高二物理粤教版选修3-1 检测题 第二章 章末复习课 Word版含解析

章末复习课
【知识体系】
[答案填写]　U＋Ir　I(R＋r)　U外＋U内　EI　I2r　UI
主题1　非纯电阻电路的计算
1.电功：W＝UIt.
2．电功率：P电＝UI.
3．焦耳热：Q＝I2Rt.
4．热功率：P热＝I2R.
分析与方法：闭合电路中电功、热量和电功率、热功率的问题本质上都是能量转化和守恒问题．分析这类问题时，要注意区分电功和电热、电功率和热功率，抓住能量守恒这条主线；在纯电阻电路中，电功和电热相等，电功率和热功率相等；在非纯电阻电路中，电功大于电热，电功率大于热功率．
【典例1】小型直流电动机(其线圈内阻为r＝1 Ω)与规格为“4 V　4 W”的小灯泡并联，再与阻值为R＝5 Ω的电阻串联，然后接至U＝12 V的电源上，如图，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，求：
(1)通过电动机的电流．
(2)电动机的输出功率P出．
解析：(1)流经灯泡的电流IL＝＝ A＝1 A，流经电阻R的电流IR＝＝ A＝1.6 A，流经电动机的电流I＝IR－RL＝0.6 A.
(2)电动机消耗的总功率P＝UI＝4×0.6 W＝2.4 W，电动机的热功率P热＝I2r＝(0.6)2×1 W＝0.36 W，电动机输出功率P出＝P－P热＝2.4 W－0.36 W＝2.04 W
答案：(1)0.6 A　(2)2.04 W
针对训练
1.如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻RM＝0.6 Ω，R＝10 Ω，U＝160 V，电压表的读数为110 V．则
(1)通过电动机的电流是多少？
(2)输入到电动机的电功率是多少？
(3)电动机工作1 h产生的热量是多少？
解析：(1)电动机是非纯电阻，不能用公式来求电路中的电流．R两端的电压为UR＝U－UM＝160 V－110 V＝50 V，I＝＝ A＝5 A.
(2)P入＝UMI＝110×5 W＝550 W.
(3)Q＝I2RMt＝52×0.6×3 600 J＝5.4×104 J
答案：(1)5 A　(2)550 W　(3)5.4×104 J
主题2　含电容器的直流电路
在直流电路中，当电容器充、放电时，电路里有充、放电电流．一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大(只考虑电容器是理想的不漏电的情况)的元件，在电容器处电路可看作断路，简化电路时可去掉它．简化后若要求电容器所带电量时，可接在相应的位置上．分析和计算含有电容器的直流电路时，须注意以下几点：
(1)电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻上无电压降，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压．
(2)当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联电阻两端的电压相等．
(3)电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充(放)电．如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电．
【典例2】　在如图所示的电路中，电源的电动势E＝3.0 V，内阻r＝1.0 Ω；电阻R1＝10 Ω，R2＝10 Ω，R3＝30 Ω，R4＝35 Ω；电容器的电容C＝10 μF.电容器原来不带电．求闭合开关S并达到稳定这一过程通过R4的总电荷量．
解析：闭合开关S并达到稳定后，由于R4无电流通过，R4两端无电压降，电容器两端电压就等于R3两端的电压，电容器两极板所带电荷量即为流过R4的总电荷量．
由电阻的串、并联公式，得闭合电路的总电阻为
R＝＋r＝9 Ω，
由欧姆定律得，通过电源的电流
I＝＝ A，
电源的端电压U＝E－Ir＝ V，
电阻R3两端的电压U′＝U＝2 V，
通过R4的总电荷量就是电容器的电荷量Q＝CU′＝2×10－5 C.
答案：2×10－5 C
针对训练
2．如图所示，电源电动势E＝12 V，内阻r＝1 Ω，电阻R1＝3 Ω，R2＝2 Ω，R3＝5 Ω，电容器的电容C1＝4 μF，C2＝1 μF.则
(1)当S闭合时间足够长时，C1和C2所带的电量各是多少？
(2)把S断开，S断开后通过R2的电量是多少？
解析：(1)当S闭合时间足够长时，C1两端的电压等于R2两端的电压；C2两端的电压等于路端电压．
回路电流I＝＝2 A，
C1两端的电压UC1＝U2＝IR2＝4 V，
C1的带电量Q1＝C1UC1＝4×10－6×4 C＝1.6×10－5 C，
C2两端的电压UC2＝U＝I(R1＋R2)＝10 V，
C2的带电量Q2＝C2UC2＝1×10－6×10 C＝1.0×10－5 C.
