2021年高中物理 恒定电流综合检测 新人教版选修3-1

2021年高中物理恒定电流综合检测新人教版选修3-1一、选择题(本大题共8个小题，每小题6分．在每小题给出的四选项中，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．导体的电阻是导体本身的一种性质，对于同种材料的导体，下列表述正确的是( )A．横截面积一定，电阻与导体的长度成正比B．长度一定，电阻与导体的横截面积成正比C．电压一定，电阻与通过导体的电流成反比D．电流一定，电阻与导体两端的电压成正比【解析】对于同种材料的导体，电阻率可以认为是个定值，根据电阻定律R＝ρlS可知横截面积一定，电阻与导体的长度成正比，A正确；长度一定，电阻与导体的横截面积成反比，B错误；由欧姆定律知R＝U/I，此式是电阻的定义式，电阻R与电压U、电流I无正反比关系，故C、D错误．【答案】 A2．(xx·烟台一中检测)如图所示电路中，r是电源的内阻，R1和R2是外电路中的电阻，如果用P r、P1和P2分别表示电阻r、R1、R2上所消耗的功率，当R1＝R2＝r时，P r∶P1∶P2等于( )图1A．2∶1∶1 B．1∶1∶1C．4∶1∶1 D．1∶4∶4【解析】在如图所示电路中，内阻上通过的电流与外电路的总电流相同，内阻与外电阻是串联关系，但R 1与R 2是并联的，因R 1＝R 2，则I 1＝I 2＝I ，I 总＝I r ＝I 1＋I 2＝2I .P r ∶P 1∶P 2＝I 2r r ∶I 21R 1∶I 22R 2＝4∶1∶1，故正确答案为C.【答案】 C3．在图2所示的电路中，电源的电动势E 和内阻r 恒定不变，灯L 恰能正常发光，如果滑动变阻器的滑片向A 端滑动，则( )图2A ．灯L 变亮，电流表的示数减小B ．灯L 变暗，电流表的示数增大C ．灯L 变暗，电流表的示数减小D ．灯L 变亮，电流表的示数不变【解析】 滑片向A 端滑动，R 1接入电路的电阻减小，则R 外减小，由I ＝E R 外＋r知I 变大，故电流表示数变大．由U 路端＝E －Ir 知E 、r 不变，I 变大，得路端电压减小，由I L ＝U 路端R L可知I L 减小，所以灯L 变暗．选项B 正确．【答案】 B4．(xx·吉林一中高二检测)在如图3所示的电路中，电源电动势为E ，内电阻为r ，闭合开关S ，待电流达到稳定后，电流表示数为I ，电压表示数为U ，电容器C 所带电荷量为Q 将滑动变阻器的滑动触头P 从图示位置向a 端移动一些，待电流达到稳定后，则与P 移动前相比( )图3A ．U 变小B ．I 变小C ．Q 不变D ．Q 减小【解析】 当电流稳定时，电容器可视为断路，当P 向左滑时，滑动变阻器连入电路的阻值R 增大，根据闭合电路欧姆定律得，电路中的电流I ＝ER ＋R 2＋r减小，电压表的示数U ＝E －I (R 2＋r )增大，A 错B 对；对于电容器，电荷量Q ＝CU 增大，C 、D 均错．【答案】 B5．利用图4所示电路可以测出电压表的内阻．已知电源的内阻可以忽略不计，R 为电阻箱．闭合开关，当R 取不同阻值时，电压表对应有不同读数U .多次改变电阻箱的阻值，所得到的1U－R 图象应该是( )图4【解析】 设电源电动势为E ，电压表内阻为R V ，电压表的读数为U ，则由闭合电路的欧姆定律，可得I ＝ER V ＋R，则U ＝E －IR ＝E －ERR V ＋R，由此可得1U ＝R ER V ＋1E，由此判断A 正确．【答案】 A6．(xx·沈阳二中检测)如图5所示，一直流电动机与阻值R ＝9 Ω的电阻串联在电源上，电源电动势E ＝30 V ，内阻r ＝1 Ω，用理想电压表测出电动机两端电压U ＝10 V ，已知电动机线圈电阻R M ＝1 Ω，则下列说法中正确的是( )图5A ．