怀仁县巨子高中2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-1：恒定电流 单元测试（含解析）

恒定电流
1．下列说法正确的是（ ）
A．根据公式可知，I与q成正比，I与t成反比
B．公式适用任何电路，适用纯电阻电路
C．电动势越大，电源把其他形式的能转化为电能越多
D．把小量程的电流表改装成电压表要串联一个阻值较大的电阻
2．一个普通的家用照明LED灯正常发光时，通过它的电流与下列哪一组数值较为接近？（　　）
A．20A B．2A C．0.2A D．0.02A
3．关于电流强度，下列说法正确的是（　　）
A．根据可知I与q成正比
B．如果在任何相等的时间内通过导体横截面积的电量相等，则导体中的电流是恒定电流
C．电流有方向，电流强度是矢量
D．电流强度的单位“安培”不是国际单位制
4．随着我国人民生活水平的不断提高，家庭中使用的电器越来越多，下列电器中主要利用电流的热效应工作的是（　　）
A．手机 B．电视机 C．电热水壶 D．空调
5．下列属于理想化物理模型的是（　　）
A．电阻 B．点电荷 C．力的合成 D．瞬时速度
6．一个用半导体材料制成的电阻器D，其电流I随它两端的电压U变化的关系图象如图(a)所示，将它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源上，如图(b)所示，三个用电器消耗的电功率均为P。现将它们连接成如图(c)所示的电路，仍然接在该电源的两端，设电阻器D和电阻R1、R2消耗的电功率分别为PD、P1、P2，它们之间的大小关系为(　　)
A．P1＝4P2 B．PD＝ C．P1<4P2 D．PD>P2
7．如图为某一物理量y随另一物理量x变化的函数图像，关于该图像与坐标轴所围面积（图中阴影部分）的物理意义，下列说法错误的是（ ）
A．若图像表示质点速度随时间的变化，则面积等于质点在相应时间内的位移
B．若图像表示力随力的方向上的位移的变化，则面积等于该力在相应位移内所做的功
C．若图像表示导体中电流随时间的变化，则面积等于相应时间内通过导体横截面的电量
D．若图像表示电容器充电电流随时间的变化，则面积等于相应时间内电容器储存的电能
8．金属材料的电阻值对温度的高低非常“敏感”，那么这种金属材料的I－U图线，应如图中哪一幅所示 ( )
A． B．
C． D．
9．如图所示，当AB间加上电压时，R1、R2、R3三个电阻上消耗的功率相等，则三电阻的阻值之比R1：R2：R3为（ ）
A．1：1：4 B．1：1：1 C．1：1：2 D．2：2：1
10．如图所示，四个相同的表头分别改装成两个电流表和两个电压表，电流表A1的量程大于A2的量程，电压表V1的量程小于V2的量程，把它们按图接入电路，则（　　）
A．电流表A1的读数大于电流表A2的读数
B．电流表A1的偏转角等于电流表A2的偏转角
C．电压表V1的读数大于电压表V2的读数
D．电压表V1的偏转角小于电压表V2的偏转角
11．银导线的横截面积S=4mm2，通以I=2A的电流.若每个银原子可以提供一个自由电子，则银导线每单位长度上的自由电子数的计算式n=________，计算的结果是n=________个/m．已知银的密度ρ=10.5×103kg/m3，摩尔质量M=108g/mol，阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1，计算结果取一位有效数字．
12．如图所示，A灯的额定功率为15W，A灯与B灯额定电压相同，在外加电压改变时设两盏灯的电阻保持不变，当K1与K2都断开时，电压表读数U=12V；当K1闭合，K2断开时，电压表读数U1=11V；当K1、K2都闭合时，电压表读数U2=9V时，则B灯的额定功率为________W。
13．如图所示电路中，已知I＝3A，I1＝2A，R1＝10Ω，R2＝5Ω，R3＝30Ω，则通过电流表的电流方向为向 ，电流的大小为 A．
14．如图所示，电路中，灯A和灯B的规格分别为“220V、15W”，“220V、60W”，要使两灯串联在电路中都不烧坏，则两端电压U最多可加到______V，此时灯B的实际功率为______W．

15．如图所示，变阻器R0的滑片P在移动过程中电压表的示数变化范围是0～4 V，电流表的示数变化范围是1～0.5 A，电源的内阻可忽略不计．求电阻R的阻值、变阻器R0的最大阻值和电源电压U.
