精选高中物理第4章闭合电路欧姆定律和逻辑电路章末综合测评鲁科版选修3_1

第4章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路
(时间：60分钟 满分：100分)
一、选择题(本题共8小题，每小题6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)
1．一个闭合电路，是由电池供电的，外电路是纯电阻电路时，以下说法正确的是( ) A ．当外电阻增大时，路端电压增大 B ．当外电阻减小时，路端电压增大
C ．当外电阻减小时，电池的输出功率一定增大
D ．当外电阻减小时，电池的输出功率一定减小 【解析】 由闭合电路欧姆定律得：U ＝
E －Ir ＝E －
E
R
r
＋1，当外电阻增大时，路端电压
增大，即A 正确；由电源的输出功率随外电阻的变化关系图象得，当外电阻变化时，其输出功率可能增加也可能减小，即C 、D 均错误．
【答案】 A
2．下列说法中正确的是( )
A ．欧姆表的每一挡的测量范围都是0～∞
B ．用不同挡的欧姆表测量同一电阻的阻值时，误差大小是一样的
C ．用欧姆表测电阻，指针越接近刻度盘中央，误差越大
D ．用欧姆表测电阻时，选不同挡位时，指针越靠近右边误差越小
【解析】 欧姆表的每一挡的测量范围是0～∞，所以A 对；用不同挡的欧姆表测量同一电阻的阻值时，误差大小是不一样的，所以B 错；用欧姆表测电阻，指针越接近刻度盘中央，误差越小，所以C 、D 错．
【答案】 A
3．一块太阳能电池板，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的电阻构成一闭合电路，则它的路端电压是 ( )
A ．100 mV
B ．200 mV
C ．300 mV
D ．400 mV
【解析】 电源没有接入外电路时，路端电压值等于电动势，所以电动势E ＝800 mV ，
由闭合电路欧姆定律得短路电流I 短＝E r ，所以电源内阻r ＝E I 短＝800×10－3
40×10－3
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 ＝E
R ＋r ＝800
20＋20
mA ＝20 mA ，所以路端电压U ＝IR ＝400 mV.故正确答案为D.
4．如图1所示，直线A 是电源的路端电压和电流的关系图线，直线B 、C 分别是电阻
R 1、R 2的两端电压与电流的关系图线，若将这两个电阻分别接到该电源上，则( )
图1
A ．R 1接在电源上时，电源的效率高
B ．R 2接在电源上时，电源的效率高
C ．R 1接在电源上时，电源的输出功率大
D ．电源的输出功率一样大 【解析】 电源的效率η＝
P 出P 总＝UI EI ＝U
E
，由于U B ＞U C ，故R 1接在电源上时，电源的效率高，A 项正确，B 项错误；电源的输出功率P ＝I 2
R ，则P 1＝⎝ ⎛⎭⎪⎫I 042R 1＝3I 0U 016，P 2＝⎝ ⎛⎭
⎪⎫I 022R 2＝I 0U 04，
P 1＜P 2，故C 、D 错误．
【答案】 A
5．某实验小组用三只相同的小灯泡连接成如图2所示的电路，研究串并联电路的特点．实验中观察到的现象是( )
【导学号：34660113】
图2
A ．S 2断开，S 1与a 连接，三只灯泡都熄灭
B ．S 2断开，S 1与b 连接，三只灯泡亮度相同
C ．S 2闭合，S 1与a 连接，三只灯泡都发光，L 1、L 2亮度相同
D ．S 2闭合，S 1与b 连接，三只灯泡都发光，L 3的亮度小于L 2的亮度
