2019版一轮优化探究物理练习：第八章 章末检测

章末检测
(满分：100分，时间：45分钟)
一、选择题(共8小题，每小题6分，共48分.1～5题只有一个选项正确，6～8题有多个选项正确)
1．一根长为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
( )
A.m v 2
2eL B.m v 2Sn e C ．ρne v
D.ρe v SL
解析：欧姆定律I ＝U R ，电流的微观表达式I ＝neS v ，电阻定律R ＝ρL
S ，则金属棒内场强大小为E ＝U L ＝IR
L ＝ρne v ，故C 正确． 答案：C
2．如图所示，电源电动势为30 V 、内电阻为1 Ω，一个标有“6 V ，12 W ”的电灯与一个绕线电阻为2 Ω的电动机串联．当开关闭合时，发现电路中的电灯正常发光，则电动机输出的机械功率为( )
A ．36 W
B ．44 W
C ．48 W
D ．60 W
解析：电路中的电灯正常发光，说明电路中电流I ＝P
U ＝2 A ，电灯两端电压为6 V ，电源内阻上的电压为2 V ，电动机两端电压U 机＝E －U L －U 内＝22 V ，电动机输入功率P 入＝U 机I ＝22×2 W ＝44 W ，电动机绕线电阻发热功率P 热＝I 2R ＝8 W ，电动机输出的机械功率P 出＝P 入－P 热＝36 W ，A 正确． 答案：A
3.两个电阻R 1、R 2的伏安特性曲线如图所示，由图可知( )
A ．R 1为线性元件，R 2为非线性元件
B ．R 1的电阻R 1＝tan 45°＝1 Ω
C ．R 2的电阻随电压的增大而减小
D ．当U ＝1 V 时，R 2的电阻大于R 1的电阻
解析：由图可知R 1的伏安特性曲线为过原点的直线，故R 1为线性元件，R 2的伏安特性曲线为曲线，故R 2是非线性元件，故A 正确；R 1的电阻不等于tan 45°，应为U 与I 的比值，大小为2 Ω，故B 错误；R 2为非线性元件，其中电阻大小仍等于某一时刻U 与I 的比值，当U ＝1 V 时，R 2的电阻等于R 1的电阻，D 错误；由图可知R 2随电压增大而增大，故C 错误． 答案：A
4．如图所示，电路中R 1、R 2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器C 的极板水平放置．闭合电键S ，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动．如果仅改变下列某一条件，油滴仍能静止不动的是( )
A ．增大R 1的阻值
B ．增大R 2的阻值
C ．增大两板间的距离
D ．断开电键S
解析：带电粒子原来平衡，有qU
d ＝mg .当增大R 1阻值时，电路的总电阻增大，电路总电流减小，内压减小，路端电压U 增大，带电粒子向上加速，A 错误；增大R 2，路端电压不变，油滴仍静止，B 正确；增大两板间距离，qU
d ＜mg ，油滴向下加速，C 错误；断开电键S 后，电容器放电，油滴只受重力，向下加速，D 错误． 答案：B
5．某实验小组用三只相同的小灯泡，连成如图所示的电路，研究串并联电路的特点．实验中观察到的现象是( )
A ．K 2断开，K 1与a 连接，三只灯泡都熄灭
B ．K 2断开，K 1与b 连接，三只灯泡亮度相同
C ．K 2闭合，K 1与a 连接，三只灯泡都发光，L 1、L 2亮度相同
D ．K 2闭合，K 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：当K 2断开，K 1与a 连接时，三只灯泡为串联，故三只灯泡的亮度相同，A 错误；K 2断开，K 1与b 连接时，灯泡L 3不亮，B 错误；K 2闭合，K 1与a 连接时，L 1、L 3被短路，故只有L 2发光，C 错误；K 2闭合，K 1与b 连接时，三只灯泡都发光，因为干路的电流要大于支路的电流，故L 3的亮度小于L 2的亮度，D 正确． 答案：D
6．如图甲所示的电路，根据测得的数据作出了如图乙所示的UI 图线，由图可知
( )
