝＝ A＝1 A，两个小灯泡串联，只有一个灯泡正常发光，则为L1正常发光．电流表示数为0.5 A，故A项错误．电压表测量灯泡L2的电压，由图乙可知，曲线A对应灯泡L2，当电流为0.5 A时，此时电压为2 V，所以电压表示数为2 V，故B项错误．电路输出功率为P输＝U1I＋U2I＝4 W，故C项正确．电源内阻为r＝＝2 Ω，故D项正确．
二、实验题(本大题共4个小题，共32分)
11．(8分)在一次课外实践活动中，某课题研究小组收集到电子产品中的一些旧电池及从废旧收音机上拆下来的电容、电阻、电感线圈等电子元件．现从这些材料中选取两待测元件，一是电阻R0(约为2 kΩ)，一是手机中常用的锂电池(电动势E标称值为3.7 V，允许最大放电电流500 mA)．在操作台上还准备了如下实验器材：
A．电压表(量程为0～3～15 V，电阻RV约为0～15～75 kΩ)
B．电流表A1(量程为0～100 mA，内阻不计)
C．电流表A2(量程为0～2 mA，内阻不计)
D．滑动变阻器R1(0～2 kΩ，额定电流0.01 A)
E．滑动变阻器R2(0～10 kΩ，额定电流0.6 A)
F．电阻箱R(0～999.9 Ω)
G．开关一只，导线若干
(1)为了测定电阻R0的阻值，小组成员设计了如图甲所示的电路，所选器材均标在图上，其器材选取中有不妥之处，你认为应该怎样调整？答：__用A2替换A1__．
(2)当滑片移到某一位置时，电压表示数如图乙所示，此时R0的电压测量值为__2.40__ V.
(3)如果在实际过程中，发现滑动变阻器、电压表已损坏，请你用余下的器材测量电池的电动势E和内阻r.
①请你在图丙所示的方框内画出实验电路图(标明所用器材符号)
__见解析图__
②该项实验小组的同学在实验中取得多组数据，然后作出图丁所示的图象，则电源的电动势E＝__3.5__ V，内电阻r＝__7__ Ω.
【解析】(1)根据闭合电路欧姆定律，当滑动变阻器短路时，电流为：I＝＝<0.00185 A＝1.85 mA，故用电流表A1量程太大，读数不准确，用A2替换A1.
(2)根据图乙可知，电压测量值为：U＝2.40 V.
(3)①发现滑动变阻器、电压表已损坏，则用电阻箱和A1串联接入电源，测量电池的电动势E和内阻r，如图所示：
②根据闭合电路欧姆定律，电流的表达式为：I＝，则
R＝E·－r，结合图象可以得到：r＝7 Ω，E＝3.5 V.
12．(8分)某实验小组利用以下实验器材通过实验描绘热敏电阻的伏安特性曲线．
电动势为6 V的直流电源，内阻约0.5 Ω
量程为0～6 V的电压表，内阻RV约10 kΩ；
量程为0～0.5 A的电流表，内阻RA＝4.0 Ω；
阻值范围为0～99.9 Ω的电阻箱R；
热敏电阻RT；
开关和导线若干．
(1)下图为实验得到的热敏电阻的伏安特性曲线，在虚线框内画出实验所用的电路图；
　
(2)若该实验小组记录实验数据时，电压表示数用U表示、电流表的示数用I表示，电阻箱的阻值用R表示，则实验中电源的输出功率P可表示为__IU＋I2(R＋RA)__；(用U、I、R和RA表示)
(3)若该小组连续进行两次重复实验，结果得到两条伏安特性曲线①和②，则造成两条曲线不重合的原因是：__第二次的温度比第一次的高，热敏电阻的阻值变大__．在曲线①中当电流为0.40 A时，热敏电阻的阻值为__3.0(2.9～3.1均可)__ Ω.(结果保留两位有效数字)
【解析】(2)电源的输出功率等于热敏电阻消耗的功率与电流表以及电阻箱消耗的功率之和，即P＝IU＋I2(R＋RA)．
(3)不重合的原因是：二次的温度比第一次的高，热敏电阻的阻值变大，从图中可知当电流为0.4 A时，对应的电压为1.2 V，故热敏电阻为R＝ Ω＝3.0 Ω.
13．(8分)某实验小组用如图甲所示的电路来测量定值电阻R0及电源电动势和内阻．
　　　　图甲
(1)根据图甲电路，将图乙所示的实物图连线补充完整．

　　　　图乙
(2)实验时用U1、U2、I分别表示电表V1、V2、A的读数，定值电阻R0的计算表达式是：R0＝____(用测得的物理量表示)，若实验中的所有操作和数据处理无错误，实验中测得R0的值__大于__(填“大于”“等于”或“小于”)实际值．
(3)将滑动变阻器的滑片P移动不同位置时，记录了U1、U2、I的一系列值．实验小组在同一坐标上分别作出U1－I、U2－I图线，则所作的图线斜率绝对值较小的是__U1－I__图线(填“U1－I”或“U2－I”)．若用该图线来求电源电动势E和内阻r，而电表V2的内阻极大，则引起系统误差的主要原因是__电压表V1分流__．
【解析】(2)定值电阻R0两端电压为U＝U1－U2，由欧姆定律可得定值电阻R0计算表达式为：R0＝.由于电压表的分流，定值电阻中的实际电流大于电流表读数，所以测量值大于真实值．(3)U1－I图线为电源的伏安特性曲线，其斜率绝对值表示电源内阻；U2－I图线为把定值电阻视为电源内阻一部分的等效电源的伏安特性曲线，其斜率绝对值表示电源内阻与定值电阻之和；所以所作图线斜率绝对值较小的是U1－I图线．若用该图线来求电源的电动势和内阻，则引起实验系统误差的主要原因是电压表V1分流．
14．(8分)若一多用电表的简化电路图如图甲所示．已知表头内阻为400 Ω，满偏电流为2 mA；电池E＝1.5 V，E′＝9 V.
