2019—2020学年教科版选修3-1 直流电路 单元检测试题1（解析版）

2019—2020学年教科版选修3-1
直流电路
单元检测试题（解析版)
1．在如图所示的电路中，电源电动势为E，内电阻为r，闭合开关S，待电流达到稳定后，电流表示数为I，电压表示数为U，电容器C所带电荷量为Q，将滑动变阻器的滑动触头P从图示位置向a端移动一些，待电流达到稳定后，则与P移动前相比(　　)
A．U变小
B．I变小
C．Q增大
D．Q减小
2．如图所示的U－I图线上，a、b、c各点均表示该电路中有一个确定的工作状态，b点=，则下列说法中正确的是（　　）
A．在b点时电源的总功率最大
B．在b点时电源有最大输出功率
C．从a→b时，角增大，电源的总功率和输出功率都将增大
D．从c→b时，角减小，电源的总功率和输出功率都将增大
3．如图所示的电路中，电源内阻为r，R1，R3，R4均为定值电阻，电表均为理想电表，闭合开关S，将滑动变阻器R2的滑片向右移动，电流表、电压表示数变化量的绝对值分别为△I、
△U，则关于该电路下列结论中正确的是（　　）
A．电阻R1被电流表短路
B．△U/△IC．电压表示数变大，电流表示数变小
D．外电路总电阻变小
4．如图所示，水平固定的光滑铜环，OO′为过圆心的竖直轴，长为2l、电阻为r的铜棒OA的一端在O处，另一
端与铜环良好接触，OA与OO′的夹角为30°，整个装置处在磁感应强度大小为B、方向竖立向上的匀强磁场中．现使铜捧OA绕OO′以角速度逆时针（俯视）匀速转动，A端始终在铜环上，定值电阻的阻值为3r，其他电阻不计，下列说法正确的是
A．O点的电势比A点的电势低
B．回路中通过的电流为
C．该定值电阻两端的电压为
D．该定值电阻上的热功率为
5．一台电动机，额定电压是100V，电阻是1Ω。正常工作时，通过的电流为5A，则电动机因发热损失的功率为（　　）
A．25W
B．475W
C．500W
D．1000W
6．如图所示的电路中，电池的电动势为E，内阻为r，电路中的电阻R1、R2和R3的阻值都相同．在电键S处于闭合状态下，若将电键S1由位置1切换到位置2，则（
）
A．电压表的示数变大
B．电池内部消耗的功率变大
C．电阻R2两端的电压变大
D．电池的效率变大
7．如下图所示，直线A为电源的U－I图线，直线B为电阻R的U－I图线，用该电源和电阻组成闭合电路时，电源的输出功率和效率分别是(　
　)
A．2W,33.3%
B．4W,33.3%
C．2W,66.7%
D．4W,66.7%
8．一电池外电路断开时的路端电压为3V，接上8的负载电阻后路端电压降为2.4V，则可以判定电池的电动势E和内电阻r为（
）
A．E＝2.4V，r＝1
B．E＝3V，r＝2
C．E＝2.4V，r＝2
D．E＝3V，r＝1
9．能源问题是当今社会重要的一个难题。关于节约能源已经深入到我们的家庭生活中。现有两盏节能灯A和B，其额定功率相同，额定电压A灯大于B灯，则（　　）
A．两灯正常发光时，IA
>
IB
B．两灯电阻RA
<
RB
C．将两灯串联后接入电路中，灯的功率PA
>
PB
D．将两灯并联后接入电路中，灯的功率
10．电动机是把电能转化成机械能的一种设备，在工农业、交通运输、国防及家电、医疗领域广泛应用图示表格是某品牌电动机铭牌的部分参数，据此信息，下列说法中不正确的是(????)