通过电动机的电流为10 AB ．电动机的输入功率为20 WC ．电动机的热功率为4 WD ．电动机的输出功率为16 W【解析】 由E ＝30 V ，电动机两端电压10 V 可得R 和电源内阻上分担电压为20 V ，则I ＝209＋1A ＝2 A ，故A 错；电动机输入功率P ＝UI ＝10 V×2 A＝20 W ，故B 正确；由P 热＝I 2R M ＝4×1 W＝4 W ，故C 正确；由P 输出＝P －P 热＝20 W －4 W ＝16 W ，故D 正确． 【答案】 BCD7．(xx·福州一中高二检测)用图6甲所示的电路来测量电池电动势和内电阻，根据测得的数据作出了如图6乙所示的U －I 图线，由图可知( )甲 乙图6A ．电池电动势的测量值为1.40 VB ．电池内阻的测量值为3.50 ΩC ．外电路发生短路时的电流为0.40 AD ．电压表的示数为1.20 V 时，电流表的示数I ′＝0.20 A【解析】 由闭合电路欧姆定律U ＝E －Ir 知当I ＝0时，U ＝E ，U －I 直线的斜率表示电源的内阻，则r ＝ΔU ΔI ＝1.40－1.000.40－0Ω＝1 Ω U 轴的电压刻度不是从零开始的，U －I 图线的横截距不再表示U ＝0时的短路电流，而是表示路端电压1 V 时的干路电流是0.4 A ，因为ΔU ΔI ＝r ＝常数，从图中易知1.4－1.2I ′＝1.4－10.4，所以I ′＝0.2 A. 【答案】 AD8．如图7所示是一电路板的示意图，a 、b 、c 、d 为接线柱，a 、d 与220 V 的交流电源连接，ab 间、bc 间、cd 间分别连接一个电阻．现发现电路中没有电流，为检查电路故障，用一交流电压表分别测得b 、d 两点间以及a 、c 两点间的电压均为220 V ，由此可知( )图7A ．ab 间电路通，cd 间电路不通B ．ab 间电路不通，bc 间电路通C ．ab 间电路通，bc 间电路不通D ．bc 间电路不通，cd 间电路通【解析】 bd 间电压为220 V ，说明ab 与电源之间是连通的，断路点必在bd 之间，B 错误；ac 间电压为220 V ，说明cd 与电源之间是连通的，断点又必在ac 间，A 错误；两者共同区间是bc ，故bc 断路，其余各段均完好，C 、D 正确．【答案】 CD二、非选择题(本题共5个小题，共58分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要标明单位)9．(8分)在测定金属电阻率的实验中，某同学连接电路如图8所示．闭合电键后，发现电路有故障(已知电源、电表和导线均完好，电源电动势为E )：图8(1)若电流表示数为零、电压表示数为E，则发生故障的是______．(填“待测金属丝”“滑动变阻器”或“电键”)．(2)若电流表、电压表示数均为零，该同学利用多用电表检查故障．先将选择开关旋至________挡(填“欧姆×100”“直流电压10 V”或“直流电流2.5 mA”)，再将________(填“红”或“黑”)表笔固定在a接线柱，把另一支表笔依次接b、c、d接线柱．若只有滑动变阻器断路，则多用电表的示数依次是________、________、________.【解析】(1)电流表示数为零，说明电路断路，由于电压表示数为E，说明电压表两端与电源相连，因而待测金属丝断路．(2)判断电路故障问题，应利用多用电表的直流电压挡，电流应从多用电表的红表笔流入多用电表，因而红表笔应与a接线柱相连，当只有滑动变阻器断路时，黑表笔接b时，多用电表不能与电源形成闭合回路，示数为零，黑表笔接c、d时，多用电表与电源两极相连，示数为电源电动势．【答案】(1)待测金属丝(2)直流电压10 V 红0 E E10．