2012新课标同步导学物理[沪科版]选修3-1章末综合演练 第4章 探究闭合电路欧姆定律 章末综合演练

章末综合演练
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一、选择题(本大题共10个小题，每小题4分，共40分)
1．我国北京正负电子对撞机的储存环是周长为240 m的近似圆形轨道．当环中的电流是10 mA时(设电子的速度是3×107 m/s)．则在整个环中运行的电子数目为(电子电荷量e＝1.60×10－19 C)(　　)
A．5×1011　　　　　　 B．5×1010
C．1×102 D．1×104
【解析】　电流I＝neSv，故单位体积内的电子数n＝I/eSv，总电子数N＝n·V＝n(S·l)＝Il/ev＝5×1011.选项A正确．
【答案】　A
2.如右图所示，电源电动势E＝8 V，内阻不为零，电灯A标有“10 V,10 W”字样，电灯B标有“8 V,20 W”字样，滑动变阻器的总电阻为6 Ω.闭合开关S，当滑动触头P由a端向b端滑动的过程中(不考虑电灯电阻的变化)(　　)
A．电流表的示数一直增大，电压表的示数一直减小
B．电流表的示数一直减小，电压表的示数一直增大
C．电流表的示数先增大后减小，电压表的示数先减小后增大
D．电流表的示数先减小后增大，电压表的示数先增大后减小
【解析】　本题考查并联电路的规律，即并联电阻的总电阻比任意一个支路电阻都要小，且支路电阻阻值相差越大，并联电阻越小，越接近最小的支路电阻．灯泡A、B和滑动变阻器组成并联电路，灯泡A的电阻为＝10 Ω，灯泡B的电阻为3.2 Ω，在滑动触头P由a向b移动过程中，由于滑动变阻器的最大阻值与灯泡B电阻之和小于灯泡A的电阻，故按照并联电路的规律，并联电阻阻值越来越小，即外电路电阻减小，干路电流增大，电流表示数增大，内电压增大．路端电压减小，电压表示数减小，故A正确．
【答案】　A
3.如右图所示，电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接．只合上开关S1，三个灯泡都能正常工作．如果再合上S2，则下列表述正确的是(　　)
A．电源输出功率减小
B．L1上消耗的功率增大
C．通过R1上的电流增大
D．通过R3上的电流增大
【解析】　合上S2之前，R3与L3串联后与L1、L2并联，最后与R1串联．合上S2之后，在并联电路部分又增加了一个并联的支路，电路的总阻值减小，电路中总电流也即流过R1的电流增大，C正确．因电源的内阻不计，则电源的输出功率P＝IE增大，A错误．通过R1中的电流增大时，R1两端电压增大，则并联电路部分两端的电压就减小，L1消耗的功率减小，通过R3与L3的电流减小，B、D皆错误．
【答案】　C
4．甲、乙两同学正确使用欧姆表的“×100”挡测量某电阻阻值，因指针偏角偏小，甲把选择开关旋到“×1 k”挡，乙把选择开关旋到“×10”挡重新测量，在这过程中，乙重新进行了调零，甲没有重新调零，则(　　)
A．甲的操作有错误 B．乙的操作有错误
C．甲、乙操作都有错误 D．甲、乙操作都没有错误
【解析】　用欧姆表测电阻时，指针偏小说明电阻大，应改用大量程，且换用新量程时都需重新调零．选项C正确．
【答案】　C
5.直流电动机M接在如右图所示的电路中，电压表的示数是20 V，电流表的示数是1.0 A，限流电阻R＝5.0 Ω，则可知(　　)
A．电动机的机械功率是20 W
B．电阻R消耗的电功率是5 W
C．电动机线圈的电阻是20 Ω
D．电动机产生的电热功率是20 W
【答案】　B
6.两个电源a、b的伏安特性图线(即U－I图线)如右图所示，由图可知(　　)
A．电源a的内电阻较小，电动势较大
B．电源a的内电阻较大，电动势较大
C．电源b的内电阻较小，电动势较大
D．电源b的内电阻较大，电动势较大
【解析】　电源的U－I图线中，图线与U轴的交点(I＝0时的路端电压)即为电源的电动势；图线斜率的绝对值等于电源的内电阻．由此可判断选项B正确．
【答案】　B
7. 电源电动势为E，内阻为r，向可变电阻R供电，关于路端电压说法正确的是(　　)
A．因为电源电动势不变，所以路端电压也不变
B．因为U ＝ IR，所以当I增大时，路端电压也增大
C．因为U ＝E－ Ir，所以当I增大时，路端电压下降
D．若外电路断开，则路端电压为零
【答案】　C
8. 一电池外电路断开时的路端电压为3 V，接上8 Ω的负载电阻后路端电压降为2.4 V，则可以判定电池的电动势E和内电阻r为(　　)
A．E＝2.4 V　r＝1 Ω　　　　 B．E＝3 V　r＝2 Ω
C．E＝2.4 V　r＝2 Ω D．E＝3 V　r＝1 Ω
【答案】　B
9.如右图所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化．电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示．下列说法正确的是(　　)
A．U1/I不变，ΔU1/ΔI不变
B．U2/I变大，ΔU2/ΔI变大
C．U2/I变大，ΔU2/ΔI不变
D．U3/I变大，ΔU3/ΔI不变
【解析】　四个理想电表中，A测干路电流I，V1测电阻R1两端的电压U1，V2测滑动变阻器R2两端的电压U2，V3测外电压U3.