(2)断开S后，电容器C1通过电阻R2、R3放电；电容器C2通过电阻R1、R2、R3放电，放电电流均流过R2，且方向相同．
因此，通过R2的电量
Q＝Q1＋Q2＝1.6×10－5 C＋1.0×10－5 C＝2.6×10－5 C.
答案：(1)1.6×10－5 C　1.0×10－5 C
(2)2.6×10－5 C
主题3　电路故障的分析方法
1．故障类型．
(1)短路：电路被短路部分有电流通过(电流表有示数)，被短路两点之间没有电压(电压表无示数)．
(2)断路：电路断路部分没有电流通过(电流表无示数)，断路两点之间有电压，断路同侧导线两点无电压．
2．电路故障分析思路．
(1)认真审题，判断电路各元件连接方式，明确电流表、电压表测量的元件，各开关控制的元件．
(2)根据故障现象分析有无电流，得出电路是短路还是断路．
(3)根据电表示数变化分析找出故障位置．
3．利用电流表、电压表判断电路故障．
(1)电流表示数正常而电压表无示数．
“电流表示数正常”表明电流表所在电路为通路，“电压表无示数”表明无电流通过电压表．
故障原因可能是：①电压表损坏；②电压表接触不良；③与电压表并联的用电器短路．
(2)电压表有示数而电流表无示数．
“电压表有示数”表明电路中有电流通过，“电流表无示数”说明没有或几乎没有电流流过电流表．
故障原因可能是：①电流表短路；②和电压表并联的用电器断路．
(3)电流表、电压表均无示数．
“两表均无示数”表明无电流通过两表，除了两表同时短路外，可能是干路断路导致无电流．
【典例3】　在如图所示的电路中，闭合开关S后，灯L1、L2都发光．后来由于某种故障使灯L2突然变亮(未烧坏)，电压表的示数增大，由此可推断，这故障可能是(　　)
A．电阻R1断路
B．电阻R2短路
C．灯L1两接线柱间短路
D．电阻R2断路
解析：因为电压表的示数增大，所以路端电压增大，电源内阻上的电压减小，说明总电流减小，电路总电阻增大．
若电阻R1断路，会导致总电阻增大，总电流减小，而此时灯L2两端的电压会减小，致使灯L2变暗．故选项A错误；
若电阻R2短路，灯L2将不亮，选项B错误；
若灯L1两接线柱间短路，电路的总电阻减小，总电流增大，电压表的示数减小，不符合题意，选项C错误；
若电阻R2断路，电路的总电阻增大，总电流减小，电压表的示数增大，符合题意．而总电流减小，导致内电压和灯L1、R1并联部分电压减小，灯L2两端电压增大，灯L2变亮．故选项D正确．
答案：D
针对训练
3．如图所示，开关S闭合电灯不亮，为了检查图中电路故障，现用一根导线进行判断，当导线连接BC时，灯不亮；当导线连接CD时，灯也不亮；当导线连接DE时，灯亮了．则电路故障原因是(　　)
A．电阻R断路　　　 B．电灯L断路
C．R、L同时断路 D．变阻器断路
解析：在串联电路中，灯不亮，有两种可能：第一，灯短路；第二，电路中有断路处．根据导线的连接现象判断，应该不是第一种故障，所以是电路中有断路处．当把断路处连接好，灯就会亮．所以，此题应选D.
