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第七章 检测试题
(时间:60分钟 满分:100分)
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学问点
题号
1.基本概念
1、3
2.伏安特性曲线的应用
2、8、13
3.电路的动态分析
4、7
4.基本电路的计算
5、9、12
5.含容电路分析
6
6.电学试验
10、11
一、选择题(本题共9小题,每小题6分,共54分.1~7题为单选题,8~9题为多选题,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错或不选的得0分)
1.(2011年大纲全国卷改编)通常一次闪电过程历时约0.2~0.3 s,它由若干个相继发生的闪击构成.每个闪击持续时间仅40~80 μs,电荷转移主要发生在第一个闪击过程中.在某一次闪电前云地之间的电势差约为1.0×109 V,云地间距离约为1 km;第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6 C,闪击持续时间约为60 μs.假定闪电前云地间的电场是均匀的.依据以上数据,下列推断正确的是( A )
A.闪电电流的瞬时值可达到1×105 A
B.整个闪电过程的平均功率约为1×1014 W
C.闪电时云地间的导电现象可用欧姆定律计算
D.整个闪电过程向外释放的能量约为6×106 J
解析:由电流的定义式I=知I= A=1×105 A,选项A正确;整个过程的平均功率P=== W=3×1010 W(t代0.2或0.3),选项B错误;欧姆定律适用于金属、电解液导电,故选项C错误;整个闪电过程向外释放的能量为电场力做的功W=qU=6×109 J,选项D错误.
2.图(甲)为一个电灯两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线.由图可知,两者不成线性关系,这是由于电压增大,灯丝温度上升,电阻变大.如图(乙)所示,将这个电灯与20 Ω的定值电阻R串联,接在电动势为8 V的电源上,则电灯的实际功率为(不计电流表电阻和电源内阻)( A )
A.0.6 W B.6 W C.0.9 W D.9 W
解析:依据闭合电路欧姆定律可知:
E=UL+IR
代入数据得到:8=UL+20I
在(甲)图中画出此方程的图线,如图所示.该图线与原图线的交点为此电路对应电灯中的电流和电压值.由图即可读出此电路中电灯两端的电压U=2 V,电流I=0.3 A,所以电灯的实际功率为P=UI=0.6 W.
3.在争辩微型电动机的性能时,应用如图所示的试验电路.当调整滑动
变阻器R并把握电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为0.50 A和2.0 V.重新调整R并使电动机恢复正常运转,此时电流表和电压表的示数分别为2.0 A和24.0 V.则这台电动机正常运转时的输出功率为( A )
A.32 W B.44 W C.47 W D.48 W
解析:电动机停止转动时,电动机的内阻r= Ω=4 Ω,电动机正常运转时输出功率为P=UI-I2r=32 W,A项正确.
解决此题应留意以下两点:
(1)首先推断电路是纯电阻电路还是非纯电阻电路;
(2)对非纯电阻电路关键是分析清楚电能转化为什么形式的能,然后再机敏选择公式计算.
4.(2022北京顺义区一模)如图所示的电路中,电源电动势为E,内电阻
为r,在滑动变阻器R2的滑片向上滑动的过程中,电阻R3上消耗的电功率( A )
A.始终减小 B.保持不变
C.始终增大 D.先增大后减小
解析:在滑动变阻器R2的滑片向上滑动的过程中,R2的电阻在减小,依据“串反并同”可判定R3的电流和电压都在减小,则电阻R3上消耗的电功率始终减小,故选项A对,选项B、C、D错.
对于电路的动态分析问题,应首先分析整体结构(连接方式、各表用途),再分析局部变化(开关或滑动变阻器),最终分析局部变化对电路电阻、电流的影响.
5.当电阻两端加上某一稳定电压时,通过该电阻的电荷量为0.3 C,消耗的电能为0.9 J.为在相同时间内使0.6 C的电荷量通过该电阻,在其两端需加的电压和消耗的电能分别是( D )
A.3 V 1.8 J B.3 V 3.6 J
C.6 V 1.8 J D.6 V 3.6 J
解析:设两次加在电阻R上的电压分别为U1和U2,通电的时间都为t.由公式W1=U1q1和W1=t可得:U1=3 V,=0.1.再由W2=U2q2和W2=t可求出:U2=6 V,W2=3.6 J,故选项D正确.
