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.如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,电表均为理想电表.闭合开关S后,若减小R的阻值,则下列说法正确的是( )
A.电流表的示数一定增大
B.电压表的示数一定增大
C.电源的输出功率一定增大
D.R1上的电压一定减小
2.如图所示电路中,电源的电动势、内阻及各电阻的阻值都标记在图中,当滑动变阻器R3的滑片P向a端移动时,以下说法中正确的是(
)
A.电压表示数变小,电流表示数变小
B.电阻R1两端的电压减小
C.电源的总功率减少但电源的输出功率增大
D.如果设定流过电阻R2电流变化量的绝对值为,流过滑动变阻器R3的电流变化量的绝对值为,则
3.关于材料的电阻率,下列说法中正确的是( )
A.导体的电阻率与导体的长度成正比,与导体的横截面积成反比,还与导体材料有关
B.金属导体的电阻率随温度的升高而增大
C.纯金属的电阻率比合金的电阻率小
D.产生超导现象时,材料的电阻为零,但材料的性质没有变,材料的电阻率不为零
4.一开口向下导热均匀直玻璃管,通过细绳悬挂在天花板上,玻璃管下端浸没在固定水银槽中,管内外水银面高度差为h,下列情况中能使细绳拉力增大的是(
)
A.大气压强增加
B.环境温度升高
C.向水银槽内注入水银
D.略微增加细绳长度,使玻璃管位置相对水银槽下移
5.如图(a)所示,电源电动势E=9V,内阻不计,定值电阻R1=500Ω,电阻R的U-I关系如图(b)所示,R2为滑动变阻器。电键闭合后,为使R2消耗的电功率等于R1功率的2倍,滑动变阻器R2的阻值和对应的功率P2分别为( )
A.R2=1000Ω
B.R2=1000Ω
C.R2=1500Ω
D.R2=1500Ω
6.如图1所示,用充电宝为一手机电池充电,其等效电路如图2所示。在充电开始后的一段时间内,充电宝的输出电压、输出电流可认为是恒定不变的,设手机电池的内阻为,则时间内( )
A.充电宝输出的电功率为
B.充电宝产生的热功率为
C.手机电池产生的焦耳热为
D.手机电池储存的化学能为
7.如图所示,E为电源,其内阻不可忽略,RT为热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小,L为指示灯泡,C为平行板电容器,G为灵敏电流计。闭合开关S,当环境温度明显升高时,下列说法正确的是( )
A.G中电流方向由a到b
B.RT两端电压变大
C.C所带的电荷量保持不变
D.L变暗
8.电阻R1阻值为6Ω,与电阻R2并联后接入电路中,通过它们的电流之比Il:I2=2:3,则电阻R2的阻值和总电阻的阻值分别为
(
)
A.4Ω,2.4Ω
B.4Ω,3.6Ω
C.9Ω,3.6Ω
D.9Ω,4.5Ω
9.某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示,则下列说法中正确的是
A.该元件是非线性元件,所以不能用欧姆定律计算导体在某状态下的电阻
B.加5V电压时,导体的电阻大于
C.由图可知,随着电压的减大,导体的电阻不断增大
D.由图可知,随着电压的增大,导体的电阻不断减小
10.如图所示的电路中,电源的电压恒定不变,电灯L恰能正常发光,如果变阻器的滑片向a端滑动,电灯的电阻视为不变,则(
)
A.电灯L变亮,安培表的示数减小
B.电灯L变亮,安培表的示数增大
C.电灯L变暗,安培表的示数减小
D.电灯L变暗,安培表的示数增大
15.同学们想测量由两节干电池串联而成的电池组的电动势E和内阻r。
(1)第一小组的同学用电压表、电阻箱、开关、若干导线和待测电池组连成电路,如图甲所示。电路中用到的器材均完好无损。
①检查电路时,他们发现在开关闭合前电压表示数不为零,这是由于导线_____(填写表示导线的字母)连接错误造成的。改正错误连接后再次闭合开关,他们发现电压表有示数,但改变电阻箱连入电路的阻值时,电压表示数保持不变,原因可能是(写出一条即可)_____。
②排除故障后,他顺利完成实验,并根据测得的数据画出图乙所示的图线,其中U为电压表示数,R为电阻箱连入电路的阻值。由图知:电池组的电动势E=_____,内阻r=_____。
(2)第二小组的同学用一块检查完好的灵敏电流计(满偏电流Ig已知,内阻Rg未知)、电阻箱、开关、若干导线和待测电池组连成电路,如图丙所示。闭合开关后,调节电阻箱阻值为R1时灵敏电流计指针达到满偏,调节电阻箱阻值为R2时灵敏电流计指针达到半偏。请你通过推导说明,在这种测量方法中由于灵敏电流计的内阻Rg未知是否会对电动势和内阻的测量造成系统误差_________________________。
16.用下列器材组装一个电路
A.待测电池组
B.待测小灯泡(2A、2.5V)
C.电流表A(量程3A、内阻非常小)
D.电压表V1(量程5V、内阻非常大)
E.
