2021高考物理（选择性考试）人教版一轮章末检测：8 恒定电流
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章末检测8 恒定电流
（时间90分钟 满分100分）
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分.在每小题给出的四个选项中，第1～8小题只有一个选项正确，第9～12小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分）
1.经典物理学认为金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞，且金属导体中通过恒定电流形成了稳恒的电场，已知铜的电阻率为ρ，单位体积内的自由电子数量为n，自由电子的质量为m、带电荷量为e，假设自由电子和金属离子碰撞后减速到零，且碰撞时间极短，则铜导线中自由电子连续两次与金属离子碰撞的时间间隔的平均值为（ ）
A. B.
C. D.
解析：设铜导线的长度为l，横截面积为S，金属导线内的匀强电场场强为E，则电子定向移动的加速度为a＝，经过时间t获得的定向移动速度为v＝at＝，在时间t内的平均速度为＝v＝，则由电流微观表达式I＝neS＝t，由欧姆定律和电阻定律可知ρ＝＝，联立解得t＝，B正确.
答案：B
2.两根完全相同的金属裸导线，如果把其中的一根均匀拉长到原来的2倍，把另一根对折后绞合起来，然后给它们分别加上相同电压后，则在相同时间内通过它们的电荷量之比为（ ）
A.1∶4 B.1∶8
C.16∶1 D.1∶16
解析：设原来的电阻为R，其中的一根均匀拉长到原来的2倍，横截面积变为原来的，根据电阻定律，电阻R1＝4R，另一根对折后绞合起来，长度减小为原来的一半，横截面积变为原来的2倍，根据电阻定律，电阻R2＝R，则两电阻之比为16∶1，电压相等，根据欧姆定律，电流比为1∶16，根据q＝It知相同时间内通过的电荷量之比为1∶16，故D正确，A、B、C错误.
答案：D
3.如图所示，甲、乙两电路中电源完全相同，内阻不能忽略，电阻R1>R2.图中电压表为理想电表，当在两电路中通过相同的电荷量q的过程中，下列关于两电路的比较，说法错误的是（ ）
甲 乙
A.R1上产生的热量比R2上产生的热量多
B.电源内部产生热量较多的是甲电路
C.电压表V1示数大于电压表V2示数
D.甲、乙两电路电源输出功率可能相等
答案：B
4.在如图所示的电路中，电源内阻不可忽略，在调节可变电阻R
的阻值过程中，发现理想电压表的示数减小，则 （ ）
A.R的阻值变大
B.路端电压不变
C.干路电流减小
D.路端电压和干路电流的比值减小
解析：由题意知，理想电压表的示数减小，说明与电压表并联的电阻变小，即可变电阻R接入电路的电阻变小，选项A错误；由闭合电路欧姆定律知，电路总电流变大，路端电压变小，选项B、C错误；由于外电路总电阻变小，结合电阻定义式R＝知，路端电压和干路电流的比值减小，选项D正确.
答案：D
5.如图所示，K1、K2闭合时，一质量为m、带电荷量为q的液滴，静止在电容器的A、B两平行金属板间.现保持K1闭合，将K2断开，然后将B板向下平移到图中虚线位置，则下列说法正确的是（ ）
A.电容器的电容增大
B.A板电势比电路中Q点电势高
C.液滴将向下运动
D.液滴的电势能增加
解析：由平行板电容器电容的决定式可知，板间距离增大，电容减小，A项错误；K1、K2闭合时，R1中无电流通过，故B板电势为零，电容器两极板电势差与R2两端电压相等，电阻R2下端接地，故Q点与电容器上极板电势相等.断开开关K2，电路结构未发生变化，Q点电势不变，电容器所带电荷量保持不变，B板下移，即板间距离d增大，由C＝＝可知，d增大，其他物理量保持不变，则两极板电势差U增大，B板电势为零不变，故A板电势升高，B项正确；由场强与电势差关系E＝及＝可知，E＝，故两极板间场强不变，因此带电液滴受电场力不变，液滴保持静止，C项错误；根据U＝Ed知，液滴距离下极板B的距离增大，所以液滴所在位置与B板的电势差增大，B板电势为零，故液滴所在位置电势φ升高，液滴静止，上极板与电源正极相连，故液滴带负电，由Ep＝qφ可知液滴的电势能降低，D项错误.
