新课标高三物理第七章综合能力测试卷

第七章 综合能力测试卷

[时间90分钟 满分100分]

一、选择题(本题包括10小题，共40分，每小题至少有一个选项正确，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)

1．有一横截面积为S 的铜导线，流经其中的电流为I ，设每单位体积的导线中有n 个自由电子，电子的电荷量为e ，此时电子的定向移动速度为v ，在Δt 时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为( )

A ．n v S Δt

B ．n v Δt C.I Δt e D.I Δt Se

解析 根据电流的定义式可知，在Δt 内通过导线横截面的电荷量q ＝I Δt

在这段时间内通过的自由电子数为N ＝q e ＝I Δt e

所以C 项正确，D 项错．

由于自由电子定向移动的速率是v ，因此在时间Δt 内，位于以横截面S 为底、长l ＝v Δt 的这段导线内的自由电子都能通过横截面(如图所示)

这段导线的体积V ＝Sl ＝S v Δt ，所以Δt 内通过横截面S 的自由电子数为N ＝n V ＝nS v Δt .

选项A 正确．

答案AC

2．输电线的电阻为R，电厂输送的电功率为P，输出电压为U，则用户获得的功率是()

A．P B．PR/U2

C．P－U2

R D．P－(

P

U)

2R

解析要注意的是，输送电流不等于U/R而等于P/U.输电线上

损失的功率P′＝I2R＝(P

U)

2R，所以用户得到的功率为P－P′.选项D正确．

答案 D

3.

用电压表检查如图电路中的故障，测得U ab＝5.0 V，U cd＝0 V，U bc＝0 V，U ad＝5.0 V．则此故障可能是()

A．L断路B．R断路

C．R′断路D．S断路

解析测得U ab＝5.0 V，U ab＝5.0 V说明a，b分别到电源的线路均已接通，无故障．则此故障可能是R断路，B正确．答案 B

4．图为测量某电源电动势和内阻时得到的U－I图线．用此电源与三个阻值均为3 Ω的电阻连接成电路，测得路端电压为4.8 V．则

该电路可能为( )

解析 由图可知，E ＝U m ＝6 V ，U ＝4 V 时，I ＝4 A ，因此有6＝4＋4r ，解得r ＝0.5 Ω，当路端电压为4.8 V 时，U 内＝E －U ＝6－

4.8＝1.2( V)，由

U U 内＝R r ，所以R ＝U U 内r ＝4.81.2

×0.5＝2( Ω)． 答案 B

5．三个相同的电压表接入电路中，如图所示，已知电压表 V 1的示数为8 V ，电压表 V 3的示数为5 V ，那么电压表 V 2的示数应为

( )

A ．5 V

B ．3 V

C ．8 V

D ．大于3 V ，小于5 V

解析 非理想电压表可看做一个特殊的用电器，电压表的示数为该电阻两端的电压，三个电压表相同说明它们的内阻、量程相同．则

由欧姆定律得I总＝U1

R V，I3＝

U3

R V，I2＝I总－I3＝

U1

R V－

U3

R V＝

3

R V，即

U2＝3 V.

答案 B

6.

一个电压表由表头G与分压电阻R串联而成，如图所示，若在使用中发现电压表的读数总是比准确值稍小一些，采用下列哪种措施可能加以改进()

A．在R上串联一个比R小得多的电阻

B．在R上串联一个比R大得多的电阻

C．在R上并联一个比R小得多的电阻

D．在R上并联一个比R大得多的电阻

解析电压表示数偏小应使流过G的电流稍增大，即稍减小串联电阻R的阻值，所以D正确．

答案 D

7．在如图所示的电路中，R1、R2和R3皆为定值电阻，电源的电动势为E，内阻为r.设理想电流表A的读数为I，理想电压表V的读数为U。当R1发生断路时()

A ．I 变大，U 变小，R 3的功率不变

B ．I 变大，U 变大，R 3的功率增大

C ．I 变小，U 变大，R 3的功率增大

D ．I 变小，U 变小，R 3的功率减小

答案 B

8．(2010·潍坊抽测)如图所示，一台电动机提着质量为m 的物体，以速度v 匀速上升．已知电动机线圈的电阻为R ，电源电动势E ，通过电源的电流为I ，当地重力加速度为g ，忽略一切阻力及导线电阻，则( )

A ．电源内阻r ＝E I －R

B ．电源内阻r ＝E I －mg v I 2－R

C ．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的

功率将变大

D．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变小

解析由于电动机是非纯电阻元件，欧姆定律不再适用，电动机的输入功率P1＝UI，热功率P2＝I2R，输出功率P3＝mg v，P1＝P2＋

P3，可解得：U＝IR＋mg v

I，又由闭合电路欧姆定律得：E＝U＋Ir，

解得：r＝E

I－

mg v

I2－R；当电动机被卡住时，电动机变成纯电阻元件，

总电流I总＝

E

R＋r

，电流增大，故电源消耗的功率P增大，所以B、

C正确．

答案BC

9．如图所示，电压U保持恒定，C1、C2是两个不同的电容器，且C1>C2，R1、R2、R3为不同阻值的电阻．开始时，C1与C2所带电荷量相等，如果把C1与R1对换位置，其他条件不变，下列判断错误的是()

