2020高中物理 第3、4章 恒定电流 闭合电路欧姆定律和逻辑电路 单元测试 鲁科版选修3-1

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2020高中物理 第3、4章 恒定电流 闭合电路欧姆定律和逻辑电路 单元测试 鲁科版选修3-1

第3、4章 恒定电流 闭合电路欧姆定律和逻辑电路 单元测试 ‎ ‎1.某同学设计了一个转向灯电路(如图所示),其中L为指示灯,L1、L2分别为左右转向灯,S为单刀双掷开关,E为电源.当S置于位置1时,下列判断正确的是(  )‎ A.L的功率小于额定功率 B.L1亮,其功率等于额定功率 C.L2亮,其功率等于额定功率 D.含L支路的总功率较另一支路的大 解析:本题考查电路分析的有关知识,为中等难度题目.由电路结构可知,当S置于位置1时,L与L2串联后再与L1并联,由灯泡的额定电压和额定功率可知,L1和L2的电阻相等.L与L2串联后的总电阻大于L1的电阻,由于电源的电动势为6V,本身有电阻,所以L1两端的电压和L与L2两端的总电压相等,且都小于6V,所以三只灯都没有正常发光,三只灯的实际功率都小于额定功率.含L支路的总电阻大 于含L1支路的电阻,由于两条支路的电压相等,所以含L支路的总功率小于另一支路的功率.‎ 答案:A ‎2.电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图所示的电路.当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时,下列说法正确的是(  )‎ A.电压表和电流表的示数都增大 B.电压表和电流表的示数都减小 C.电压表的示数增大,电流表的示数减小 D.电压表的示数减小,电流表的示数增大 解析:当触头由中点移向b端时,R↑→R总↑→I总↓→U内↓→U外↑‎ ‎,故电压表的示数增大 又I总↓→UR1↓→UR2↑→I↑,故电流表的示数增大,选项A正确.‎ 答案:A ‎3.如图所示,汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗,在打开车灯的情况下,电动机未启动时电流表的示数为‎10A,电动机启动时电流表的示数为‎58A.若电源的电动势为12.5V,内阻为0.05Ω,电流表的内阻不计,则因电动机启动,车灯的电功率降低了(  )‎ A.35.8W     B.43.2W C.48.2W D.76.8W 解析:电动机启动前车灯的功率为:‎ P = (E - Ir)·I = (12.5 - 10×0.05)×10W = 120W 电动机启动时车灯两端的电压为:‎ U′ = (12.5 - 58×0.05)V = 9.6V 由P = 得:‎ = = 解得:P′ = 76.8W 故△P = P - P′ = 43.2W.‎ 答案:B ‎4.一个T型电路如图所示,电路中的电阻R1 = 10Ω,R2 = 120Ω,R3 = 40Ω.另有一测试电源,电动势为100V,内阻忽略不计.则(  )‎ A.当cd端短路时,ab之间的等效电阻是40Ω B.当ab端短路时,cd之间的等效电阻是40Ω C.当ab两端接通测试电源时,cd两端的电压为80V D.当cd两端接通测试电源时,ab两端的电压为80V 解析:当一端短路时,可将此短路端直接用导线相连.‎ 当cd短路时,R2与R3并联后再与R1串联,则有:‎ R总 = R1+ = 40Ω 同理,当ab短路时有:‎ R总′ = R2+ = 128Ω 对于理想电压表,其内阻无穷大,故当电阻与电压表串联时,其分压可不计.‎ 当ab接通测试电源时,R1与R3串联,cd两端的电压等于R3的分压,即有:Ucd = = 80V 当cd接通测试电源时,R2与R3串联,ab两端的电压等于R3的分压,即有:Uab = = 25V 故选项A、C正确.‎ 答案:AC ‎5.图示为一正在测量中的多用电表表盘.‎ ‎(1)如果是用×10Ω挡测量电阻,则示数为    Ω.‎ ‎(2)如果是用直流10mA挡测量电流,则示数为   mA.‎ ‎(3)如果是用直流5V挡测量电压,则示数为    V.‎ 解析:欧姆挡在最上面的一排数据读取,读数为6×10Ω = 60Ω;电流挡测量读取中间的三排数据的最底下一排数据,读数为7.18mA;同样直流电压挡测量读取中间的三排数据的中间一排数据较好,读数为35.9×0.1V = 3.59V.‎ 答案:(1)60 (2)7.18 (3)3.59‎ ‎6.