A ．电池电动势的测量值为1.40 V
B ．电池内阻的测量值为3.50 Ω
C ．外电路发生短路时的电流为0.40 A
D ．电压表的示数为1.20 V 时，电流表的示数I ′＝0.20 A
解析：根据闭合电路欧姆定律U ＝E －Ir ，当I ＝0时，U ＝E ，图中图线与纵轴的交点坐标U ＝1.40 V ，则电动势E ＝U ＝1.40 V ，A 正确．图线的斜率大小等于电池的内阻，r ＝ΔU ΔI ＝1.40－1.00
0.40 Ω＝1 Ω，B 错误．当外电路发生短路时，外电阻R ＝0，由欧姆定律得I 短＝E
r ＝1.40 A ，C 错误．电压表的示数U ＝1.20 V 时，电流表的示数I ′＝E －U r ＝1.40－1.20
1 A ＝0.20 A ，D 正确． 答案：AD
7．电路如图所示，E为电源，其内阻为r，L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变)，R1、R2为定值电阻，R3为光敏电阻，其阻值大小随所受照射光强度的增大而减小，V可视为理想电压表．若将照射R3的光强度减弱，则()
A．电压表的示数变小
B．小灯泡消耗的功率变大
C．通过R2的电流变大
D．电源内阻的功率变小
解析：将照射R3的光强度减弱，R3阻值增大，总电阻增大，总电流I减小，电压表的示数U＝IR1变小，电源内阻的功率P＝I2r变小，A、D正确；R1两端电压减小，电源内阻分压减小，故R2两端电压增大，通过R2的电流变大，C正确；总电流减小，通过R2电流增大，故通过R3的电流I3减小，则小灯泡消耗的功率P L＝I23R L变小，B错误．
答案：ACD
8．如图甲所示，电源的电动势E＝9 V，它和灵敏电流表G的内阻均不可忽略，电压表V的内阻很大，热敏电阻R的阻值随温度的变化关系如图乙所示．闭合开关S，当R的温度等于20 ℃时，电流表示数I1＝2 mA.根据以上信息判断，下列说法正确的是()
A．电流表内阻与电源内阻之和为0.5 kΩ
B．电流表示数I2＝3.6 mA时热敏电阻的温度是100 ℃
C．温度升高时电压表示数U与电流表示数I的比值变大
D．温度升高时电压表示数变化量ΔU与电流表示数变化量ΔI的比值不变
解析：由图象知，当R的温度等于20 ℃时，热敏电阻的阻值R＝4 000 Ω，由串联电路特点及闭合电路欧姆定律得E＝I1(R＋R A＋r)，即9 V＝0.002 A×(4 000 Ω
＋R A＋r)，解得R A＋r＝500 Ω，A项正确；当电流I2＝0.003 6 A时，由串联电路特点及欧姆定律得E＝I2(R′＋R A＋r)，即9 V＝0.003 6 A×(R′＋500 Ω)，解得R′＝2 000 Ω，由图象知，此时热敏电阻的温度t＝100 ℃，B项正确；温度升高，
电阻变小，则U与I的比值变小，C项错误；由U＝E－Ir，则ΔU
ΔI＝r不变，D
项正确．
答案：ABD
二、非选择题(共4小题，52分)
9．(12分)在做“测定金属电阻率”的实验中，
(1)某同学用螺旋测微器测量金属丝的直径，由图可得螺旋测微器的读数为________ mm.
(2)待测金属丝的电阻约为10 Ω，实验室提供了下列器材．
A．电压表(0～3 V，内阻R V约2 kΩ)
B．电压表(0～6 V，内阻R V约4 kΩ)
C．电流表(0～0.3 A，内阻R A＝1 Ω)
D．电流表(0～0.6 A，内阻R A＝0.25 Ω)
E．滑动变阻器(6 Ω，1.2 A)
F．直流电源(3 V，内阻不计)
另有开关一个、导线若干．
电压表应选________，电流表应选________．(只填器材前的字母代号即可) (3)实验中应该选择图________(选填“甲”或“乙”)电路图示．
(4)测得金属丝的长度为L，金属丝直径为d，电流为I、电压为U，则该金属丝的电阻率ρ＝________(用π、d、L、U、I、R A表示)．
解析：(1)根据螺旋测微器的读数原理可得，螺旋测微器的读数为0.700 mm. (2)因直流电源为3 V ，则电压表选3 V 量程，即选A ；电路中的电流约为0.3 A ，电流表选C.