16．如图所示，为用一直流电动机提升重物的装置，重物的质量，恒定电压，不计摩擦，当电动机以恒定速率向上提升重物时，电路中的电流强度，求电动机线圈的电阻
17．如图所示，M为一线圈电阻r=0.4Ω的电动机，R=24Ω，电源电动势E=40V.当S断开时，电流表的示数，I1=1.6A，当开关S闭合时，电流表的示数为I2=4.0A求
（1）电源内阻。
（2）开关S闭合时电动机发热消耗的功率和转化为机械能的功率。
（3）开关S闭合时电源输出功率和电动机的机械效率。
18．用一个标有“12 V,24 W”的灯泡做实验，测得灯丝电阻随灯泡两端电压变化关系图象如图所示．
(1)在正常发光条件下，灯泡的电功率为多大？
(2)设灯丝电阻与绝对温度成正比，室温为300 K，求正常发光条件下灯丝的温度．
(3)将一定值电阻与灯泡串联后接到20 V电压上，要使灯泡能正常发光，串联的电阻为多大？
(4)当合上开关后，需要0.5 s灯泡才能达到正常亮度，为什么这时电流比开始时小？计算电流的最大值．
参考答案
1．D
【解析】
A．公式是电流的定义式，I与q、t无关，故A错误；
B．公式适用任何电路，用于求解焦耳热，适用于任何电路，故B错误；
C．电动势越大，电源把其他形式的能转化为电能的本领越大，但不能说明电源把其他形式的能转化为电能越多，与电荷量也有关系，故C错误；
D．把小量程的电流表改装成电压表要串联一个阻值较大的电阻，用来分到更大的电压，达到改装电压表的目的，故D正确。
故选D．
2．C
【解析】
一个普通的家用照明LED灯比如220V、40W，正常发光时电压为220V，功率为40W，由功率公式P=UI有
选项C正确，ABD错误。
故选C。
3．B
【解析】
A. 电流强度是比值定义式，其大小与电量及时间无关，选项A错误；
B. 如果在任何相等的时间内通过导体横截面积的电量相等，则导体中的电流是恒定电流，选项B正确；
C. 电流有方向，但电流的运算满足代数运算，而矢量的运算满足平行四边形定则，所以电流强度是标量，选项C错误；
D. 电流强度的单位“安培”是国际单位制中的基本单位，选项D错误。
故选C。
4．C
【解析】
A.手机充电时是电能转化为化学能，不符合题意，选项A错误；
B.电视机工作时，将电能转化为光能、电场能、磁场能等，不符合题意，选项B错误；
C.电热水壶是将电能转化为内能，符合题意，选项C正确；
D.空调取暖时是电热器工作，电能转化为内能；制冷时是压缩机工作，将电能转化为机械能。不符合题意，选项D错误。
本题选主要利用电流的热效应工作的是电热水壶。
故选C。
5．B
【解析】
理想化模型的特点是现实生活中不存在。通过想象合理分析得出忽略次要因素，只考虑主要因素，据此判断即可。
【详解】
建立理想化模型的一般原则是首先突出问题的主要因素，忽略问题的次要因素．物理学是一门自然学科，它所研究的对象、问题往往比较复杂，受诸多因素的影响有的是主要因素，有的是次要因素．为了使物理问题简单化，也为了便于研究分析，我们往往把研究的对象、问题简化，忽略次要的因素，抓住主要的因素，建立理想化的模型如质点、电场线、理想气体、点电荷、自由落体运动等，电阻、力的合成以及瞬时速度均不符合理想化模型的定义，ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
6．C
【解析】
【详解】
从电阻器D的I—U图线可以得出，电阻器的阻值随所加电压的增大而减小，在题图(b)中，三个电阻消耗的功率相等，都为：
说明三个电阻的阻值相等，
R1＝R2＝RD
连接成图(c)所示的电路时，电阻器D两端的电压小于U，电阻器D的阻值
RD′>RD＝R2
根据串并联规律电阻器RD两端的电压
电阻R1两端的电压
电阻R2两端的电压
所以
U1<2U2
AC.由电功率计算式综合比较得出P1<4P2，故A错误，C正确；
B. 电阻器D电阻变大，两端电压，所以无法判断PD＝是否成立，故B错误；
D. 因曾RD′>RD＝R2，根据并联电路规律可知PD故选C。
7．D
【解析】
【详解】
A．若图像表示质点速度随时间的变化，y轴表示速度，x表示时间，则由：
可知面积等于质点在相应时间内的位移，故A不符合题意；
B．若图象表示力随力的方向上位移的变化，根据：
知面积等于该力在相应位移内所做的功，故B不符合题意；
C．若图像表示导体中电流随时间的变化，根据：
可知面积等于相应时间内通过导体横截面的电量，故C不符合题意；
D．若图像表示电容器充电电流随时间的变化，根据：
知面积等于相应时间内电容器储存的电荷量，故D符合题意。
本题选错误的，故选D。
8．C
【解析】
本题考查伏安特性曲线．在伏安特性曲线中，某点与坐标原点连线斜率的倒数表示电阻．金属材料随着温度的升高电阻变大，所以横坐标U和纵坐标I的比值变大．
A．该图与结论不相符，选项A错误；
B．该图与结论不相符，选项B错误；
C．该图与结论相符，选项C正确；
D．该图与结论不相符，选项D错误；
故选C．
9．A
【解析】
【详解】
因R1和R2串联，电流相等，且消耗的功率相等，根据P=I2R可知R1=R2；因并联支路电压相等，上面支路的功率等于R3功率的2倍，根据可知，R3=2R12=4R1，即
R1：R2：R3=1：1：4
A．1：1：4，与结论相符，选项A正确；
B．1：1：1，与结论不相符，选项B错误；
C．1：1：2，与结论不相符，选项C错误；
D．2：2：1，与结论不相符，选项D错误；
故选A.