答案：D
主题4　电学实验
1．实验基本原则．
(1)安全——不损坏实验仪器．
(2)精确——尽可能减少实验误差．
(3)方便——便于实验操作、读数和数据处理．
2．实验仪器的选取．
(1)电源允许的最大电流要大于电路中的实际电流．
(2)用电器的额定电流大于或等于通过它的实际电流．
(3)电压表和电流表的量程不能小于被测电压和电流的最大值，一般两表的指针应该指到满偏刻度的～的位置为宜．
3．电路的实物连接的方法．
(1)先图后连，先串后并．
(2)看准极性，接线到柱．
(3)明确量程，检查定位．
【典例4】　欲用伏安法测定一段阻值约为5 Ω的金属导线的电阻，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材：
A．电池组(3 V，内阻1 Ω)
B．电流表(0～3 A，内阻0.012 5 Ω)
C．电流表(0～0.6 A，内阻0.125 Ω)
D．电压表(0～3 V，内阻3 kΩ)
E．电压表(0～15 V，内阻15 kΩ)
F．滑动变阻器(0～20 Ω，额定电流1 A)
G．滑动变阻器(0～1 750 Ω，额定电流0.3 A)
H．开关、导线
(1)上述器材中应选用的是________(填写各器材的字母代号)．
(2)实验电路应采用电流表________(选填“内”或“外”)接法．
(3)为使通过待测金属导线的电流能在0～0.5 A范围内改变，请按要求在方框内补充画出测量待测金属导线的电阻Rx的电路原理图．
解析：(1)电源必须选择；由于电源电动势3 V，电阻大约5 Ω，故最大电流不超过0.6 A，为减小误差应选择较小的量程，故选0.6 A的电流表，故选3 V量程的电压表；为使操作方便，应选择阻值较小的滑动变阻器。故答案为：A、C、D、F、H.
(2)由于＞，故待测电阻的阻值与电流表内阻阻值相接近，如果采用内接法，电流表的分压作用较大，故应该采用电流表外接法．
(3)电路图如图：
答案：(1)A、C、D、F、H　(2)外　(3)见解析
针对训练
4．在图中，甲、乙两图分别为测灯泡电阻R的电路图，下列说法不正确的是(　　)
　　　　　　 图甲　　　　　图乙
A．图甲的接法叫电流表外接法，图乙的接法叫电流表内接法
B．图甲中R测＞R真，图乙中R测＜R真
C．图甲中误差由电压表分流引起，为了减小误差，应使R?RV，故此法测较小电阻好
D．图乙中误差由电流表分压引起，为了减小误差，应使R?RA，故此法测较大电阻好
解析：图甲叫作电流表的外接法，图乙叫作电流表的内接法，A正确；图甲由于电压表的分流导致电流的测量值偏大，由R＝可知，R测＜R真；R越小，电压表分流越小，误差越小，因此这种接法适合测小电阻；图乙由于电流表的分压，导致电压的测量值偏大．由R＝得R测＞R真，R越大，电流表的分压越小，误差越小，因此这种接法适用于测大电阻，B错误，C、D正确．故选B.
答案：B
统揽考情
本章的内容较多，理论基础是闭合电路的欧姆定律，通常以电路分析、计算和实验题的形式考查，近几年来，实验题的考查是重中之重．从近几年的高考来看，各省市的高考题基本都涉及本章的实验，考查范围较广，有实验仪器的选择与使用、实验过程与结果的分析以及实验设计，涉及的实验有多用电表的使用、伏安法测电阻、电流表(电压表)的改装和测电源电动势和内阻．这要求我们在深刻理解闭合电路的欧姆定律、熟练掌握电路分析方法的基础上，对有关的几个实验在原理、实质上有明确的认识．
真题例析
(2018·全国卷Ⅰ)某实验小组利用如图(a)所示的电路探究25 ℃～80 ℃范围内某热敏电阻的温度特性．所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT，其标称值(25 ℃时的阻值)为900.0 Ω；电源E(6 V，内阻可忽略)；电压表 (量程150 mV)；定值电阻R0(阻值20.0 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～999.9 Ω)；单刀开关S1，单刀双掷开关S2.
实验时，先按图(a)连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0 ℃.将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0；保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0；断开S1，记下此时R2的读数；逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0 ℃.实验得到的R2t数据见下表．
t/℃ 25.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0
R2/Ω 900.0 680.0 500.0 390.0 320.0 270.0 240.0
回答下列问题：
(1)在闭合S1前，图(a)中R1的滑片应移动到________(选填“a”或“b”)端．
(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出R2t曲线：________．
(3)由图(b)可得到RT，在25 ℃～80 ℃范围内的温度特性．当t＝44.0 ℃时，可得RT＝________Ω.
(4)将RT握于手心，手心温度下R2的相应读数如图(c)所示，该读数为________Ω，则手心温度为________ ℃.
