人教版选修3-1恒定电流专题含答案

恒定电流
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共6小题，共24.0分）
1.
如图所示，a、b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀电阻丝的伏安特性曲线，下列判断中正确的是(?
?
?)
A.
a代表的电阻丝较粗
B.
b代表的电阻丝较粗
C.
a代表的电阻丝的阻值小于b代表的电阻丝的阻值
D.
图线表示的电阻丝的阻值与电压成正比
2.
飞行器在太空飞行，主要靠太阳能电池提供能量。有一太阳能电池板，测得它的开路电压为800
mV，短路电流为40
mA。若将该电池板与一阻值为20
Ω的电阻连成一闭合电路，则它的路端电压是(?
?
)
A.
0.10
V
B.
0.20
V
C.
0.30
V
D.
0.40
V
3.
当电阻两端加上某一稳定电压时，在某段时间内通过该电阻的电荷量为0.3
C，消耗的电能为0.9
J。为在相同时间内使0.6
C的电荷量通过该电阻，在其两端需加的电压和消耗的电能分别是(?
?
?)
A.
3
V，1.8
J
B.
3
V，3.6
J
C.
6
V，1.8
J
D.
6
V，3.6
J
4.
如图所示为一玩具起重机的电路示意图。电源电动势为6
V，内阻为0.5
Ω，电阻R＝2.5
Ω，当电动机以0.5
m/s的速度匀速提升一质量为320
g的物体时，标有“3
V
0.6
W”的灯泡恰好正常发光，不计一切摩擦阻力，g取10
m/s2，则电动机的内阻为(?
?
?)
A.
1.25
Ω
B.
3.75
Ω
C.
5.625
Ω
D.
1
Ω
5.
在下图所示的四个电路中，电源内阻不计，两灯泡的阻值相等并小于滑动变阻器的最大阻值。当分别闭合开关S，将滑动变阻器触头从最左端移至最右端时，能使其中一个灯一直由暗变亮的同时，另一个灯一直由亮变暗，则符合要求的电路是(?
?
?)
A.
B.
C.
D.
6.
四盏灯连接如图所示，灯L1、L2标有“110
V
100
W”，灯L3、L4标有“110
V
40
W”，当在AB两点加上220
V电压时，在这四盏灯中实际消耗功率最小和最大的灯泡分别是(?
?
?)
A.
L1和L2
B.
L1和L3
C.
L3和L4
D.
L2和L4
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
7.
如图所示电路中，I为电流表示数，U为电压表示数，P为定值电阻R2消耗的功率，Q为电容器所带的电荷量，W为电源通过电荷量q时电源做的功。当变阻器滑动触头向右缓慢滑动过程中，如图所示的图象能正确反映各物理量关系的是(?
?
)
A.
B.
C.
???????
D.
8.
如图所示，GMR为巨磁电阻，当它周围的磁场增强时，其阻值增大；C为电容器。当有磁铁靠近GMR时，下列说法正确的有(?
?
?)
A.
电流表的示数减小
B.
电容器C的电荷量增大
C.
电压表的示数变小
D.
电源内部消耗的功率变大
9.
如图所示的电路中，电源内阻为r，R1、R3、R4均为定值电阻，电表均为理想电表。闭合开关S，将滑动变阻器的滑片向右移动，电流表和电压表示数变化量的绝对值分别为ΔI、ΔU。下列结论不正确的是(?
?
?)
A.
电流表示数变大，电压表示数变小
B.
电阻R1被电流表短路
C.
＞r
D.
＜r
10.
如图甲所示，电源的电动势E＝6
V，内阻为r，闭合开关S，滑动变阻器的滑片C从A端滑至B端的过程中，电路中的一些物理量的变化规律如图乙所示：图I描述电源的输出功率随端电压的变化规律，图II描述端电压随电流的变化规律、图III描述电源的效率随外电阻的变化规律，电表、导线对电路的影响不计。则下列说法正确的是(?
?
?)
A.
