高中物理 第3章 交变电流章末检测 鲁科版选修32

【创新设计】2014-2015学年高中物理第3章交变电流章末检测鲁
科版选修3-2
(时间：90分钟满分：100分)
一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分．)
1．某同学做三种导电元件的导电性能实验，他根据所测量数据分别绘制了三种元件的I－U图像，如图1(甲、乙、丙)所示，则下述判断正确的是 ( )
图1
A．只有乙图正确
B．甲、丙图的曲线肯定是偶然误差太大
C．甲、丙不遵从欧姆定律，肯定不可能
D．甲、乙、丙三个图都可能正确，并不一定有较大误差
答案 D
解析金属的电阻率随温度的升高而增大，丙图可能为金属导体；半导体材料的电阻率随温度升高而减小，如甲图；某些线性元件电阻率不随温度变化，如乙图．因此，甲、乙、丙三个图都可能正确，并不一定因误差引起．
2．关于导体的电阻，下列说法正确的是( )
A．导体的电阻仅由导体两端的电压决定
B．导体的电阻在一定温度下仅由长度和横截面积决定
C．导体的电阻在一定温度下由导体的长度、粗细及材料决定
D．导体的电阻与导体所通电流的大小有关
答案 C
解析导体的电阻由材料的电阻率、长度、横截面积决定，与电压、电流无关，因此A、B、D错误，C正确．
3．北京正负电子对撞机的储存环是长240 m的近似圆形轨道．当环中的电流为10 mA时，电子的速率为十分之一光速，则在整个环中运行的电子数目约为( )
A ．5×1011
(个)
B ．5×1019
(个)
C ．10×10－3
(个) D ．10×103
(个) 答案 A
解析 由I ＝neSv ，电子总数N ＝nSL ，得N ＝IL ev ＝10×10－3
×240
1.6×10－19×3×107
个＝
5×1011
(个)，选A.
4．一根均匀导线，现将它均匀拉长，使导线的直径减小为原来的一半，此时它的阻值为64 Ω，则导线原来的电阻值为( )
A ．128 Ω
B ．32 Ω
C ．4 Ω
D ．2 Ω
答案 C
解析 由导线的体积π⎝ ⎛⎭
⎪⎫d 22
l 不变可知，当导线的直径减小为原来的一半时，它的长度增大为原来的4倍，又由R ＝ρl S
可知导线的电阻为原来的16倍，故导线原来的电阻值为4 Ω.选C.
5．两个小灯泡，分别标有“1 A 4 W ”和“2 A 1 W ”的字样，则它们均正常发光时的电阻阻值之比为 ( )
A ．2∶1
B ．16∶1
C ．4∶1
D ．1∶16 答案 B
解析 由P ＝I 2
R 知：R ＝P I 2，所以R 1∶R 2＝41∶14
＝16∶1
6．电压都是110 V ，额定功率P A ＝100 W ，P B ＝40 W 的灯泡两盏，若接在电压为220 V 的电路上，使两盏灯炮均能正常发光，且消耗功率最小的电路是( )
答案 C
解析 判断灯泡能否正常发光，就要判断电压是否是额定电压，或电流是否是额定
电流，对灯泡有P ＝UI ＝U 2
R
，可知R A ＜R B .
