东营市胜利第三十九中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-1：恒定电流 综合测试（含解析）

恒定电流
1．平衡车仅仅依靠人体重心的改变，便可以实现车辆的启动、加速、减速、停止等动作。因为其炫酷的操作，平衡车已经从年轻人的玩具，变成了日常通勤的交通工具。某款电动平衡车的部分参数如下表所示，则下列说法中不正确的是
额定功率 250W 额定电压 36V
锂电池容量 4400mAh 充电器输出 44V，2A
百公里耗电量 1.1kwh 质量 12kg
A．电池最多储存的电能约为5.7×105J
B．电池从完全没电到充满电所需的时间为2.2h
C．充满电的平衡车以额定功率行驶的最长时间约为83min
D．该平衡车能骑行的最大里程约为 14.4km
2．如图甲是我国自行研制成功的中央处理器（CPU）芯片“龙芯”1号，图乙中，R1和R2是两个材料相同、厚度相同、表面为正方形的芯片内部电阻，R2的尺寸远远小于R1的尺寸。若通过两电阻的电流方向如图所示，则R1、R2关系判断正确的是
A．R1=R2
B．R 1< R 2
C．R 1> R 2
D．无法确定
3．如图电路，开关接通后三个灯消耗的电功率恰好相等。由此可以判定此时三个灯的电阻值R1、R2、R3的大小关系是（　　）
A．R1＞R2＞R3 B．R1＝R2＝R3 C．R1＜R2＜R3 D．R1＞R3＞R2
4．如图所示，电解池内有一价离子的电解液，时间t内通过溶液内截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷为e，以下解释中正确的是
A．正离子定向移动形成电流方向从A→B，负离子定向移动形成电流方向从B→A
B．溶液内正负离子向相反方向移动，电流抵消
C．溶液内电流方向从A到B，电流I＝
D．溶液内电流方向从A到B，电流I＝
5．如图所示电路中，电源内阻r＝R1＝R2＝R3.开关K接通后流过R1的电流是K接通前的(　　)
A． B． C． D．
6．一个用半导体材料制成的电阻器D，其电流I随它两端电压U的关系图象如图（a），将它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端，三个用电器消耗的电功率相同，现将它们连接成如图（b）的电路，仍接在该电源的两端，设电阻器D和电阻R1、R2消耗的电功率分别是PD、P1、P2，它们之间的大小关系是（　　）
A．P1＜P2 B．PD＞P2 C．P1＜PD D．P1＜4P2
7．如图所示为电阻R1和R2的伏安特性曲线，并且把第一象限分为了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域．现把R1和R2并联在电路中，消耗的电功率分别用P1和P2表示；并联的总电阻设为R．下列关于P1与P2的大小关系及R的伏安特性曲线应该在的区域正确的是（ ）
A．特性曲线在Ⅰ区，P1＜P2
B．特性曲线在Ⅲ区，P1＜P2
C．特性曲线在Ⅰ区，P1＞P2
D．特性曲线在Ⅲ区，P1＞P2
8．如图所示的长方体是用电阻率为ρ的均匀金属制成的，长度为2L，其横截面为正方形，边长为L，若将它的a、b端接入电路时的电阻为R，则将它的两个侧面上的c、d端接入电路时的电阻是（　　）
A．R B．R/4 C．R/2 D．4R
9．关于导体的电阻及电阻率的说法中，正确的是　　
A．由可知，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．由知，导体的电阻与长度l、电阻率成正比，与横截面积S成反比
C．将一根导线一分为二，则半根导线的电阻和电阻率都是原来的二分之一
D．将一根电阻丝均匀拉长为原来2倍，则电阻丝的电阻变为原来的2倍
10．铅蓄电池的电动势为2 V，这表示(　　)
A．电路中每通过1 C的电荷量，电源就把2 J的化学能转化为电能
B．蓄电池把其他形式的能转化为电能的本领比干电池的大
C．蓄电池在1秒内将2 J的化学能转化为电能
D．蓄电池接入不同电路中，电动势就会发生变化
11．两盏电灯L1和L2，L1的电阻比L2的电阻大；若将它们串联接入电路中加在_____灯两端的电压较大，在相等时间里，电流流过_____灯所做的功较多。
12．描述电源能量转化本领大小的物理量是________（用文字表述），若闭合电路的内外电压分别为0.3V和1.2V，则将1C电量由电源负极输送到正极过程中，________（选填“静电力”或“非静电力”）做了1.5J的功．
13．两根完全相同的金属裸导线A和B，如果把导线A均匀拉长到原来的2倍，导线B对折后拧成一股，然后分别加上相同的电压，则它们的电阻之比RA:RB为________，相同时间内通过导体横截面的电荷量之比qA:qB为_________。
14．两根导线A和B的电阻RA＜RB，将它们串联在同一电路中，则IA______IB；将它们并联在同一电路中，则UA______UB。
15．如图为实验室常用的两个量程的电流表原理图。当使用O、A两接线柱时，量程为0.6A；当使用O、B两接线柱时，量程为3A。已知电流计的内电阻为Rg=100Ω,满偏电流为Ig=100mA。求分流电阻R1和R2的阻值。
16．如图所示，电源电动势E＝3V，小灯泡L 标有“2 V、0.4 W”，开关S接1，当变阻器调到R＝4Ω时，小灯泡L正常发光；现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作。电动机M的内阻为1Ω.