当滑动触头P向下滑动时，R2接入电路的有效阻值R′2变大，＝R′2变大，此时由U2＝E－(U1＋U内)可得ΔU2＝Δ(U1＋U内)，而＝R1＋r，故＝R1＋r不变；而定值电阻R1阻值不变化，故＝＝R1不变；当R′2变大时，＝R外＝R1＋R′2变大，此时U3＝E－U内，由此可得ΔU3＝ΔU内，故＝＝r不变．
【答案】　ACD
10.小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如右图所示，P为图线上一点，PN为图线的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线．则下列说法中正确的是(　　)
A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大
B．对应P点，小灯泡的电阻为R＝
C．对应P点，小灯泡的电阻为R＝
D．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积
【解析】　I－U图象的斜率的倒数的物理意义表示电阻值，因此随U增大，小灯泡的电阻增大，A对；对于可变电阻而言，R＝，所以P点对应电阻R＝，不能用R＝来计算，B对、C错；功率P＝UI，所以P点的对应功率P＝U1I2，即为矩形PQOM所围的面积，D对．
【答案】　ABD
二、非选择题(本大题共60分)
11.(4分)图示电路中，电表视为理想表．当S断开时，电压表示数为12 V，当S闭合后，电压表示数为11.2 V，电流表示数为0.2 A，则电源电动势为________，内电阻为________．
【答案】　12 V　4 Ω
12．(8分)某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池．该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9 Ω，可当标准电阻用)、一只电流表(量程Ig＝0.6 A，内阻rg＝0.1 Ω)和若干导线．
(1)请根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计下图甲中器件的连接方式，画线把它们连接起来．
　
(2)接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读出与R对应的电流表的示数I，并作记录．当电阻箱的阻值R＝2.6 Ω时，其对应的电流表的示数如图乙所示．处理实验数据时，首先计算出每个电流值I的倒数；再制作R－坐标图，如图丙所示，图中己标注出了的几个与测量对应的坐标点．请你将与图乙实验数据对应的坐标点也标注在图丙上．
(3)在图丙上把描绘出的坐标点连成图线．
(4)根据图丙描绘出的图线可得出这个电池的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω.
【解析】　(1)先设计实验电路图，然后再根据电路图连线．由欧姆定律E＝I(R＋r)知，只要知道两组外电阻和电流值，就可以解出电源电动势和内阻．因此，直接将可变电阻和电流表串联在电路中就行．电路图如下图所示：
(2)由电表可读出此时电流为0.50 A，则坐标为(2,2.6)．再在坐标纸上描出该点．如下图所示：
(3)剔除明显有误差的点，将其他点用平滑的曲线连接起来，得到一条直线．图线如下图所示：
(4)将欧姆定律的表达式E＝I(R＋r)变形得R＝－r，由此式可知，外电阻和电流的倒数呈线性关系．将图中的直线延长，与纵坐标轴的交点值为－r＝－0.4，则电阻为0.4 Ω，直线的斜率为k＝E＝＝1.5 V.
