人教版高二物理选修3-1课堂同步精选练习
第2章
恒定电流
章末达标检测（解析版）
一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，有点只有一项符合题目要求，有的有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分）
1.用P=求出的“220
V 40
W”的灯泡的电阻为1
210
Ω,用多用电表测得其电阻只有90
Ω,下列说法中正确的是( )
A.两个阻值相差悬殊是不正常的,一定是测量时读错了数据
B.两个阻值相差悬殊是正常的,因为欧姆表测电阻的误差大
C.两个阻值相差悬殊是不正常的,可能出厂时把灯泡的功率标错了
D.两个阻值相差悬殊是正常的,1
210
Ω是正常工作状态(温度很高)的阻值,90
Ω是常温下的阻值
【答案】D
【解析】用多用电表测灯泡的电阻时,需要将灯泡从电路中断开,灯泡是不发光的,即用多用电表测得的是不发光时(室温)的电阻,用P=求出的灯泡电阻是1
210
Ω,是灯泡正常发光时(温度很高)的电阻,灯丝是钨丝,金属的电阻率随温度的升高而增大,故两个值相差悬殊是正常的,D正确,A、B、C错误。
2.在一次研究性学习活动中,研究小组对一幢居民楼的供电设施进行了观察和测量,整幢居民楼供电线路可简化为如图所示的模型,暂停供电时,用欧姆表测得A、B间电阻为R,恢复供电后,测得A、B间电压为U,进线电流为I。则计算该幢居民楼的总功率可以用的公式是( )
A.P=I2R
B.P=
C.P=IU
D.以上公式都适用
【答案】C
【解析】因居民楼内用电器中有非纯电阻的,像冰箱、洗衣机等是含有电动机的电器,欧姆定律不能成立,功率只能用公式P=IU求,答案选C。
3.(多选)如图所示,两只电压表V1和V2是由完全相同的电流表改装而成的,V2的量程为5
V,V1的量程为15
V,为了测量15~20
V的电压,把V1、V2串联起来使用,这种情况下( )
A.V1、V2读数相等
B.V1、V2两指针偏角相等
C.V1、V2读数之比等于电压表内阻之比
D.V1和V2的指针偏转角度之比等于电压表内阻之比
【答案】BC
【解析】通过两表头的电流相等,故指针的偏角相同,B项正确,排除A、D;根据串联分压原理可知,两表的示数即加在两表两端的电压跟电阻成正比,所以C项正确。
4.某同学用伏安法测小灯泡的电阻时,误将电流表和电压表接成如图所示的电路,接通电源后,可能出现的情况是( )
A.电流表烧坏
B.电压表烧坏
C.小灯泡烧坏
D.小灯泡不亮
【答案】D
【解析】电压表内阻很大,所在电路中电流非常小,电压表和电流表均不会被烧坏,所以A、B错。电流表内阻远小于小灯泡的电阻,通过小灯泡的电流几乎为零,故小灯泡可能不亮,选项C错,D对。
5.电炉通电后,电炉丝热得发红,而跟电炉连接的铜导线却不太热,原因是( )
A.通过电炉丝的电流大,而通过导线的电流小
B.电炉丝和铜导线消耗的电能相同,但铜导线散热快,所以不热
C.铜导线的电阻比电炉丝小得多,在串联的情况下铜导线的发热量小
D.电炉丝两端的电压比铜导线两端的电压小得多
【答案】C
【解析】通电后,电炉丝热得发红,但铜导线不太热的原因是电炉丝电阻比铜导线的电阻大得多,两者串联,电炉丝分得的电压大,发热功率大,故C对,A、B、D错。
6.如图所示,电源电动势为6
V,当开关S接通时,灯泡L1和L2都不亮,用电压表测得各部分电压是Uad=0,Ucd=6
V,Uab=6
V,由此可判定( )
A.L1和L2的灯丝都断了
B.L1的灯丝断了
C.L2的灯丝断了
D.变阻器R断路
【答案】C
【解析】根据电路发生断路的特点可以判断。因Uab=6
V则说明电源没有问题,是外电路出现故障,而Ucd=6
V,则说明L1、R完好,又Uad=0,则说明L2的灯丝断了,故C正确。
7.如图是一火警报警器的一部分电路示意图。其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器,电流表为值班室的显示器,a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时,显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是( )