A．R1一定小于R2

B．电路中的总电流比原来小

C．电容器C1、C2所带电荷量都比原来大

D．两电容器所带电荷量仍相等

解析首先对电路结构进行分析，R1、R2串联，电流相同，C1、C2分别并在R1、R2两端．因C1>C2，它们所带电荷量相同．由Q＝CU＝CIR可知，R1

答案 D

10．(2010·北京东城区检测)在如图所示的电路中，灯泡L的电阻大于电源的内阻r，闭合开关S，将滑动变阻器滑片P向左移动一段距离后，下列结论正确的是()

A．灯泡L变亮

B．电源的输出功率变小

C．电容器C上的电荷量减少

D．电流表读数变小，电压表读数变大

解析将滑动变阻器滑片P向左移动一段距离后，R的阻值变大，电路中电流变小，灯泡变暗，A错误；路端电压变大，电阻R

两端电压变大，电容器C两端电压变大，电容器C上电荷量增加，C 错误，D正确；当外电路电阻等于电源的内阻时电源的输出功率最大，灯泡L的电阻大于电源的内阻r，则外电路电阻比r大得越多，输出功率越小，B正确．

答案BD

二、实验题(本题包括2小题，共18分)

11．(6分)(2010·长沙市一中月考)某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ.步骤如下：

(1)用游标为20分度的卡尺测量其长度如图甲所示，由图可知其长度为________mm；

(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，由图可知其直径为________mm；

(3)用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图丙所示，则该电阻的阻值约为________ Ω.

答案(1)50.15(2)4.700(3)220

12．(12分)(2011·安徽江南十校联考)(1)在实验室，小叶同学想测出某种材料的电阻率．由于不知是何种材料，也不知其大约阻值，于是他用多用电表先粗测该材料一段样品的电阻，经正确操作后，用“×100”挡时发现指针偏转情况如图所示，则他应该换用______挡(选填“×10”或“×1 k”)重新测量．换挡后，在测量前先要________．

(2)要测出(1)中所给材料样品的电阻率，必须精确测出该段样品的阻值．除了导线和开关外，实验室还备有以下器材可供选用：电流表A1(量程1 A，内阻r1约0.5 Ω)

电流表A2(量程30 mA，内阻r2约200 Ω)

电压表V1(量程6 V，内阻R V1等于20 kΩ)

电压表V2(量程10 V，内阻R V2约30 kΩ)

滑动变阻器R1(0～20 Ω，额定电流2 A)

滑动变阻器R2(0～2000 Ω，额定电流1 mA )

电源E(电动势为12 V，内阻r约2 Ω)

请选择合适的器材，设计出便于精确测量的电路图画在虚线框中，其中滑动变阻器应选________．

若选用其中一组电表的数据，设该段圆柱形材料的长为L，直径

为d ，由以上实验得出这种材料电阻率的表达式为________，式中符号的含义为____________________________________．

解析 (1)欧姆表0刻线在表盘右侧，指针偏转较小，说明待测阻值较大，应调至“×1 k ”挡，每次接挡后，都要重新进行欧姆调零．

(2)由欧姆表示数可知，待测电阻的阻值约为R x ＝1.8×104 Ω，远大于两个滑动变阻器的阻值，考虑到调节范围尽可能大些，滑动变阻器应采用分压式接法．在不超出滑动变阻器额定电流的情况下，应选择阻值较小的，连续性较好．R x 两端电压为U 2－U 1，流经R x 的电流

为U 1R V 1，则R x ＝(U 2－U 1)R V 1U 1，材料的截面积S ＝π(d 2

)2，由电阻定律R x ＝ρL S 得ρ＝πd 2(U 2－U 1)R V 14U 1L

. 答案 (1)×1 k 重新欧姆调零

(2)如图所示 R 1

ρ＝πd 2(U 2－U 1)R V 14U 1L

U 1表示电压表V 1的示数，U 2表示电压表V 2的示数

三、计算题(本题包括4个小题，共42分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的题要注明单位)

13．(10分)(2010·徐州高三期末统考)如图所示，电解槽A 和电炉B 并联后接到电源上，已知电炉阻值R ＝19 Ω，电源内阻r ＝1 Ω，电解槽内阻r ′＝0.5 Ω.当S 1闭合、S 2断开时，电炉消耗的功率为684 W ；S 1、S 2都闭合时，电炉消耗的功率为475 W ．试求：

(1)电源的电动势E ；

(2)S 1、S 2都闭合时，流过电解槽的电流大小、电解槽内阻消耗的功率及电解槽将电能转化为化学能的功率．

解析 (1)S 1闭合，S 2断开，电炉的消耗功率为P 1，

电炉中的电流I 1＝

P 1R ＝6 A ，

E ＝I 1·(R ＋r )＝120 V .

