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(时间：90分钟 满分：100分)
一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分)
1．两个小灯泡，分别标有“1 A、4 W”和“2 A、1 W”的字样，则它们均正常发光时的电阻阻值之比为( )
A．2∶1 B．16∶1
C．4∶1 D．1∶16
答案 B
解析 由P＝I2R知：R＝，所以R1∶R2＝∶＝16∶1.
2．在正常照射下，太阳能电池的光电转换效率可达23%.单片单晶硅太阳能电池可产生0.6 V的电动势，可获得0.1 A的电流，则每秒照射到这种太阳能电池上的太阳光的能量是 ( )
A．0.24 J B．0.25 J C．0.26 J D．0.28 J
答案 C
解析 依据W＝UIt可得每秒太阳能电池产生的能量为W＝0.6×0.1×1 J＝0.06 J，设太阳能每秒照射的能量为Q，则由能的转化和守恒定律得Q×23%＝W，所以Q＝0.26 J.
3．为了保障行驶平安，一种新型双门电动公交车安装了如下把握装置：只要有一扇门没有关紧，汽车就不能启动．假如规定，车门关紧时为“1”，未关紧时为“0”；当输出信号为“1”时，汽车可以正常启动行驶，当输出信号为“0”时，汽车不能启动．能正确表示该把握装置工作原理的规律门是( )
A．“与”门 B．“或”门 C．“非”门 D．“与非”门
答案 A
解析 依据汽车双门都关紧汽车才能启动的状况可知，即两个条件都满足大事才能发生，故能正确表示该把握装置工作原理的规律门应当是“与”门．
图1
4．如图1所示，R4是半导体材料制成的热敏电阻，电阻率随温度的上升而减小，这就是一个火警报警器的电路，电流表是安放在值班室的显示器，电源两极之间接一个报警器，当R4所在处消灭火情时，显示器的电流I和报警器两端的电压U的变化状况是( )
A．I变大，U变小 B．I变大，U变大
C．I变小，U变大 D．I变小，U变小
答案 A
解析 当R4处消灭火情时，R4↓→R总↓→I总↑→U外↓→U并↓→IR3↓→I↑.故A项正确．
图2
5．如图2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( )
答案 B
解析 由U－I图象可求得电源的电动势E＝6 V，内阻r＝ Ω＝0.5 Ω，外电路阻值为R时路端电压为4.8 V，由闭合电路的欧姆定律得E＝U＋Ir
I＝＝ A＝2.4 A
又I＝，所以R＝－r＝(－0.5) Ω＝2 Ω，选项A、B、C、D四个电路的外电路电阻分别是1 Ω、2 Ω、9 Ω、4.5 Ω，因此只有选项B正确．
图3
6．电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比．在测电源电动势和内电阻的试验中得到的试验图线如图3所示，图中U为路端电压，I为干路电流，a、b为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为ηa、ηb.由图可知ηa、ηb的值分别为( )
A.、 B.、 C.、 D.、
答案 D
解析 电源的效率η＝×100%＝×100%.a点对应的路端电压U为4个格，而电动势E为6个格．因此ηa＝；b点对应的路端电压为2个格，因此ηb＝.故D正确．
二、双项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分)
图4
7．如图4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、排油烟机等．停电时，用多用电表测得A、B间的电阻为R；供电后，设各家用电器全都同时使用时，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楼居民用电的总功率，其中正确的是( )
A．P＝I2R B．P＝ C．P＝IU D．P＝
