2019—2020学年人教版选修3-1
恒定电流
单元检测试题(解析版)
1.如图所示电路中,电源电动势为E,内阻为r,电容器的电容为C,定值电阻的阻值为R。开关闭合前电容器不带电。闭合开关,待电路稳定后( )
A.通过电源的电流为零
B.定值电阻两端的电压等于E
C.电路消耗的电功率等于
D.电容器所带电荷量为
2.电源电动势为内阻为的电源和一个水平放置的电容为的平行板电容器及三个电阻阻值分别为的电阻组成如图所示的电路.当开关闭合后,电容器中有一个带电液滴正好处于静止状态.现将开关断开,则以下判断正确的是(
)
A.液滴带正电
B.液滴将向下运动
C.断开前电容器上的带电荷量为
D.断开稳定后电容器上的带电量为
3.由欧姆定律导出U=IR和,下列叙述中不正确的是( )
A.导体的电阻跟导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比
B.导体的电阻由导体本身的性质决定,跟导体两端的电压及流过导体的电流的大小无关
C.对确定的导体,其两端电压和流过它的电流的比值就是它的电阻值
D.一定的电流流过导体,电阻越大,其电压越大
4.如图所示,开关S闭合后,带电质点P在平行金属板中处于静止状态。则( )
A.质点P一定带正电
B.滑片向a端移动时,两只电表的示数均增大
C.滑片向a端移动时,质点P将向上板运动
D.若将开关S断开,质点P将向下板运动
5.如图所示是利用电动机提升重物的示意图,其中D是直流电动机是一个质量为m的重物,它用细绳拴在电动机的轴上闭合开关S,重物P以速度v匀速上升,这时电流表和电压表的示数分别是和,重物P上升的速度已知该装置机械部分的机械效率为,重物的质量下列说法正确的是
A.电动机消耗的电功率为550?W
B.细绳对重物做功的机械功率为325?W
C.电动机输出的电功率为400?W
D.电动机线圈的电阻为
6.一根长为L、横截面积为S的金属棒,其电阻率为。棒内单位体积内的自由电子数为n,电子的电荷量为e,在棒两端加上恒定电压U时,棒内产生电流,则自由电子定向移动的速率为( )
A.
B.
C.
D.
7.在如图所示的电路中,电源的电动势为,内阻为。闭合开关S,当滑动变阻器的滑动触头由图示的位置向右滑动一小段距离,电压表示数的变化量为,电流表示数的变化量为。在这个过程中,下列判断正确的是( )
A.电源的输出功率增减无法确定
B.电阻两端电压增加量大于
C.电阻两端电压减小量大于
D.与的比值变大
8.如图所示电路,R1是定值电阻,R2是滑动变阻器,L是小灯泡,C是电容器,电源内阻为r。开关S闭合后,在滑动变阻器的滑片向上滑动过程中( )
A.小灯泡变亮
B.电压表示数变小
C.电容器所带电荷量增大
D.电源的输出功率一定先变大后变小
9.如图所示,电压表和电流表的读数分别为10V和0.1A,电流表的内阻为0.2Ω,那么有关待测电阻Rx的说法正确的是(
)
A.Rx的测量值比真实值大
B.Rx的测量值比真实值小
C.Rx的真实值为99.8Ω
D.Rx的真实值为100.2Ω
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的变化的特性图线,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、.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
