2012高考物理总复习单元综合测试7：恒定电流

2012高考物理总复习单元综合测试7：恒定电流

单元综合测试七(恒定电流) 本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，试卷满分为 100 分．考试时间为 90 分钟． 第Ⅰ卷(选择题，共 40 分) 一、选择题(本题共 10 小题，每题 4 分，共 40 分．有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项 正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内) 图 1 1．(2011·镇江模拟)如图 1 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＝U2 R C．P＝IU D．P＝W t 解析：电路消耗的电功率的计算公式 P＝UI，P＝W t 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，所以选项 A、B 错误，正确选项为 CD. 答案：CD 2．(2011·山东枣庄)截面直径为 d、长为 L 的导线，两端电压为 U，当这三个量中的一个改变时，对自 由电子定向移动平均速率的影响，下列说法正确的是( ) A．电压 U 加倍时，自由电子定向移动的平均速率不变 B．导线长度 L 加倍时，自由电子定向移动的平均速率减为原来的一半 C．导线截面直径 d 加倍时，自由电子定向移动的平均速率不变 D．导线截面直径 d 加倍时，自由电子定向移动的平均速率加倍 解析：根据电流 I 的微观表达式、定义式以及电阻的决定式可得：I＝neSv＝U R ＝ U ρLS，所以 nev＝ U ρL. 由此可知电压 U 加倍时，自由电子定向移动的平均速率 v 加倍，A 错误；导线长度 L 加倍时，自由电子定 向移动的平均速率减半，B 正确；导线截面直径 d 加倍时，自由电子定向移动的平均速率 v 不变，C 正确． 答案：BC 3. 图 2 (2011·威海模拟)如图 2 所示，电源电动势 E＝3.2 V，电阻 R＝30 Ω，小灯泡 L 的额定电压 UL＝3.0 V， 额定功率 PL＝4.5 W．当开关 S 接 1 时，电压表的读数为 3 V，则当开关 S 接 2 时，灯泡发光的情况是( ) A．很暗，甚至不亮 B．正常发光 C．比正常发光略亮 D．有可能被烧坏 解析：设电源的内电阻为 r，S 接 1 时，由闭合电路的欧姆定律得电路中的电流为：I1＝ E R＋r ，电压表 的示数等于电阻 R 两端的电压，即：U1＝I1R，代入数据联立解得：r＝2 Ω.灯泡的电阻为：RL＝UL2 PL ＝2 Ω， S 接 2 时，电路中的电流为：I2＝ E RL＋r ＝ 3.2 2＋2 A＝0.8 A，灯泡两端的电压为：U′L＝I2RL＝0.8×2 V＝1.6 V ，比灯泡的额定电压小得多，灯泡很暗，甚至不亮，正确选项为 A. 答案：A 图 3 4．如图 3 所示，调整电路的可变电阻 R 的阻值，使电压表 V 的示数增大ΔU，在这个过程中( ) A．通过 R1 的电流增加，增加量一定等于ΔU R1 B．R2 两端的电压减小，减少量一定等于ΔU C．通过 R 的电流增加，增加量一定等于ΔU R D．通过 R2 的电流减小，但减少量一定小于ΔU R2 解析：电压表的示数增加，说明可变电阻的阻值增大，路端电压增加，电路中的电流减小，R2 两端的 电压减小；由欧姆定律得流过电阻 R1 的电流增加量为：ΔI1＝ΔU R1 ，R2 两端的电压减少量等于 R1 两端的电压 增加量减去路端电压的增加量，即ΔU2＝ΔU－ΔU 路＜ΔU，通过 R2 的电流的减少量为：ΔI2＝ΔU2 R2 ＜ΔU R2 ；通 过电阻 R 的电流为：IR＝I2－I1，I2 减小，而 I1 增大，因此 IR 减小．正确选项为 AD. 答案：AD 图 4 5．(2011·济宁模拟)如图 4 所示的电路中，灯泡 A 和灯泡 B 原来都是正常发光的，现在突然灯泡 A 比 原来变暗了些，灯泡 B 比原来变亮了些，则电路中出现的故障可能是( ) A．