2019-2020学年高中物理第二章恒定电流检测试题含解析新人教版选修3-1

2019-2020学年高中物理第二章恒定电流检测试题含解析新人教版选修3-1

恒定电流 ‎(时间：90分钟　满分：100分)‎ 一、选择题 (本题共14个小题，每小题3分，共42分.1～10题为单项选择题，12～14题为多项选择题．)‎ ‎1．一台半导体收音机，电池供电的电流是8 mA，也就是说(　　)‎ A．1 h电池供给‎8 C的电荷量 B．1 000 s电池供给‎8 C的电荷量 C．1 s电池供给‎8 C的电荷量 D．1 min电池供给‎8 C的电荷量 解析：由公式I＝可得t＝，故供给‎8 C电荷量时的通电时间t＝ s＝1 000 s，故B项正确．‎ 答案：B ‎2．某金属导线的电阻率为ρ，电阻为R，现将它均匀拉长到直径为原来的一半，那么该导线的电阻率和电阻分别变为(　　)‎ A．4ρ和4R　　　　　　　　B．ρ和4R C．16ρ和16R D．ρ和16R 解析：电阻率由导体的材料决定，另外还与温度有关，与其他因素无关，故拉长以后电阻率仍然为ρ.将导线拉长到直径为原来的一半，横截面积变为原来的倍，长度变为原来的4倍，由电阻定律R＝ρ知该金属导线电阻变为原来的16倍．综上所述，D项正确．‎ 答案：D ‎3.‎ ‎[2019·日照高一检测]如图，将一直流电源与一个3.5 Ω的定值电阻连接，开关断开时，测得电压表读数为1.5 V；开关接通后，电压表读数变为1.4 V．那么，电源的电动势和内阻分别为(不计电压表对电路的影响)(　　)‎ A．1.5 V,0.5 Ω B．1.5 V,0.25 Ω C．1.4 V,0.25 Ω D．1.4 V,0.5 Ω 解析：开关断开时，因不计电压表对电路的影响，电路中电流近似为零，电源的内电压约为零，则电压表可直接测出电源的电动势，则得电源的电动势E＝1.5 V；开关接通后，根据闭合电路欧姆定律得：E＝U＋r，将E＝1.5 V，U＝1.4 V，R＝3.5 Ω，代入解得r＝0.25 Ω，故选B项．‎ 答案：B ‎4．[2019·红桥高一检测]有两个分别标有“110 V,25 W”和“110 V,60 W”字样的灯泡，要把它们接在220 V的电源上，灯泡既正常发光，又最省电的连接方式是图中的哪一个(　　)‎ 解析：25 W和60 W的两灯泡的额定电流分别为I1＝ A，I2＝ A，故C - 9 -‎ 项中两灯泡不能都正常发光，C项错误；A项中电阻功率P＝110×(＋) W＝85 W，D项中两电阻消耗的功率为P＝(110×＋110×) W＝85 W，A、D两项中电路消耗总功率相同都是170 W，B项中电阻消耗的功率P＝110×(－) W＝35 W，该电路消耗的总功率为120 W，故B项满足条件．‎ 答案：B ‎5.‎ 汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图，在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表读数为‎10 A，电动机启动时电流表读数为‎58 A，若电源电动势为12.5 V，内阻为0.05 Ω，电动机内阻为0.02 Ω，电流表内阻不计，则电动机启动时(　　)‎ A．车灯的电压为4.8 V B．通过电动机的电流为‎48 A C．电动机的电功率为50 W D．电动机输出的机械功率为430 W 解析：电动机启动后，路端电压UL＝E－Ir＝12.5 V－0.05×58 V＝9.6 V，故A项错误；电动机不启动时电源电压直接加在灯泡两端，由闭合电路欧姆定律得：I′＝，解得：RL＝1.2 Ω，电动机启动后，根据欧姆定律得通过灯泡的电流IL＝＝ A＝‎8 A，则通过电动机的电流IM＝I－IL＝‎58 A－‎8 A＝‎50 A，故B项错误；电动机的电功率P＝ULIM＝9.6×50 W＝480 W，故C项错误；电动机输出的机械功率PM＝P－IrM＝480 W－2 500×0.02 W＝430 W，故D项正确．