电压表V2(量程1.5V、内阻为1000Ω)
F.
滑动变阻器R(最大阻值20Ω、额定电流5A)
G.定值电阻R1(1000Ω)
H.开关一只,导线若干
实验要求:既能测定电池组的电动势E和内阻r,又能同时描绘小灯泡的伏安特性曲线
(1)下列四个电路设计图中,你认为设计相对合理的实验电路图是____;
A.
B.
C.
D.
(2)通过移动滑动变阻器,每次记录电流表A。电压表Vl和电压表V2的示数,记录数据如下:
根据表格中的原始数据,经过换算请在下图所示U?I坐标系中,分别描绘出电池组和小灯泡的U-I图线_______。
(3)根据你绘制的图线,电池组的电动势E=____V
、内阻r=____Ω。(结果保留两位有效数字)
(4)如果将两个相同的该待测小灯泡并联后,直接接到该电池组两端,则两个小灯泡实际消耗的总电功率为____W。(结果保留两位有效数字)
13.如图所示,已知电源电动势E=20V,内阻r=1Ω,当接入固定电阻R=4Ω时,电路中标有“3V,6W”的灯泡L和内阻RD=0.5Ω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.
14.小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象:当汽车的电动机启动时,汽车的车灯会瞬时变暗。汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示,已知汽车电源电动势为12.5V,电源与电流表的内阻之和为0.05Ω。车灯接通电动机未起动时,电流表示数为10A;电动机启动的瞬间,电流表示数达到70A。求:
(1)电动机未启动时车灯的功率。
(2)电动机启动瞬间车灯的功率并说明其功率减小的原因。(忽略电动机启动瞬间灯泡的电阻变化)
15.手电筒里的两节干电池(串联)用久了,灯泡发出的光会变暗,这时我们会以为电池没电了。但有人为了“节约”,在手电筒里装一节新电池和一节旧电池搭配使用。设一节新电池的电动势E1=1.5V,内阻r1=0.3Ω;一节旧电池的电动势E2=1.2V,内阻r2=4.3Ω。手电筒使用的小灯泡的电阻R=4.4Ω。求:
(1)当使用两节新电池时,灯泡两端的电压;
(2)当使用新、旧电池混装时,灯泡两端的电压及旧电池的内阻r2上的电压;
(3)根据上面的计算结果,分析将新、旧电池搭配使用是否妥当。
16.如图所示的电路,开关S闭合,电源的电动势E=14V,内阻r=0.
2,,,线圈电阻R=1,规格为“6V
12W”的电动机正常工作.
求:
(1)通过电源的电流I;
(2)电阻的阻值;
(3)电动机的输出功率.
参考答案
1.AD
【解析】
考查闭合电路欧姆定律的动态分析类题目,一般思路都是先分析局部电路的电阻变化,再分析整体中电流及电压的变化,最后分析局部电路中的流及电压的变化;在分析局部电路时要注意灵活应用串并联电路的性质.