R3 断路 B．R1 短路 C．R2 断路 D．R1、R2 同时短路 解析：灯泡 A 变暗，灯泡 B 变亮，说明流过灯泡 A 的电流减小，流过灯泡 B 的电流增大．若 R3 断路， 电源的路端电压增大，流过灯泡 A、B 的电流均增大；若 R1 短路，电源的路端电压减小，流过 R3 的电流 减小，流过灯泡 A、B 的电流增大；若 R2 断路，电源的路端电压减小，灯泡 A 和电阻 R1 两端的电压增大， 电路中的总电流减小，流过 R3 的电流增大，流过灯泡 A 的电流减小，灯泡 B 两端的电压增大，流过灯泡 B 的电流增大；电阻 R1、R2 同时短路，灯泡 B 不亮．正确选项为 C. 答案：C 6．在如图 5 所示的逻辑电路中，当 A 端输入电信号“1”、B 端输入电信号“0”时，则在 C 和 D 端 输出的电信号分别为( ) 图 5 A．1 和 0 B．0 和 1 C．1 和 1 D．0 和 0 解析：B 端输入“0”，经过“非”门输出“1”，则 D 端输出“1”；同时输出的“1”与 A 端输入的 “1”一起输入“与”门，在 C 端输出“1” .所以应选 C. 答案：C 图 6 7．图 6 所示为伏安法测电阻的一种常用电路，以下分析正确的是( ) A．此接法的测量值大于真实值 B．此接法的测量值小于真实值 C．此接法要求待测电阻值小于电流表内阻 D．开始实验时滑动变阻器滑动头 P 应处在最左端 解析：由 R 测＝U I ＝R 真＋RA，故 A 正确，B 错误；电流表Ⓐ内接法，要求 R≫RA，故 C 错误；开始实 验时滑动变阻器滑动头应在最右端，使电压表读数由小变大调节，故 D 错误． 答案：A 8．可用理想电压表 、理想电流表 、变阻器 R 以及电键 K 和导线等器材来测量某一电源 E 的电 动势和内阻如图所示．下面给出了四个电路图，图中“＋”、“－”代表电源的正负极和电表的正负接线 柱．正确的电路图是( ) 解析：电流表和电压表的正接线柱应和电源的正极相连，而 C 选项的电压表的接线柱接错，所以 C 选 项错．A 选项中电流表将电路短路，电流表可能会被烧坏，电压表无读数，A 选项错．D 选项安培表和电 压表串联，安培表读数几乎为零，电压表读数为电源电动势，D 选项错．电源的内电阻很小，电压表分流 作用小，将电流表和滑动变阻器相接，误差小，B 选项正确． 答案：B 图 7 9．(2011·湖南湘潭二模)如图 7 是一火警报警电路的示意图．其中 R3 为用某种材料制成的传感器，这 种材料的电阻率随温度的升高而增大．值班室的显示器为电路中的电流表，电源两极之间接一报警器．当 传感器 R3 所在处出现火情时，显示器的电流 I、报警器两端的电压 U 的变化情况是( ) A．I 变大，U 变小 B．I 变小，U 变大 C．I 变大，U 变大 D．I 变小，U 变小 解析：当传感器 R3 所在处出现火情时，由题意可知，R3 增大，回路总电阻增大，干路电流减小，路 端电压 U 变大，而 UR2＝E－I 总(r＋R1)，则 R2 两端电压增大，流过 R2 的电流变大，选项 C 正确． 答案：C 图 8 10．如图 8 所示，电源电动势为 E，内阻为 r，平行板电容器两金属板水平放置，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．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，油滴仍然静止，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，接入电路的电阻增大，总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可知，干路电流 减小，因 U＝E－I(r＋R1)，可知电容器极板电压变大，油滴受到的电场力增大，油滴向上运动，极板电压 变大，说明电容器充电，G 中电流方向从 b 到 a，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，D 错误． 