电源的内阻r为2
Ω
B.
滑动变阻器最大阻值6
Ω
C.
I图上b点的坐标(3
V，4.5
W)
D.
II图上a点的坐标(0.6
A，4.8
V)
三、实验题（本大题共2小题，共14.0分）
11.
为测定干电池的电动势和内阻，提供的实验器材如下：
A．完全相同的干电池两节(每节干电池电动势为1.5
V左右，内阻较小)
B．电流表A(量程为0.6
A，内阻约为0.5
Ω)
C．滑动变阻器R1(0～10
Ω，10
A)
D．滑动变阻器R2(0～100
Ω，1
A)
E．电流表G(0～3.0
mA，Rg＝10
Ω)
F．定值电阻R3＝990
Ω
G．定值电阻R4＝90
Ω
H．定值电阻R0＝3.0
Ω
(1)由于两节干电池的内阻较小，现将定值电阻R0＝3.0
Ω与两节干电池串联后作为一个整体进行测量。在进行实验时，滑动变阻器应选用____，由于无电压表，故将电流表G与某定值电阻串联改装成适当量程的电压表，则定值电阻应选用_____。(填实验器材前的字母)
(2)在下图的虚线方框中补充完整本实验电路的原理图。
(3)根据实验测得数据作出I2－I1的图象如图所示，其中I2为通过电流表G的电流，I1为通过电流表A的电流．根据该图象可知每节干电池的电动势为_____V，内阻为_____Ω。
12.
硅光电池在无光照时不产生电能，可视为一电子元件．某实验小组设计如图甲所示电路，给硅光电池加反向电压(硅光电池负极接高电势点，正极接低电势点)，探究其在无光照时的反向伏安特性。图中电压表V1量程选用0～3
V，内阻为6.0
kΩ；电压表V2的量程选用0～15
V，内阻约为30
kΩ；R0为保护电阻；直流电源电动势E约为12
V，内阻不计。
(1)根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路。
??
(2)用遮光罩罩住硅光电池，闭合开关S，调节变阻器R，读出电压表V1、V2的示数U1、U2。
①某次测量时，电压表V1的示数如图丙，则U1＝________V，可算出通过硅光电池的反向电流大小为________mA(结果保留2位小数)。
②该小组测出大量数据，筛选出下表所示的9组U1、U2数据，算出相应的硅光电池两端反向电压Ux和通过的反向电流Ix(表中“－”表示反向)，并在坐标纸上建立Ix－Ux坐标系，标出了与表中前5组Ux、Ix数据对应的5个坐标点。请你标出余下的4个坐标点，并绘出Ix－Ux图线。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
U1/V
0.00
0.00
0.06
0.12
0.24
0.42
0.72
1.14
1.74
U2/V
0.0
1.0
2.1
3.1
4.2
5.4
6.7
8.1
9.7
Ux/V
0.0
－1.0
－2.0
－3.0
－4.0
－5.0
－6.0
－7.0
－8.0
Ix/mA
0.00
0.00
－0.01
－0.02
－0.04
－0.07
－0.12
－0.19
－0.29
③由Ix－Ux图线可知，硅光电池无光照下加反向电压时，Ix与Ux成____________(填“线性”或“非线性”)关系。
四、计算题（本大题共4小题，共46.0分）
13.
在如图甲所示电路中，已知电源的电动势E＝6
V、内阻r＝1
Ω，A、B两个定值电阻的阻值分别为RA＝2
Ω和RB＝1
Ω，小灯泡的U－I图线如图乙所示，则小灯泡的实际电功率和电源的总功率分别为多少？
?
?
?
?
?
?甲?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
乙
14.
如图所示的电路中，R1＝4
Ω，R2＝2
Ω，滑动变阻器R3上标有“10
Ω
2
A”的字样，理想电压表的量程有0～3
V和0～15
V两挡，理想电流表的量程有0～0.6
A和0～3
A两挡。闭合开关S，将滑片P从最左端向右移动到某位置时，电压表、电流表示数分别为2
V和0.5
A；继续向右移动滑片P至另一位置，电压表指针指在满偏的，电流表指针也指在满偏的。求电源电动势与内阻的大小。（保留两位有效数字）???????