A.I
变大,U
变大
B.I
变小,U
变小
C.I
变小,U
变大
D.I
变大,U
变小
【答案】B
【解析】当传感器R2所在处出现火情时,温度升高,R2电阻减小,总电流变大,路端电压U变小,R1上电压变大,R3上电压变小,故电流表示数I变小,B正确。
8.如图为小灯泡的U-I图线,若将该小灯泡与一节电动势E=1.5
V、内阻r=0.75
Ω的干电池组成闭合电路时,电源的总功率和小灯泡的实际电功率分别接近以下哪一组数据( )
A.1.5
W 1.0
W
B.0.75
W 0.5
W
C.0.75
W 0.75
W
D.1.5
W 0.75
W
【答案】D
【解析】在题图中作出电源的外电压和电流的关系图线(如图所示),即U=1.5-0.75I
(V)的图线,两图线交点的纵、横坐标分别就是电源和小灯泡构成闭合回路时的路端电压和电流。图线交点坐标是(1.0
A,0.75
V),电源的总功率P总=IE=1.0×1.5
W=1.5
W,灯泡的实际功率
P灯=UI=0.75
W。
9.(多选)一平行板电容器C,极板是水平放置的,它和三个电阻箱及电源连接成如图所示的电路。今有一质量为m的带电油滴悬浮在两极板之间静止不动,要使油滴上升,可采用的办法是( )
A.增大R1
B.增大R2
C.增大R3
D.减小R2
【答案】CD
【解析】带电油滴受到向上的静电力和向下的重力,若要使其上升,应增加静电力,也就是增加电容器两端电压,电容器两端电压与R3两端电压相等,R3与R2串联,所以增大R3或减小R2都行。
10.如图所示,当外电阻分别是R1=1
Ω和R2=4
Ω时,单位时间内在外电路上放出的热量相等,则此电源的内阻是( )
A.1.5
Ω
B.2
Ω
C.2.5
Ω
D.4
Ω
【答案】B
【解析】设电源电动势为E,内阻为r,由P=I2R和P1=P2可得R1=R2,化简此式得r=,代入数据得r=2
Ω,所以B选项正确。
11.如图所示,电路中电源的电动势为E,内电阻为r,开关S闭合后,当滑动变阻器R的滑片P向右移动的过程中,三盏规格相同的小灯泡L1、L2、L3的亮度变化情况是( )
A.灯L1、L2变亮,灯L3变暗
B.灯L2、L3变亮,灯L1变暗
C.灯L1、L3变亮,灯L2变暗
D.灯L1变亮,灯L2、L3变暗
【答案】C
【解析】将题图等效成图所示的电路图,很容易看出电路元件的串、并联情况。
用极端法判断:将滑片P滑至左端(等效电路中滑片P滑至右端)时,灯泡L3被短路,所以当滑片P向右滑动(相当于等效电路中滑片P向左滑动)时,灯泡L3变亮,总电阻变大,干路电流变小,路端电压变大,所以灯泡L1变亮;流过L1的电流变大,所以流过L2的电流变小,故灯泡L2变暗,所以选C。
用“串反并同”关系判断:滑片P向右移动时,变阻器连入电路的电阻R增大,L3的功率增大,L1的功率增大;L2的功率减小。故本题选C。
12.汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗,它们与电源之间的连接关系如图所示。在打开车灯的情况下,电动机未启动时电流表示数为10
A,电动机启动时电流表示数为58
A。若电源电动势为12.5
V,内阻为
0.050
Ω,电流表内阻及温度对灯丝电阻的影响均可忽略不计,则因电动机启动,车灯的电功率降低了( )
A.35.8
W
B.43.2
W
C.48.2
W
D.76.8
W
【答案】B
【解析】电动机未启动时,I1==10
A,解得R灯=1.2
Ω,P1=R灯=120
W,当电动机启动时,I2=58
A,电动机与车灯并联,则路端电压U=E-I2r=9.6
V,P2==76.8
W,车灯降低的功率ΔP=P1-P2=43.2
W。故选项B正确。
二、非选择题(本题共6小题，满分52分)
13.(8分)某同学要测定一个圆柱体的电阻率,进行了如下操作:
(1)用10分度的游标卡尺测量圆柱体的长度,由图1可知其长度为 mm。?
(2)用螺旋测微器测量其直径如图2,可知其直径为 mm。?
(3)用已调零且选择开关指向欧姆挡“×1”位置的多用电表粗略测量该圆柱体阻值,根据如图所示的表盘,可读出被测电阻阻值为 Ω。?