求：
(1)电源的内阻；
(2)电动机M的输出功率；
(3)电源的效率。
17．电动摩托车是目前一种较为时尚的代步工具，某厂生产的一种电动摩托车，设计质量（包括人）为m＝120 kg，动力电源选用能量存储量为“36 V，18 Ah”（即输出电压恒为36伏，工作电流与工作时间的乘积为18安培小时）的蓄电池（不计内阻），所用电源的额定输出功率P＝216 W，由于电动机发热造成的损耗（其他损耗不计），摩托车的效率为η＝80%。求：
(1)该摩托车保持额定功率行驶的最长时间是多少？
(2)摩托车电动机的内阻为多少？
18．如图所示电路中，电源电动势E＝12V，内电阻r＝1.0Ω，电阻R1＝9.0Ω，R2＝15Ω，电流表A的示数为0.4A，求电阻R3的阻值和它消耗的电功率．
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
A.电池最多储存的电能由W=qU计算得约为5.7×105 J；
B.由电量除以充电电流可求得时间为2.2h；
C.充满电的平衡车以额定功率行驶的最长时间约为38min；
D.最大里程可由最大电能除以百公里用电量计算得14.4km。
故选C。
2．A
【解析】
【详解】
设导体的电阻率为ρ，厚度为d，边长为L，则由电阻定律得导体的电阻：
可知电阻与边长L无关，只取决于厚度，故R1=R2。
A. R1=R2。与上述结论相符，故A正确；
B. R 1< R 2。与上述结论不符，故B错误；
C. R 1> R 2。与上述结论不符，故C错误；
D. 无法确定。与上述结论不符，故D错误。
故选：A。
3．D
【解析】
【详解】
三个灯泡的电功率相等，灯泡R1两端电压最大，根据可知，灯泡R1的电阻最大；由图可知通过灯泡R2的电流大于通过R3的电流，根据P＝I2R可知灯泡R2的电阻小于R3的电阻，所以三个灯泡的电阻关系为：
R1＞R3＞R2
故D正确，ABC错误。
故选D。
4．D
【解析】
【详解】
AB. 电荷的定向移动形成电流，正电荷的定向移动方向是电流方向，由图示可知，溶液中的正离子从A向B运动，负离子从B到A，因此电流方向为A→B，不会相互抵消，故A错误，B错误；
CD. 溶液中的正离子从A向B运动，因此电流方向是A→B，电流，故C错误，D正确。
5．A
【解析】
【详解】
设电源电动势为E，，K接通前流过的电流为；K接通后流过的电流，所以，A正确．
6．D
【解析】
【详解】
AD．由题，电阻器D与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端，三个用电器消耗的电功率均为P，此时三个电阻的阻值相等；当将它们连接成如图（b）所示的电路，接在该电源的两端时，电阻器D的电压小于电源的电压，由（a）图象可知，电阻器D的电阻增大，则有RD＞R1=R2．而RD与R2并联，电压相等，根据欧姆定律得知，电流ID＜I2，又I1=I2+ID，得到I1＜2I2，I1＞2ID．
P1=I12R1
PD=ID2RD
P2=I22R2
所以得到P1＞P2且P1＜4P2．故A错误，D正确；
BC．由以上分析可知P1与4PD的大小无法判断．PD＜P2，故BC错误．
故选D．
7．C
【解析】
【详解】
把R1和R2并联在电路中，并联的总电阻R比R1和R2都小，则R的伏安特性曲线的斜率大于R1和R2的伏安特性曲线的斜率，则R的伏安特性曲线应该Ⅰ区。R1和R2并联在电路中，电压相等，由图读出流过电阻R1的电流较大，则功率P1＞P2。
A.选项与分析结果不符，故A错误；
B.选项与分析结果不符，故B错误；
A.选项与分析结果一致，故C正确；
D.选项与分析结果不符，故D错误；
8．B
【解析】
当a、b端接入电路时，横截面积为L2，长为2L；根据电阻定律．
当c、d接入电路时，横截面积为2L2，长为L，根据电阻定律．
所以．故B项正确，ACD三项错误．
9．B
【解析】
【详解】
导体的电阻由导体本身决定，与导体两端的电压和通过导体的电流无关，选项A错误；由知，导体的电阻与长度l、电阻率成正比，与横截面积S成反比，选项B正确；导体的电阻率只与材料有关，与长度无关，选项C错误；将一根电阻丝均匀拉长为原来2倍，则截面积变为原来的1/2，则电阻丝的电阻变为原来的4倍，选项D错误.