答案：B
6.（2019·山东淄博调研）如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为R，L1和L2为相同的灯泡，每个灯泡（阻值恒定不变）的电阻和定值电阻相同，阻值均为R，电压表为理想电表，K为单刀双掷开关，当开关由1位置打到2位置时，下列说法中正确的是（ ）
A.L1亮度不变，L2将变暗
B.L1将变亮，L2将变暗
C.电源内阻的发热功率将变小
D.电压表读数将变小
解析：开关掷到位置1时，灯泡L1和L2并联，并联电阻R并＝＝，电路总电阻R总＝R＋R＋＝，干路电流I＝＝，根据并联电路电流与电阻成反比可得流过灯泡L1和L2的电流相等，即I1＝I2＝.开关掷到2位置时，灯泡L1与定值电阻串联，然后与灯泡L2并联，并联电阻为R′并＝＝，电路总电阻R′总＝R＋＝，干路电流I′＝＝，根据并联电路电流与电阻成反比可得流过灯泡L1的电流I′1＝I′×＝，流过灯泡L2的电流I′2＝I′×＝.据此判断，开关由1位置打到2位置时，流过灯泡L1的电流大小不变，灯泡亮度不变，流过灯泡L2的电流变大，灯泡变亮，所以选项A、B错误.总电流变大，电源内阻的发热功率变大，选项C错误.总电流变大，内电压变大，路端电压变小，电压表示数变小，选项D正确.
答案：D
7.如图所示电路中，各灯额定电压和额定功率分别是：A灯“10 V，10 W”，B灯“60 V，60 W”，C灯“40 V，40 W”，D灯“30 V，30 W”.在a、b两端加上电压后，四个灯都能发光.比较各灯消耗功率大小，不考虑各灯泡电阻随电压的变化，正确的是（ ）
A.PB
PC>PD>PB
C.PB>PD>PC>PA D.PB>PA>PD>PC
解析：A灯的电阻RA＝＝＝10 Ω；B灯的电阻RB＝＝＝60 Ω；C灯的电阻RC＝＝＝40 Ω；D灯的电阻R0＝＝＝30 Ω；设a到b回路的电流为1 A，则IA＝IB＝1 A；C、D两灯并联，则UC＝UD，则ICRC＝（1 A－IC）RD，解得IC＝＝ A＝ A，ID＝1 A－ A＝ A，A灯消耗的功率为PA＝IRA＝12×10 W＝10 W，B灯消耗的功率为PB＝IRB＝12×60 W＝60 W，C灯消耗的功率为PC＝IRC＝×40 W≈7.3 W，D灯消耗的功率为PD＝IRD＝×30 W≈9.8 W，所以PB>PA>PD>PC，故选项D正确.
答案：D
8.酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾驶及其他严禁酒后作业人员的现场检测，它利用的是二氧化锡半导体型酒精气体传感器，传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化.如图所示，是酒精气体传感器的原理电路，因不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系.如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻R的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是（ ）
A.c越小，U越大，c与U成反比
B.c越小，U越大，c与U不成反比
C.c越大，U越大，c与U成正比
D.c越大，U越大，c与U不成正比
解析：酒精气体传感器和定值电阻串联在电路中，电压表测R0两端的电压，根据酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，得＝kc（k是比例系数），根据欧姆定律得＝，联立得U＝，由数学知识知，c越大，U越大，但两者不成正比，故A、B、C错误，D正确.
答案：D
9.电动汽车是以车载电源为动力，开启了“绿色出行”的新模式.某电动汽车电源电动势为400 V，内阻为0.5 Ω，充满电时储存的可用电能为64 kW·h，汽车运行时电源的放电电流为100 A，熄火后电源的放电电流为100 mA.下列说法正确的是 （ ）
A.汽车运行时，电源持续放电的时间可超过1 h
B.汽车熄火后，电源持续放电的时间可超过60天
C.汽车运行时电源的输出功率为35 kW
D.汽车运行时电源的效率为95%
解析：充满电储存电能WE＝64 kW·h，汽车运行时，电源的放电电流为I1＝100 A，放电功率P1＝EI1＝400×100 W＝40 kW，电源持续放电的时间t1＝＝1.6 h，超过1 h，选项A正确；汽车熄灭后，电源的放电电流为I2＝100 mA，放电功率P2＝EI2＝400×0.1 W＝0.04 kW，电源持续放电的时间t2＝＝1 600 h，约66.7天，可超过60天，选项B正确；汽车运行时电源输出功率P出＝P1－Ir＝40 kW－5 kW＝35
kW，选项C正确；汽车运行时电源效率η＝×100%＝87.5%，选项D错误.