(4)为了精确测量该圆柱体的电阻,他选用了以下仪器,用伏安法进行测量,实验要求电压表的读数从0开始,请在虚线框中画出实验电路图。
A.直流电源,输出电压为6
V;
B.电压表(0~3
V),内阻大约1
kΩ;
C.电流表(0~0.6
A),内阻大约1
Ω;
D.滑动变阻器,总电阻10
Ω;
E.开关、导线若干。
【答案】(1)22.6 (2)6.360~6.362 (3)7 (4)图见解析
【解析】(1)游标卡尺的读数为(22+6×0.1)
mm=22.6
mm。
(2)螺旋测微器的读数为(6+36.0×0.01)
mm=6.360
mm。
(3)欧姆表的读数为7.0×1
Ω=7.0
Ω。
(4)因圆柱体电阻约为7
Ω,所以伏安法测电阻用电流表外接法,又要求电压表的读数从0开始,所以选用分压电路,电路图如图所示。
14.(8分)如图甲所示的电路中,恒流源可为电路提供恒定电流I0,R为定值电阻,电流表、电压表均可视为理想电表。某同学利用该电路研究滑动变阻器RL消耗的电功率。改变RL的阻值,记录多组电流、电压的数值,得到如图乙所示的U-I关系图线。
图甲 图乙
回答下列问题:
(1)滑动触头向下移动时,电压表示数 (填“增大”或“减小”)。?
(2)I0= A。?
(3)RL消耗的最大功率为 W(保留一位有效数字)。?
【答案】(1)减小 (2)1.00(0.98、0.99、1.01均正确) (3)5
【解析】 (1)滑动触头下移时,RL减小,则RL分流增大,R的分流则减小,电压表示数U=IR·R,故U减小。
(2)当滑动触头移至最下端时,RL=0,此时I0=IA=1.00
A。
(3)由U-I图象可得:U=20-20I,RL消耗的功率P=UI=-20I2+20I,可见,当I=0.5
A时,P有最大值,Pm=5
W。
15.(8分)如图所示,由5节相同蓄电池组成的电池组,每节蓄电池的电动势为2
V,内阻为1
Ω,定值电阻R=5
Ω,直流电动机线圈内阻R0=2
Ω。当电动机正常工作时,电压表的读数为
6
V,求:电池组输出的功率。
【答案】3.2
W
【解析】5节蓄电池串联后E=5E1=5×2
V=10
V,r=5r1=5
Ω。
电压表读数为6
V,则R、r上分担的电压为E-6
V=10
V-6
V=4
V,I==
A=0.4
A,P出=EI-I2r=(10×0.4-0.42×5)W=3.2
W。
16.(8分)如图所示的电路中,电源电动势E=6.0
V,其内阻可忽略不计。电阻的阻值分别为R1=2.4
kΩ,R2=4.8
kΩ,电容器的电容C=4.7
μF。闭合开关S,待电流稳定后,用电压表测R1两端电压,其稳定值为1.5
V。
(1)该电压表的内阻为多大?
(2)由于电压表的接入,电容器的带电荷量变化了多少?
【答案】 (1)4.8
kΩ (2)2.35×10-6
C
【解析】(1)设电压表内阻为RV,则有
UV=(E-UV),
解得RV=4.8
kΩ。
(2)电压表接入电路前,电容器上电压为
UC=E=4
V,
Q=CUC=1.88×10-5
C,
电压表接入电路后,电容器上电压为
UC'=4.5
V,
Q'=CUC'=2.115×10-5
C,
所以电容器上电荷量增加了ΔQ=Q'-Q=2.35×10-6
C。
17.(10分)将总电阻R0=22
Ω的滑动变阻器按如图甲所示与电源相连,已知该电源的路端电压随外电阻变化的图线如图乙所示,电源正常工作时允许通过的最大电流为2
A。求:(1)电源电动势和内阻。(2)当电路中总电流为1
A时,R'与R0的串、并联总电阻为多少?此时电源的输出功率、损耗功率分别为多少?