‎ 答案：D ‎6.‎ 在如图所示的电路中，开关闭合后，灯泡L能正常发光．当滑动变阻器的滑片向左移动后，下列判断正确的是(　　)‎ A．滑动变阻器R的阻值变小 B．灯泡L变亮 C．电源消耗的总功率增大 D．电容器C的电荷量增大 解析：当滑动变阻器的滑片向左移动时，滑动变阻器R的阻值变大，故A项错误；由于R增大，电流I＝减小，灯泡L将变暗，故B项错误；电源消耗的总功率为P＝EI，电流减小，P减小，故C项错误；路端电压U＝E－Ir增大，则电容器电量Q＝CU增大，故D项正确．故选D项．‎ 答案：D ‎7．[2019·山东诸城实验中学月考]如图所示，电源电动势E＝3 V，小灯泡L标有“2 V,0.4 W”，开关S接1，当变阻器调到R＝4 Ω时，小灯泡L正常发光：现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作．则(　　)‎ - 9 -‎ A．电源内阻为1 Ω B．电动机的内阻为4 Ω C．电动机的正常工作电压为1 V D．电源效率约为83.3%‎ 解析：由小灯泡的额定功率P＝UI可知，I＝‎0.2 A，由欧姆定律得RL＝，可知小灯泡正常发光时电阻RL＝10 Ω，由闭合电路欧姆定律可知I＝，解得r＝1 Ω，A项正确；接2时小灯泡正常发光，说明电路中电流仍为‎0.2 A，故电动机两端电压U′＝E－IRL－Ir＝0.8 V，电动机为非纯电阻用电器，故电动机内阻不等于4 Ω，B、C两项错误；由Pr＝I2r，P总＝EI，η＝×100%，代入数据可得电源效率约为93.3%，D项错误．‎ 答案：A ‎8．如图所示的电路中，开关闭合时，灯L1、L2正常发光．由于电路出现故障，灯L1突然变亮，灯L2变暗，电流表的读数变小但不为零．则发生的故障可能是(　　)‎ A．R1断路 B．R2断路 C．R3断路 D．R4断路 解析：由题图知，R1与灯L1并联，若R1断路则电路的总电阻增大，由闭合电路的欧姆定律I总＝，知电路的总电流减小，R4两端的电压减小，电流表的读数变小，流过灯L2的电流变小，灯L2变暗，同理R2两端的电压也减小，由路端电压增大，得到灯L1两端的电压增大，灯L1的功率增大，灯L1变亮，A项正确；若R2断路，则电路断开，两灯不亮，电流表没有读数，B项错误；若R2断路则灯L2不亮，C项错误；若R4断路则电流表没有读数，D项错误．‎ 答案：A ‎9．如图所示，两个电阻串联后接在电路中a、b两点，已知a、b两点间电压不变．某同学将一个实验室里的电压表并联在R1两端时，读数为9 V；将该电压表并联在R2两端时，读数为7 V，则a、b两点间电压(　　)‎ A．大于16 V B．等于16 V C．小于16 V D．无法确定 解析：将电压表并联在R1两端时，并联电阻小于R1，R1两端的电压小于不接电压表时的电压，同理，R2两端的电压小于不接电压表时的电压，所以a、b两点间的电压大于16 V，A项正确．‎ 答案：A - 9 -‎ ‎10．电动势为E＝12 V的电源与一电压表和一电流表串联成闭合回路．如果将一电阻与电压表并联，则电压表的读数减小为原来的，电流表的读数增大为原来的3倍．则下列说法正确的是(　　)‎ A．可以求出电源的内阻 B．可以求出电流表的内阻 C．可以求出电压表原来的读数 D．