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

2020高中物理 第4章 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4章《闭合电路欧姆定律和逻辑电路》单元测试 ‎ ‎1．如图1所示，水平放置的平行板电容器中 有一个带电液滴正好处于静止状态，现将 滑动变阻器的滑片P向左移动，则 (　　)‎ A．电容器中的电场强度将增大 图1‎ B．电容器所带的电荷量将减少 C．电容器的电容将减小 D．液滴将向上运动 解析：电容器和电阻R2并联，两端电压与R2两端电压相等，当滑片P向左移动时电路电阻增大，总电流减小，R2两端电压减小，电容器中场强减小，A项错；液滴受电场力减小，故液滴向下运动，D项错误；由Q＝CU知，电容器所带的电荷量减少，B项正确；电容器的电容与两端电压及所带电荷量无关，故C错．‎ 答案：B ‎2． 如图2所示，‎ 闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向左移动 时 (　　)‎ A．电流表读数变小，电压表读数变大 B．小电珠L变亮 图2‎ C．电容器C两极板间的场强变小 D．电源的总功率变大 解析：当滑片P向左移动时，电阻R的实用阻值变大，总电流变小，由U＝E－Ir可知电压表读数变大，故A正确，B错误；由UL变小，可得出UC 变大，故电容器C两极板间的场强变大，C错误；由P总＝IE可知，电源的总功率变小，D错误．‎ 答案：A ‎3．在如图3所示的闪光灯电路中，电源的电动势为E，电容器的电容为C.当闪光灯两端电压达到击穿电压U时，闪光灯才有电流通过并发光．正常工作时，闪光灯周期性短暂闪光，则可以判定 (　　)‎ 图3‎ A．电源的电动势E一定小于击穿电压U B．电容器所带的最大电荷量一定为CE C．闪光灯闪光时，电容器所带的电荷量一定增大 D．在一个闪光周期内，通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等 解析：电容器两端的电压与闪光灯两端的电压相等，当电源给电容器充电，达到闪光灯的击穿电压U时，闪光灯被击穿，电容器放电，放电后闪光灯两端电压小于U，断路，电源再次给电容器充电，达到电压U时，闪光灯又被击穿，电容器放电，如此周期性充放电，使得闪光灯周期性短暂闪光．要使得充电后达到电压U，则电源电动势E一定大于等于U，A项错误；电容器两端的最大电压为U，故电容器所带的最大电荷量为CU，B项错误；闪光灯闪光时电容器放电，所带电荷量减少，C项错误；在一个闪光周期内电容器的总电荷量变化ΔQ＝0，故通过R的电荷量均通过了闪光灯，D正确．‎ 答案：D ‎4．某一电源的路端电压与电流的关系和电阻 R1、R2的电压与电流的关系如图4所示．‎ 用此电源和电阻R1、R2组成电路．R1、R2‎ 可以同时接入电路，也可以单独接入电路．‎ 为使电源输出功率最大，可采用的接法是 (　　) 图4‎ A．将R1、R2串联后接到电源两端 B．将R1、R2并联后接到电源两端 C．将R1单独接到电源两端 D．将R2单独接到电源两端 解析：由图象知电源内阻r＝0.5 Ω，两电阻的阻值R1＝0.5 Ω，R2＝1 Ω，而电源的输出功率在内外电路电阻相等时最大，故C正确．‎ 答案：C ‎5．如图5所示是一位同学设计的防盗门报警 器的简化电路示意图．门打开时，红外光 图5‎ 敏电阻R3受到红外线照射，电阻减小；‎ 门关闭时会遮蔽红外线源(红外线源没有画 出)．经实际试验，灯的亮灭的确能反映门 的开、关状态．门打开时两灯的发光情况以及R2两端电压UR2与门关闭时相比 (　　)‎ A．红灯亮，UR2变大 B．绿灯亮，UR2变大 C．绿灯亮，UR2变小 D．红灯亮，UR2变小 解析：当门打开时，R3受红外线照射，电阻减小，从而使并联电路电阻减小，总电阻减小，总电流I＝增大，R2两端电压UR2＝U并＝E－I(R1＋r)减小，R ‎2中电流IR2＝减小，所以R3中电流IR3＝I－IR2增大，线圈产生的磁场增强，把衔铁吸引，红灯亮，故D对．‎ 答案：D ‎6．在如图6所示的电路中，由于某一电阻 发生短路或断路，使A灯变暗，B灯变 亮，则故障可能是 (　　)‎ A．R1短路 图6‎ B．R2断路 C．R3断路 D．R4短路 解析：由于A灯串联在干路中，且故障发生后，A灯变暗，故知电路中总电流变小，即电路总电阻变大，由此推知，故障应为某一电阻断路，排除选项A、D.‎ 假设R2断路，则其断路后电路总电阻变大，总电流变小，A灯变暗，同时R2断路必引起与之并联的灯B中电流变大，使B灯变亮，推理结果与现象相符，故选项B对．假设R3断路，则也引起总电阻变大，总电流变小，使A灯变暗，同时R3断路也必引起与之并联的电路(R1所在支路)中电流增大，灯B中分得电流也变大，B灯变亮，故选项C正确．‎ 答案：BC ‎7．某居民家中的电路如图7‎ 所示，开始时各部分工作正常，将电饭煲 的插头插入三孔插座后，正在烧水的电热 图7‎ 壶突然不能工作，但电灯仍正常发光．