A．该电动机的发热功率为110
W
B．该电动机转化为机械能的功率为1
100
W
C．该电动机的线圈电阻R为
D．该电动机正常工作时每分钟对外做的功为
11．在测定电源电动势和内阻的实验中，实验室提供了下列实验器材：
A．干电池两节，每节电动势约为1.5V，内阻约几欧姆
B．直流电压表V1、V2，量程均为0～3V，内阻约为3kΩ
C．电流表，量程为0～0.6A，内阻小于1Ω
D．定值电阻R0，阻值为5Ω
E.滑动变阻器R，最大阻值为20Ω
F.导线和开关若干
两位同学分别选用了上述部分实验器材设计了甲、乙两种实验电路。
（1）一同学利用如图甲所示的电路图组装实验器材进行实验，读出多组U1、I数据，并画出U1—I图像，求出电动势和内电阻。这种方案测得的电动势和内阻均偏小，产生该误差的原因是________________，这种误差属于___________(填“系统误差”或“偶然误差”)。
（2）另一同学利用如图乙所示的电路图组装实验器材进行实验，读出多组U1和U2的数据，描绘出U1—U2图像如图丙所示，图线斜率为k，在纵轴上的截距为a，则电源的电动势E=_______，内阻r=______。(用k、a、R0表示)
12．物理社找到一根拉力敏感电阻丝，其阻值随拉力F变化的图像如图甲所示，社员们按图乙所示电路制作了一个简易“吊杆”。电路中电源电动势E=3V，内阻r=1Ω；灵敏毫安表的量程为10mA，内阻Rg=5Ω；R1是可变电阻。A，B两接线柱等高且固定。现将这两根拉力敏感电阻丝套上轻质光滑绝缘杆，将其两端接在A，B接线柱上。通过光滑绝缘杆可将重物吊起。不计敏感电阻丝的重力，现完成下列操作步骤：
步骤a：滑环下不吊重物时，闭合开关，调节可变电阻R1使毫安表指针满偏；
步骤b：滑杆下吊上已知重力的重物，测出电阻丝与竖直方向的夹角为θ；
步骤c：保持可变电阻R1接入电路阻值不变，读出此时毫安表示数I；
步骤d：换用不同已知重力的物理，挂在滑环上记录每一个重力值对应的电流值；
步骤e：将毫安表刻度盘改装为重力刻度盘
（1）写出敏感电阻丝上的拉力F与重物G的关系：F=___________。
（2）设R-F图像斜率为k，写出毫安表示数I与待测重物重力G关系的表达式：I=___________。（用E，r，R1，Rg，R0，k，θ表示）
（3）若R-F图像中R0=50Ω，k=0.2Ω/N。测得θ=45°，毫安表指针半偏，则待测重物的重力G=________N。
（4）关于改装后的重力刻度盘，下列说法正确的是________。
A．重力零刻度线在毫安表满刻度处，刻度线均匀
B．重力零刻度线在毫安表零刻度处，刻度线不均匀
C．重力零刻度线在毫安表满刻度处，刻度线不均匀
D．重力零刻度线在毫安表零刻度处，刻度线均匀
（5）若电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变，用这台简易“吊秤”称重前，进行了步骤a操作，则测量结果________。（填“偏大”“偏小”或“不变”）
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？
14．两个定值电阻，标有“10Ω、5W”，标有“5Ω、10W”字样，将两个电阻并联接入电路中。试求：
（1）两电阻中电流之比；
（2）两电阻消耗的功率之比。
15．如图所示的电路，理想电压表示数为2V，电阻R2的阻值为6Ω，总电压U为5V，求：
(1)电流表的示数；
(2)R1的阻值。
16．电源与电阻R组成串联电路，路端电压U随电流的变化图线及电阻R的U－I图线如图所示，求：
(1)电源的电动势和内阻；
(2)电源的路端电压；
(3)电源的输出功率．
参考答案
1．A
【解析】
根据焦耳定律得