15.
电路如图所示，电源电动势E＝30
V，内阻r＝3
Ω，电阻R1＝12
Ω，R2＝R4＝4
Ω，R3＝8
Ω，C为平行板电容器，其电容C＝3.0
pF，图中虚线到两极板距离相等，极板长l＝0.30
m，两极板的间距d＝1.0×10－2m。求：
(1)若开关S处于断开状态，R3上的电压是多少？
(2)当开关闭合后，R3上的电压会变化，那么电容器上的电压等于多少？
(3)若开关S闭合时，有一带电微粒沿虚线方向以v0＝3.0
m/s的初速度射入C的电场中，刚好沿虚线匀速运动，问：当开关S断开后，此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C的电场中，能否从C的电场中射出？(要求写出计算和分析过程，g取10
m/s2)
16.
如图所示，电源电动势E＝64
V，内阻不计，电阻R1＝4
Ω，R2＝12
Ω，R3＝16
Ω，，开始开关S1闭合，S2断开，平行板电容器的两极板A、B与水平面的夹角θ＝37°，两极板A、B间的距离d＝0.4
m，板间有一个传动装置，绝缘传送带与极板平行，皮带传动装置两轮轴心相距L＝1
m，传送带逆时针匀速转动，其速度为v＝4
m/s，现有一个质量m＝0.1
kg、电荷量q＝＋0.02
C的工件（可视为质点，电荷量保持不变）轻放在传送带底端，工件与传送带间的动摩擦因数μ＝0.25。同时开关S2也闭合，极板间电场反向，电路瞬间能稳定下来。（g＝10
m/s2，sin
37°＝0.6，cos
37°＝0.8）求：
(1)开关S1闭合，S2断开时，两极板A、B间的场强大小和方向；
(2)工件在传送带上运动的加速度大小；
(3)工件从底端运动到顶端过程中，工件因与传送带摩擦而产生的热量。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】b图线上的点与坐标原点连线的斜率大，表示电阻小，由电阻定律R＝ρ，可知b代表的电阻丝较粗，选项B正确，选项A、C错误；
???????电阻是导体本身的性质，与电阻两端的电压无关，选项D错误。
故选：B
2.【答案】D
【解析】电源没有接入外电路时，路端电压值等于电源电动势，所以电动势E＝800
mV，
由闭合电路欧姆定律得，短路电流I短＝，所以电源内阻r＝＝
Ω＝20
Ω，
该电源与20
Ω的电阻连成闭合电路时，电路中电流I＝＝mA＝20
mA，
???????所以路端电压U＝IR＝400
mV＝0.4
V，D正确。
故选：D
3.【答案】D
【解析】设它的通电时间为t，电阻为R，因为W＝I2Rt，故Wt＝Q2R，
当通过该电阻的电荷量为0.3
C时，消耗的电能为0.9
J，所以0.9
J×t＝(0.3
C)2R，
当通过该电阻的电荷量为0.6
C时，Wt＝(0.6
C)2R，
联立解得W＝3.6
J，
根据W＝UQ可得，两端的电压为U＝＝6
V，故选项D正确.