6.(2022合肥市模拟)如图所示,电源电动势为E,内阻为r,平行板电容器的两金属板水平放置,开关S是闭合的,两板间一质量为m、电荷量为q的油滴恰好处于静止状态,G为灵敏电流计.则以下说法正确的是( A )
A.在将滑动变阻器滑片P向上移动的过程中,油滴向上加速运动,G中有从b到a的电流
B.在将滑动变阻器滑片P向下移动的过程中,油滴向下加速运动,G中有从b到a的电流
C.在将滑动变阻器滑片P向上移动的过程中,油滴照旧静止,G中有从a到b的电流
D.在将S断开后,油滴仍保持静止状态,G中无电流通过
解析:滑片P向上移动,滑动变阻器接入电路的电阻增大,总电阻增大,依据闭合电路欧姆定律可知,干路电流减小,因U=E-I(r+R1),可知电容器两极板间电压变大,油滴受到的电场力增大,油滴向上运动,两极板间电压变大,说明电容器充电,G中电流方向从b到a,选项A正确,B、C错误;将S断开后,电容器放电,G中有电流,电压减小,电场力减小,油滴向下运动,选项D错误.
7. (2021成都高新区月考)如图所示的电路中,电源的电动势为E,
内阻为r,当闭合开关S1,滑动变阻器滑片P向左移动的过程中,下列结论正确的是( B )
A.小灯泡L变暗
B.电流表读数变大,电压表读数变小
C.电容器C上电荷量增加
D.电源的总功率变小
解析:滑动变阻器滑片P向左移动的过程中,滑动变阻器的有效阻值变小,闭合电路的外电阻变小,电路总电流增加,路端电压减小,所以电流表读数变大,电压表读数变小,选项B正确.电路总电流增加,小灯泡L变亮,选项A错误.小灯泡L两端电压增加,滑动变阻器两端的电压减小,电容器的电压减小,电容器上的电荷量减小,选项C错误.当电路外电阻等于电源内阻时电源的输出功率最大,滑动变阻器滑片P向左移动的过程中,外电路电阻变小,外电路电阻可能比电源内阻相差更大,也可能相差更小,所以电源的输出功率可能减小,也可能变大,选项D错误.
8.在如图所示的UI图像中,直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图线,直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线.用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路.由图像可知( ABD )
A.电源的电动势为3 V,内阻为0.5 Ω
B.电阻R的阻值为1 Ω
C.电源的输出功率为2 W
D.电源的效率为66.7%
解析:由图像可知,该电源的电动势E=3 V,内阻r=0.5 Ω,电阻R的阻值为1 Ω.仍由图像可知,用该电源直接与R相连组成闭合电路时,路端电压U=2 V,电流I=2 A,则电源的输出功率P=UI=2×2 W=4 W,电源的效率η=×100%=×100%≈66.7%,故选项A、B、D正确,选项C错.
9.如图所示,R1为定值电阻,R2为可变电阻,E为电源电动势,r为电源内阻,以下说法中不正确的是( ABD )
A.当R2=r时,R2上获得最大功率
B.当R2=R1+r时,R1上获得最大功率
C.当R2=0时,R1上获得最大功率
D.当R2=0时,电源的输出功率最大
解析:在争辩R2的电功率时,可将R1视为电源内阻的一部分,即将原电路等效为外电阻R2与电动势E、内阻为(R1+r)的电源(等效电源)连成的闭合电路,如图所示,R2的电功率是等效电源的输出功率,明显当R2=R1+r时,R2获得的电功率最大,选项A错误.在争辩R1的电功率时,由I=及P1=I2R1可知,R2=0时,R1获得的电功率最大,选项B错误,C正确,在争辩电源的输出功率时,(R1+R2)为外电阻,内阻r恒定,由于题目没有给出R1和r的具体数值,所以当R2=0时,电源输出功率并不愿定最大,选项D错误.
处理可变电阻最大功率问题通常接受等效电源法,解题时应依据需要选用不同的等效方式,将可变电阻获得最大功率问题转化为电源最大输出功率问题来解决.
二、试验题(每小题10分,共20分)
10.(2022上饶一模)测金属电阻率试验
(1)测长度时,金属丝的起点、终点位置如图(a),则长度为: cm;
(2)用螺旋测微器测金属丝直径,示数如图(b),则直径为: mm;
(3)用多用表“Ω×1”挡估测其电阻,示数如图(c),则阻值为: Ω;
(4)在图(d)中完成实物连线;
(5)闭合开关前应将滑动变阻器的滑片P移至最 (填“左”或“右”)端.
解析:(1)(a)图需往下估读一位,大约为60.48 cm(60.45~60.50 cm都可以).
(2)读数=固定刻度示数+可动刻度示数=
1.5 mm+0.480 mm=1.980 mm.
(3)由题可知,阻值为5 Ω.
(4)电流表外接,滑动变阻器接受分压、限流接法均可,接受限流接法时如图所示.
(5)无论限流接法,还是分压接法,将滑片P移至最左端时,待测金属丝上的电压和电流最小.
答案:见解析.