【详解】
AB.减小R的阻值,电路的总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律分析得知,电路中总电流I增大,由得路端电压减小,所以电流表的示数一定增大,电压表的示数一定减小,根据欧姆定律可知电阻R2两端电压增大,故B错误,A正确;
C.根据数学知识分析得知,当电源的外电阻与内电阻相等时,电源的输出功率最大,由于不知外电阻与内电阻的大小关系,所以当电源的负载电阻减小,输出功率不一定减小,也可能增大,故C错误;
D.电路中总电流I增大,R2的两端电压增大,又因为路端电压减小,由串联分压得R1电压减小,故D正确;
2.BD
【解析】
A、将滑动变阻器的滑动触片P从图示位置向a滑动的过程中,外电路总电阻变大,电路中总电流变小,内电压减小,路端电压变大;电压表示数变大,故A错误;
BD、电路中总电流变小,通过电阻R1的电流变小,R1两端电压变小,R2两端电压增大,通过电阻R2的电流变大,通过电阻R1的电流等于通过电阻R2的电流和通过电阻R3的电流之和,故通过电阻R3的电流变小,故有,,故BD正确;
C、电路中总电流变小,则电源的总功率减少,因不知道外电阻与内电阻之间的关系,所以无法判断电源的输出功率的变化;故C错误;
故选BD.
3.BC
【解析】
A.电阻率的大小与温度和材料本身都有关,与长度和横截面积无关,故A错误;
B.金属导体的电阻率随温度的升高而增大,故B正确;
C.电阻率跟导体的材料有关是反映材料导电性能好坏的物理量,纯金属的电阻率小,合金的电阻率较大,故C正确;
D.产生超导现象时,超导体的电阻率为零,对电流的阻碍作用为零,故D错误。
故选BC。
4.A
【解析】
管内密封气体压强
绳子的拉力等于
S表示试管的横截面积,要想拉力增大,则必须使得玻璃管内部的液面高度上升,当增大,则h增大;温度升高,气体体积增大,对外膨胀,h减小;向水银槽内注入水银或者略微增加细绳长度,使玻璃管位置相对水银槽下移,都使得h下降,故A正确,B、C、D错误;
故选A。
5.B
【解析】
串联电路电流处处相等,根据可知
将和等效为电源内阻,则等效电源满足
,
在图像中有
可知通过滑动变阻器的电流约为,所以功率为
ACD错误,B正确。
故选B。
6.D
【解析】
A.充电宝的输出电压U、输出电流I,所以充电宝输出的电功率为
A错误;
BC.手机电池充电电流为I,所以手机电池产生的热功率为
而充电宝的热功率应为充电宝的总功率减去输出功率,根据题目信息无法求解,BC错误;
D.输出的电能一部分转化为手机的化学能,一部分转化为电池的热能,故根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能为
D正确。
故选D。
7.A
【解析】
A.电容器的带电量减小,电容器放电,故G中电流由,故A正确;
B.因为电路中电流增大,电源的内压及灯泡L两端的电压增大,由
可得两端电压减小,故B错误;
C.因为电容器并联在电源两端,因内电压增大,路端电压减小,故由
知电容器的带电量减小,故C错误;
D.由图可以知道,热敏电阻与L串联,当环境温度升高时,热敏电阻的阻值减小,总电阻减小,则电路中电流增大,灯泡L变亮,故D错误。
故选A。
8.A
【解析】
并联电路中电流之比等于电阻的反比,则有:,解得:,则总电阻为:,故选A.
【点睛】根据并联电路的性质可求得的阻值及总电阻:并联电路的电压相等,电流之比等于电阻的反比.
9.C
【解析】
图象反映导体中的电流随电压的变化情况;由各点的坐标得到电压和电流,由求得导体的电阻;由图象的斜率的变化可判断其电阻的变化.
【详解】
该元件是非线性元件,所以仍能用欧姆定律计算导体在某状态的电阻,故A错误,当时,由图知电流为,则导体的电阻故B错误;由图知,随着电压的减小,图象上的点与原点连线的斜率增大,此斜率等于电阻的倒数,则知导体的电阻不断减小,故C正确,D错误;故选C。
【点睛】
本题关键抓住图象上的点与原点连线的斜率等于电阻的倒数,分析电阻的变化,求解电阻的值.
10.D
【解析】
滑动变阻器的滑片向a端滑动过程,变阻器接入电路的电阻减小,外电路总电阻减小,由欧姆定律得知总电流I增大,电流表的示数增大;路端电压U=E-Ir减小。灯泡L两端的电压等于路端电压,所以电灯L变暗,故选D。
【点睛】
本题为简单的电路动态分析问题。分析的步骤是先局部,后整体,然后在回到局部的方法;对于路端电压也可以直接根据路端电压随外电阻增大而增大进行判断.
