人教版高中物理选修3-1：第2章章末综合检测.docx

高中物理学习材料
唐玲收集整理
高中物理选修3-1 章末检测
(时间：90分钟，满分：100分)
一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，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．如图2－13所示为三个门电路符号，A输入端全为“1”，B输入端全为“0”．下列判断正确的是( )
图2－13
A．甲为“非”门，输出为“1”
B．乙为“与”门，输出为“0”
C．乙为“或”门，输出为“1”
D．丙为“与”门，输出为“1”
答案：C
2．金属铂的电阻值对温度的高低非常“敏感”，所以可以利用铂的电阻随温度变化的性质制成铂电阻温度计，如图2－14所示的I－U图象中能表示金属铂的电阻情况的是( )
图2－14
解析：选C.铂属于金属导体，其电阻率将随温度的升高而增大，当有电流通过时，由于热效应，所以导体的温度升高，并且电流越大，温度越高，电阻也将越大．在I－U图线中各点与原点连线的斜率表示电阻的倒数，故C正确，A、B、D错误．
3．小灯泡通电后，其电流I随所加电压U变化
图2－15
的图线如图2－15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，则下列说法不．
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 ＝U 1I 2
C ．对应P 点，小灯泡的电阻为R ＝U 1
I 2－I 1
D ．对应P 点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM 所围的面积
解析：选C.在I －U 图象中，图象上某点与坐标原点连线斜率的倒数表示电阻，图象中图线的斜率逐渐减小，电阻应逐渐增大；对应P 点，小灯泡的电压为U 1，电流为I 2，根据欧姆定
律可知，小灯泡的电阻应为R ＝U 1I 2
；其工作功率为P ＝U 1I 2，即为图中矩形PQOM 所围的面积，因此本题应选择C 项．
4.两根材料相同的均匀导线x 和y 串联在电路中，两导线沿长度方向的电势变化情况分别如图2－16中的ab 段和bc 段图线所示，则导线x 和y 的横截面积之比为( )
图2－16
A ．2∶1
B ．1∶2
C ．6∶1
D ．1∶6
解析：选B.两导线串联，电流相等，I 1＝I 2，从两段图线上截取相同的电压，U 1＝U 2，保证电阻是相等的，此时长度之比为L 1∶L 2＝1∶2，由电阻定律知，横截面积之比等于长度之比S 1∶S 2＝1∶2，故B 正确，A 、C 、D 错误．
5.(2013江苏检测)如图2－17所示电路中，r 是电源的内阻，R 1和R 2是外电路中的电阻，如果用P r 、P 1和P 2分别表示电阻r 、R 1和R 2上所消耗的功率，当R 1＝R 2＝r 时，P r ∶P 1∶P 2等于( )
图2－17
A ．1∶1∶1
B ．2∶1∶1
C ．1∶4∶4
D ．4∶1∶1
解析：选D.在题图电路中，内电阻上通过的电流与外电路的总电流相同，内电阻与外电阻是串联关系，不能认为内电阻与外电阻是并联关系．因R 1＝R 2，令I 1＝I 2＝I ，I r ＝I 1＋I 2＝2I
则P r ∶P 1∶P 2＝I 2r r ∶I 21R 1∶I 22R 2＝4∶1∶1，所以D 选项是正确的．
6.如图2－18所示，直线a 为某电源的路端电压随电流的变化图线，直线b 为电阻R 两端的电压随电流强度的变化图线，用该电源和该电阻组成的闭合电路，电源的输出功率和电源的内电阻分别是( )
图2－18
A．4 W,0.5 ΩB．6 W,1 Ω
C．4 W,1 ΩD．2 W,0.5 Ω
解析：选A.如题意组成的闭合电路电流为2 A，路端电压为2 V，电动势为3 V，内电阻r＝
E I0＝
3
6
Ω＝0.5 Ω，电源输出功率为P＝UI＝2×2 W＝4 W，故A正确．
7．图2－19为测量某电源电动势和内阻时得到的U—I图线．用此电源与三个阻值均为3 Ω的电阻连接成电路，测得路端电压为4.8 V．则该电路可能为( )
图2－19
图2－20
解析：选B.由题中的U—I图线可知该电源的电动势为6 V，内阻为0.5 Ω.此电源与三个均为3 Ω的电阻连接成电路时：A项中的路端电压为4 V，B项中的路端电压为4.8 V，C项中的路端电压为5.7 V，D项中的路端电压为5.4 V.