可以求出电流表原来的读数 解析：设电压表和电流表的原来读数分别为U和I，电源和电流表的内阻分别为r和RA，由闭合电路的欧姆定律得E＝U＋I(r＋RA)，E＝U＋3I(r＋RA)，不能求I、r和RA，但可以求得U＝9.6 V，所以只有C项正确．‎ 答案：C ‎11.‎ 如图所示，在一幢居民楼里有各种不同的用电器，如电灯、电视机、洗衣机、微波炉、抽油烟机等．停电时，用多用电表测得A、B间的电阻为R；供电后，设各家用电器都完全同时使用时，测得A、B间电压为U，进线电流为I；经过一段时间t，从总电能表中测得这段时间内消耗的电能为W，则下列表达式用来计算该幢居民楼用电的总功率，其中正确的是(　　)‎ A．P＝I2R B．P＝ C．P＝IU D．P＝ 解析：电路消耗的电功率的计算公式P＝UI，P＝是普遍适用的，A、B两项只适用于纯电阻电路，而电视机、洗衣机、微波炉和抽油烟机都不是纯电阻用电器，所以A、B两项错误，C、D两项正确．‎ 答案：CD ‎12．下列列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数，不计其自身机械损耗．若该车在额定状态下以最大运行速度行驶，则(　　)‎ 自重 ‎40(kg)‎ 额定电压 ‎48(V)‎ 载重 ‎75(kg)‎ 额定电流 ‎12(A)‎ 最大行驶速度 ‎20(km/h)‎ 额定输出功率 ‎350(W)‎ A.电动机的输入功率为576 W B．电动机的内电阻为4 Ω C．该车获得的牵引力为104 N D．该车受到的阻力为63 N 解析：电动机的输入功率P入＝UI＝48×12 W＝576 W，故A项正确；电动机正常工作时为非纯电阻电路，不能用欧姆定律求内电阻，故B项错误；电动车速度最大时，牵引力F与阻力Ff大小相等，由P出＝Fvmax得F＝＝ N＝63 N，Ff＝F＝63 N，故C项错误，D项正确. ‎ 答案：AD ‎13．如图所示，电源的电动势E＝2 V，内阻r＝2 Ω，两个定值电阻均为8 Ω，平行板电容器的电容C＝3×10－‎6 F，则(　　)‎ - 9 -‎ A．开关断开时两极板间的电压为 V B．开关断开时电容器所带电荷量为4×10－‎‎6 C C．开关接通时两极板间的电压为 V D．开关接通时电容器所带电荷量为4×10－‎‎6 C 解析：电容器两极板间的电压等于R2两端的电压，开关S断开时，电路中的总电流为I＝＝ A＝‎0.2 A，电容器的两极板间的电压为U＝IR2＝0.2×8 V－1.6 V，此时电容器所带电荷量为Q＝CU＝3×10－6×‎1.6 C＝4.8×10－‎6 C，故A、B两项错误；开关接通时两定值电阻并联，电容器两极板间的电压等于路端电压，电路中的总电流I′＝＝ A＝ A，电容器的两极板间的电压U′＝I′R外＝×4 V＝ V，此时电容器所带的电荷量O′＝CU′＝3×10－6× C＝4×10－‎6 C，故C、D两项正确．‎ 答案：CD ‎14．如图所示，R1＝2 Ω，R2＝10 Ω，R3＝10 Ω，A、B两端接在电压恒定的电源上，则(　　)‎ A．S断开时，R1与R2的电压之比为1∶5‎ B．S闭合时，通过R1与R2的电流之比为2∶1‎ C．S闭合时，R1与R2两端的电压之比为1∶0‎ D．S断开与闭合两种情况下，电阻R1两端的电压之比为2∶1‎ 解析：S断开时，R1和R2串联，电压之比为电阻之比，即为1∶5，R1的电压为，A项正确；S闭合时，R3与R2并联的阻值为5 Ω，R1与R并的电压之比为2∶5，R1的电压为，C、D两项错误；S闭合时，通过R2与R3的电流相等，等于R1的电流的一半，B项正确．‎ 答案：AB 二、实验题 (本题共2个小题，共15分．)‎ ‎15．