10．AB
【解析】
【详解】
A．铅蓄电池的电动势为2V，表示非静电力将单位正电荷从电源的负极通过电源内部移送到正极时所做的功为2J，即电源把2 J的化学能转化为电能，故A正确；
B．电动势反映电源将其他形式的能转化为电能的本领；故铅蓄电池把其他形式能转化为电能的本领比一节干电池（电动势为1.5V）的强，故B正确；
C．电源的电动势表示将1C的电量转移时做功为2J，但并不明确做功的时间；故C错误；
D．电动势反映电源将其他形式的能转化为电能的本领；与接入的外电路无关，故D错误。
11． L1 L1
【解析】两灯泡串联接入电路中时，因串联电路中各处的电流相等，所以由的变形式U=IR可知，L1的电阻大，其两端的电压也大，由W=UIt=I2Rt可知，在相等时间里，电流流过L1灯所做的功较多。故分别填：L1 L1
12．电动势 非静电力
【解析】
【分析】
【详解】
电动势表示电源把其它形式的能转化为电能的本领的物理量，大小等于把单位正电荷移动从负极移动到正极非静电力所做的功．
13． 16:1 1:16
【解析】设原来的电阻为R，截面为S，把其中的一根均匀拉长到原来的2倍，因为体积不变，所以横截面积变为： ，根据电阻定律： ，可得：电阻RA=4R，另一根对折后绞合起来，由上可知长度减小为原来的一半，横截面积变为2S，根据电阻定律，电阻，则两电阻之比为；因为电压相等，根据欧姆定律，可得电流比为，根据q=It知相同时间内通过的电量之比为。
14． = =
【解析】根据串、并联电路的特点可知，将它们串联在同一电路中，电流相等即IA=IB；将它们并联在同一电路中，电压相等即UA=UB。
15．=4
【解析】
【详解】
由图示电路图可知：
接OA接线柱时：IgRg=（I1-Ig）（R1+R2）
接OB接线柱时：Ig（Rg+R2）=（I2-Ig）R1，
代入数值联立解得：R1=4Ω，R2=16Ω；
【点睛】
电压表是电流表与分压电阻串联而成，当电压表达到量程时通过电流表的电流应为满偏电流．
16．(1) 1Ω (2) 0.12W (3) 93.3%
【解析】(1)开关S接1时，根据闭合电路欧姆定律有： ，
代入数据解得，r=1Ω；
(2)开关S接2时，根据闭合电路欧姆定律有：
解得
电动机的输入功率为：P=UMI=0.8×0.2W=0.16W
发热功率为：P热= =0.04W
所以输出功率为：
(3)电源的效率为：
点睛：小灯泡L正常发光，其电压为额定电压，功率为额定功率，由公式P=UI可求出电路中的电流．根据闭合电路欧姆定律求解电源的电阻；电动机为非纯电阻电路，注意公式的应用与选取即可
17．(1)3h；(2)
【解析】
【详解】
（1）根据公式P=IU得：
再根据电池容量可得：
（2）根据能量守恒定律，有：P热=P-80%P
其中：P热=I2r
解得：r=1.2Ω
18．电阻R3的阻值为30Ω，它消耗的电功率为1.2W
【解析】
R2两端电压为：U2=I2R2=0.4×15V=6V
内阻r及R1两端电压为：U=E-U2=12V-6V=6V
干路中电流为：
R3中电流为：I3=I-I2=0.6A-0.4A=0.2A
R2和R3并联，电压相等即U2=U3=6V
R3阻值为：
R3功率为：P3=U3I3=6×0.2W=1.2W
【点睛】对于直流电路的计算问题，关键理清电路结构，然后结合串并联电路电流与电压的关系、闭合电路欧姆定律列式求解．