答案：A 第Ⅱ卷(非选择题，共 60 分) 二、实验题(本题共 4 小题，每题 10 分，共 40 分) 11．(2009·浙江高考)(1)如图 9 甲所示，在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，同组同学已经完成 部分导线的连接，请你在实物接线图中完成余下导线的连接． 图 9 (2)某同学从标称为“220V 25W”、“220V 300W”、“220V 500W”的 3 只灯泡中任选一只，正确使 用多用电表测量灯泡阻值如图 9 乙所示．该灯泡的阻值是________ Ω，标称的额定功率为________ W. 解析：(1)因为小灯泡的电阻远小于电压表内阻，所以选用外接法，需要测量多组数据和描绘图象，需 要电压从 0 开始调节，所以为分压电流表外接法． (2)多用电表测量的为没有接入电路时的电阻，该电阻要比接入电路中的电阻小些，所以为 25 W 的小 灯泡． 答案：(1)连接如图 10 图 10 (2)160 25 12．(2009·全国卷Ⅰ)如图 11 所示的电路中，1、2、3、4、5、6 为连接点的标号．在开关闭合后，发 现小灯泡不亮．现用多用电表检查电路故障，需要检测的有：电源、开关、小灯泡、3 根导线以及电路中 的各连接点． 图 11 (1)为了检测小灯泡以及 3 根导线，在连接点 1、2 已接好的情况下，应当选用多用电表的________挡．在 连接点 1、2 同时断开的情况下，应当选用多用电表的________挡． (2)在开关闭合情况下，若测得 5、6 两点间的电压接近电源的电动势，则表明__________可能有故障． (3)将小灯泡拆离电路，写出用多用电表检测该小灯泡是否有故障的具体步骤． ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 解析：本题主要考查多用电表的使用、闭合电路欧姆定律等知识点，意在考查考生应用闭合电路欧姆 定律分析电路故障，加强对理论联系实际的能力的考查． 用多用电表欧姆挡测电阻时必须将其从电路中断开，在点 1 和点 2 已接好的情况下，应选用多用电表 的电压挡测量各器材两端的电压；点 1 和点 2 同时断开时，可以用欧姆挡进行测量．在开关闭合时，若测 得 5、6 两点间电压接近电源电动势，可知开关或连接点 5、6 出现故障．把小灯泡拆离电路后，检验小灯 泡是否断路可用多用电表的欧姆挡，调零后进行测量，如果电阻无穷大，说明灯泡是断路的． 答案：(1)电压 欧姆 (2)开关或连接点 5、6 (3)①将多用电表挡位调至欧姆挡； ②将红、黑表笔相接，检查欧姆挡能否正常工作； ③测量小灯泡的电阻．如电阻为无穷大，表明小灯泡有故障． 图 12 13．图 12 为用伏安法测量电阻的原理图．图中， 为电压表，内阻为 4000 Ω； 为电流表，内阻为 50 Ω；E 为电源，R 为电阻箱，Rx 为待测电阻，S 为开关． (1)当开关闭合后电压表读数 U＝1.6 V，电流表读数 I＝2.0 mA.若将 Rx＝U I 作为测量值，所得结果的百 分误差是________． (2)若将电流表改为内接，开关闭合后，重新测得电压表读数和电流表读数，仍将电压表读数与电流表 读数之比作为测量值，这时结果的百分误差是________． (百分误差＝|实际值－测量值| 实际值 ×100%) 解析：(1)通过电压表的电流 Iv＝U Rv ＝0.4 mA 通过 Rx 的电流 IRx＝(2.0－0.4) mA＝1.6 mA Rx 的实际阻值 Rx 实＝U IRx ＝1000 Ω Rx 的测量值 Rx 测＝U I ＝800 Ω 结果百分误差＝|1000－800| 1000 ×100%＝20%. (2)同理可得电流表改为内接时，结果百分误差＝|1000－1050| 1000 ×100%＝5%. 答案：(1)20% (2)5% 14．(2009·重庆高考)硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件，某同学用图 13 所示电路探究硅光 电池的路端电压 U 与总电流 I 的关系，图中 R0 为已知定值电阻，电压表视为理想电压表． 