8．压敏电阻的阻值R随所受压力的增大而减小，某兴趣小组利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图2－21甲所示．将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体A，电梯静止时电压表示数为U0，电梯在某次运动过程中，电压表的示数变化情况如图乙所示，下列判断中正确的是( )
图2－21
A．乙图表示电梯可能匀速下降
B．乙图表示电梯可能匀减速下降
C．乙图表示电梯可能变减速上升
D．乙图表示电梯可能变减速下降
解析：选D.由U—t图可知，V读数均匀减小，R阻值均匀减小，压力均匀增大．对物体A：
F N－mg＝ma，则知当F N增大时，a增大，所以其可能变加速上升或变减速下降，故D对．
9.(2011·高考上海卷)如图2－22所示电路中，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P从最高端向下滑动时，( )
图2－22
A．电压表V读数先变大后变小，电流表A读数变大
B．电压表V读数先变小后变大，电流表A读数变小
C ．电压表V 读数先变大后变小，电流表A 读数先变小后变大
D ．电压表V 读数先变小后变大，电流表A 读数先变大后变小
解析：选 A.设滑动变阻器总电阻为R 0.P 以上电阻为R x ，则变阻器在电路中的阻值R ′＝(R 0－R x )R x R 0
. 当R x ＝R 02
时，R ′最大．P 从最高端向下滑动时，回路总电阻先增大，后减小．当P 滑向中点时：
P 滑过中点后，R ′↓→I ↑→U ↓，由并联分流I A ＝R x R ′
I ，新的I A 增大，故A 正确． 10.(2012·天津一中高二检测)如图2－23所示，电路中电源的电动势为E ，内阻为r ，电压表内阻为10 k Ω，B 为静电计；两个电容器的电容分别为C 1和C 2，将开关S 合上一段时间后，下列说法中正确的是( )
图2－23
A ．若C 1>C 2，则电压表两端的电势差大于静电计两端的电势差
B ．若将滑动变阻器滑片P 向右滑动，则电容器
C 2所带电荷量增大
C ．C 1所带电荷量为零
D ．再将开关S 断开，然后使电容器C 2两极板间距离增大，则静电计张角增大
解析：选CD.电容器、静电计在电路稳定时都相当于断路，电压表没有示数，且此时相当于导线，则电压表的示数为零，C 1所带电荷量为零，选项A 、B 错误，C 正确．电容器C 2和静电计两端的电压等于电源的电动势，将开关S 断开，电容器极板上的电荷量不变，极板间距离增大，电压增大，则静电计张角增大，选项D 正确．
二、实验题(本题共2小题，共18分．按题目要求作答)
11．(8分)用如图2－24所示电路，测定一节干电池的电动势和内阻．电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R 0起保护作用．除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：
图2－24
a ．电流表(量程0.6 A 、3 A)；
b ．电压表(量程3 V 、15 V)；
c ．滑动变阻器(阻值范围0～10 Ω、额定电流2 A)；
d ．滑动变阻器(阻值范围0～100 Ω、额定电流1 A)．那么
(1)要正确完成实验，电压表的量程应选择__________ V ，电流表的量程应选择__________ A ；
R 应选择阻值范围是________Ω的滑动变阻器．
(2)引起该实验系统误差的主要原因是________．
答案：(1)3 0.6 0～10 (2)电压表的分流
图2－25
12．(10分)(1)某额定电压为8 V 的灯泡的伏安特性曲线如图2－25所示．若将它与一个R ＝7 Ω的定值电阻串联后接在电动势E ＝8 V 、内阻r ＝1 Ω的电源上，则通过该灯泡的实际电流为________ A ，该灯泡的实际功率为________ W.
(2)在测定金属丝电阻率的实验中，用螺旋测微器测得金属丝的直径如图2－26甲所示，d ＝________mm ；用多用电表的“×1”欧姆挡，调零后测得金属丝的电阻值如图乙所示，R ＝________Ω.若实验中测出金属丝的长度为L ，则该金属丝电阻率的表达式ρ＝________(用符号表示)．
图2－26
解析：(1)由题意可得I (R ＋r ＋R L )＝E ＝8 V ，即I (8＋R L )＝8 V ，结合题中图象可得I ＝0.5 A ，
对应此时灯泡的电阻R L ＝8 Ω，所以灯泡的实际功率P L ＝I 2R L ＝(0.5)2×8 W ＝2 W.