【解析】 S 2断开，S 1与a 连接时，三只灯泡串联，三只灯泡都发光，且亮度相同，A 错误；S 2断开，S 1与b 连接时，L 1、L 2两只灯泡串联，L 3被断开没有接入电路，B 错误；S 2闭合，S 1与a 连接时，只有L 2亮，L 1和L 3被短路，C 错误；S 2闭合，S 1与b 连接时，L 1和L 3并联，然后与L 2串联，此时三只灯泡都发光，L 3的亮度与L 1的亮度相同，都小于L 2的亮度，D 正确．
6．如图3所示，一个电源在外电阻不断变化时，内、外电阻消耗的电功率随电流变化的关系分别用抛物线C1、C2表示．由该图可知( )
图3
A．电源的电动势为4 V
B．电源的内电阻为2 Ω
C．电源输出功率的最大值为16 W
D．电源消耗的最大功率为16 W
【解析】图中交点表示内、外电路消耗功率相等，此时的功率和电流分别为4 W和2 A，由P内＝I2r，代入数据得r＝1 Ω，故B错误；由P外＝I2R知R＝1 Ω，内电阻等于外电阻，电动势为E＝I(R＋r)＝4 V，A正确．外电阻和内电阻相等时电源输出的功率最大，最大值为4 W，C错误．电源消耗的功率为P＝EI m，当R＝0时电流最大为4 A，P m＝16 W，故D正确．
【答案】AD
7．一平行板电容器C，极板是水平放置的，它和三个电阻箱及电源连接成如图4所示的电路．今有一质量为m的带电油滴悬浮在两极板之间静止不动，要使油滴上升，可采用的办法是( )
【导学号：34660114】
图4
A．增大R1B．增大R2
C．增大R3D．减小R2
【解析】带电油滴受到向上的静电力和向下的重力，若要使其上升，应增加静电力，也就是增加电容器两端电压，电容器两端电压与R3两端电压相等，R3与R2串联，所以增大R3或减小R2都行．
【答案】CD
8．在如图5所示的电路中，由于某一电阻发生短路或断路，使A灯变暗，B灯变亮，则故障可能是( )
图5
A．R1短路B．R2断路
C．R3断路D．R4短路
【解析】由于A串联于干路中，且故障发生后，A灯变暗，故知电路中总电流变小，即电路总电阻变大，由此可排除选项A、D.
假设R2断路，则其断路后，电路总电阻变大，总电流变小，A灯变暗，同时R2断路必引起与之并联的灯B中电流变大，使B灯变亮，推理结果与现象相符，故选项B对．假设R3断路，则也引起总电阻变大，总电流变小，使A灯变暗，同时R3断路后也必引起与之并联的电路(即R1所在支路)的电压和电流增大，灯B中分得的电流也变大，B灯变亮，故选项C正确．
【答案】BC
二、非选择题(本题共4小题，共52分，按题目要求作答)
9．(10分)在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”的实验中(如图6甲)．
甲乙
图6
(1)移动滑动变阻器的滑片应特别注意防止__________________．
(2)现备有以下器材：
A．干电池1节
B．滑动变阻器(0～50 Ω)
C．滑动变阻器(0～1 750 Ω)
D．电压表(0～3 V)
E．电压表(0～15 V)
F．电流表(0～0.6 A)
G．电流表(0～3 A)
其中滑动变阻器应选________，电压表应选________，电流表应选________．
(3)图乙是根据实验数据画出的U ­I 图象．由此可知这个干电池的电动势E ＝________ V ，内电阻r ＝________ Ω.
【解析】 (1)若滑动变阻器接入电路的电阻太小，则电路中电流太大，容易烧坏电流表．
(2)滑动变阻器的阻值不需太大，可选B ；通常干电池电动势为1.5 V ，故电压表可选D ，电流表可选F.
(3)由题图乙可知E ＝1.5 V ，r ＝1.5－1.20.4
Ω＝0.75 Ω.
