高中物理鲁科版选修3-1 电路的基本规律及应用 章末测试 Word版含解析

　电路的基本规律及应用
一、单项选择题
1.关于电阻率，下列说法不正确的是(　　)
A.有些材料的电阻率随温度的升高而减小
B.电阻率大的导体，电阻一定大
C.用来制作标准电阻的材料的电阻率几乎不随温度的变化而变化
D.电阻率与导体的长度和横截面积无关
解析　有些材料的电阻率随温度的升高而减小，如半导体材料，A项正确；电阻与电阻率、长度和横截面积都有关，故电阻率大的导体，电阻不一定大，B项错误；有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可以用来制成标准电阻，C项正确；电阻率是描述材料导电能力的物理量，材料的电阻率由材料本身性质决定，受温度影响，与导体长度和横截面积无关，D项正确。
答案　B
2.下图中的四个图象中，最能正确地表示家庭常用的白炽灯泡在不同电压下消耗的电功率P与电压平方U2之间函数关系的是(　　)
解析　白炽灯泡为纯电阻，其电功率P＝，但随着电压和灯泡工作时间的增加，灯丝电阻会增大，P－U2图象会向下弯曲，故选项C正确。
答案　C
3.(2019·徐州三中月考)A、B两盏电灯的额定电压都是110 V，额定功率PA＝
100 W，PB＝40 W，若接在电压是220 V的下列电路上，则使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗的电功率最小的是(　　)
解析　由P＝得，RA110 V，UA<110 V，无法满足题目要求；对于B选项中电路，由于RA110 V，UA<110 V，无法满足题目要求；对于C选项中电路，B灯与滑动变阻器并联，并联电阻可能等于RA，所以可能有UA＝UB＝110 V，两灯可以正常发光；对于D选项中电路，若变阻器的有效电阻等于A、B的并联电阻，则UA＝UB＝110 V，两灯可以正常发光。比较C、D选项中两个电路，由于C选项中电路的变阻器功率为P1＝(IA－IB)×110 V，而D选项中电路的变阻器功率为P2＝(IA＋IB)×110 V，所以C选项中电路消耗的功率最小，故选项C正确。
答案　C
4.(2019·江苏省苏州市高三模拟考试)某同学用如图1电路测量电阻Rx的阻值，当电压表的示数为4.8 V时，电流表示数为1.2 mA。他发现根据这组数据得到的测量结果和电阻Rx铭牌标记相差很大。仔细观察电表表盘，了解到电压表内阻为
6 kΩ，则Rx的阻值应为(　　)
图1
A.12 kΩ B.6.67 kΩ
C.6 kΩ D.4 kΩ
解析　根据欧姆定律得出流过电压表的电流为0.8 mA，则流过Rx的电流为0.4 mA，待测电阻为Rx＝＝12 kΩ，选项A正确。
答案　A
5.(2018·淮安、宿迁市学业质量检测)两根用同种材料制成的电阻丝甲和乙，甲电阻丝的长度和直径分别为l和d；乙电阻丝的长度和直径分别为2l和2d。将甲、乙两根电阻丝分别接入电路时，如果两电阻丝消耗的电功率相等，则加在两根电阻丝上的电压的比值应满足(　　)
A.＝1 B.＝
C.＝ D.＝2
解析　＝＝＝ρ∶ρ＝2，所以加在两根电阻丝上的电压的比值应满足＝，故C项正确。
二、多项选择题
6.如图2所示是电阻R的I－U图象，图中α＝45°，由此得出(　　)
图2
A.通过电阻的电流与两端电压成正比
B.电阻R＝0.5 Ω
C.因I－U图象的斜率表示电阻的倒数，故R＝＝1.0 Ω
D.在R两端加上6.0 V的电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量是3.0 C
解析　由I－U图象可知，图线是一条过原点的倾斜直线，即I和U成正比，A正确；而电阻R＝＝ Ω＝2 Ω，B错误；由于纵、横坐标的标度不一样，故不能用tan α计算斜率表示电阻的倒数，C项错误；在R两端加上6.0 V电压时
I＝＝ A＝3.0 A，每秒通过电阻横截面的电荷量q＝It＝3.0×1 C＝3.0 C，选项D正确。
答案　AD