一直流电压表的量程为1V,内阻为1000Ω,现将一阻值在 ‎5000~7000Ω之间的固定电阻R1与此电压表串联,以扩大电压表的量程.为求得扩大后量程的准确值,再给定一直流电源(电动势E为6~7V,内阻可忽略不计),一阻值R2 = 2000Ω的固定电阻,两个单刀开关S1、S2及若干导线.‎ ‎(1)为达到上述目的,将题图连成一个完整的实验电路图.‎ ‎(2)连线完成以后,当S1和S2均闭合时,电压表的示数为0.90V,当S1闭合,S2断开时,电压表的示数为0.70V,由此可以计算出改装后电压表的量程为    V,电源电动势为    V.‎ 解析:解决本题的关键在于准确测出R1的阻值,而本题并未按常规给出电压表、电流表或电阻箱等,而是给了一定值电阻R2及与之并联的单刀开关S2,故应通过S2的通和断引起电压表示数的变化,并利用串联电路的分压关系加以分析.‎ ‎(1)电路连接如图乙所示.‎ ‎(2)由串联分压关系 = 得:‎ S1与S2闭合时,有: = S1闭合、S2断开时,有: = 联立解得:E = 6.3V,R1 = 6000Ω 电压表改装后其允许通过的最大电流不变,即有:‎ Im = = 解得:Um′ = 7V,即改装后电压表的量程为7V.‎ 答案:(1)如图乙所示 (2)7 6.3‎ ‎7.某研究性学习小组利用图甲所示的电路测量电池组的电动势E和内阻r.根据实验数据绘出如图乙所示的R - 图象,其中R为电阻箱读数,I为电流表读数,由此可以得到E =    V,r =    Ω.‎ 甲          乙  ‎ 解析:根据闭合电路的欧姆定律I = ,有:R = E· - r,所以图乙所示的R - 关系图线中的斜率表示E,纵截距的绝对值表示r,由图中数值可得:E = V = 3V,r = 1Ω.‎ 答案:3 1‎ ‎8.要描绘某电学元件(最大电流不超过6mA,最大电压不超过7V)的伏安特性曲线,设计电路如图甲所示.图中定值电阻R为1kΩ,用于限流;电流表的量程为10mA,内阻约为5Ω;电压表(未画出)的量程为10V,内阻约为10kΩ;电源的电动势E为12V,内阻不计.‎ ‎(1)实验时有两个滑动变阻器可供选择:‎ a.阻值0~200Ω,额定电流‎0.3A b.阻值0~20Ω,额定电流‎0.5A 本实验应选用的滑动变阻器是    .(填“a”或“b”)‎ ‎(2)正确接线后,测得数据如下表:‎ ‎ ‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ ‎9‎ ‎10‎ U/V ‎0.00‎ ‎3.00‎ ‎6.00‎ ‎6.16‎ ‎6.28‎ ‎6.32‎ ‎6.36‎ ‎6.38‎ ‎6.39‎ ‎6.40‎ I/mA ‎0.00‎ ‎0.00‎ ‎0.00‎ ‎0.06‎ ‎0.50‎ ‎1.00‎ ‎2.00‎ ‎3.00‎ ‎4.00‎ ‎5.50‎ ‎  ①根据以上数据,电压表是并联在M与    之间的.(填“O”或“P”)‎ ‎②根据以上数据,在图乙中画出该元件的伏安特性曲线.‎ ‎(3)在图丙中画出待测元件两端的电压UMO随M、N间电压UMN变化的示意图.(无需数值)‎ 丙 解析:(1)本实验中的滑动变阻器采用分压式接法,而采用此接法的滑动变阻器要求在满足安全的情况下,阻值越小越好.滑动变阻器b尽管总阻值小,但不满足做实验的安全原则(由于 = A = ‎0.6A > I额 = ‎0.5A).故应选用的滑动变阻器是a.‎ ‎(2)①由表中数据可知,当待测元件两端加上U4 = 6.16V、U10 = 6.40V的电压时,其电阻分别为:‎ R4 = = Ω = 1.03×105Ω R10 = = Ω = 1.16×103Ω 由于待测元件的电阻远大于电流表的内阻,故在将电流表、电压表接入电路时采用电流表内接法,即将电压表并联在M与P之间.‎ 答案:(1)a (2)①P ②如图丁所示 ‎(3)如图戊所示 ‎   丁             ‎ ‎9.某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性.现有器材:直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表,待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等.