故电动机因发热损失的功率为，故BCD错误，A正确。
故选A。
2．B
【解析】
A．将电键S1由位置1切换到位置2，外电阻变小，电动势和内阻不变，电路中的总电流变大，内电压变大，外电压变小，电压表测的是外电压，所以电压表示数变小．故A错误．
B．电路中的总电流变大，根据P内=I2r，知，电源内部消耗的功率变大．故B正确．
C．设电路中的电阻R1、R2和R3的阻值为R，当电建打在1时，R2两端的电压U2=R，当电键打在2时R2两端的电压=××R=可知．＜U2．故C错误．
D．电池的效率可根据η=得知，外电压变小，电池的效率变小．故D错误．
故选B．
3．D
【解析】
由图象A可知电源的电动势为3V，短路电流为6A，两图象的交点坐标即为电阻R和电源构成闭合回路时的外电压和干路电流．电源的输出功率即为电阻R上消耗的功率，效率等于R消耗的功率除以总功率．
【详解】
由图象A可知电源的电动势E=3V，短路电流为6A，该电源和该电阻组成闭合电路时路端电压为：U=2V，电流为：I=2A；电源的输出功率即为电阻R上消耗的功率，根据P=UI得：P=2×2W=4W，电源的总功率为：P总=EI=3×2W=6W；所以效率为：η=×100%=×100%=66.7%；故选D．
【点睛】
根据U-I图象A正确读出电源的电动势和短路电流，根据U-I图象正确读出外电路两端的电压和流过电阻的电流，是解决此类问题的出发点．
4．B
【解析】
由题，电池外电路断开时的路端电压为3V，则电池的电动势E=3V，当电源接上8Ω的负载电阻后路端电压降为2.4V，电路中电流为
电源的内阻
故B正确。
5．C
【解析】
A．由
P=UI
可得两灯功率相等，且UA>UB，所以电流IAB．由
可得两灯功率相等，且UA>UB，所以电阻RA>RB，故B错误；
C．将两灯串联后接入电路中时，电路中电流相等，又因为电阻RA>RB，由
得两灯的功率关系PA
>
PB，故C正确；
D．将两灯并联后接入电路中时，两灯的电压相等，又因为电阻RA
>
RB，由
得两灯的功率关系，故D错误。
故选C。
6．B
【解析】
当电动机正常工作时，其电路是非纯电阻电路，输入的功率是电功率，结合效率可求发热功率，再由可求内阻，输出功率由能量守恒定律研究，从而也可求电动机对外所做的功．
【详解】
由电动机的额定功率及效率可求得电动机的发热功率为：，电动机转化为机械能的功率为：，故A正确，B错误；由可得电动机的线圈电阻为：，故C正确；电动机正常工作时每分钟对外做功为：，故D正确．此题选择不正确的选项，故选B．
【点睛】
本题考查功率的计算；电动机是非纯电阻电路，电动机的输入功率等于热功率与输出功率之和，应用电功率公式与电功公式即可正确解题．
7．BC
【解析】
首先搞清电路的结构：电流稳定时，变阻器与R2串联，R1上无电流，无电压，电容器的电压等于变阻器的电压，电压表测量变阻器的电压，电流表测量干路电流；当滑片P向a端移动一些后，变阻器接入电路的电阻增大，根据欧姆定律分析电路的总电阻变化和干路电流的变化，再分析电表读数的变化和电容器电量的变化．
【详解】
解：当滑动变阻器P的滑动触头从图示位置向a端移动时，其接入电路的电阻值增大，外电路总电阻增大，由闭合电路的欧姆定律可知，干路的电流I减小；变阻器两端的电压，由I减小，可知U增大，即电容器C两端的电压增大，再据Q=CU，可判断出电容器的电荷量Q增大，故BC正确，AD错误。故选BC。
【点睛】
本题是含有电容器的动态变化分析问题，要综合考虑局部与整体的关系，对于电容器明确两端的电压，再利用电容器的定义式判断电量的变化情况．
8．BD
【解析】
A．电源的总功率为
所以在电路的总电阻最小的时候，电源的功率最大，在a点时，电路的总电阻最小，所以此时的总功率最大，故A错误；