(2)金属丝的直径d ＝0.5 mm ＋23.0×0.01 mm ＝0.730 mm ，从多用电表中读出电阻R ＝8.0 Ω，
根据电阻定律R ＝ρL S ＝ρL π(d /2)2，得ρ＝πRd 24L
. 答案：(1)0.5 2 (2)0.730 8.0 πRd 24L
三、计算题(本题共4小题，共42分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
13．(10分)如图2－27所示，电源电动势E ＝10 V ，内阻r ＝1 Ω，电容器的电容C ＝40 μF ，电阻R 1＝R 2＝4 Ω，R 3＝5 Ω.接通开关S ，待电路稳定后，求：
图2－27
(1)理想电压表V 的读数；
(2)电容器的带电量．
解析：(1)电路稳定后，电容器和电压表所在支路可认为是断路，可得R 2上无电流通过，R 2两端电势相等，电压表的读数为R 3两端的电压，电容器两端电压为R 1两端的电压． 根据闭合电路欧姆定律，得电路的电流
I ＝E R 1＋R 3＋r ＝104＋5＋1
A ＝1 A 电压表的读数为U ＝IR 3＝1×5 V ＝5 V
(2)电容器两端电压为
U C ＝IR 1＝1×4 V ＝4 V
电容器的带电量为
Q ＝CU C ＝40×10－6×4 C ＝1.6×10－4 C.
答案：(1)5 V (2)1.6×10－4 C
14．(10分)在图2－28所示电路中，电源电动势E ＝6 V ，内阻r ＝1 Ω.D 为直流电动机，其电枢线圈电阻R ＝2 Ω，限流电阻R ′＝3 Ω.当电动机正常工作时，电压表示数为0.3 V ．求：
图2－28
(1)通过电动机的电流是多大？
(2)电动机输入的电功率、转变为热量的功率和输出机械功率各是多少？
解析：(1)通过电动机的电流I 与流过限流电阻R ′的电流相同，由I ＝U R ′得：I ＝0.33
A ＝ 0.1 A.
(2)由E ＝Ir ＋U ＋U D 可得电动机两端电压
U D ＝E －Ir －U ＝6 V －0.1×1 V －0.3 V ＝5.6 V
所以电动机输入的电功率P 入＝U D I ＝0.56 W.
电动机的发热功率P 热＝I 2R ＝0.02 W.
电动机的输出功率P 出＝P 入－P 热＝0.54 W.
答案：(1)0.1 A (2)0.56 W 0.02 W 0.54 W
15．(10分)一个允许通过的最大电流为2 A 的电源和一个滑动变阻器，接成如图2－29甲所示的电路，变阻器最大阻值为R 0＝22 Ω，电源路端电压U 随外电阻R 变化的规律如图乙所示，图中U ＝12 V 的直线为图线的渐近线，试求：
图2－29
(1)电源电动势和内电阻；
(2)A 、B 空载时输出电压的范围；
(3)若要保证变阻器的滑片能任意滑动，A 、B 两端所接负载的最小电阻为多大？
解析：(1)由题图乙可知，当R →∞时，E ＝12 V ，而当U ＝6 V ＝E 2
时，应有r ＝R ＝2 Ω. (2)当滑片滑至变阻器的最上端时，A 、B 两端输出电压最大值U max ＝E R 0＋r R 0＝1222＋2
×22 V ＝11 V
当滑片滑至变阻器的最下端时，A 、B 两端输出电压最小为零，故A 、B 空载时输出电压范围为0～11 V.
(3)当滑动片滑至变阻器的最上端时，通过电源的电流恰为最大电流2 A ，A 、B 两端所接负载电阻最小． I ＝E
R 0R AB R 0＋R AB ＋r ，解得R AB ＝4.9 Ω.
答案：(1)12 V 2 Ω (2)0～11 V (3)4.9 Ω
16．(12分)(2012·合肥一中高二检测)如图2－30所示的电路中，两平行金属板A 、B 水平
放置，两板间距离d ＝40 cm.电源电动势E ＝24 V ，内电阻r ＝1 Ω，电阻R ＝15 Ω.闭合开关S ，待电路稳定后，将一带正电的小球从B 板小孔以初速度v 0＝4 m/s 竖直向上射入板间．若
小球带电荷量q ＝1×10－2 C ，质量为m ＝2×10－2 kg ，不考虑空气阻力．那么，滑动变阻器
接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达A 板？此时电源输出功率是多大？(g 取10 m/s 2
)
图2－30
解析：设两板间电压为U AB ，由动能定理：
－mgd －qU AB ＝0－12
mv 20， 所以U AB ＝12mv 20－mgd q
＝⎝ ⎛⎭
⎪⎫12×42－10×0.4×2×10－21×10
－2 V ＝8 V. 则滑动变阻器两端电压U 滑＝U AB ＝8 V.
设通过滑动变阻器电流为I ，由闭合电路欧姆定律得：
I ＝E －U 滑R ＋r ＝24 V －8 V 15 Ω＋1 Ω＝1 A. 滑动变阻器电阻：R 滑＝
U 滑I
＝8 Ω. 电源输出功率：P ＝I 2(R ＋R 滑)＝23 W. 答案：8 Ω 23 W。