甲 乙
【答案】(1)6
V 2
Ω (2)4
Ω 4
W 2
W
【解析】(1)闭合电路中路端电压为
U=IR==。
可见,①当负载电阻R趋向于无穷大时,趋向于0,路端电压U趋向于电源电动势E;②当R=r时,路端电压U=。
根据上述结论,分析图乙可知电源电动势E=6
V,r=2
Ω。
(2)当I=1
A时,由E=I(R+r)得R=-r=4
Ω
此时P总=EI=6
W,P内=I2r=2
W
PR=EI-I2r=4
W。
18.(10分)在图所示的电路,电源为三个电池组成的电池组,每个电池的电动势为2
V,内阻r=0.2
Ω,R1=6
Ω,R2=2
Ω,R3=3
Ω,求:
(1)当S断开时,电流表和电压表的读数;
(2)当S闭合后,电流表和电压表的读数。
【答案】(1)0.70
A 5.60
V (2)0.43
A 5.22
V
【解析】(1)S断开时,R1、R2串联,则
I==
A≈0.70
A,
U=I(R1+R2)=0.70×(6+2)
V=5.60
V,
即电流表的读数为0.70
A,电压表的读数为5.60
V。
(2)S闭合后,R1、R3并联后再和R2串联,
R并=
Ω=2
Ω,
总电流I总==
A≈1.30
A,
电流表的读数为R1支路的电流,因为U1=U3=E-I总(R2+r)=3×2
V-1.30×(2+0.2×3)V=2.62
V,所以I=I1==A≈0.43
A,电压表读数U=E-I总r=5.22
V。人教版高二物理选修3-1课堂同步精选练习
第2章
恒定电流
章末达标检测（原卷版）
一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，有点只有一项符合题目要求，有的有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分）
1.用P=求出的“220
V 40
W”的灯泡的电阻为1
210
Ω,用多用电表测得其电阻只有90
Ω,下列说法中正确的是( )
A.两个阻值相差悬殊是不正常的,一定是测量时读错了数据
B.两个阻值相差悬殊是正常的,因为欧姆表测电阻的误差大
C.两个阻值相差悬殊是不正常的,可能出厂时把灯泡的功率标错了
D.两个阻值相差悬殊是正常的,1
210
Ω是正常工作状态(温度很高)的阻值,90
Ω是常温下的阻值
2.在一次研究性学习活动中,研究小组对一幢居民楼的供电设施进行了观察和测量,整幢居民楼供电线路可简化为如图所示的模型,暂停供电时,用欧姆表测得A、B间电阻为R,恢复供电后,测得A、B间电压为U,进线电流为I。则计算该幢居民楼的总功率可以用的公式是( )
A.P=I2R
B.P=
C.P=IU
D.以上公式都适用
3.(多选)如图所示,两只电压表V1和V2是由完全相同的电流表改装而成的,V2的量程为5
V,V1的量程为15
V,为了测量15~20
V的电压,把V1、V2串联起来使用,这种情况下( )
A.V1、V2读数相等
B.V1、V2两指针偏角相等
C.V1、V2读数之比等于电压表内阻之比
D.V1和V2的指针偏转角度之比等于电压表内阻之比
4.某同学用伏安法测小灯泡的电阻时,误将电流表和电压表接成如图所示的电路,接通电源后,可能出现的情况是( )
A.电流表烧坏
B.电压表烧坏
C.小灯泡烧坏
D.小灯泡不亮
5.电炉通电后,电炉丝热得发红,而跟电炉连接的铜导线却不太热,原因是( )
A.通过电炉丝的电流大,而通过导线的电流小
B.电炉丝和铜导线消耗的电能相同,但铜导线散热快,所以不热
C.铜导线的电阻比电炉丝小得多,在串联的情况下铜导线的发热量小
D.电炉丝两端的电压比铜导线两端的电压小得多
6.如图所示,电源电动势为6
V,当开关S接通时,灯泡L1和L2都不亮,用电压表测得各部分电压是Uad=0,Ucd=6
V,Uab=6
V,由此可判定( )
A.L1和L2的灯丝都断了
B.L1的灯丝断了
C.L2的灯丝断了
D.变阻器R断路
7.如图是一火警报警器的一部分电路示意图。其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器,电流表为值班室的显示器,a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时,显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是( )