B．在b点时，因为α=β，所以直线ob的斜率大小与直线ac的斜率大小相等，所以此时外电阻和电源的内电阻的大小相等，此时电源的输出功率最大，故B正确；
C．由于在b点时电源的输出功率最大，在a点时，电源的总功率最大，所以从a→b时，β角越大，电源的总功率在减小，电源的输出功率在增大，故C错误；
D．由于在b点时电源的输出功率最大，在a点时，电源的总功率最大，在c点时，电源的总功率最小，所以从c→b时，β角减小，电源的总功率在增加，电源的输出功率在增大，故D正确。
故选BD。
9．BC
【解析】
设R1、R2、R3、R4的电流分别为I1、I2、I3、I4，电压分别为U1、U2、U3、U4.，干路电流为I总，路端电压为U，电流表电流为I；
ACD．滑动变阻器R2的滑片向右滑动，R2变大，外电阻变大，I总变小，U=E?I总r变大，U3变大，U变大，I3变大，而由I总=I3+I4，I总变小，I4变小，U4变小，而U1+U4=U，U变大，U1变大，I1变大，又I总=I1+I，I总变小，I1变大，则I变小，故AD错误，C正确；
B．由欧姆定律U=E?I总r，得
由，I变小，I1变大，I总变小，则
故
故B正确；
故选BC。
【点睛】
由图，R1、R2并联，再与R4串联，与R3并联，电压表测量路端电压，等于R3电压，由R2接入电路的电阻变化，根据欧姆定律及串并关系，分析电流表和电压表示数变化量的大小。
10．AC
【解析】
A．根据右手定则可知，O点的电势比A点的电势低．故A正确．
B．根据法拉第电磁感应定律可知，铜棒OA切割磁感线产生的感应电动势E=，所以回路中通过的电流：
I=
故B错误．
C．该定值电阻两端的电压为：U=．故C正确．
D．该定值电阻上的热功率P=．故D错误．
11．电压表的分流
系统误差
【解析】
(1)[1]
[2]误差主要来源于电压表的分流作用，使流过内电阻的电流不等于流过电流表的电流；这种误差属于系统设计方面的误差，因此属于系统误差。
(2)[3][4]根据电压与电动势的关系
整理得
可知
，
解得
，
12．
C
不变
【解析】
(1)[1]对重物，可得
即;
（2）[2]不挂重物时，由闭合电路欧姆定律可得
挂重物后，
由图中关系可知
整理得
（3）[3]将数据带入[2]中表达式可得
（4）[4]由（2）中分析可知，不挂重物时，电表满偏，此时应该为重力的0刻线，由可知，不成线性关系，故刻度为不均匀的，故C正确，A、B、D错误；
故选B。
（5）[5]由于称重前现将电表调满偏，当电源内阻变化时，满偏时总电阻不变，故电源内阻变化对测量结果无影响。
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）由于并联、令并联电路两端的电压为U，由欧姆定律可得：
，
故
（2）由得：
，
故
15．(1)；(2)
【解析】
(1)电压表测得R1两端的电压，故R2两端的电压为
因为串联电路电流处处相等，故电流表的示数
(2)R1的阻值
16．（1）4V，1Ω
（2）3V（3）3W
【解析】
试题分析：由电源的路端电压与电流的关系图象可知，图象与纵轴的交点等于电源的电动势，其斜率大小等于电源的内阻．电阻R的伏安特性曲线的斜率等于电阻．两图线的交点读出电流与电压，求出电源的输出功率．
（1）根据闭合电路欧姆定律得U=E-Ir，当I=0时，U=E
由图读出电源的电动势为：E=4V
内阻等于图线的斜率大小，则内阻为：
（2）两图线的交点表示该电源直接与电阻R相连组成闭合电路时工作状态
由图读出电压U=3V，则电源的路端电压为3V
（3）交点的电流I=1A，则电源的输出功率为：
【点睛】对于图线关键要根据物理规律，从数学角度来理解其物理意义．本题要抓住图线的斜率、交点的意义来理解图象的意义．