2016-2017学年高中物理第2章电路章末综合测评粤教版选修3-1

章末综合测评(二) 电路
(时间：60分钟 满分：100分)
一、选择题(本题共8个小题，每小题6分，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1～5题只有一项符合题目要求，第6～8题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
1．一个标有“220 V 60 W”的白炽灯泡，当用多用电表的欧姆挡法测量它的电阻时，其阻值( )
A ．接近于807 Ω
B ．接近于3.7 Ω
C ．明显大于807 Ω
D ．明显小于807 Ω
【解析】 金属的电阻率随温度的升高而增大，根据P ＝U 2
R
，解得“220 V 60 W”灯泡的电阻约为807 Ω.此时，灯泡的温度很高，电阻很大，而用欧姆表测电阻，电阻是不工作时的电阻，温度很低，电阻小．D 选项正确．
【答案】 D
2．如图1所示为将不同电压加在一段金属导体两端，在温度不变的情况下所测得的I ­U 图线．试根据图线回答：若将这段金属导体在保持长度不变的前提下增大其横截面积，则这段导体的电阻( )
图1
A ．等于4.0 Ω
B ．大于2.0 Ω
C ．小于2.0 Ω
D ．等于2.0 Ω
【解析】 由图象知R ＝2 Ω，若保持长度不变，增大横截面积，则电阻要变小，故选项C 正确．
【答案】 C
3．(2015·德阳高二检测)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)，在整个环中运行的电子数目为(电子电荷量e ＝1.6×10
－19 C)( ) A ．5×1011
B ．5×1010
C ．1×102
D ．1×104
【解析】 电子转一圈的时间t ＝s v ＝2403×10
7 s ＝8×10－6
s. 整个环中电子的电荷量Q ＝It ＝10×10－3×8×10－6 C ＝8×10－8 C.
所以电子的数目n ＝Q e ＝5×1011
.故A 正确，B 、C 、D 错误．
【答案】 A
4. (2015·北京高考)如图2所示，其中电流表A 的量程为0.6 A ，表盘均匀划分为30
个小格，每一小格表示0.02 A ；R 1的阻值等于电流表内阻的12
；R 2的阻值等于电流表内阻的2倍．若用电流表A 的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则下列分析正确的是( )
图2
A ．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.04 A
B ．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.02 A
C ．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06 A
D ．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.01 A
【解析】 设电流表A 的内阻为R A ，用电流表A 的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值时，若将接线柱1、2接入电路，根据并联电路的特点，(I 1一I A )R 1＝I A R A ，解得I 1＝3I A ＝0.06 A ，则每一小格表示0.06 A ；若将接线柱1、3接入电路，则(I 2－I A )R 1＝I A R A ，解得I 2＝3I A ＝0.06 A ，则每一小格表示0.06 A ．选项C 正确．
【答案】 C
5．(2015·安徽高考)一根长为L 、横截面积为S 的金属棒，其材料的电阻率为ρ，棒内单位体积自由电子数为n ，电子的质量为m 、电荷量为e .在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v ，则金属棒内的电场强度大小为( ) 【导学号：30800030】
图3
A.mv 2
2eL
B.mv 2Sn e C ．ρ nev
D.ρev SL 【解析】 由电流定义可知：I ＝q t ＝nvtSe t
＝neSv ，
由欧姆定律可得：U ＝IR ＝neSv ·ρL S ＝ρneLv ，
又E ＝U L
，故E ＝ρnev ，选项C 正确．
【答案】 C
6．已知如图4所示，电源内阻不计．为使电容器的带电量增大，可采取以下那些方法
( )
图4
A ．增大R 1
B ．增大R 2