A.I
变大,U
变大
B.I
变小,U
变小
C.I
变小,U
变大
D.I
变大,U
变小
8.如图为小灯泡的U-I图线,若将该小灯泡与一节电动势E=1.5
V、内阻r=0.75
Ω的干电池组成闭合电路时,电源的总功率和小灯泡的实际电功率分别接近以下哪一组数据( )
A.1.5
W 1.0
W
B.0.75
W 0.5
W
C.0.75
W 0.75
W
D.1.5
W 0.75
W
9.(多选)一平行板电容器C,极板是水平放置的,它和三个电阻箱及电源连接成如图所示的电路。今有一质量为m的带电油滴悬浮在两极板之间静止不动,要使油滴上升,可采用的办法是( )
A.增大R1
B.增大R2
C.增大R3
D.减小R2
10.如图所示,当外电阻分别是R1=1
Ω和R2=4
Ω时,单位时间内在外电路上放出的热量相等,则此电源的内阻是( )
A.1.5
Ω
B.2
Ω
C.2.5
Ω
D.4
Ω
11.如图所示,电路中电源的电动势为E,内电阻为r,开关S闭合后,当滑动变阻器R的滑片P向右移动的过程中,三盏规格相同的小灯泡L1、L2、L3的亮度变化情况是( )
A.灯L1、L2变亮,灯L3变暗
B.灯L2、L3变亮,灯L1变暗
C.灯L1、L3变亮,灯L2变暗
D.灯L1变亮,灯L2、L3变暗
12.汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗,它们与电源之间的连接关系如图所示。在打开车灯的情况下,电动机未启动时电流表示数为10
A,电动机启动时电流表示数为58
A。若电源电动势为12.5
V,内阻为
0.050
Ω,电流表内阻及温度对灯丝电阻的影响均可忽略不计,则因电动机启动,车灯的电功率降低了( )
A.35.8
W
B.43.2
W
C.48.2
W
D.76.8
W
二、非选择题(本题共6小题，满分52分)
13.(8分)某同学要测定一个圆柱体的电阻率,进行了如下操作:
(1)用10分度的游标卡尺测量圆柱体的长度,由图1可知其长度为 mm。?
(2)用螺旋测微器测量其直径如图2,可知其直径为 mm。?
(3)用已调零且选择开关指向欧姆挡“×1”位置的多用电表粗略测量该圆柱体阻值,根据如图所示的表盘,可读出被测电阻阻值为 Ω。?
(4)为了精确测量该圆柱体的电阻,他选用了以下仪器,用伏安法进行测量,实验要求电压表的读数从0开始,请在虚线框中画出实验电路图。
A.直流电源,输出电压为6
V;
B.电压表(0~3
V),内阻大约1
kΩ;
C.电流表(0~0.6
A),内阻大约1
Ω;
D.滑动变阻器,总电阻10
Ω;
E.开关、导线若干。
14.(8分)如图甲所示的电路中,恒流源可为电路提供恒定电流I0,R为定值电阻,电流表、电压表均可视为理想电表。某同学利用该电路研究滑动变阻器RL消耗的电功率。改变RL的阻值,记录多组电流、电压的数值,得到如图乙所示的U-I关系图线。
图甲 图乙
回答下列问题:
(1)滑动触头向下移动时,电压表示数 (填“增大”或“减小”)。?
(2)I0= A。?
(3)RL消耗的最大功率为 W(保留一位有效数字)。?
15.(8分)如图所示,由5节相同蓄电池组成的电池组,每节蓄电池的电动势为2
V,内阻为1
Ω,定值电阻R=5
Ω,直流电动机线圈内阻R0=2
Ω。当电动机正常工作时,电压表的读数为
6
V,求:电池组输出的功率。
16.(8分)如图所示的电路中,电源电动势E=6.0
V,其内阻可忽略不计。电阻的阻值分别为R1=2.4
kΩ,R2=4.8
kΩ,电容器的电容C=4.7
μF。闭合开关S,待电流稳定后,用电压表测R1两端电压,其稳定值为1.5
V。
(1)该电压表的内阻为多大?
(2)由于电压表的接入,电容器的带电荷量变化了多少?
17.(10分)将总电阻R0=22
Ω的滑动变阻器按如图甲所示与电源相连,已知该电源的路端电压随外电阻变化的图线如图乙所示,电源正常工作时允许通过的最大电流为2
A。求:(1)电源电动势和内阻。(2)当电路中总电流为1
A时,R'与R0的串、并联总电阻为多少?此时电源的输出功率、损耗功率分别为多少?
甲 乙
18.(10分)在图所示的电路,电源为三个电池组成的电池组,每个电池的电动势为2
V,内阻r=0.2
Ω,R1=6
Ω,R2=2
Ω,R3=3
Ω,求:
(1)当S断开时,电流表和电压表的读数;
(2)当S闭合后,电流表和电压表的读数。