B.电源1与电源2的电动势之比是
C.在这两种连接状态下,小灯泡的电阻之比是
D.在这两种连接状态下,小灯泡消耗的功率之比是
11.在电表的改装的实验中,需要精确测量电流表表头G1(10mA内阻约100)的电阻,实验室提供的器材如下:
电流表:G2(4mA内阻为rg=50)
定值电阻:R1=200
滑动变阻器:R2((0200),R3(010)
干电池E=1.5V,内阻未知,单刀单掷开关K,导线若干。要求在实验的测量当中,电路能耗较少,则
①滑动变阻器应选择_________;
②请在方格内画出该实验的原理图________;
③到电流表G1的读数为I1,电流表G2的读数为I2,则电流表G1的电阻计算式为r1=_____(请用题干中所给相关字母表示)。
12.利用图甲的电路来测量某电池的电动势和内阻。实验器材还有:标准电池(电动势为
E0
=9.0V,内阻不计),电阻箱
R1和
R2,标准电阻R0
=1.0
Ω,灵敏电流计G,待测电池(电动势
Ex
小于E0
,内阻
r
x
),开关
3
个。
主要实验步骤如下:
a.将电阻箱
R2
调至某一阻值,闭合开关
S1、S2
、S3
,再调电阻箱
R1
使电流计G
示数为零,记录
R1
、R2
的值;
b.改变电阻箱
R2
的阻值,重复步骤a,记录下多组
R1
及对应的
R2
值。
回答以下问题:
(1)步骤
a
中,调电阻箱
R1
使
G
的示数为零,此时电阻箱
R1
两端的电压为_______(用
R0
、R1
、E0
表示);
(2)
当
G
表示数为零时,R1
、R2两端电压分别为
U1、U2,则
U1___U2
(填“>”、“=”、“<”);
(3)利用记录的多组
R1
及对应的
R2
值,作出图象(见图乙),已知该直线斜率
k=1.5,结合图象可得待测电池的电动势
Ex
=___
V,内阻
rx
=
____Ω。(保留两位有效数字)
13.如图所示,E=8V,r=2,R1=8,R2为变阻器接入电路中的有效阻值,问:
(1)要使变阻器获得的电功率最大,则R2的取值应是多大?这时R2的功率是多大?
(2)要使R1得到的电功率最大,则R2的取值应是多大?R1的最大功率是多少?这时电源的效率是多大?
14.如图所示的电路中,电源电动势为,,,电容,电源内阻忽略不计。求:
(1)闭合开关,稳定后通过电阻的电流;
(2)将开关断开,再次稳定后,求通过的总电荷量。
15.如图所示,电源内阻r=1Ω,R1=2Ω,R2=6Ω,灯L上标有“3V,1.5W”的字样,当滑动变阻器R3的滑片P移动至最右端时,电流表示数为1A,灯L恰能正常发光电流表为理想电表.
(1)求电源的电动势;
(2)求当P移到最左端时,电流表的示数;
(3)当滑动变阻器的Pb段电阻为多大时,变阻器R3上消耗的功率最大?最大值多大?
16.如图甲所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100Ω,R2阻值未知,R3为滑动变阻器.当其滑片P从左端滑至右端时,测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示,其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的.计算:
(1)定值电阻R2的阻值;
(2)滑动变阻器的最大阻值;
(3)电源的电动势和内阻.