【答案】 (1)滑动变阻器接入电路电阻太小，电路中电流太大，烧坏电流表 (2)B D F (3)1.5 0.75
10．(12分)在练习使用多用电表的实验中： (1)某同学连接的电路如图7所示．
【导学号：34660115】
图7
①若旋转选择开关，使其尖端对准直流电流挡，此时测得的是通过________的电流； ②若断开电路中的开关，旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡，此时测得的是________的电阻；
③若旋转选择开关，使其尖端对准直流电压挡，闭合开关，并将滑动变阻器的滑片移至最左端，此时测得的是________两端的电压．
(2)在使用多用电表的欧姆挡测量电阻时( ) A ．若双手捏住两表笔金属杆，则测量值将偏大
B ．若测量时发现指针偏离中央刻度过大，则必需减小倍率，重新调零后再进行测量
C ．若选择“×10”倍率测量时发现指针位于20与30正中间，则测量值小于25 Ω
D ．若欧姆表内的电池使用时间太长，虽然完成调零，但测量值将略偏大
【解析】 (1)多用电表与R 1串联，则选择直流电流挡时，测得的是通过R 1的电流；若断开电路中的开关，多用电表使用电阻挡，则R 1和R 2串联接在多用电表两端，此时测得的
是R 1和R 2串联的电阻；若多用电表选用直流电压挡，并将滑动变阻器的滑片移至最左端，则多用电表与R 2并联，所以此时测得的是R 2(或电源)两端的电压．
(2)双手捏住两表笔金属杆，相当于给待测电阻又并联了一个电阻，测量值将偏小，选项A 错误；测量时发现指针偏离中央刻度过大，要看指针偏角情况，若偏角太大，说明待测电阻较小，应减小倍率，重新调零后再进行测量，若偏角太小，说明待测电阻较大，应增大倍率，重新调零后再进行测量，选项B 错误；选择“×10”倍率测量时发现指针位于20与30正中间，则测量值小于250 Ω，选项C 错误；欧姆表内的电池使用时间太长，则电动势
E 减小，完成调零过程则有I g ＝E
R 内
(式中I g 为满偏电流，是一定值，R 内为欧姆表总内阻即中
值电阻，随E 变化)，测量电阻R x 时，根据闭合电路欧姆定律有I ＝
E
R 内＋R x
＝
11
I g ＋R x E
，由此可
知当E 减小时，I 减小，指针偏角减小，所以测量值将偏大，选项D 正确．
【答案】 (1)①R 1 ②R 1和R 2串联 ③R 2(或电源) (2)D
11．(12分)如图8所示的电路中，当S 闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为1.6 V 和0.4 A ．当S 断开时，它们的示数各改变0.1 V 和0.1 A ，求电源的电动势和内阻．
图8
【解析】 当S 闭合时，R 1、R 2并联接入电路，由闭合电路欧姆定律得：
U 1＝E －I 1r 即E ＝1.6＋0.4r ，①
当S 断开时，只有R 1接入电路，则外电路电阻变大，电压表示数变大，电流表示数变小，由闭合电路欧姆定律得：
U 2＝E －I 2r 即
E ＝(1.6＋0.1)＋(0.4－0.1)r ，②
由①②得：E ＝2 V ，r ＝1 Ω. 【答案】 2 V 1 Ω
12．(18分)如图9所示，一电荷量q ＝3×10－5
C 带正电的小球，用绝缘细线悬于竖直放置足够大的平行金属板中的O 点．开关S 合上后，当小球静止时，细线与竖直方向的夹角α＝37°.已知两板相距d ＝0.1 m ，电源电动势E ＝15 V ，内阻r ＝0.5 Ω，电阻R 1＝3 Ω，
R 2＝R 3＝R 4＝8 Ω.g 取10 m/s 2，已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：
【导学号：34660116】
图9
(1)电源的输出功率； (2)两板间的电场强度大小； (3)带电小球的质量．
【解析】 (1)R 2、R 3并联再与R 1串联，阻值R 外＝7.0 Ω，R 总＝R 外＋r ＝7.5 Ω， 根据闭合电路欧姆定律有I ＝
E R 总＝15
7.5
A ＝2 A ， P 出＝I 2R 外＝22×7 W＝28 W.
(2)U 外＝IR 外＝2×7 V＝14 V ，
E ＝U d ＝14
0.1
V/m ＝140 V/m. (3)小球静止，由力的平衡条件得
Eq ＝mg tan 37°，
m ＝Eq
g tan 37°＝140×3×10－5
10×0.75 kg ＝5.6×10－4
kg. 【答案】 (1)28 W (2)140 V/m (3)5.6×10－4
kg。