答案：ABC
10.A、B两块正对的金属板竖直放置，在金属板A的内侧表面系一绝缘细线，细线下端系一个带电小球（可视为点电荷）.两块金属板接在如图所示的电路中，电路中的R1为光敏电阻（其阻值随所受光照强度的增大而减小），R2为滑动变阻器，R3为定值电阻.当R2的滑片P在中间时闭合开关S，此时电流表和电压表的示数分别为I和U，带电小球静止时绝缘细线与金属板A的夹角为θ，电源电动势E和内阻r一定，电表均为理想电表.下列说法中正确的是（ ）
A.无论将R2的滑动触头P向a端移动还是向b端移动，θ均不会变化
B.若将R2的滑动触头P向b端移动，则I减小，U减小
C.保持滑动触头P不动，用较强的光照射R1，则小球重新达到稳定后θ变小
D.保持滑动触头P不动，用较强的光照射R1，则U变化量的绝对值与I变化量的绝对值的比值不变
答案：ACD
11.如图所示，直流电源、滑动变阻器、平行板电容器与理想二极管（正向电阻为0，反向电阻为∞）连接，电源负极接地.开始时电容器不带电，闭合开关S，稳定后，一带电油滴恰能静止在电容器中的P
点.在开关S保持接通的状态下，下列说法正确的是（ ）
A.当滑动变阻器的滑片向上滑动时，带电油滴会向上运动
B.当电容器的上极板向上移动时，带电油滴会向下运动
C.当电容器的下极板向下移动时，P点的电势不变
D.当电容器的下极板向左移动时，P点的电势会升高
解析：带电油滴恰好静止，其合力为零，受到竖直向下的重力和竖直向上的电场力，即mg＝qE.当滑动变阻器的滑片向上滑动时，其电阻值变大，电容器两端的电压U变大，对电容器进行充电，两极板间电场强度E变大，带电油滴受到的电场力大于重力，会向上运动，选项A正确；当电容器的上极板向上移动时，极板间距d变大，根据C＝＝，电容器的电荷量Q应减小，但由于二极管的单向导电性，电容器只能进行充电，不能进行放电，故此时，电容器的电荷量Q不变，电场强度E＝＝不变，带电油滴仍静止不动，选项B错误；同理，当电容器的下极板向下移动时，d变大，电场强度E不变，而P点到下极板的距离变大且下极板的电势不变，故P点电势升高，选项C错误；当电容器的下极板向左移动时，S变小，根据C＝＝和二极管的单向导电性，电容器的电荷量Q不变，电场强度E＝变大，而P点到下极板的距离不变，故P点电势升高，选项D正确.
答案：AD
12.
在一次研究性学习的实验探究中，某组同学分别测绘出一个电源的路端电压随电流变化的关系图线，还测绘出了一个电阻两端的电压随电流变化的关系图线，如图中AC和OB所示.若把该电阻R接在该电源上构成闭合电路（R为唯一用电器），由图可知（ ）
A.电源的内电阻是1.2 Ω
B.外电阻的电阻值是1.2 Ω
C.电源的效率是80%
D.电源的输出功率是1.5 W
解析：由于AC斜率的绝对值表示电源的内阻，则r＝ Ω＝0.3 Ω，故A错误；由于OB的斜率表示外电阻大小，则R＝ Ω＝1.2 Ω，故B正确；电源的输出功率P＝IU，U为外电阻两端电压，电路中的总电流即为流过外电阻的电流，所以P＝1×1.2 W＝1.2 W，则电源的效率η＝＝×100%＝80%，C正确，D错误.
答案：BC
二、非选择题（共52分）
13.（14分）图甲为某同学家中装修所用整盘导线的部分参数，他想利用整盘导线测定该导线的电阻率.由于没有电压表，他先将一个内阻未知、量程为500 μA的微安表进行改装，然后利用伏安法测出该导线的电阻.
产品名称 单芯铜线
型号名称 BV1.5
产品规格 1.5 mm2
产品颜色 红、黄、蓝、绿、双色
导体材质 无氧铜
绝缘材质 聚氯乙烯
额定电压 450/750 V
整盘长度 100 m（±0.5 m）
甲
乙 丙
该同学的实验步骤如下：
（1）采用图乙所示的电路测定微安表的内阻.首先断开S2，闭合S1，调节滑动变阻器的阻值使微安表满偏；然后保持滑片不动，闭合S2，调节电阻箱使微安表的指针半偏，记下此时电阻箱的读数，如图丙所示.如果忽略闭合S2前后电路总阻值的变化，则电流表的内阻为_____Ω.