图 13 图 14 (1)请根据图 13，用笔画线代替导线将图 14 中的实验器材连接成实验电路． (2)若电压表 V2 的读数为 U0，则 I＝________. (3)实验一：用一定强度的光照射硅光电池，调节滑动变阻器，通过测量得到该电池的 U—I 曲线 a， 见图 15，由此可知电池内阻 ________(填“是”或“不是”)常数，短路电流为________mA，电动势为 ________V. (4)实验二：减小实验一中光的强度，重复实验，测得 U—I 曲线 b，见图 15. 图 15 当滑动变阻器的电阻为某值时，若实验一中的路端电压为 1.5 V，则实验二中外电路消耗的电功率为 ________mW(计算结果保留两位有效数字)． 解析：本题考查了闭合电路的欧姆定律和电阻的伏安特性曲线等，意在考查考生数据处理的能力、创 造性作图的能力等． (2)由部分电路的欧姆定律有 I＝U0 R0 (3)由 U＝E－Ir 知，若电池内阻不变，则图线应该是直线． (4)因为两次实验中外电路的总电阻没有改变，因此可以作出外电路总电阻的伏安特性曲线，它和 b 曲 线的交点就是外电路中总电阻的工作状态．先找出外电阻在实验一中的工作状态，再将点(210,1.5)和原点 相连，和曲线 b 相交于(93,0.7)． 答案：(1)如图 16 所示 (2)U0 R0 (3)不是 0.295(0.293～0.297) 2.67(2.64～2.70) (4)0.065(0.060～ 0.070) 图 16 三、计算题(本题共 2 小题，每题 10 分，共 20 分，计算时必须有必要的文字说明和解题步骤，有数值 计算的要注明单位) 图 17 15．(2011·浙江宁波期末)某课外小组设计了一种测定风速的装置，其原理如图 17 所示．一个劲度系 数 k＝120 N/m、自然长度 L0＝1 m 的弹簧一端固定在墙上的 M 点，另一端 N 与导电的迎风板相连，弹簧 穿在光滑水平放置的电阻率较大的金属杆上，弹簧是不导电的材料制成的．迎风板面积 S＝0.5 m2，工作时 总是正对着风吹来的方向，电路的一端与迎风板相连，另一端在 M 点与金属杆相连，迎风板可在金属杆上 滑动，且与金属杆接触良好．定值电阻 R＝1.0 Ω，电源的电动势 E＝12 V，内阻 r＝0.5 Ω.闭合开关，没有 风吹时，弹簧处于原长，电压表的示数 U1＝9.0 V，某时刻由于风吹迎风板，电压表的示数变为 U2＝6.0 V．(电 压表可看做理想表)求： (1)金属杆单位长度的电阻； (2)此时作用在迎风板上的风力． 解析：设无风时金属杆接入电路的电阻为 R1，风吹时接入电路的电阻为 R2，由题意得 (1)无风时：U1＝ E R1＋R＋r R1 得 R1＝4.5 Ω 所以金属杆单位长度的电阻 r＝R1 L0 ＝4.5 1 Ω/m＝4.5 Ω/m. (2)有风时：U2＝ E R2＋R＋r R2 得 R2＝1.5 Ω 此时，弹簧长度 L＝R2 r ＝1 3 m 压缩量 x＝L0－L＝(1－1 3) m＝2 3 m 由二力平衡得此时风力：F＝kx＝120×2 3 N＝80 N. 答案：(1)4.5 Ω/m (2)80 N 图 18 16．如图 18 所示电路，已知 R3＝4 Ω，闭合电键，安培表读数为 0.75 A，伏特表读数为 2 V，经过一 段时间，一个电阻被烧坏(断路)，使安培表读数变为 0.8 A，伏特表读数变为 3.2 V，问： (1)哪个电阻发生断路故障？ (2)R1 的阻值是多少？ (3)能否求出电源电动势 E 和内阻 r？如果能，求出结果；如果不能，说明理由． 解析：(1)伏特表和安培表有示数且增大，说明外电阻增大，故只能是 R2 被断路了． (2)R1＝U1′ I1′ ＝3.2 0.8 Ω＝4 Ω. (3)UR3＝I1R1－UR2＝0.75×4 V－2 V＝1 V I3＝UR3 R3 ＝1 4 ＝0.25 A E＝3.2 V＋0.8 A×(R4＋r) E＝3 V＋(0.25 A＋0.75 A)(R4＋r) R4＋r＝1 Ω E＝4 V 故只能求出电源电动势 E 而不能求出内阻 r. 答案：(1)R2 (2)4 Ω (3)4 V 不能求出内阻 理由见解析