参考答案
1.D
【解析】
A.闭合开关,待电路稳定后,由于电源与电阻R构成一个闭合电路,故通过电源的电流不为零,故A错误;
B.定值电阻R的两端电压就是电源的路端电压,由于有内电压,所以定值电阻两端的电压不等于电源的电动势,而是,故B错误;
C.电路消耗的电功率是指总电功率,即为
故C错误;
D.根据电容的公式,故电容器所带电荷量为
故D正确。
故选D。
2.C
【解析】
电容器上极板与电源正极相连,带正电,即两极板间的电场强度竖直向下,液滴受到竖直向下的重力和电场力作用,二力平衡,所以电场力方向竖直向上,液滴带负电,A错误;
电路的等效电路结构为:和电源串联在一起,和电容器串联,并联在两端,即电容器两端电压等于两端电压,当S断开,电容器两端的电压等于电源电动势大小,变大,根据可得电容器两极板间的电场强度增大,液滴受到的竖直向上的电场力变大,液滴向上运动,B错误;
S断开前,根据闭合回路欧姆定律可知两端电压,即电容器两端电压为,故电容器上所带电荷量为,C正确;
S断开稳定后,电路断路,电容器两端电压等于E,故电容器所带电荷量为,D错误
故本题选:C
【点睛】
本题考查了电容器的动态分析问题,在处理此类问题时要关注电容器和电路结构的关系,并利用
来判断电容的变化,再利用
及
来判断微粒的运动情况。
3.A
【解析】
AB.导体的电阻由导体本身的性质决定,导体电阻由长度、横截面积和材料决定,跟导体两端的电压及流过导体的电流的大小无关,故A错误,B正确;
C.由欧姆定律可知,对某一导体来说,其两端电压和流过它的电流的比值就是它的电阻值,故C正确;
D.根据可知,一定的电流流过导体,电阻越大,其电压越大,即电阻两端的电压降越大,故D正确;
不正确的故选A。
4.C
【解析】
A.由图可知电容器的上极板带正电,板间场强向下,质点处于平衡状态,则知受到的电场力向上,故液滴带负电,故A错误;
BC.滑片向a端移动时,滑动变阻器接入电阻增大,根据“串反并同”法可知电流表的示数减小,电压表的示数变大,电容器两端的电压增大,质点所受的电场力增大,则质点将向上移动,故B错误,C正确;
D.开关S断开,电容器两端的电压等于电源的电动势,即电容器两端电压增大,板间场强增大,受到的电场力变大,质点P将向上运动,故D错误。
故选C。
5.A
【解析】
已知电动机两端的电压和通过的电流,根据P=UI求出电动机的耗电功率,根据求出机械功率;由机械部分的机械效率可求出电动机输出功率,根据电动机消耗的功率与输出功率之差,即为线圈电阻发热功率,再由求出电动机线圈的电阻.
【详解】
根据电功率关系式有:,故电动机消耗的功率为550W,故A正确;以物体为研究对象,由于物体匀速上升,根据平衡条件有:,根据,得:,故细绳对对重物做功的机械功率为315W,故B错误;电动机输出的功率,故C错误;根据功能关系有:,,联立解得:,故D错误;故选A.
【点睛】
本题考查电动机工作中的能量转化规律,要知道电动机工作时,消耗的电能转化为其它形式的能(一是机械能,二是内能)是解本题的关键;利用P=Fv求功率和平衡态列方程是解题的核心.
6.A
【解析】
根据电阻定律有
则根据欧姆定律可知电流为
再根据电流微观表达式有
联立可得,故A正确,BCD错误。
故选A。
7.AC
【解析】
A.当外电路的电阻等于电源的内电阻时,电源的输出功率最大;因为负载与内阻的关系未知,故无法判断电源输出功率的增减,故A正确;
B.电阻R3两端电压增加量
电压表示数的变化量为
两者的变化大小和电阻R3与电源内阻r的阻值有关,因而无法判断,故B错误;
C.由闭合电路的欧姆定律可得
由于U减小,所以U2的减小量大于U3的增加量,故电阻R2两端电压减小量大于,故C正确;
D.根据路端电压
可知与的比值是电源的内阻,故D错误。
故选AC。
8.AB
【解析】
A.滑片向上滑动,阻值减小,电路总电阻减小,根据
可知干路电流增大,即流过小灯泡的电流增大,小灯泡变亮,故A正确;
B.电压表测量路端电压,干路电流增大,根据
可知路端电压减小,电压表示数变小,故B正确;
C.路端电压减小,小灯泡分压增大,所以滑动变阻器两端电压减小,电容器两端电压即为滑动变阻器分压,根据
可知电容器所带电荷量减小,故C错误;
D.电源输出功率与外电阻的关系为
外电阻与电源内阻关系未知,所以电源输出功率变化未知,故D错误。
故选AB。
9.AC
【解析】
由电路图可知,实验采用了电流表的内接法,
电阻的测量值
=100Ω;
由电路图可知,电压表所测的是电流表与待测电阻的电压,
因此电阻测量值是待测电阻阻值与电流表内阻之和,
则电阻的真实值:
Rx=R﹣RA=100Ω﹣0.2Ω=99.8Ω,
电阻的测量值大于电阻真实值,故AC正确,BD错误;
故选AC.