故选：D
4.【答案】A
【解析】电动机输出功率P出＝mgv＝1.6
W，
灯泡中电流IL＝＝0.2
A，
干路电流I＝＝1
A，
电动机中电流IM＝I－IL＝0.8
A，
???????电动机的输入功率P＝U额IM＝IRM＋P出，解得RM＝1.25
Ω，A正确。
故选：A
5.【答案】C
【解析】对电路A，在变阻器的滑动触头由左向右滑动时，灯泡L1逐渐变亮，对L2来说，当P在最左端时，它与L1并联的电阻小于当P在最右端时L2的电阻，故它变亮，A错误；
对电路B，当P在最左端时，L1不发光，它会随P向右移动而变亮，当P在最右端时电路中的总电阻比P在最左端时要小，故电流变大，L2也会变亮，B错误；
对电路C，当P在最左端时，L1不亮，L2亮，当P在最右端时，L1亮，而L2不亮，故选项C正确；
???????对电路D，当P在最左端时，L1被短路，不亮，当P向右滑动时，L1始终被短路，故始终不亮，D错误。
故选：C
6.【答案】C
【解析】根据知，R1＝R2＝121
Ω，R3＝R4＝302.5
Ω。
灯L1、L2的小于灯L3、L4的电阻。L1和L4的电流相等，根据知，L4的功率大于L1的功率。
L2的电压与L3相等，根据???????知，L2的功率大于L3。
???????L1和L2电阻相等，通过L1的电流大于L2的电流，则根据P＝I2R，知L1的功率大于L2的功率，所以L3的功率最小，L4的功率最大，故C正确，A、B、D错误。
故选：C
7.【答案】AB
【解析】当变阻器滑动触头向右缓慢滑动时，变阻器接入电路的电阻减小，电路中电流增大，R2消耗的功率为P＝I2R2∝I2，故A正确；
电容器两端的电压UC＝E－I(R2＋r)，电荷量Q＝CUC＝C[E－I(R2＋r)]，则＝－C(R2＋r)，保持不变，则Q－I图象是向下倾斜的直线，故B正确；
电压表示数U＝E－Ir，U－I图象应是向下倾斜的直线，故C错误；
???????电源通过电荷量q时，电源做的功W＝qE，E是电源的电动势，则W－q图象是过原点的直线，故D错误。
故选：AB
8.【答案】AB
【解析】当有磁铁靠近GMR时，它周围的磁场增强，其阻值增大，则外电路电阻变大，电路的电流减小，电流表的示数减小，选项A正确；
电源内阻上的电压减小，故路端电压变大，则电压表的示数变大，选项C错误；
根据Q＝CU可知，电容器C的电荷量增大，选项B正确；
???????根据P内＝I2r可知，I减小，则电源内部消耗的功率变小，选项D错误。
故选：AB
9.【答案】ABC
【解析】R1、R2并联，再与R4串联，与R3并联，电压表测量路端电压，等于R3电压．
设R1、R2、R3、R4的电流分别为I1、I2、I3、I4，电压分别为U1、U2、U3、U4，干路电流为I总，路端电压为U，电流表电流为I.
R2变大，外电阻变大，I总变小，U＝E－I总r变大，U3变大，即电压表示数变大，I3变大，I总变小，I4＝I总－I3变小，U4变小，
???????而U1＝U－U4，U变大，则U1变大，I1变大，I总＝I＋I1，I1变大，故I变小，即电流表示数减小，A、B错误；
???????由闭合电路欧姆定律得U＝E－I总r，得＝r，由I总＝I＋I1，I变小，I1变大，I总变小，则|ΔI|>|ΔI总|，<，故故选：ABC
10.【答案】ACD
【解析】当滑动变阻器电阻与电源内阻相等时，电源输出功率最大，由图I可知，代入数据解得r＝2
Ω，故A正确；
电源效率，
当滑动变阻器阻值全部接入电路时，电源的效率最高，由图III可知，，解得R＝8
Ω，故B错误；
当输出功率达到最大时即R＝r＝2
Ω时，此时的路端电压为3
V，b（3
V、4.5
W），故C正确；
???????当滑动变阻器全部接入电路时，，路端电压U=IR=4.8V，故II图上a点的坐标(0.6
A，4.8
V)，故D正确。
故选：ACD
11.【答案】(1)C
;F
(2)
??
???????(3)1.5;1
【解析】解：
(1)由测电源电动势和内阻的实验原理可知，为便于调节，滑动变阻器应选用C，而电流表G与定值电阻串联改装为电压表，两节干电池的电动势大约为3
V，因而改装后电压表的量程为0～3
V，而电流表G的量程为0～3.0
mA，因而需要串联的电阻为990
Ω，选用F。
(2)电路原理图如答图所示。
???