(1)若R1＝1 Ω，R2＝99 Ω，当选择开关置于1时，多用电表测量的是__电流__(填“电流”“电压”或“电阻”)．其测量的最大值(量程)为__1__A__．
(2)在(1)的条件下，若R5＝0.92×103 Ω，当选择开关置于5时，多用电表测量的是__电压__(填“电流”“电压”或“电阻”)，其测量的最大值(量程)为__10__V__.
(3)当选择开关置于3时，多用电表测量的是__电阻__(填“电流”“电压”或“电阻”)．
【解析】(1)当选择开关置于1时，表头与R2串联，再与R1并联，多用电表测量的是电流．设测量的最大值(量程)为I，则由(400 Ω＋99 Ω)×2×10－3 A＝(I－2×10－3 A)×1 Ω，解得I＝1 A．(2)表头满偏时，两端电压U0＝400×2×10－3 V＝0.8 V，当选择开关置于5时，表头串联R5，多用电表测量的是电压．流过串联电阻的最大电流为I1＝(2×10－3＋×2×10－3) A＝1×10－2 A，测量的最大值(量程)为U＝I1R5＋U0＝10 V．(3)当选择开关置于3时，表头与电池相连，多用电表测量的电阻．
三、计算题(本大题共3个小题，共28分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)
15．(8分)如图所示，已知电源电动势E＝20 V，内阻r＝1 Ω，当接入固定电阻R＝4 Ω时，电路中标有“3 V　6 W”的灯泡L和内阻RD＝0.5 Ω的小型直流电动机D都恰能正常工作．试求：
(1)电路中的电流大小；
(2)电动机的额定电压；
(3)电动机的输出功率．
【解析】(1)灯泡L正常发光，电路中的电流为
I＝＝ A＝2 A
(2)由闭合电路欧姆定律可求得，电动机的额定电压为
UD＝E－I(r＋R)－UL＝[20－2×(1＋4)－3] V＝7 V
(3)电动机的总功率为P总＝IUD＝2×7 W＝14 W
电动机的热功率为P热＝I2RD＝22×0.5 W＝2 W
所以电动机的输出功率为P出＝P总－P热＝(14－2) W＝12 W.
16．(8分)三只灯泡L1、L2和L3的额定电压分别为1.5 V、1.5 V和2.5 V，它们的额定电流都为0.3 A．若将它们连接成图甲、图乙所示电路，且灯泡都正常发光．
(1)试求图甲电路的总电流和电阻R2消耗的电功率；
(2)分别计算两电路电源提供的电功率，并说明哪个电路更节能．
【解析】(1)由题意，在图甲电路中：
电路的总电流I总＝IL1＋IL2＋IL3＝0.9 A
U路端＝E－I总r＝2.55 V
UR2＝U路端－UL3＝0.05 V
IR2＝I总＝0.9 A
电阻R2的消耗功率PR2＝IR2UR2＝0.045 W
(2)图甲电源提供的电功率
P总＝I总E＝0.9×3 W＝2.7 W
图乙电源提供的电功率
P总′＝I总′E′＝0.3×6 W＝1.8 W
由于灯泡都正常发光，两电路有用功率相等，而P总′所以，图乙电路比图甲电路节能．
17．(12分)在如图所示的电路中，R1＝2 Ω，R2＝R3＝4 Ω，当开关S接a时，R2上消耗的电功率为4 W，当开关S接b时，电压表示数为4.5 V，试求：
(1)开关S接a时，通过电源的电流和电源两端的电压；
(2)电源的电动势和内阻；
(3)当开关S接c时，通过R2的电流．
【解析】(1)S接a时，R1被短路，外电阻为R2，根据电功率公式可得
通过电源的电流I1＝＝ A＝1 A.
电源两端电压U1＝I1R2＝4 V.
(2)S接a时，有E＝U1＋I1r＝4＋r.
S接b时，R1和R2串联，R外＝R1＋R2＝6 Ω，
通过电源的电流I2＝＝0.75 A，
则E＝U2＋I2r＝4.5＋0.75r.
联立可得E＝6 V，r＝2 Ω.
(3)当S接c时，R总＝R1＋r＋R23＝6 Ω，
总电流I3＝＝1 A，
通过R2的电流I′＝I3＝0.5 A.