C ．增大R 3
D ．减小R 1
【解析】 由于稳定后电容器相当于断路，因此R 3上无电流，电容器相当于和R 2并联．只有增大R 2或减小R 1才能增大电容器C 两端的电压，从而增大其带电量．改变R 3不能改变电容器的带电量．
【答案】 BD
7.如图5所示的电路中，电源的电动势E 和内电阻r 恒定不变，电灯L 恰能正常发光，如果变阻器的滑片向b 端滑动，则( )
图5
A ．电灯L 更亮，电流表的示数减小
B ．定值电阻R 2消耗的功率减小
C ．电灯L 变暗，电源的总功率减小
D ．电灯L 变暗，电流表的示数增大
【解析】 滑片向b 端滑动，R 1变大，电路中总电阻变大，根据I ＝E
R 总＋r 知I 减小，
电流表示数减小，根据E ＝U 外＋Ir ，U 外变大，灯泡两端电压变大，故电灯L 更亮．再根据P 2＝I 2
2R 2，I 减小，I L 变大，故I 2变小，R 2功率变小，故C 、D 错误，A 、B 正确．
【答案】 AB
8.如图6所示电路中，电源电动势为E ，内阻为r ，串联的固定电阻为R 2，滑动变阻器
的总阻值是R1，电阻大小关系为R1＋R2＝r，则在滑动触头从a端滑到b端过程中，下列描述正确的是( )
图6
A．电路的总电流先减小后增大
B．电路的路端电压先增大后减小
C．电源的输出功率先增大后减小
D．滑动变阻器R1上消耗的功率先减小后增大
【解析】由并联的知识可知，当滑动变阻器触头处于中央位置
时，变阻器的总电阻和电路的总电阻最大，故滑动触头从a端滑到b
端过程中，总电阻先增大后减小，总电流先减小后增大，由U外＝E－
Ir，电路的路端电压先增大后减小，A、B正确；因为外电路的电阻一
直小于电源内阻．由P出－R图象可以看出(如图所示)，在虚线左侧，电源的输出功率先增大(箭头向右)后减小(箭头向左)，故C正确；对于D选项，可把R2拉到电源内部去，看成内部的一部分，此时R外小于电源内阻(r＋R2)，由图看出在虚线左侧，R1消耗功率先增大后减小，D错．
【答案】ABC
二、非选择题(本题共4小题，共52分，按题目要求作答)
9．(8分)在“测定电池的电动势和内阻”的实验中，已连接好部分实验电路．
甲乙
图7
(1)按图7甲所示的实验电路，把图乙中剩余的电路连接起来．
(2)在图乙的电路中，为避免烧坏电表，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于________端(选填“A”或“B”)．
(3)如图8是根据实验数据作出的U－I图象，由图可知，电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.
图8
【解析】 (1)电路连接如图所示．
(2)闭合开关前，滑动变阻器接入电路中的阻值应该最大，故滑片应置于B 端．
(3)由题图图象可知，电源电动势为1.5 V ，内阻r ＝1.5－1.00.5
Ω＝1.0 Ω. 【答案】 (1)见解析图 (2)B (3)1.5 1.0
10．(10分)(2016·烟台高二检测)在“测定金属导体的电阻率”的实验中，待测金属丝的电阻R x 约为5 Ω，实验室备有下列实验器材
A ．电压表V 1(量程0～3 V ，内阻约为15 kΩ)
B ．电压表V 2(量程0～15 V ，内阻约为75 kΩ)
C ．电流表A 1(量程0～3 A ，内阻约为0.2 Ω)
D ．电流表A 2(量程0～0.6 A ，内阻约为11 Ω)
E ．变阻器R 1(0～100 Ω，0.6 A)
F ．变阻器R 2(0～2 000 Ω，0.1 A)
G ．电池组E (电动势为3 V ，内阻约为0.3 Ω)
H ．开关S ，导线若干
(1)为减小实验误差，应选用的实验器材有(填代号)________．
(2)为减小实验误差，应选用图9中________(填“甲”或“乙”)为该实验的电路原理图，并按所选择的电路原理图把图10中的实物图用线接连起来．
甲 乙
图9
图10
图11
(3)若用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00 cm ，用螺旋测微器测得金属丝的直径(如图11甲)及两电表的示数如图乙所示，则金属丝的直径为________mm ，电阻值为________Ω.
【解析】 (1)由于电源的电动势为3 V ，所以电压表应选A ，被测电阻阻值约为5 Ω，
电路中的最大电流约为I ＝E R x ＝35
A ＝0.6 A ，电流表应选D ，根据变阻器允许通过的最大电流可知，变阻器应选E ，还要选用电池和开关，导线若干．故应选用的实验器材有：ADEGH.