7.(2018·盐城市高三第三次模拟)电热水器金属内胆出水口加接一段曲长管道，在电热水器漏电且接地线失效时，能形成“防电墙”，保障人的安全。如图3所示，当热水器漏电且接地线失效时，其金属内胆与大地间电压为220 V，由于曲长管道中水具有电阻(简称“隔电电阻”)，因而人体两端的电压不高于12 V，下列说法正确的是(　　)
图3
A.曲长管道应选用导电性能好的材料制成
B.曲长管道应选用不易导电的材料制成
C.“隔电电阻”大于“人体电阻”，且两者串联
D.热水器漏电且接地线失效时，“防电墙”使人体内无电流通过
解析　如果管道导电性能好，则管道中的水不能起到电阻作用，故管道应选用不易导电的材料制成，A错误，B正确；由图可知，“隔电电阻”和“人体电阻”两者串联，且人体分压12 V，则隔电电阻分压208 V，故“隔电电阻”大于“人体电阻”，C正确，D错误。
答案　BC
8.如图4所示，两只相同的白炽灯D1、D2串联后接在电压恒定的电路中，若D1的灯丝断了，经过搭丝后(搭丝后灯泡电阻减小)，然后与D2串联，重新接入原来的电路。假设在此过程中灯丝电阻温度变化的因素可忽略不计，且每只灯泡两端的电压均未超过其额定电压，则此时每只灯泡所消耗的功率与原来各自的功率相比，有(　　)
图4
A.D1的功率变大 B.D1的功率变小
C.D2的功率变大 D.D2的功率变小
解析　因D1的灯丝搭接后，其电阻R1变小，由I＝可知I变大，由P2＝I2R2知D2的功率变大；由P1＝I2R1＝＝，由数学知识可知：当R1＝时，即R1＝R2，D1灯丝未断时，P1最大，D1灯丝搭接后R1减小，故功率P1变小，所以B、C正确，A、D错误。
答案　BC
9.(2018·扬州检测)如图5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(　　)
图5
A.R1中的电流小于R2中的电流
B.R1中的电流等于R2中的电流
C.R1中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错误，B正确；由I＝nqSv＝nqLdv得，L大则v小，选项C错误，D正确。
答案　BD
三、计算题
10.(2018·启东期末)如图6所示，M为电动机，N为电炉子，电炉子的电阻R＝4 Ω，电动机的内阻r＝1 Ω，恒定电压U＝12 V。当S1闭合、S2断开时，电流表A示数为I1；当S1、S2同时闭合时，电流表A示数为I2＝5 A；求：
图6
(1)I1示数及电炉子发热功率各多大？
(2)电动机的输出功率是多少？
解析　(1)电炉子为纯电阻元件，由欧姆定律I＝得
I1＝＝＝3 A，其发热功率为PR＝UI1＝12×3 W＝36 W。
(2)当S1、S2同时闭合时，流过电动机的电流为I3＝I2－I1＝2 A，电动机为非纯电阻元件，由能量守恒定律得UI3＝P＋Ir，代入数据解得P＝20 W。
答案　(1)3 A　36 W　(2)20 W
11.如图7甲所示是一种家用电熨斗的电路原理图(额定电压为220 V)，虚线框内为加热电路，R0是定值电值，R是可变电阻(调温开关)。该电熨斗温度最低时的耗电功率为121 W，温度最高时的耗电功率为484 W。
　　　甲　　　　　　　乙
图7
(1)求R0的阻值及R的阻值变化范围；
(2)假定电熨斗每秒钟散发的热量Q跟电熨斗表面温度与环境温度的温差关系如图乙所示，在温度为20 ℃的房间使用该电熨斗来熨烫毛料西服，要求熨斗表面温度为220 ℃且保持不变，应将R的阻值调为多大？
解析　(1)温度最低时的功率为
P1＝＝121 W
温度最高时的功率为P2＝＝484 W
联立解得R0＝100 Ω，Rmax＝300 Ω
所以变阻器R的阻值变化范围是0到300 Ω。
(2)此时电熨斗表面温度与环境温度之差为
Δt＝220 ℃－20 ℃＝200 ℃
由图象知电熨斗每秒钟散发的热量为Q＝440 J
要保持电熨斗的表面温度不变，则电熨斗的电功率应为P＝440 W
由电功率计算公式P＝，代入数据解得R＝10 Ω
答案　(1)100 Ω　0～300 Ω　(2)10 Ω