10．AB
【解析】
AB.电流表的改装方法是表头并联小电阻。图示两个电流表的表头是并联关系，流过两个表头的电流相等，所以两电流表指针偏转角相等；由于电流表A1的量程大于A2的量程，
所以A1中的电流要大于A2中的电流，故A1的读数比A2的读数大，故A正确，B正确；
CD.电压表的改装方法是表头串联大电阻。图示两电压表串联，故通过两表头的电流相等，表头指针偏转角度相等；因V1量程小于V2量程，故V1的读数小于V2的读数，故C错误，D错误；
故选：AB。
11．ρSNA/M 2×1023
【解析】
单位长度质量为：M′=ρ?S?1，
单位长度原子数为：n=ρsNA/M，
每个银原子可以提供一个自由电子,故电子数为：n=ρsNA/M；
代入数据得：n=10.5×103×4×10?4×6.02×1023/108×10?3=2×1023个/m；
12．40
【解析】当开关均断开时，电压表示数为电源的电动势，故E=12V；当S1闭合S2断开，只有B灯接入电路，由闭合电路欧姆定律可知：12=11+I1r；由欧姆定律可知：；当S1、S2都闭合，电压表读数U2=9V，则有：12=9+I2r；；联立以上四式可得：；
两灯的额定电压相等，则由可知两灯的功率之比：，故PB=×15=40W；
13．右，0.5
【解析】
试题分析：流过R2的电流I2=I-I1=3A-2A=1A，根据欧姆定律得电阻R1和R2的电压分别为：
U1=I1R1=2×10V=20V，U2=I2R2=1×5V=5V，则ba间的电压为U3=U1-U2=15V．在外电路中顺着电流方向，电势降低，根据电压可知，a的电势比c点低20V，b点的电势比c点电势低15V，则a点的电势低于b点的电势，则R3中电流由b流向a，电流大小为，所以通过电流表的电流大小为IA=I2-I3=1A-0．5A=0．5A，方向向右．
考点：电路的计算；欧姆定律
【名师点睛】本题考查欧姆定律的应用和电流方向的判断，可根据电荷守恒定律分析各个节点电流的分配规律，根据电流方向判断电势的高低．
14． 275 ； 3.75
【解析】灯A规格为“220V、15W”，故： ；
灯B规格为“220V、60W”，故：

使两灯串联，最大电流为： ；
则两端电压U最多可加到：
U=I（RA+RB）=×（3226.7+806.7）=275V
此时灯B的实际功率为：PB′=I2RB=()2×806.7=3.75W；
15．
【解析】
【详解】
当电压表示数U1＝0 V时，电流表示数I1＝1 A
电源电压：U＝I1R＝1 A·R ①
当电压表示数U2＝4 V时，电流表示数I2＝0.5 A

电源电压：U＝U2＋I2R＝4 V＋0.5 A·R ②
由①②解得：U＝8 V，R＝8 Ω.
16．
【解析】
在时间t内电流通过直流电动机做功；，
在时间t内得到的机械能：，
在时间t内，在电动机线圈的电阻转化的内能：，
根据能量关系可知，，，
则，
解得：；
17．（1）当S断开时
E= I1（R+r） （2分） 代入数据的r="1Ω " （1分）
（2）开关S闭合时，路端电压为U2
U2=E—I2r="36V " （2分）
流过R的电流IR="U/R=1.5A " （1分）
流过电动机的电流IM=I2-IR="2.5A " （1分）
电动机输出的机械功率
P出=UIM—IM2rM=87.5W （2分）
(3) P＝I2U2="144W " （3分）
【解析】
试题分析：(1)当S断开时，电流表的示数，I1=1.6A，得到.
(2)由，,
,
,.
(3)电源输出功率,电动机的机械效率。
考点：本题考查闭合电路的欧姆定律，电动机三个功率的关系
点评：本题学生能灵活运用闭合电路的欧姆定律解题，清楚电动机的输入功率、热功率、机械功率之间的关系。
18．（1）18W；（2）2400K；（3）5.33Ω．（4）灯丝电阻变大，电流减小，最大电流为12A．
【解析】
【详解】
（1）由题图知，正常发光时R=8Ω，故电功率为：
（2）由题图知，室温时电阻R′=1Ω，由?得：
（3）电阻的电压为：U′=20-12=8V
电阻的电流为：
串联电路电阻为：Rx=；
（4）闭合开关后，灯丝温度升高，电阻增大，电压不变，因此电流减小；
由图示可知，最小电阻为1欧姆．最大电流：；