(2)由于R V R x >R x
R A
，应采用电流表外接法，应选乙图所示电路，实物连接如图所示．
(3)从螺旋测微器可以读出金属丝的直径为0.635 mm ，从电压表可以读出电阻两端电压为1.20 V ，从电流表可以读出流过电阻的电流为0.50 A ，被测电阻的阻值为：
R x ＝U x I x ＝1.200.50
Ω＝2.4 Ω. 【答案】 (1)ADEGH (2)乙，如解析图所示 (3)0.635 2.4
11．(14分)一个允许通过最大电流为2 A 的电源和一个滑动变阻器，接成如图12甲所示的电路．滑动变阻器最大阻值为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：
甲 乙
图12
(1)电源电动势E 和内阻r ；
(2)A 、B 空载时输出电压的范围；
(3)若要保证滑动变阻器的滑片任意滑动时，干路电流不能超过2 A ，A 、B 两端所接负载电阻至少多大．
【解析】 (1)由乙图可知，当R →∞时，E ＝12 V ，而当U ＝6 V 时，应有r ＝R ＝2 Ω.
(2)当滑片滑至上端时，U AB 最大，U max ＝R 0R 0＋r E ＝11 V 当滑片滑至下端时，U AB 为零，因此，A 、B 空载时输出电压范围为0～11 V.
(3)A 、B 两端接某一负载电阻后，滑动变阻器滑片移至上端时，干路电流最大． 此时I ＝E R 0R x R 0＋R x
＋r 为了电源不过载，应保证I ≤2 A 代入数据得R x ≥4.9 Ω，即所接负载电阻最小值为4.9 Ω.
【答案】 (1)12 V 2 Ω (2)0～11 V (3)4.9
12．(20分)某课外小组设计了一种测定风力的装置，其原理如图13所示，一个由不导电的材料制成的、劲度系数k ＝1200 N/m 、自然长度L 0＝0.5 m 的弹簧，一端固定在墙上的M 点，另一端N 与导电的迎风板相连，弹簧穿在水平放置的光滑金属杆上，金属杆单位长度的电阻为ρ＝6 Ω/m ；电路的一端与迎风板相连，另一端在M 点与金属杆相连，定值电阻R ＝1.0 Ω，电源的电动势E ＝12 V ，内阻r ＝1 Ω；迎风板可在金属杆上滑动，且与金属杆接触良好，工作时，迎风板总是正对着风吹来的方向．闭合开关，没有风吹时，弹簧处于原长，理想电压表的示数为U 1；某时刻由于风吹迎风板，电压表的示数变为U 2＝4.0 V ，求：
(1)无风时电压表的示数U 1；
(2)U 2＝4.0 V 时，作用在迎风板上的风力大小；
(3)风力多大时，金属杆上消耗的功率最大，最大功率为多少？
图13
【解析】 (1)无风时金属杆接入电路的电阻为R 0＝ρL 0＝6×0.5 Ω＝3 Ω
则I 1＝E R 0＋R ＋r ＝123＋1＋1
A ＝2.4 A 电压表的示数U 1＝I 1R 0＝2.4×3 V＝7.2 V.
(2)U 2＝4.0 V 时，金属杆接入电路的电阻为R 2. 则I 2＝E －U 2R ＋r
＝4 A 由U 2＝I 2R 2，得R 2＝1 Ω
则L ＝R 2ρ＝16
m 弹簧压缩量x 1＝L 0－L ＝0.5 m －16 m ＝13
m 故风力F 1＝kx 1＝13
×1200 N＝400 N. (3)将R 看成电源的内阻，当金属杆的电阻R 3＝R ＋r ＝2 Ω时，金属杆上消耗的功率最大．
此时L ′＝R 3ρ＝13
m 弹簧压缩量x 2＝L 0－L ′＝0.5 m －13 m ＝16
m 故风力F 2＝kx 2＝200 N
电路中电流I 3＝E R 3＋R ＋r
＝3 A 金属杆上消耗的最大功率P ＝I 23R 3＝18 W.
【答案】 (1)7.2 V (2)400 N (3)200 N 18 W。