(8分)在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，已连接好部分实验电路．甲乙图9(1)按如图甲所示的实验电路，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)图10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10【解析】(1)电路连接如下图．(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)由图象可知，电源电动势为1.5 V，内阻r＝1.5－1.00.5Ω＝1.0 Ω.【答案】(1)见解析(2)B(3)1.5 1.011．(10分)(xx·北京四中模拟)一台小型电动机在3 V电压下工作，用此电动机提升所受重力为4 N的物体时，通过它的电流是0.2 A．在30 s内可使该物体匀速提升3 m．若不计除电动机线圈生热之外的能量损失，求：(1)电动机的输入功率；(2)在提升重物的30 s内，电动机线圈所产生的热量；(3)线圈的电阻．【解析】(1)电动机的输入功率P入＝UI＝0.2×3 W＝0.6 W.(2)电动机提升重物的机械功率P机＝Fv＝(4×3/30) W＝0.4 W.根据能量关系P入＝P机＋P Q，得热功率P Q＝P入－P机＝(0.6－0.4)W＝0.2 W.产生热量Q＝P Q t＝0.2×30 J＝6 J.(3)根据焦耳定律Q＝I2Rt，得线圈电阻R＝QI2t＝60.22×30Ω＝5 Ω.【答案】(1)0.6 W (2)6 J (3)5 Ω12．(12分)一个电源和一个滑动变阻器接成图11甲所示的电路，滑动变阻器的最大阻值R 0＝22 Ω，电源路端电压U 随外电阻R 的变化规律如图11乙所示．试求：甲 乙图11(1)电源的电动势E 和内电阻r ；(2)A 、B 两端(不接负载)输出电压的范围．【解析】 (1)由图可知E ＝12 V ，当外电阻为2 Ω时，外电压6 V ，由E ＝U ＋U Rr 可得r ＝2 Ω(2)I ＝ER 0＋r ＝1222＋2A ＝0.5 A当A 滑到最下端时，A 、B 两端输出电压最小U AB min ＝0 当A 滑到最上端时，A 、B 两端输出电压最大U AB max ＝IR 0＝11 V 所以A 、B 两端输出电压范围：0≤U ≤11 V 【答案】 (1)12 V 2 Ω (2)0≤U ≤11 V13．(14分)(xx·南京期中检测)如图12所示，电解槽A 和电炉B 并联后接到电源上，电源内阻r ＝1 Ω，电炉电阻R ＝19 Ω，电解槽电阻r 0＝0.5 Ω.当S 1闭合、S 2断开时，电炉消耗功率为684 W ；S 1、S 2都闭合时，电炉消耗功率为475 W(电炉电阻可看做不变)．试求：图12(1)电源的电动势；(2)S 1、S 2闭合时，流过电解槽的电流大小；(3)S 1、S 2闭合时，电解槽中电能转化成化学能的功率． 【解析】 (1)由于P ＝I 2R ， 所以I ＝6 A ，E ＝I (R ＋r )＝120 V.(2)两开关闭合时由P ′＝I ′2R 可得I ′＝5 A ， 电路中的总电流为I ＝E －I ′Rr＝25 A ．则I A ＝20 A. (3)输入电解槽的总功率为U r 0I A ，其中热功率为I 2A r 0， 则P ＝U r 0I A －I 2A r 0＝1 700 W.【答案】(1)120 V (2)20 A (3)1 700 W33150 817E 腾39124 98D4 飔^37169 9131 鄱z36276 8DB4 趴31002 791A 礚 lj29216 7220 爠20371 4F93 侓!40379 9DBB 鶻27430 6B26 欦。