(3)由闭合电路的欧姆定律可得2E＝I2(Rg＋R3)＋I1(R0＋2r)，则I2＝－I1，故可得＝3.0×10－3，＝，解得E＝1.5
V，r＝1
Ω。
12.【答案】(1)连线如图
(2)①1.40；0.23；②描点绘出Ix－Ux图线如上图；③非线性
【解析】解：
(1)连线如图
???????
(2)①V1选用的是0～3
V量程，则刻度盘的分度值为0.1
V，按“十分之一”估读法应估读到0.01
V，故读得结果为1.40
V。因V1与硅光电池串联，故通过硅光电池的反向电流与通过V1的电流相同：I＝＝＝0.23
mA。
③因Ix－Ux图线为一条曲线，故Ix与Ux成非线性关系。
13.【答案】解：
设小灯泡两端电压为U，电流为I，由闭合电路欧姆定律有
E＝U＋(I＋)(RA＋r)?
代入数据有U＝1.5－0.75I
作电压与电流的关系图线，如图所示
交点所对应的电压U＝0.75
V(0.73
V～0.77
V均算正确)
电流I＝1
A(0.96
A～1.04
A均算正确)
则灯泡的实际功率P＝UI＝0.75
W(0.70
W～0.80
W均算正确)
电源的总功率P总＝E（I＋）＝10.5
W(10.1
W～10.9
W均算正确)
【解析】略
14.【答案】解：
滑片P向右移动的过程中，电流表示数在减小，电压表示数在增大，由此可以确定电流表量程选取的是0～0.6
A，电压表量程选取的是0～15
V，所以第二次电流表的示数为×0.6
A＝0.2
A
电压表的示数为×15
V＝5
V
当电流表示数为0.5A时，R1两端的电压为U1＝I1R1＝0.5×4
V＝2
V
回路的总电流为I总＝I1＋＝0.5＋A＝1.5
A
由闭合电路欧姆定律得E＝I总r＋U1＋U
即E＝1.5r＋2＋2①
当电流表示数为0.2
A时，R1两端的电压为U1′＝I1′R1＝0.2×4V＝0.8
V
回路的总电流为I总′＝I1′＋＝0.2＋A＝0.6A
由闭合电路欧姆定律得E＝I总′r＋U1′＋U3
即E＝0.6r＋0.8＋5②
联立①②解得E＝7.0
V，r＝2.0Ω?
【解析】略
15.【答案】解：
(1)S断开时，电阻R3两端电压为U3＝E＝16
V。?
(2)S闭合后，外阻为R＝＝6
Ω??
端电压为U＝E＝20V
电阻R3两端电压为U3′＝U＝13.3
V。?
(3)设微粒质量为m，电荷量为q，当开关S闭合时有：＝mg
当开关S断开后，设微粒加速度为a，则－mg＝ma??
设微粒能从C的电场中射出，则水平方向：t＝
竖直方向：y＝at2??
由以上各式求得：y＝0.01
m＞故微粒不能从C的电场中射出。
【解析】略
16.【答案】解：
(1)开关S1闭合，S2断开时，R1与R2串联，电路中的电流：
此时A、B之间的电势差等于R1两端的电压，所以：
两极板A、B间的场强大小：，电场方向为由B指向A。?
(2)开关S2也闭合，R1与R2串联电压不变，所以流过它们的电流不变，此时A、B之间的电势差等于R2两端的电压，
所以：
两极板A、B间的场强大小：
此时工件的受力如图，则沿传送带的方向由牛顿第二定律得：
垂直于传送带的方向：
(3)工件达到4m/s需要的时间：
工件的位移：
所以工件应该一直做加速运动，
此时传送带的位移：
工件相对于传送带的位移：
工件与传动带因摩擦而产生的热量：?。
【解析】略
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