解析：(1)闭合开关S1前，应让滑片移动到b端，使滑动变阻器连入电路的阻值最大．
(2)见答案．
(3)由题图象可知t＝44.0 ℃时，电阻的阻值为450.0 Ω.
(4)由题图(c)可得电阻箱阻值为620.0 Ω，由题图(b)可得温度约为33.0 ℃.
答案：(1)b
(2)如图所示
(3)450.0　(4)620.0　33.0
针对训练
(2018·天津卷)某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10 kΩ)，除了Rx、开关S、导线外，还有下列器材供选用：
A．电压表(量程0～1 V，内阻约10 kΩ)
B．电压表(量程0～10 V，内阻约100 kΩ)
C．电流表(量程0～1 mA，内阻约30 Ω)
D．电流表(量程0～0.6 A，内阻约0.05 Ω)
E．电源(电动势1.5 V，额定电流0.05 A，内阻不计)
F．电源(电动势12 V，额定电流2 A，内阻不计)
G．滑动变阻器R0(阻值范围0～10 Ω，额定电流2 A)
(1)为使测量尽量准确，电压表选用________，电流表选用________，电源选用______(均选填器材的字母代号)．
(2)画出测量Rx阻值的实验电路图．
(3)该同学选择器材、连接电路和操作均正确，从实验原理上看，待测电阻测量值会________其真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)，原因是___________________________________________________．
解析：(1)若电源选用E，则通过Rx的最大电流为0.15 mA，电流表选用C还达不到半偏，故电源应选用F.电压表内阻应尽可能与被测电阻阻值相差大一些且接近电源电压，故电压表选用B.由此可知电路中的电流约为1 mA，故电流表选用C.
(2)因为待测电阻阻值较大，所以电流表应采用内接法．因为滑动变阻器的阻值很小，若采用限流接法接入电路起不到多大的限流作用，所以滑动变阻器应采用分压接法，实验电路图如图所示．
(3)因为电流表采用内接法，电压表测出的电压为Rx与电流表串联后两端电压，U测＞U实，而R＝，所以R测＞R实．
答案：(1)B　C　F　(2)见解析图　(3)大于　电压表的读数大于待测电阻两端的实际电压(其他表述正确也可)
1．(2018·海南卷)(多选)如图，三个电阻R1、R2、R3的阻值均为R，电源的内阻r＜R，c为滑动变阻器的中点．闭合开关后，将滑动变阻器的滑片由c点向a端滑动，下列说法正确的是(　　)
A．R2消耗的功率变小
B．R3消耗的功率变大
C．电源输出的功率变大
D．电源内阻消耗的功率变大
解析：滑片由c向a滑动，R左减小，电流增大，功率变大，R右增大，电流减小，功率变小，A、B错误．并联电阻从最大逐渐减小并且最后大于电源内阻，所以电源输出功率变大，C正确；随并联电阻的减小，电路总电阻减小，电流增大，电源内阻消耗的功率增大，D正确．
答案：CD
2．(2018·全国卷Ⅱ)某同学组装一个多用电表．可选用的器材有：微安表头(量程100 μA，内阻900 Ω)；电阻箱R1(阻值范围0～999.9 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～99 999.9 Ω)；导线若干．
要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表．组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡．
回答下列问题：
(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2，其中*为公共接线柱，a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱．
(2)电阻箱的阻值R1＝_______Ω，R2＝_________Ω(保留到个位)．
解析：(1)如图所示．
(2)接a时改装成量程为1 mA的电流表，有
IgRg＝(I－Ig)R1，
解得R1＝100 Ω.
接b时改装成量程为3 V的电压表，有
U＝IgRg＋IR2，
解得R2＝ 2 910 Ω.
答案：(1)见解析图　(2)100　2 910
3．(2017·全国卷Ⅱ)某同学利用如图甲所示的电路测量一微安表(量程为100 μA，内阻大约为2 500 Ω)的内阻．可使用的器材有：两个滑动变阻器R1、R2(其中一个最大阻值为20 Ω，另一个最大阻值为2 000 Ω)；电阻箱Rz(最大阻值为99 999.9 Ω)；电源E(电动势约为1.5 V)；单刀开关S1和S2.C、D分别为两个滑动变阻器的滑片．
(1)按原理图甲将图乙中的实物连线．
(2)完成下列填空：
①R1的最大阻值为________(选填“20”或“2 000”)Ω.