11.c
导线a或导线d与其他元件连接时接触不好导致断路
测量电动势E时不存在系统误差,测量内阻r时存在系统误差
【解析】
(1)①[1][2].由于电压表与电源直接相连,造成了闭合开关前电压表的示数不为0,故是导线c接在了开关与电源的正极之间,应该接在开关与电阻箱之间;若闭合开关后发现电压表有示数,但改变电阻箱连入电路的阻值时,电压表示数保持不变,说明电压表测量的一直是电源电压,也就说明与电压表并联的那部分出现了断路,即导线a或导线d与其他元件连接时接触不好导致断路;
②[3][4].根据闭合电路的欧姆定律
即
则由图像可知图像的斜率
解得
(2)[5].是否会对电动势和内阻的测量造成系统误差就看通过计算得出的电动势和内阻中有没有电流计的内阻,如果有,它的存在就会有误差,如果没有,则它再存在也不会影响这个值的大小;根据闭合电路欧姆定律可知
E=Ig(Rg+r+R1)
同理
E=Ig(Rg+r+R2)
联立解得
E=Ig(R2-R1)
r=R2-2R-Rg
由此可知利用这种方法测量电动势E时不存在系统误差,测量内阻r时存在系统误差。
12.B
4.9V
1.2Ω
3.5W-4.1W均可
【解析】
(1)[1]在B图中电压表V2和定值电阻R1串联相当于量程为3V的电压表,可用来测量小灯泡两端的电压,用电流表A测量小灯泡的电流,来研究小灯泡的伏安特性曲线;电压表V1可测量电池两端的电压,用电流表A测量通过电池的电流,即可测量电源的电动势和内阻,故B符合题意,ACD不符合题意;
故电路图选B;
(2)[2]根据实验数据描绘出电池组和小灯泡的U-I图线如图
(3)[3][4]根据绘制的电池组的U-I图线,纵截距表示电池组的电动势,则有E=4.9V,斜率的绝对值表示内阻,则有
(4)[5]如果将两个相同的该待测小灯泡并联后,直接接到该电池组两端,设灯泡的电流为I,电压为U,则有
E=U+2Ir
即
4.9=U+2.4I
将此关系画在小灯泡的U-I图像上,如图
交点坐标为I=1.5A,U=1.2V,则两个灯泡消耗的总功率
P=2IU=3.6W
13.(1)2A
(2)7V
(3)12W
【解析】
(1)灯泡L正常发光,电路中的电流为:
(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=7V
(3)电动机的总功率为
P总=IUD=2×7=14W
电动机的热功率为
P热=I2RD=22×0.5=2W
所以电动机的输出功率为
P出=P总-P热=14-2=12W
14.(1)120W;(2)67.5W
【解析】
(1)
电动机未启动时
(2)电动机启动瞬间车灯两端电压
车灯的电阻
电源电动势不变,电动机启动瞬间由于外电路等效总电阻减小,回路电流增大,内电路分得电压增大,外电路电压减小,所以车灯电功率减小。
15.(1)2.64V;(2)1.29V;(3)不妥当。因为旧电池内阻消耗的电压Ur大于其电动势E2(或其消耗的电压大于其提供的电压),灯泡的电压变小
【解析】
(1)两节新电池串联时,电流
灯泡两端的电压
(2)一新、一旧电池串联时,电流
灯泡两端的电压
旧电池的内阻r2上的电压
(3)不妥当。因为旧电池内阻消耗的电压Ur大于其电动势E2(或其消耗的电压大于其提供的电压),灯泡的电压变小。
16.(1)4A
(2)2Ω
(3)8W
【解析】
(1)设电动机两端的电压为U,根据闭合电路欧姆定律得
代入得
解得I=4A
(2)设通过电动机的电流为I1,通过R2的电流为I2,通过R3的电流为I3,通过R4的电流为I4,R4两端的电压为U4,则通过电动机的电流为
通过R2的电流为
R4两端的电压为
通过R3的电流为
通过R4的电流为
则电阻R4的阻值为
代入数据得
(3)电动机的输出功率为
代入数据得