‎ ‎(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性,请你在图甲所示的实物图上连线.‎ 甲              乙  ‎ ‎(2)实验的主要步骤:‎ ‎①正确连接电路,在保温容器中注入适量冷水,接通电源,调节并记录电源输出的电流值;‎ ‎②在保温容器中添加少量热水,待温度稳定后,闭合开关,    ,    ,断开开关;‎ ‎③重复第②步操作若干次,测得多组数据.‎ ‎(3)‎ 实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值,并据此绘得图乙所示的R - t关系图线,请根据图线写出该热敏电阻的R - t关系式:R =    +   t(Ω)(保留三位有效数字).‎ 答案:(1)如图丙所示 ‎(2)记录电压表的电压值 温度计数值 ‎(3)100 0.400‎ 丙 ‎10.某研究性学习小组设计了图甲所示的电路,用来研究稀盐水溶液的电阻率与浓度的关系.图中E为直流电源,S为开关,S1为单刀双掷开关,为电压表,为多量程电流表,R为滑动变阻器,Rx为待测稀盐水溶液液柱.‎ ‎(1)实验时,闭合S之前将R的滑片P置于      (填“C”或“D”)端;当用电流表外接法测量Rx的阻值时,S1应置于位置      (填“‎1”‎或“‎2”‎).‎ 乙 ‎(2)在一定条件下,用电流表内外接法得到Rx的电阻率随浓度变化的两条曲线如图乙所示(不计由于通电导致的化学变化).实验中Rx的通电面积为‎20cm2,长度为‎20cm,用内接法测得Rx的阻值是3500Ω,则其电阻率为   Ω·m ‎,由图中对应曲线    (填“1”或“2”)可得此时溶液浓度约为    %(结果保留2位有效数字).‎ 解析:(1)为了安全,应使待测电路接通时分得的电压最小,故在闭合S之前应将R的滑片P置于D端;当用电流表外接法测Rx的阻值时,S1应置于位置1.‎ ‎(2)由R = 得ρ = ,代入数据得ρ = 35Ω·m,当溶液的浓度低时,液体的电阻很大,此时应选用电流表内接法;当溶液的浓度趋近于零时,其电阻应趋近于无穷大,故y轴应为曲线的渐近线,即图中对应曲线应为曲线1,由图可知此时溶液的浓度为0.013%.‎ 答案:(1)D 1 (2)35 1 0.011~0.014之间均对 ‎11.风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源.风力发电机是将风能(气流的动能)转化为电能的装置,其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等,如图所示.‎ ‎(1)利用总电阻R = 10Ω的线路向外输送风力发电机产生的电能,输送功率P0 = 300kW,输电电压U = 10kV,求导线上损失的功率与输送功率的比值.‎ ‎(2)风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积.设空气密度为ρ,气流速度为υ,风轮机叶片长度为r,求单位时间内流向风轮机的最大风能Pm.在风速和叶片数确定的情况下,要提高风轮机单位时间接受的风能,简述可采取的措施.‎ ‎(3)已知风力发电机的输出电功率P与Pm成正比.某风力发电机在风速υ1 = ‎9m/s时能够输出电功率P1 = 540kW.我国某地区风速不低于υ2 = ‎6m/s的时间每年约为5000小时,试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时.‎ 解析:(1)导线上损失的功率为:‎ P = I2R = ()2R = ()2×10W = 9kW 损失的功率与输送功率的比值 = = 0.03.‎ ‎(2)风垂直流向风轮机时,提供的风能功率最大.单位时间内垂直流向叶片旋转面积的气体质量为ρυS,其中S = πr2‎ 风能的最大功率可表示为:‎ P风 = (ρυS)υ2 = ρυπr2υ2 = πρr2υ3‎ 采取措施合理即可,如增加风轮机叶片长度,安装调向装置保持风轮机正面迎风等.‎ ‎(3)根据题意,风力发电机的输出功率为:‎ P2 = ()3·P1 = ()3×540kW = 160kW 最小年发电量约为:‎ W = P2t = 160×5000kW·h = 8×105kW·h.‎ 答案:(1)0.03 (2)πρr2υ3 (3)8×105kW·h ‎
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