对于A 电路，由于R A ＜R B ，所以U B ＞U A ，且有U B ＞110 V ，B 灯被烧毁，U A ＜110 V ，A 灯不能正常发光．
对于B 电路，由于R B ＞R A ，A 灯又并联变阻器，并联电阻更小于R B ，所以U B ＞U 并，B 灯烧毁．
对于C 电路，B 灯与变阻器并联电阻可能等于R A ，所以可能U A ＝U B ＝110 V ，两灯可以正常发光．
对于D 电路，若变阻器的有效电阻等于A 、B 的并联电阻，则U A ＝U B ＝110 V ，两灯可以正常发光．
比较C 、D 两个电路，由于C 电路中变阻器功率为(I A －I B )×110 V ，而D 电路中变阻器功率为(I A ＋I B )×110 V ，所以C 电路消耗电功率最小．
二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有错选的不得分．把正确选项前的字母填在题后的括号内)
图2
7．如图2所示，在一幢居民楼里有各种不同的用电器，如电灯、电视机、洗衣机、微波炉、排油烟机等．停电时，用多用电表测得A 、B 间的电阻为R ；供电后，设各家用电器全都同时使用时，测得A 、B 间电压为U ，进线电流为I ；经过一段时间t ，从总电能表中测得这段时间内消耗的电能为W ，则下列表达式用来计算该幢楼居民用电的总功率，其中正确的是( )
A ．P ＝I 2
R B ．P ＝U 2R C ．P ＝IU D ．P ＝W t
答案 CD
解析 电路消耗的电功率的计算公式P ＝UI, P ＝W
t
是普遍适用的，而A 、B 两选项只适用于纯电阻电路，而电视机、洗衣机、微波炉和排油烟机都不是纯电阻，所以A 、B 错误， C 、D 正确．
图3
8．如图3所示，设电表内阻对电路的影响不计，外电阻R1≠R2≠R3.若把电流表和电压表位置对换，则( )
A．电流表读数为零
B．电压表读数为零
C．电流表读数不为零
D．电压表读数不变
答案BC
解析由于电表均为理想的，故当两表位置对换后，R2、R3均被电流表短路，电压表读数为零，则电路中总电阻减小，总电流增大．电流表读数不为零，即B、C正确．9．实验室中常用滑动变阻器来调节电流的大小，有时用一个不方便，需用两个阻值不同的滑动变阻器，一个作粗调(被调节的电流变化大)，一个作微调(被调节的电流变化小)．使用时连接方式可以是串联，也可以是并联，如图4所示，则( )
图4
A．串联时，阻值大的变阻器作粗调
B．串联时，阻值大的变阻器作微调
C．并联时，阻值大的变阻器作微调
D．并联时，阻值大的变阻器作粗调
答案AC
解析在串联时，总电阻等于各个电阻之和，阻值大的电阻起主要作用，调大电阻时变化大，应该作为粗调，小电阻作为细调；在并联时，总电阻的倒数等于各个电阻的倒数之和，所以并联后的阻值比小阻值还要小，小电阻起主要作用，调小阻值的电阻变化大，应该作为粗调，大阻值电阻作为细调．
10．下表列出了不同品牌电冰箱和电风扇铭牌上的主要项目.
容声冰箱BCD—208 B/HC格力电风扇KYTA—30 A
根据铭牌上提供的信息，正确的是( )
A ．一天内连续运转的电风扇比正常工作的电冰箱消耗的电能多
B ．一天内正常工作的电冰箱比连续运转的电风扇消耗的电能多
C ．电风扇额定电流比电冰箱大
D ．电风扇额定电流比电冰箱小 答案 AD
解析 由表可知冰箱一天耗电能为1.00 kW ·h ，连续转动的电风扇一天内消耗的电能为E ＝Pt ＝50×10－3
×24 kW ·h ＝1.2 kW ·h ，可知A 正确，B 错误．冰箱的额定电流I 1＝P 1U 1＝
140220 A ＝0.64 A ．而电风扇的额定电流为I 2＝P 2U 2＝50
220
A ＝0.23 A ．可知C 错
误，D 正确．
三、实验题(本题16分)
11．(8分)用伏安法测量一个定值电阻的电阻值，现有的器材规格如下： A ．待测电阻R x (大约100 Ω)
B ．直流毫安表A 1(量程0～10 mA ，内阻约100 Ω)
C ．直流毫安表A 2(量程0～40 mA ，内阻约40 Ω)
D ．直流电压表V 1(量程0～3 V ，内阻约5 k Ω)
E ．直流电压表V 2(量程0～15 V ，内阻约15 k Ω)
F ．直流电源(输出电压4 V ，内阻不计)
G ．滑动变阻器R (阻值范围0～50 Ω，允许最大电流1 A) H ．开关一个、导线若干
(1)根据器材的规格和实验要求，为使实验结果更加准确，直流毫安表应选
________，直流电压表应选________．
(2)在方框内画出实验电路图，要求电压和电流的变化范围尽可能大一些． (3)用铅笔按电路图将实物图连线．
图5
答案 (1)C D (2)电路图见解析 (3)实物图见解析
解析 (1)由于直流电源的电动势为4 V ，待测电阻R x 阻值约100 Ω，故通过R x
的最大电流约为40 mA ，所以直流毫安表应选C ；直流电压表若选15 V 量程，则读数误差较大，故应选D.