(6分)[2019·黑龙江大庆实验中学期末]有一待测的电阻器Rx，其阻值在40～50 Ω之间，实验室准备用来测量该电阻器阻值的实验器材有：‎ 电压表V(量程0～10 V，内阻约20 kΩ)；‎ 电流表A1(量程0～300 mA，内阻约20 Ω)；‎ 电流表A2(量程0～800 mA，内阻约4 Ω)；‎ 滑动变阻器R1(最大阻值为10 Ω，额定电流为‎2 A)；‎ 滑动变阻器R2(最大阻值为250 Ω，额定电流为‎0.1 A)；‎ 直流电源E(电动势为9 V，内阻约为0.5 Ω)；‎ 开关及若干导线．‎ 实验要求电表读数从零开始变化，并能多测出几组电流、电压值，以便画出U－I图线．‎ ‎(1)电流表应选用________(填写器材代号)．‎ ‎(2)滑动变阻器应选用________(填写器材代号)．‎ - 9 -‎ ‎(3)请在如图4甲所示的方框内画出实验电路图，并将图乙中的器材连接成符合要求的电路．‎ 解析：(1)加在待测电阻器上的电压最大值约等于电源的电动势，即为9 V，而待测电阻器Rx的阻值在40～50 Ω之间，此时通过待测电阻器的最大电流约为225 mA，故电流表应选用A1.‎ ‎(2)实验要求电表读数从零开始变化，所以滑动变阻器应采用分压式接法，为了调节方便，滑动交阻器选用最大阻值较小的，即R1.‎ ‎(3)由于R≪RARV，所以电流表采用外接法，滑动变阻器采用分压式接法，设计的电路图如图甲所示，实物连接图如图乙所示．‎ 答案：(1)A1　(2)R1　(3)实验电路图见解析图甲　实物连接图见解析图乙 ‎16．(9分)[2019·天津宝坻区第一中学期末考试]在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验时，所用电流表内阻约为几欧，电压表内阻约为十几千欧．实验中得到了多组数据，通过描点连线在I－U坐标系中得到了小灯泡的伏安特性曲线，如图甲所示．‎ ‎(1)在虚线框中画出实验电路原理图，并在图乙中用笔画线代替导线连接电路．‎ ‎(2)根据图甲，可确定小灯泡的功率P与U2和P与I2的关系，下列示意图中合理的是________．‎ - 9 -‎ ‎(3)将被测小灯泡、定值电阻R和电源串联成如图丙所示的电路，电源电动势为6.0 V，内阻为1.0 Ω.若电路中的电流为‎0.4 A，则定值电阻尺所消耗的电功率为________W.‎ 解析：(1)描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，由题图甲所示图象可知，小灯泡电阻约为R＝＝ Ω≈14.6 Ω，电流表内阻约为几欧，电压表内阻约为十几千欧，电压表内阻远大于小灯泡电阻，电流表应采用外按法．根据实验电路图连接实物电路图．(2)由题图甲所示图象可知，随小灯泡电流与电压的增大，电压与电流的比值增大，即小灯泡电阻增大．根据P＝可知，随U2增大，P－U2图线的斜率减小，故A、B两项错误；根据P＝I2R可知，随I2增大，P－I2图线的斜率增大，故C项错误，D项正确．(3)由题图甲所示图象可知，电流为‎0.4 A时，小灯泡两端电压为4.0 V，电阻两端电压UR＝E－Ir－UL＝(6.0－0.4×1.0－4.0) V＝16 V，电阻消耗的电功率P＝URI＝1.6×0.4 W＝0.64 W.‎ 答案：(1)电路原理图如图1所示，实物连线图如图2所示　(2)D　(3)0.64‎ 三、计算题 (本题共4个小题，共43分．)‎ ‎17．(9分)如图所示电路中，电源的总功率是40 W，R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，a、b两点间的电压是4.8 V，电源的输出功率是37.6 W．求：‎ ‎(1)通过电源的电流．‎ ‎(2)电源电动势E.‎ ‎(3)电源的内电阻r.