11.(2021成都石室中学一诊)有一节干电池,电动势大约为1.5 V,内电阻约为1.0 Ω.某试验小组的同学们为了比较精确地测出该电池的电动势和内电阻,他们在老师的支持下得到了以下器材:
A.电压表V(15 V,10 kΩ)
B.电流表G(量程3.0 mA,内阻Rg=10 Ω)
C.电流表A(量程0.6 A,内阻约为0.5 Ω)
D.滑动变阻器R1(0~20 Ω,10 A)
E.滑动变阻器R2(0~100 Ω,1 A)
F.定值电阻R3=990 Ω
G.开关S和导线若干
(1)为了能精确地进行测量,同时为了操作便利,试验中应选用的滑动变阻器是 .(填写器材前字母)
(2)请在虚线框内画出他们接受的试验原理图.(标注所选择的器材符号)
(3)该小组依据试验设计的原理图测得的数据如下表,为了接受图像法分析处理数据,请你在下图所示的坐标纸上选择合理的标度,作出相应的图线.
序号
1
2
3
4
5
6
电流表G(I1/mA)
1.37
1.35
1.26
1.24
1.18
1.11
电流表A(I2/A)
0.12
0.16
0.21
0.28
0.36
0.43
(4)依据图线求出电源的电动势E= V(保留三位有效数字),电源的内阻r= Ω(保留两位有效数字).
解析:(1)干电池的电动势约为1.5 V,电流表A的量程为0.6 A,为了能精确地进行测量,要求电流表A的指针达满偏刻度的三分之一以上,所以电路总电阻最大约为Ω=7.5 Ω,为了操作便利,不宜选用变化范围是0~100 Ω的滑动变阻器E,应选用的滑动变阻器是D;
(2)电压表V的量程为15 V,量程太大不利于读数,不能使用.电流表G和定值电阻R3串联,就改装成了大量程的电压表,可以测量电路的路端电压,路端电压的表达式为U=I1(Rg+R3).用电流表A测量电路的总电流.试验原理图如图(甲)所示;
(3)作出图线如图(乙)所示
(4)纵坐标的截距为1.48 mA,依据图线求出电源的电动势E=1.48 mA×1 000 Ω=1.48 V,电源的内阻r==Ω=0.84 Ω.
答案:(1)D (2)见解析图(甲)
(3)见解析中图(乙)
(4)1.48(1.45~1.49均可);0.84(0.80~0.90均可)
三、计算题(共26分)
12.(2022上海华师大附中等八校联考)(10分)如图所示,电源内阻r=1 Ω,R1=2 Ω,R2=6 Ω,灯L上标有“3 V 1.5 W”的字样,当滑动变阻器R3的滑片P移到最右端时,电流表示数为1 A,灯L恰能正常发光.
(1)求电源的电动势;
(2)求当P移到最左端时,电流表的示数;
(3)当滑动变阻器的Pb段电阻多大时,变阻器R3上消耗的功率最大?最大值多大?
解析:(1)电源的电动势E=UL+IR1+Ir=3 V+1×2 V+1×1 V=6 V.(2分)
(2)当P移到最左端时,由闭合电路欧姆定律,
I=E/(R1+r)=2 A.(2分)
(3)灯L电阻RL=U2/P=6 Ω,(1分)
设滑动变阻器的Pb段电阻为R3b,R3b与RL并联等效电阻R3L==,(1分)
由闭合电路欧姆定律,I=E/(R1+r+R3L),
将已知量代入,化简得:I=.(1分)
又,U3=IRL3=,(1分)
所以P3==
==,(1分)
当R3b=2 Ω时变阻器R3上消耗的功率最大,且最大值为2 W.(1分)
答案:(1)6 V (2)2 A (3)2 Ω 2 W
13.(16分)如图(甲)所示为一个电灯两端的电压与通过它的电流变化关系曲线.由图可知,两者不成线性关系,这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化.参考这条曲线回答下列问题(不计电流表和电池的内阻).
(1)若把三个这样的电灯串联后,接到电动势为12 V的电源上,求流过电灯的电流和每个电灯的电阻;
(2)如图(乙)所示,将两个这样的电灯并联后再与10 Ω的定值电阻R0串联,接在电动势为8 V的电源上,求通过电流表的电流值以及每个电灯的实际功率.
解析:(1)把三个这样的电灯串联后,每只电灯得到的实际电压为 V=4 V.(2分)
由题图(甲)可知,每只电灯加上4 V的实际电压时的工作电流均为I=0.4 A,(2分)
由此可以求出此时每只电灯的实际电阻
R== Ω=10 Ω.(2分)
(2)在题图(乙)的混联电路中,设每只电灯上的实际电压和实际电流分别为U'和I'.
在这个闭合电路中,E=U'+2I'R0.(2分)
代入数值并整理得U'=8-20I'(2分)
这是一个反映电路的直线方程.把该直线在图(甲)的坐标系中画出,如图所示.(I代表I',U代表U')
这两条图线的交点U'=2 V,I'=0.3 A,(2分)
同时满足了电路结构和元件的要求,此时通过电流表的电流值IA=2I'=0.6 A(2分)
每个电灯的实际功率P=U'I'=2×0.3 W=0.6 W.(2分)
答案:见解析.
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