(2)由于要求电压和电流的变化范围尽可能大一些，所以滑动变阻器采用分压式接法；
由于R V R x ＝
5 000100＝50＞R x R A ＝100
40
＝2.5，故电流表采用外接法．电路图如图：
(3)根据电路图，实物图连线如图：
12．(8分)小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变化，一研究性学习小组在实验室通过实验研究这一问题，实验室备有的器材是：电压表(3 V ，3 k Ω)、电流表(0～0.6 A ，0.1 Ω)、电池、开关、滑动变阻器、待测小灯泡、导线若干．实验时，要求小灯泡两端电压从零逐渐增大到额定电压．
(1)他们应选用图中图所示的________电路进行实验；
(2)根据实验测得数据描绘出如图6所示U－I图像，由图分析可知，小灯泡电阻随温度T变化的关系是________________________________．
图6
(3)已知实验中使用的小灯泡标有1.5 V字样，请你根据上述实验结果求出小灯泡在1.5 V电压下的实际功率是________ W.
答案(1)A
(2)电阻的阻值随温度升高而增大
(3)0.69
解析(1)由题意可知电压从0开始调节，则必选分压式C、D两项排除，又因灯泡的阻值开始时很小，故电流表外接，只有A对．
(2)由图6可知电阻的阻值随温度的升高而增大．
(3)由图6可知当U1＝1.5 V时I1＝0.46 A，故P L＝U L·I L＝1.5×0.46 W＝0.69 W.
四、计算题(本题共4小题，共40分，计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)
图7
13．(8分)如图7所示的电路中，电源电压为60 V，内阻不计，电阻R＝2 Ω，电动机的内阻R0＝1.6 Ω，电压表的示数为50 V，电动机正常工作，求电动机的输出功率．
答案 210 W
解析 电动机正常工作时，电动机两端的电压U 0＝50 V ，此时通过电路中的电流：
I ＝U R ＝E －U 0R
＝5 A ，电动机的输出功率P 出＝U 0I －I 2R 0＝210 W.
图8
14．(8分)如图8所示，电源电压恒为U ＝14 V ，小灯泡L 标有“4 V ，8 W ”，电动机的线圈电阻r M ＝1.0 Ω，当变阻器调到2 Ω时，小灯泡与电动机均正常工作，求电动机的机械效率．
答案 66.7%
解析 小灯泡正常工作I ＝P
U 1
＝2 A 电动机输入功率P 入＝I (U －U 1－IR )＝12 W 线圈电阻消耗功率P 内＝I 2
r M ＝4 W 所以电动机的机械效率η＝
P 入－P 内P 入×100%＝12－4
12
×100%＝66.7%. 15．(12分)有一个电路，电阻R 和小灯泡L 串联接在电源两端．电源电压为15 V ，内阻不计，已知电阻R ＝3 Ω，且R 在电路中1 s 内产生的电热为27 J ，灯泡L 的额定功率为32 W(假设小灯泡的电阻不随温度而变化)，求：
(1)小灯泡的阻值； (2)小灯泡的额定电压； (3)小灯泡在电路中实际电功率． 答案 (1)2 Ω (2)8 V (3)18 W
解析 (1)由公式Q ＝U 2
R t 得到的电阻两端电压：
U 1＝9 V
因为电阻R 与小灯泡串联在电路中
所以，小灯泡两端电压U 2＝U －U 1＝15 V －9 V ＝6 V 根据电压分配关系U 1U 2＝R 1R 2
得灯的电阻阻值R 2＝U 2U
1R 1＝6
9×3 Ω＝2 Ω.
(2)根据P 额＝U 2额
R 2
得到U 额＝8 V
即小灯泡额定电压为8 V.
(3)小灯泡的实际功率为P 2＝U 22
R 2＝62
2
W ＝18 W.
图9
16．(12分)如图9所示的电路中，R 1＝3 Ω，R 2＝9 Ω，R 3＝6 Ω，电源电压U ＝24 V 保持不变．当开关S 1、S 2均开启和均闭合时，灯泡L 都同样正常发光．
(1)画出两种情况的等效电路图，并标出流经灯泡的电流方向； (2)求灯泡正常发光时的电阻R
L 和电压U L . 答案 (1)见解析图 (2)R L ＝3 Ω，U L ＝4.8 V
解析 (1)S 1、S 2均断开时，R 1、R 2、L 串联，其等效电路图如图甲所示；S 1、S 2均闭合时，L 、R 1并联再与R 3串联这是一条支路，另一条支路是R 2，其等效电路图如图乙所示．
(2)S 1、S 2均断开时，电流处处相等，则有：
U L R L ＝U －U L R 1＋R 2
① S 1、S 2均闭合时，电路并联部分两端的电压相等，根据题意有：
U L R 1R L R 1＋R L
＝U －U L
R 3② 联立①②并代入已知数据解得：R L ＝3 Ω，U L ＝4.8 V.。