拔 出电饭煲的插头，把试电笔分别插入插座的左、右插孔，氖管均能发光，则 (　　)‎ A．仅电热壶所在的C、D两点间发生了断路故障 B．仅电热壶所在的C、D两点间发生了短路故障 C．仅A、B间导线断路 D．因为插座用导线接地，所以发生了上述故障 解析：由于电灯仍正常发光，说明电源是好的，电热壶所在的C、D两点间没有发生短路故障．把试电笔分别插入插座的左、右插孔，氖管均能发光，说明插座的左、右插孔都与火线相通，说明电热壶所在的C、D两点间没有发生断路故障．综合分析可知，故障为A、B间导线断路，即C选项正确．‎ 答案：C ‎8．如图8所示，电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接．只合上开关S1，三个灯泡都能正常工作．如果再合上S2，则下列表述正确的是 ‎(　　)‎ 图8‎ A．电源的输出功率减小 B．L1上消耗的功率增大 C．通过R1上的电流增大 D．通过R3上的电流增大 解析：合上S2之前，R3与L3串联后与L1、L2并联，最后与R1串联．合上S2之后，在并联电路部分又增加了一个并联的支路，电路的总阻值减小，电路中总电流也即流过R1的电流增大，C正确．因电源的内阻不计，则电源的输出功率P＝IE增大，A错误．通过R1中的电流增大使R1两端电压升高，则并联电路部分的两端电压降低，L1消耗的功率降低．通过R3与L3的电流都减小，B、D皆错误．‎ 答案：C ‎9．在如图9所示的电路中，闭合电键S，‎ 当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动 时，四个理想电表的示数都发生变化，‎ 电表的示数分别用I、U1、U2和U3表 图9‎ 示，电表示数变化量的大小分别用ΔI、‎ ΔU1、ΔU2和ΔU3表示．下列比值正确的是 (　　)‎ A．U1/I不变，ΔU1/ΔI不变 B．U2/I变大，ΔU2/ΔI变大 C．U2/I变大，ΔU2/ΔI不变 D．U3/I变大，ΔU3/ΔI不变 解析：＝＝R1，由于R1不变，故不变，不变．同理＝R2，由于R2变大，所以变大．但是＝＝R1＋r，所以不变．‎ 而＝R2＋R1，所以变大，由于＝＝r，所以不变．故选项A、C、D正确．‎ 答案：ACD ‎10．如图10所示的电路中，电路消耗的总 功率为40 W，电阻R1为4 Ω，R2为6 Ω，‎ 电源内阻r为0.6 Ω，电源的效率为94%，求：‎ ‎(1)a、b两点间的电压； 图10‎ ‎(2)电源的电动势．‎ 解析：(1)电流是联系内、外电路的桥梁，是求解闭合电路的关键，而电源的内电路部分为求解该题的突破口．‎ 电源内部热功率P内＝I2r，‎ 又P内＝P总(1－η)，‎ 故I＝ ＝‎2 A.‎ 由于R1、R2并联，所以Uab＝I＝4.8 V.‎ ‎(2)由P总＝IE得E＝＝20 V.‎ 答案：(1)4.8 V　(2)20 V ‎11．如图11所示，在A、B两点间接一电动势 为4 V、内电阻为1 Ω的直流电源，电阻R1、‎ R2、R3的阻值均为4 Ω，电容器的电容为 ‎30 μF，电流表的内阻不计，求： 图11‎ ‎(1)电流表的读数；‎ ‎(2)电容器所带的电荷量；‎ ‎(3)断开电源后，通过R2的电荷量．‎ 解析：(1)由图可知，接入电路的有效电阻仅有R3，则 I＝＝ A＝‎‎0.8 A ‎(2)电容器C两端电压与R3两端电压相同，故电容器所带电荷量Q＝CIR3＝30×10－6×0.8×‎4 C＝9.6×10－‎‎5 C ‎(3)断开电源，R1与R2并联后与R3、C构成放电回路，故通过R2的电荷量 Q2＝＝ C＝4.8×10－‎‎5 C 答案：(1)‎0.8 A　(2)9.6×10－‎5 C　(3)4.8×10－‎‎5 C ‎12．如图12所示的电路中，R1＝12 Ω，R2＝6 Ω，滑动变阻器R3上标有“20 Ω　‎2 A”的字样，理想电压表的量程有0～3 V和0～15‎ ‎ V两挡，理想电流表的量程 有0～0‎.6 A和0～3 A两挡．闭合开关S，将滑片P从最左端向右移动到某位置时，电压表、电流表示数分别为2.5 V和‎0.3 A；继续向右移动滑片P至另一位置，电压表指针指在满偏的1/3，电流表指针指在满偏的1/4.试求电源电动势的大小．‎ 图12‎ 解析：滑片P向右移动的过程中，电流表示数在减小，电压表示数在增加，由此可以确定电流表量程选取的是0～0‎.6 A，电压表量程选取的是0～15 V，所以电流表的示数为×‎0.6 A＝‎0.15 A，电压表的示数为×15 V＝5 V；当电流表读数为‎0.3 A时，R1的电压为U1＝I1R1＝0.3×12 V＝3.6 V，回路的总电流为I总＝I1＋＝(0.3＋)A＝‎0.9 A，由闭合电路欧姆定律得：E＝I总r＋U1＋U3，即E＝0.9r＋3.6＋2.5；当电流表读数为‎0.15 A时，R1的电压为U1′＝I1′R1＝0.15×12 V＝1.8 V，回路的总电流为I总′＝I1′＋＝(0.15＋)A＝‎0.45 A，由闭合电路欧姆定律得：E＝I总′r＋U1′＋U3′，即E＝0.45r＋1.8＋5，解方程组得：E＝7.5 V.‎ 答案：7.5 V