(2)S 1、S 2均合上，电炉的消耗功率为P 2，

电炉中的电流I R ＝P 2

R ＝47519A ＝5 A ， 外电压U ＝I R R ＝95 V ，

总电流I ＝E －U r ＝25 A ，

∴I A ＝I －I R ＝20 A.

电解槽内阻消耗的功率P 内＝I 2A r ′＝200 W.

电解槽消耗的总功率为P ＝UI A ＝95×20 W ＝1900 W ，则其将电能转化为化学能的功率P 化＝P －P 内＝(1900－200)W ＝1 700 W.

答案 (1)120 V (2)20 A,200 W,1700 W

14．(10分)如图(甲)所示是一种家用电熨斗的电路图．R 0是定值电阻，R 是可变电阻(调温开关)，其电阻值不受温度影响．

(1)该电熨斗温度最低时的功率为121 W ，温度最高时的功率为484 W ，求R 0的阻值及R 的阻值变化范围．

(2)假定电熨斗每秒钟散发的热量Q 跟电熨斗表面温度与环境温度的温差关系如图(乙)所示，现在温度为20℃的房间使用电熨斗来熨烫毛料西服，要求熨斗表面温度为220℃，且保持不变，问应将R 的阻值调为多大？

解析 (1)处于温度最低挡时，功率为P 1＝U 2R max ＋R 0＝2202

R max ＋R 0

，处于温度最高挡时，功率为P 2＝U 2R 0＝2202

R 0

，联立解得R 0＝100 Ω，R max ＝300 Ω.所以R 阻值变化范围是0到300 Ω.

(2)此时电熨斗表面温度与环境温度之差Δt ＝220℃－20℃＝200℃

由图像知电熨斗每秒钟散发的热量Q ＝440 J

要保持电熨斗的表面温度不变，则电熨斗的电功率P ＝440 W

由P ＝U 2

R ＋R 0

代入数值得R ＝10 Ω，即应将R 调至10 Ω. 答案 (1)100 Ω，0～300 Ω (2)10 Ω

15．(10分)如图所示电路，已知R 3＝4 Ω，闭合开关，电流表读数为0.75 A ，电压表读数为2 V ，经一段时间，一个电阻被烧坏，使电流表读数变为0.8 A ，电压表读数变为3.2 V ，问：

(1)哪个电阻发生故障？是短路还是断路？

(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)R 2断路．

(2)R 2断路后，伏特表的读数就是R 1两端的电压，因此有：R 1＝U 2I 2

＝4 Ω. (3)由E ＝U 2＋I 2(r ＋R 4)和E ＝I 1R 1＋I 1R 1－U 1＋I 1R 3R 3

(r ＋R 4) 可得：E ＝4 V ，r ＋R 4＝1 Ω

因为R 4未知，所以不能求出r 的值．

答案 (1)R 2断路． (2)R 1＝4 Ω (3)E ＝4 V 无法求内阻

16．(12分)如图甲的电路中R 1＝R 2＝100 Ω是阻值不随温度而变的定值电阻．白炽灯泡L 的伏安特性曲线如图乙的I －U 图线所示．电源电动势E ＝100 V ，内阻不计．求：

(1)当开关S 断开时，灯泡两端的电压和通过灯泡的电流以及灯泡的实际电功率；

(2)当开关S 闭合时，灯炮两端的电压和通过灯泡的电流以及灯泡的实际电功率．

解析 (1)当S 断开时，因R 1是定值电阻，与灯泡串联，设灯泡上的电压为U ，电流为I ，根据闭合电路的欧姆定律有：E ＝U ＋IR 1，

代入数据得：I ＝1－U 100

. 在I －U 图上作出这条直线，如图所示，这条直线与灯泡的伏安特性曲线的交点为(40,0.60)．由此可知此时流过灯泡的电流为0.6 A ，灯泡上的电压为40 V ，灯泡的实际功率P ＝24 W.

(2)当S 闭合时，设灯泡上的电压为U ，电流为I ，根据闭合电路

的欧姆定律有：E ＝U ＋(I ＋U R 2

)R 1，代入数据有：50＝U ＋50I ，即I

＝1－U

50

在I－U图上作出这条直线，如图所示，这条直线与灯泡的伏安特性曲线的交点为(25,0.5)．由此可知此时流过灯泡的电流为0.5 A，灯泡上的电压为25 V，灯泡的实际功率P＝12.5 W.

答案(1)40 V,0.6 A,24 W

(2)25 V,0.5 A,12.5 W