答案 CD
解析 电路消耗的电功率的计算公式P＝UI，P＝是普遍适用的，而A、B两选项只适用于纯电阻电路，而电视机、洗衣机、微波炉和排油烟机都不是纯电阻，所以A、B错误， C、D正确．
图5
8．某同学做争辩串联电路电压特点的试验时，接成如图5所示的电路，接通S后，他将多用电表电压挡的红、黑表笔并联在A、C两点间时，电压表读数为U；当并联在A、B两点间时，电压表读数也为U；当并联在B、C两点间时，电压表读数为零，故障的缘由可能是( )
A．AB段断路 B．BC段断路
C．AB段短路 D．BC段短路
答案 AD
解析 由题意可得UAB＝UAC＝U，说明由A、B分别至电源的线路均已接通．若BC段完好，则AB段断路；若BC段短路，则AB段可能断路，也可能完好．又由题述得UBC＝0，因而可能AB段断路，或BC段短路，也有可能消灭两者同时发生的状况．分析时考虑要全面，要把故障的可能缘由全部找出来，不要漏掉正确选项．
图6
9．如图6所示，已知电源电动势E＝12 V，内阻r＝1 Ω，定值电阻R＝2 Ω，通过小灯泡的电流为1 A，已知小灯泡的电阻为3 Ω，小型直流电动机的线圈电阻r′ ＝1 Ω，则( )
A．电动机两端的电压1 V
B．电动机两端的电压6 V
C．电动机的输入功率6 W
D．电动机的输出功率4.5 W
答案 BC
解析 电动机两端的电压UM＝E－I(R＋RL＋r)＝12 V－1×(2＋3＋1)V＝6 V，故选项A错误，选项B正确；电动机的输入功率P＝UMI＝6×1 W＝6 W，输出功率P出＝P－I2r＝6 W－1 W＝5 W，故选项C正确；D错误．
图7
10．如图7所示，电源的电动势E＝2 V，内阻r＝2 Ω，两个定值电阻阻值均为8 Ω，平行板电容器的电容C＝3×10－6 C，则( )
A．开关断开时两极板间的电压 V
B．开关断开时电容器的带电荷量4×10－6 C
C．开关接通时两极板间的电压 V
D．开关接通时电容器的带电荷量4×10－6 C
答案 CD
解析 电容器两极板间的电压等于R2两端电压，开关S断开时，电路中的总电流I＝＝ A＝0.2 A，电容器的两极板间电压U＝IR2＝0.2×8 V＝1.6 V，此时电容器的带电荷量Q＝CU＝3×10－6×1.6 C＝4.8×10－6 C，故选项A、B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，电容器的两极板间电压U′＝I′R外＝×4 V＝ V，此时电容器的带电荷量Q′＝CU′＝3×10－6× C＝4×10－6 C，故选项C、D正确．
三、试验题(本题共2小题，共14分)
11．(5分)某直流电动机M转动时的U－I图象如图8甲所示，该同学利用图乙的试验电路争辩电动机的转动状况，电路中使用恒压电源，R1＝15 Ω，R2是滑动变阻器，电流表A是抱负电流表，试验操作步骤如下：
图8
(1)闭合开关S2前，调整滑动变阻器，使其滑动触头应在________端．(选填“左”或“右”)
(2)先闭合开关S1，开关S2保持断开，此时电流表的示数为0.6 A，则恒压电源输出电压为________ V.
(3)再闭合开关S2，然后缓慢调整滑动变阻器使电动机恰好转动起来，此时电流表的示数为1.8 A，直流电动机M实际消耗的电功率为________ W，滑动变阻器接入电路中的阻值为________Ω.(取两位有效数值)
答案 (1)左 (2)9 (3)3.8 4.8
解析 (1)闭合开关S2前，调整滑动变阻器使其接入电路中的阻值最大，则滑动触头应在左端．
(2)恒压电源输出电压U＝I1R1＝0.6×15 V＝9 V
(3)通过直流电动机M电流I2＝I－I1＝1.8 A－0.6 A＝1.2 A，依据题图甲可知此时直流电动机M两端的电压为UM＝3.2 V，U2＝U－UM＝9 V－3.2 V＝5.8 V，则直流电动机M实际消耗的电功率为P＝UMI2＝3.2×1.2 W≈3.8 W，滑动变阻器接入电路中的阻值为R＝＝ Ω≈4.8 Ω.