②为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图甲中的滑动变阻器的________(选填“左”或“右”)端对应的位置；将R2的滑片D置于中间位置附近．
③将电阻箱Rz的阻值置于2 500.0 Ω，接通S1.将R1的滑片置于适当位置，再反复调节R2的滑片D的位置．最终使得接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前B与D所在位置的电势________(选填“相等”或“不相等”)．
④将电阻箱Rz和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将Rz的阻值置于2 601.0 Ω时，在接通S2前后，微安表的示数也保持不变．待测微安表的内阻为________Ω(结果保留到个位)．
(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议：______________
______________________________________________________
_____________________________________________________.
解析：(2)①滑动变阻器的分压式接法要求选用最大阻值较小的滑动变阻器，因此R1要选择最大阻值为20 Ω的滑动变阻器．
②开始时将R1的滑片移动到滑动变阻器的左端对应的位置，可使得微安表上的电压最小，从而保护了微安表．
③接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前后在BD中无电流流过，可知B与D所在位置的电势相等．
④因B与D电势相等，＝，对调后＝，解得RA＝＝2 550 Ω.
答案：(1)连线如图
(2)①20　②左　③相等　④2 550
(3)调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程
4．(2018·全国卷Ⅲ)一课外实验小组用如图(a)所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值．图中R0为标准定值电阻(R0＝20.0 Ω)； 可视为理想电压表；S1为单刀开关，S2为单刀双掷开关；E为电源；R为滑动变阻器．采用如下步骤完成实验：
(1)按照实验原理线路图(a)，将图(b)中实物连线________．
(2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置，闭合S1.
(3)将开关S2掷于1端，改变滑动变阻器滑动端的位置，记下此时电压表 的示数U1；然后将S2掷于2端，记下此时电压表 的示数U2.
(4)待测电阻阻值的表达式Rx＝___________(用R0、U1、U2表示)．
(5)重复步骤(3)，得到下表数据．
1 2 3 4 5
U1/V 0.25 0.30 0.36 0.40 0.44
U2/V 0.86 1.03 1.22 1.36 1.49
3.44 3.43 3.39 3.40 3.39
(6)利用上述5次测量所得的平均值，求得Rx＝____________Ω(保留一位小数)．
解析：(1)根据原理图，沿电流的流向依次连接．①先将E、R、S1连接起来，组成闭合回路．②将R0、Rx与R连接起来．③将 、S2与Rx连接起来．
(4)由于 为理想电压表，故S2接1、或接2时流过R0、Rx的电流相等．根据部分电路欧姆定律和串联电路的特点，得＝，解得Rx＝R0.
(6)将各次的代入Rx＝R0，得
Rx1＝48.8 Ω，Rx2＝48.6Ω，Rx3＝47.8Ω，
Rx4＝48.0 Ω，Rx5＝47.8 Ω，
然后求平均值，即Rx＝＝48.2 Ω.
答案：(1)实物连线如下图所示
(4)R0
(6)48.2
5．(2019·海南卷)用实验室提供的器材设计一个测量电流表内阻的电路．实验室提供的器材为：待测电流表A(量程10 mA，内阻约为50 Ω)，滑动变阻器R1，电阻箱R，电源E(电动势约为6 V，内阻可忽略)，开关S1和S2，导线若干．
(1)根据实验室提供的器材，在图(a)所示虚线框内将电路原理图补充完整，要求滑动变阻器起限流作用；
(2)将图(b)中的实物按设计的原理图连线________；
(3)若实验提供的滑动变阻器有两种规格：
①10 Ω，额定电流2 A；
②1 500 Ω，额定电流0.5 A.
实验中应该取________(选填“①”或“②”)．
解析：(1)电路原理图如图所示．
(2)实物连线如图所示．
(3)待测电流表两端允许的最大电压为
UA＝0.01×50 V＝0.5 V，
当S2断开，电流表满偏时，滑动变阻器的阻值为：
R＝＝ Ω＝550 Ω.
故滑动变阻器选择②.
答案：(1)电路图见解析　(2)实物连线见解析　(3)②