（2）若将微安表改装成量程为3 V的电压表，则需要将微安表与阻值为R＝ Ω的定值电阻串联.
（3）若利用伏安法测出该导线的电阻为1.6 Ω，则该导线的电阻率ρ＝ Ω·m.
解析：（1）由实验原理可知，电流表的内阻等于电阻箱的电阻，阻值为RA＝800 Ω.
（2）若将微安表改装成量程为3 V
的电压表，则需要将微安表与阻值为R＝－RA＝ Ω－800 Ω＝5 200 Ω的定值电阻串联.
（3）根据R＝ρ，解得ρ＝＝ Ω·m＝2.4×
10－8 Ω·m.
答案：（1）800 （2）5 200 （3）2.4×10－8
14.（18分）某同学设计了一个测量金属丝电阻率的实验方案，实验室提供的器材有：
A.电压表V；
B.电流表A；
C.螺旋测微器；
D.米尺；
E.滑动变阻器RP（5 Ω，2 A）；
F.干电池组；
G.一个开关和导线若干.
他进行了以下操作：
（1）用多用电表粗测金属丝的阻值.当用“×10”挡时发现指针偏转角度过大，为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按 （填代码）的顺序正确进行操作，最后完成读数测量.
A.将选择开关旋转到欧姆挡“×1 Ω”的位置
B.将选择开关旋转到欧姆挡“×100 Ω”的位置
C.将两表笔分别与被测电阻的两根引线相接，正确读数
D.将两表笔短接，重新进行欧姆调零
（2）该同学采用上述合理步骤测量后，表针指示静止时如图所示，则金属丝的阻值约为 Ω.
（3）按照本题提供的实验器材，要求测量金属丝电阻实验时电压调节范围尽可能大，则滑动变阻器用 （选填“限流”或“分压”）接法.
（4）若测得金属丝直径为D，接入电路长度为L时，电压表、电流表示数分别为U、I，则金属丝的电阻率ρ＝ .
解析：（1）因欧姆表刻度不均匀，欧姆表指针指在欧姆表中值电阻附近时读数较准，当用“×10 Ω”挡时发现指针偏转角度过大，说明倍率过大，则要选择“×1 Ω”挡，调零后再进行测量，故实验顺序为ADC.
（2）金属丝的阻值约为R＝1×15 Ω＝15 Ω.
（3）要求测量金属丝电阻实验时电压调节范围尽可能大，则滑动变阻器用分压接法.
（4）根据R＝以及R＝ρ＝ρ，解得ρ＝.
答案：（1）ADC （2）15 （3）分压 （4）
15.（20分）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，需要测量一个规格为“2.5 V 0.5 A”的小灯泡两端的电压和通过它的电流.现有如下器材：
A.直流电源（电动势3.0 V，内阻不计）；
B.电流表（量程3 A，内阻约为0.1 Ω）；
C.电流表（量程600 mA，内阻约2 Ω）；
D.电压表（量程3 V，内阻约3 kΩ）；
E.电压表（量程15 V，内阻约为15 kΩ）；
F.滑动变阻器R（最大阻值10 Ω，额定电流1 A）.
（1）实验中，电流表应选择 ；电压表应选择 .（填所选器材前的字母）
（2）为了尽可能地减小实验误差，请根据正确选择的器材设计电路并在虚线框中作出该电路图.
（3）在正确操作的情况下，某同学根据实验所得的数据画出该小灯泡的伏安特性曲线如图所示.实验中，若把该小灯泡和一个阻值为9 Ω的定值电阻串联在电动势为3 V、内阻为1 Ω的直流电源上，则小灯泡此时的电阻为 Ω（结果保留两位有效数字）.
解析：（1）因灯泡的额定电压为2.5 V，额定电流为0.5 A.因此为保证实验的安全和准确，电压表应选择D，电流表应选择C.
（2）本实验要求通过灯泡的电流由零开始逐渐增大，故滑动变阻器采用分压式接法，因灯泡正常发光时电阻为RL＝ Ω＝5 Ω
，较小，则电流表采用外接法.
（3）作出等效电源（电动势3 V，内阻10 Ω）的IU图线，由图可知两图线交点坐标为（0.4 V，0.26 A），则灯泡此时电阻为≈1.5Ω.
答案：（1）C D
（2）如图所示
（3）1.5（1.4～1.6均可）