【答案】　(1)见解析　(2)见解析　(3)见解析　
(4)1.5(1.46～1.54)　0.4(0.35～0.45)
13．(10分)(1)如下图甲所示，在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，同组同学已经完成部分导线的连接，请你在实物接线图中完成余下导线的连接．
(2)某同学从标称为“220 V,25 W”“220 V,300 W”“220 V，500 W”的3只灯泡中任选一只，正确使用多用电表测量灯泡阻值如图乙所示．该灯泡的阻值是________Ω，标称的额定功率为________ W.
【解析】　(1)
(2)由多用电表测得的是灯泡的冷电阻，而灯泡的正常工作电阻要比冷电阻大得多，故标称的额定功率为25 W.
【答案】　(1)见解析　(2)160　25
14．(12分)如右图所示，电源由n个电动势为1.5 V，且内阻相同的电池串联组成，合上开关S，变阻器的滑动头C从A端滑到B端的过程中，电路中的一些物理量的变化由下图甲、乙、丙三个图给出，电表、导线对电路的影响不计．求：
(1)组成电源的串联电池的个数；
(2)变阻器的总阻值；
(3)将甲、乙、丙三个图上的a、b、c、d各点的坐标补齐．(甲图为输出功率与路端电压关系曲线；乙图为路端电压与总电流关系图线；丙图为电源的输出效率与外电阻的关系图线)
【解析】　据图象的物理意义：由题图甲知，最大电功率Pm＝4.5 W＝＝；由题图乙知，短路电流I粒＝3 A＝＝；由题图丙知，当滑片在B端时(即变阻器接入电路的总电阻最大时)η＝80%＝.
(1)r＝＝0.5 Ω；Pm＝，所以n＝＝4.
(2)由η＝得，Rm＝＝8 Ω.
(3)由题图乙求a点的坐标：I＝＝0.6 A；U＝IRm＝4.8 V，所以a点的坐标为(0.6 A,4.8 W)；
由题图甲求b、c两点坐标：
当输出功率最大时，外阻等于内阻(R＝4r＝2 Ω)，此时Ub＝＝3 V，所以b点坐标(3 V,4.5 W)；
当C滑到B端时，IB＝＝0.6 A；
UB＝IBRm＝4.8 V，PB＝UBIB＝2.88 W，所以c点坐标为(4.8 V,2.88 W)．
η＝80%＝，所以Rm＝8 Ω，所以d点坐标为(8 Ω，80%)．
【答案】　(1)4　(2)8 Ω　(3)见解析
15．(12分)在如右图所示的电路中，电池的电动势E＝5 V，内电阻r＝10 Ω，固定电阻R＝90 Ω，R0是可变电阻，在R0由0增加到400 Ω的过程中，求：
(1)可变电阻R0上消耗的最大功率；
(2)固定电阻R上消耗的最大功率．
【解析】　据电源的最大输出功率的条件可知：当闭合电路的内、外电阻相等时，电源的输出功率最大．如果我们将定值电阻R视为内电阻的一部分，则此时的输出功率就为滑动变阻器上消耗的最大功率．
(1)即滑动变阻器上消耗的最大功率为
P最大＝E2/4(R＋r)＝52/4(10＋90) W＝1/16 W.
(2)电阻R为定值电阻，依据P＝I2R可知，只要通过它的电流最大，它所消耗的功率就最大，此时滑动变阻器的阻值将最小，即为零．
故有定值电阻消耗的最大功率为
P＝2R＝2×90 W＝0.225 W.
【答案】　(1)1/16 W　(2)0.225 W
16．(14分)三只灯泡L1、L2、L3的额定电压分别为1.5 V、1.5 V 和2.5 V，它们的额定电流都为0.3 A．若将它们连接成下图中图甲、图乙所示电路，且灯泡都正常发光．
(1)试求题图甲电路的总电流和电阻R2消耗的电功率；
(2)分别计算两电路电源提供的电功率，并说明哪个电路更节能．
【解析】　(1)根据题意，在图甲电路中：
电路的总电流I总＝IL1＋IL2＋IL3＝0.9 A
U路端＝E－I总r＝2.55 V
UR2＝U路端－UL3＝0.05 V
UR2＝I总＝0.9 A
电阻R2消耗功率PR2＝IR2UR2＝0.045 W.
(2)题图甲电源提供的电功率
P总＝I总E＝0.9×3 W＝2.7 W
题图乙电源提供的电功率
P′总＝I′总E′＝0.3×6 W＝1.8 W
由于灯泡都正常发光，两电路有用功率相等，而P′总【答案】　(1)0.9 A　0.045 W　(2)见解析