10.AB
【解析】
根据电源U-I图线的斜率绝对值表示内阻知,电源1的内阻为,电源2的内阻为,则r1:r2=3:2,故A正确;根据电源U-I图线的纵截距表示电动势知,E1=E2=10V,故B正确;灯泡伏安特性曲线与电源外特性曲线的交点即为灯泡与电源连接时的工作状态,则接电源1时,U1=3.5V,I1=5A,小灯泡消耗的功率
P1=U1I1=17.5W,小灯泡的电阻;接电源2时,U2=5V,I2=6A,P2=30W,小灯泡的电阻,所以P1:P2=7:12,R1:R2=21:25,故CD错误.所以AB正确,CD错误.
11.R2
【解析】
①[1]实验要求电路能耗较少,则滑动变阻器应选用限流式,所以滑动变阻器应选用总阻器与待测电阻相差不多的R2
②[2]由于器材中没有电压表且电流表G2内阻已知,可用电电流表G2与定值电阻串联改装成电压表,所以实验电路图如图所示
③[3]由欧姆定律得
12.
=
6.0
1.0
【解析】
(1)[1].由闭合电路欧姆定律可得,上部分电路的电流
电阻箱
R1
两端的电压为
(2)[2].当
G
表示数为零时,说明R1两端电压等于电源Ex的路端电压,即R1
、R2两端电压相等,则
U1=U2;
(3)[3][4].在下部分电路中,由闭合电路欧姆定律可得
由U1=U2可得
由题意可知
解得
Ex=6.0
rx=1.0Ω
13.(1)10,1.6W;(2)0,5.12
W,80%
【解析】
(1)将R1和电源等效为一新电源,则新电源的电动势
E′=E=8
V
内阻
r′=r+R1=10
Ω
且为定值。利用电源的输出功率随外电阻变化的结论知,当
R2=r′=10
Ω
R2有最大功率,即
P2max==1.6
W
(2)因R1是定值电阻,所以流过R1的电流越大,R1的电功率就越大。当R2=0时,电路中有最大电流,即
Imax==0.8
A
R1的最大功率
P1max=I
max2R1=5.12
W
这时电源的效率
η=
×100%=80%
14.(1)
;(2)
【解析】
(1)闭合开关,稳定后电容器相当于开关断开,根据全电路欧姆定律得:
(2)闭合时,电容两端的电压:
断开后,电容两端电压
所以断开后,电容器有一个短时间的继续充电过程,
通过的电荷为:
15.(1)6V;(2)2A;(3)2Ω,2W
【解析】
(1)电源的电动势
E=UL十IR1十Ir=3V十1×2V十1×1V=6V
(2)当P移到最左端时,由闭合电路欧姆定律,
(3)灯L电阻
RL=U2/P=6Ω
设滑动变阻器的Pb段电阻为R3,R3与RL并联
等效电阻
由闭合电路欧姆定律
将已知量代入化简得
当R3=2Ω时变阻器R3上消耗的功率最大,且最大值为2W
16.(1)5Ω(2)300Ω
(3)20V;20Ω
【解析】
(1)当R3的滑片滑到最右端时,R3、R1均被短路,此时外电路电阻等于R2,且对应于图线上B点,故由B点的U、I值可求出R2的阻值为:
(2)滑动变阻器的滑片置于最左端时,R3阻值最大.设此时外电路总电阻为R,由图像中A点坐标求出:
代入数据解得滑动变阻器最大阻值
(3)由闭合电路欧姆定律得:
将图像中A、B两点的电压和电流代入得:
解得