12．(9分)用伏安法测量一个定值电阻的电阻值，现有的器材规格如下：
A．待测电阻Rx(大约100 Ω)
B．直流毫安表A1(量程0～10 mA，内阻约100 Ω)
C．直流毫安表A2(量程0～40 mA，内阻约40 Ω)
D．直流电压表V1(量程0～3 V，内阻约5 kΩ)
E．直流电压表V2(量程0～15 V，内阻约15 kΩ)
F．直流电源(输出电压4 V，内阻不计)
G．滑动变阻器R(阻值范围0～50 Ω，允许最大电流1 A)
H．开关一个、导线若干
(1)依据器材的规格和试验要求，为使试验结果更加精确 ，直流毫安表应选________，直流电压表应选________．(填器材前代号)
(2)在方框内画出试验电路图，要求电压和电流的变化范围尽可能大一些．
(3)用铅笔按电路图将实物图9连线．
图9
答案 (1)C D (2)电路图见解析图 (3)实物图见解析图
解析 (1)由于直流电源的电动势为4 V，待测电阻Rx阻值约100 Ω，故通过Rx的最大电流约为40 mA，所以直流毫安表应选C；直流电压表若选15 V量程，则读数误差较大，故应选D.
(2)由于要求电压和电流的变化范围尽可能大一些，所以滑动变阻器接受分压式接法；
由于＝＝50＞＝＝2.5，故电流表接受外接法．电路图如图：
(3)依据电路图，实物图连线如图：
四、计算题(本题共4小题，共46分)
13．(10分)一盏弧光灯的额定电压是40 V，正常工作时的电流是5 A，如何把它接入电压恒为220 V的照明线路上，使它正常工作？
答案 串联一个电阻，阻值为36 Ω
解析 设串联电阻上安排到的电压为U2，
依据串联电路电压的特点得＝，即＝
所以R2＝·＝× Ω＝36 Ω.
图10
14．(10分)如图10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．
答案 (1)1 A 3 Ω (2)1 Ω (3)0.48 W
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，
依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
灯泡的实际功率P＝＝0.48 W
图11
15．(12分)如图11所示，已知电源电动势E＝20 V，内阻r＝1 Ω，当接入定值电阻R＝4 Ω时，电路中标有“3 V, 6 W”的灯泡L和内阻RD＝0.5 Ω的小型直流电动机D都恰能正常工作．试求电动机的输出功率．
答案 12 W
解析 灯泡L正常发光，电路中的电流为I＝＝2 A
由闭合电路欧姆定律可求得，电动机的额定电压为
UD＝E－I(r＋R)－UL＝20 V－2×(1＋4) V－3 V
＝7 V
电动机的总功率为P总＝IUD＝2×7 W＝14 W
电动机的热功率为P热＝I2RD＝22×0.5 W＝2 W
所以电动机的输出功率为P出＝P总－P热＝14 W－2 W＝12 W
16．(14分)在如图12甲所示的电路中，电阻R1和R2都是纯电阻，它们的伏安特性曲线分别如图乙中曲线a、b所示．电源的电动势E＝7.0 V，内阻忽视不计．
图12
(1)调整滑动变阻器R3，使电阻R1和R2消耗的电功率恰好相等，求此时电阻R1和R2的阻值为多大？R3接入电路的阻值为多大？
(2)调整滑动变阻器R3，使R3＝0，这时电阻R1和R2消耗的电功率各是多少？
答案 (1)1 000 Ω 1 000 Ω 800 Ω (2)1.05×10－2 W 1.4×10－2 W
解析 (1)R1、R2和R3串联，电流相等，当电阻R1和电阻R2消耗的电功率相等时，由伏安特性曲线可知，此时电路中的电流I＝2.5 mA.
这时加在电阻R1和R2上的电压U1＝U2＝2.5 V.
由欧姆定律得R1＝R2＝＝1 000 Ω
滑动变阻器R3两端电压为U3＝E－U1－U2＝2 V
由欧姆定律得R3＝＝800 Ω
(2)调整滑动变阻器R3，当R3＝0时
U1′＋U2′＝E＝7 V
又因通过电阻R1和R2的电流相等，从伏安特性曲线上可以看出，I＝3.5 mA，且U1′＝3 V，U2′＝4 V
电阻R1消耗的电功率为P1＝IU1′＝1.05×10－2 W
电阻R2消耗的电功率为P2＝IU2′＝1.4×10－2 W
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