‎ 解析：(1)根据欧姆定律得 R1电流：I1＝＝‎‎1.2 A R2电流：I2＝＝‎‎0.8 A 所以通过电源的总电流为 I＝I1＋I2＝‎‎2 A ‎(2)电源电动势：E＝＝20 V ‎(3)电源内部消耗的功率：‎ P内＝P总－P出＝2.4 W - 9 -‎ 又P内＝I2r，‎ 计算得出，电源内阻：‎ r＝＝0.6 Ω 答案：(1)‎2 A　(2)20 V　(3)0.6 Ω ‎18．(10分)[2019·江苏连云港市模拟考试]如图所示，已知路端电压UDC＝18 V，电容器C1＝6 μF、C2＝3 μF，电阻R1＝6 Ω，R2＝3 Ω.当开关S断开时，A、B两点间的电压UAB等于多少？当S闭合时，电容器C1的电荷量改变了多少？‎ 解析：当S断开时，电路中无电流，B、C等势，A、D等势，因此UAB＝UDC＝18 V.‎ 当S断开时，UAC＝18 V，电容器C1带电荷量为Q1＝C1UAC＝6×10－6×‎18 C＝1.08×10－‎4 C.‎ 当S闭合时，电路R1、R2导通，电容器C1两端的电压等于电阻R1两端的电压，由串联电路的电压分配关系得U′AC＝UDC＝×18 V＝12 V，此时电容器C1的带电荷量为Q′1＝C1U′AC＝6×10－6×‎12 C＝7.2×10－‎5 C.‎ 电容器C1带电荷量的变化量为ΔQ＝Q′1－Q1＝－3.6×10－‎5 C，负号表示减少，即电容器C1的带电荷量减少了3.6×10－‎5 C.‎ 答案：18 V　减少了3.6×10－‎‎5 C ‎19．(12分)如图所示的电路中，电源的电动势E＝12 V，内阻未知，R1＝8 Ω，R2＝1.5 Ω，L为规格“3 V　3 W”的灯泡，开关S断开时，灯泡恰好正常发光．(不考虑温度对灯泡电阻的影响)试求：‎ ‎(1)灯泡的额定电流和灯丝电阻；‎ ‎(2)电源的内阻；‎ ‎(3)开关S闭合时，灯泡实际消耗的功率．‎ 解析：(1)灯泡的额定电流I0＝＝ A＝‎‎1 A 灯丝电阻RL＝＝ Ω＝3 Ω ‎(2)断开S时，灯L正常发光，即I1＝I0，根据闭合电路欧姆定律E＝I0(R1＋RL＋r)‎ 得r＝－(R1＋RL)＝[－(8＋3)] Ω＝1 Ω ‎(3)闭合S时，设外电路总电阻为R外 R外＝＋R1＝9 Ω 干路电流为I总＝＝‎‎1.2 A 灯泡两端的电压UL＝I总·＝1.2 V 灯泡实际消耗的功率P＝＝0.48 W 答案：(1)‎1 A　(2)1 Ω　(3)0.48 W - 9 -‎ ‎20．(12分)如图所示的电路中，直流发电机M的电动势E＝250 V，内阻r＝0.5 Ω，R1＝R2＝1 Ω.电热器组中装有50只完全相同的电热器，每只电热器的额定电压为200 V，额定功率为1 000 W，其他电阻不计，也不计电热器电阻随温度的变化．问：‎ ‎(1)当接通几只电热器时，实际使用的电热器都能正常工作？‎ ‎(2)当接通几只电热器时，被接通电热器的总消耗功率最大？‎ ‎(3)当被接通电热器的总消耗功率最大时，电阻R1、R2和内阻r上消耗的功率分别为多少？‎ 解析：(1)设当接通n只电热器时，实际使用的电热器都能正常工作，有I(r＋R1＋R2)＝E－U I＝n 解得n＝4‎ ‎(2)设当接通n′只电热器时，被接通电热器的总消耗功率最大，被接通电热器并联后的总电阻与r＋R1＋R2相等，所以有 r＋R1＋R2＝ 解得n′＝16‎ ‎(3)当被接通电热器的总消耗功率最大时，电阻R1上消耗的功率为P1＝I′2R1＝R1＝2 500 W R2＝R1，R2上消耗的功率也为2 500 W 内阻r上消耗的功率为 Pr＝I′2r＝r＝1 250 W 答案：(1)4　(2)16　(3)R1、R2上消耗的功率均为2 500 W　内阻r上消耗的功率为1 250 W - 9 -‎