(3)电流表内阻为确定的数值，电压表内阻不确定，所以电流表内接，以消除电流表内阻造成的误差，选甲图．
(4)根据欧姆定律和电阻定律ρL π(d 2)2＋R A ＝U I ，解得金属丝的电阻率ρ＝πd 24L (U
I －R A )．
答案：(1)0.700 (2)A C (3)甲 (4)πd 24L (U
I －R A )
10．(12分)硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件，已经得到广泛的应用．某同学利用如图甲所示的器材探究硅光电池的路端电压U 与总电流I 的关系．电流表可视为理想电流表．
图甲
图乙
(1)若已知硅光电池的电动势大约是5 V ，而图中给出的电压表量程只有3 V ，内阻为5 kΩ，图中定值电阻阻值为5 kΩ，请利用图甲中的器材设计出测量硅光电池电动势和内阻的电路，并在图甲上用笔画线代替导线将实物图连接完整． (2)用一定强度的光照射硅光电池，调节滑动变阻器，得到电压表读数U 与电流表读数I 的关系图线，如图乙所示，可知电池内阻________(选填“是”或“不是”)常数，短路电流为________ mA ，电动势为________ V ．(保留三位有效数字)
(3)若将R＝20 kΩ的电阻接在该硅光电池的两极上，则该电阻消耗的功率为________ mW，此时该硅光电池的内阻为________ kΩ.(保留三位有效数字)
解析：(2)由实验得到的U-I图线不是直线，电池内阻不是常数．图线在横轴上的截距表示短路电流，短路电流为0.295 mA，图线在纵轴上的截距为2.65 V，表示电流表读数为零时电压表的读数，由于电压表串联了一个阻值等于电压表内阻的定值电阻，对应的路端电压为电压表读数的2倍，所以电动势为2×2.65 V＝5.30 V．(3)将图乙的纵坐标值乘以2就得到硅光电池的UI图线，在图中作出R ＝20 kΩ的电阻的UI图线，如图所示，两图线的交点表示电路工作点，对应的电压U＝3.50 V，电流I＝0.175 mA.该电阻消耗的功率为P＝UI＝0.613 mW.由闭
合电路欧姆定律得E＝U＋Ir，解得此时该硅光电池的内阻为r＝E－U
I＝
5.30－3.50
0.175×10－3
Ω＝10.3 kΩ.
答案：(1)电路如图a所示实物图如图b所示(2)不是0.295 5.30(3)0.613 10.3
11．(14分)在如图所示的电路中，已知R3＝4 Ω，闭合开关，电流表读数为0.75 A，
电压表读数为2 V ．经过一段时间，一个电阻被烧坏(断路)，电流表读数变为0.8 A ，电压表读数变为3.2 V .
(1)哪个电阻发生断路故障？ (2)R 1的阻值是多少？
(3)能否求出电源电动势E 和内阻r ？如果能，求出结果；如果不能，说明理由． 解析：(1)电压表和电流表有示数，所以只能是R 2被烧坏而断路了． (2)R 1＝
U 1′I 1′＝3.2
0.8
Ω＝4 Ω (3)R 2被烧坏前，R 3两端的电压 U R 3＝I 1R 1－U R 2＝0.75×4 V －2 V ＝1 V R 3中的电流I 3＝U R 3R 3
＝1
4 A ＝0.2
5 A
由闭合电路欧姆定律得
E ＝3 V ＋(0.25 A ＋0.75 A)(R 4＋r ) E ＝3.2 V ＋0.8 A ×(R 4＋r ) 联立解得E ＝4 V R 4＋r ＝1 Ω
故只能求出电源电动势E ，不能求出内阻r . 答案：见解析
12．(14分)如图甲所示的电路中，R 1、R 2均为定值电阻，且R 1＝100 Ω，R 2阻值未知，R 3为一滑动变阻器．在滑片P 从左端滑至右端的过程中，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示，其中A 、B 两点是滑片P 在变阻器的两个不同端点得到的．求：
(1)电源的电动势和内阻； (2)定值电阻R 2的阻值； (3)滑动变阻器的最大阻值．
解析：(1)题图乙中AB 延长线交U 轴于20 V 处，交I 轴于1.0 A 处，所以电源的电动势为E ＝20 V ，内阻r ＝E
I 短
＝20 Ω.
(2)当P 滑到R 3的右端时，电路参数对应图乙中的B 点，即U 2＝4 V 、I 2＝0.8 A ，得R 2＝U 2
I 2
＝5 Ω.
(3)当P 滑到R 3的左端时，由题图乙知此时U 外＝16 V ，I 总＝0.2 A ，所以R 外＝U 外I 总
＝80 Ω 因为R 外＝
R 1R 3
R 1＋R 3
＋R 2， 所以滑动变阻器的最大阻值为R 3＝300 Ω. 答案：(1)20 V 20 Ω (2)5 Ω (3)300 Ω。