2019-2020学年高中物理第2章恒定电流章末跟踪测评2含解析 人教版选修3-1

2019-2020学年高中物理第2章恒定电流章末跟踪测评2含解析 人教版选修3-1

第二章　章末跟踪测评 ‎(时间：90分钟　满分：110分)‎ ‎(见学考测评P5)‎ 一、选择题(本大题共10小题，每小题5分，共50分，1－6题是单选题，7－10题是多选题．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)‎ ‎1．如图所示是某晶体二极管的伏安特性曲线，下列说法正确的是(　　)‎ A．加正向电压时，二极管电阻较小，且随着电压的增大而增大　‎ B．加反向电压时，二极管电阻较大，无论加多大电压，电流都很小 C．无论是加正向电压还是加反向电压，电压和电流都不成正比，所以二极管是非线性元件 D．二极管加正向电压时，电流随电压变化是一条直线 C　解析 由题图可知，二极管加正向电压时电流较大，电阻较小，且随电压的增大，图线的斜率在增大，故电阻在减小，加反向电压时开始电流很小，但当反向电压很大时，二极管被击穿，电流剧增，选项C正确．‎ ‎2．某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻，他们提出的实验方案中有如下四种器材组合．为使实验结果尽可能准确，最不可取的一组器材是(　　)‎ A．一个电流表、一个电压表和一个滑动变阻器 B．一个电压表和多个定值电阻 C．一个电流表和一个电阻箱 D．两个电流表和一个滑动变阻器 D　解析 用一个电压表、一个电流表和一个滑动变阻器测量电源的电动势和内阻的原理：两组U、I数据就可解得一组E、r的值，测得多组E、r，再求平均值，选项A可取．用一个电压表和多个定值电阻测量电源电动势和内阻的原理：两组U、R数据就可解得一组E、r的值，测得多组E、r，再求平均值，选项B可取．用一个电流表和一个电阻箱测量电源电动势和内阻的原理：两组I、R数据就可解得一组E、r的值，测得多组E、r，再求平均值，选项C可取．用两个电流表和一个滑动变阻器测量电源电动势和内阻，对两个电流表的量程有要求，并且至少有一个电流表的内阻要知道，所以这种方法是最不可取的，选项D不可取．‎ ‎3．阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示电路．开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C 9‎ 所带的电荷量为Q2.Q1与Q2的比值为(　　)‎ A．　　 B．　　‎ C．　　 D． C　解析 当开关S断开时等效电路如图甲所示，电容器C两端的电压U＝E，所带的电荷量Q1＝CU＝CE；当开关S闭合时等效电路如图乙所示，电容器C两端的电压U′＝E，所带的电荷量Q2＝CE，所以＝，选项C正确．‎ ‎4．在如图所示的电路中，闭合开关S后，L1、L2两灯泡都正常发光，后来由于某种故障使L2突然变亮，电压表读数减小，由此推断，该故障可能是(　　)‎ A．L1灯丝烧断　　 B．电阻R2断路 C．电阻R2短路　　 D．电容器被击穿短路 D　解析 电压表读数减小，说明路端电压减小，外电阻减小，因此故障不可能是断路，选项A、B错误；若R2短路，L2不亮，选项C错误；电容器被击穿短路，电路电阻减小，路端电压减小，总电流会增大，L2变亮，选项D正确．‎ ‎5．小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线的切线、PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，下列说法正确的是(　　)‎ A．对应P点，小灯泡的电阻为R＝ B．对应P点，小灯泡的电阻为R＝ 9‎ C．对应P点，小灯泡的功率为图中阴影部分的面积 D．若将与灯丝相同的电阻放在恒温容器内，则测得的电流I随所加电压U变化的图线与小灯泡的相同 A　解析 对应P点，小灯泡的电阻为R＝，选项A正确，B错误；对应P点，小灯泡的功率为P＝U1I2，选项C错误；若将与灯丝相同的电阻丝放在恒温容器内，则电阻丝阻值不变，测得的电流I随所加电压U变化的图线应是过原点的直线，选项D错误．‎ ‎6．如图所示，电源内阻不计，能利用滑动变阻器调节小灯泡从亮到暗再到灭的电路是(　　)‎ A　　　　 　　B　　　　C　　　　D B　解析 图A中滑动变阻器与灯泡串联，当滑片P左右滑动时，只能改变灯泡亮度，不能使灯泡熄灭，所以该选项不符合题意．图B中滑动变阻器滑片右边部分与灯泡并联，滑片P左右滑动可以调节灯泡亮度，当滑片P滑到最右端时，会引起灯泡短路，实现灯泡由亮到灭，所以该选项符合题意．图C中滑动变阻器与灯泡并联，不能改变灯泡亮度，而且当滑片P滑到最左端时会引起电源短路，所以该选项不符合题意．图D中滑动变阻器滑片右边部分与灯泡串联，当滑片P左右滑动时，只能改变灯泡亮度，不能使灯泡熄灭，所以该选项不符合题意．‎ ‎7．如图甲所示为某一电阻R的I－U特性曲线，如图乙所示为某一电源的路端电压U与电流I的关系图象，用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路，由图象可知(　　)‎ 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1 W D．电源的效率为66.7%‎ CD　解析 由题图乙知E＝3 V，r＝2 Ω，选项A错误；由题图甲直线知，R＝4 Ω，选项B错误；将题图甲直线在题图乙中复现，两直线有交点，U＝2 V，I＝0.5 A，P出＝IU＝1 W，选项C正确；电源效率η＝×100%＝66.7%，选项D正确．‎ ‎8．如图所示的电路中，小量程电流表的内阻Rg＝100 Ω，满偏电流Ig＝1 mA，R1＝900 Ω，R2＝ Ω，下列说法正确的是(　　)‎ 9‎ A．当S1和S2均断开时，改装成量程为1 V的电压表 B．当S1和S2均断开时，改装成量程为1 A的电流表 C．当S1和S2均闭合时，改装成量程为1 V的电压表 D．当S1和S2均闭合时，改装成量程为1 A的电流表 AD　解析 当S1和S2均断开时，改装成了电压表，量程U＝Ig(Rg＋R1)＝1 V，当S1和S2均闭合时，改装成了电流表，其量程I＝＝1 A，选项A、D正确．‎ ‎9．如图所示，曲线a、b分别是纯电阻直流电路中内、外电路消耗的电功率随电流变化的图线，由该图可知，下列说法正确的是(　　)‎ A．电源的电动势为4 V B．电源的内电阻为4 Ω C．电源输出功率的最大值为8 W D．电源被短路时，电源消耗的总功率为8 W AD　解析 当电流为2 A时，外电路电功率为零，此时内电路电功率等于电源电功率，由图线可知此时总功率为8 W，由P＝EI得E＝4 V，则内电阻为2 Ω，选项A、D正确，B错误；由图线可以看出两曲线交点处即电源输出最大功率处，输出功率为2 W，选项C错误．‎ ‎10．如图所示的电路中，滑动变阻器的滑片P从a滑向b的过程中，三只理想电压表示数变化的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，下列各值可能出现的是(　　)‎ A．ΔU1＝3 V　ΔU2＝2 V　ΔU3＝1 V B．ΔU1＝1 V　ΔU2＝3 V　ΔU3＝2 V C．ΔU1＝0.5 V　ΔU2＝1 V　ΔU3＝1.5 V D．ΔU1＝0.2 V　ΔU2＝1 V　ΔU3＝0.8 V BD　解析 滑动变阻器的滑片P从a滑向b的过程中，电压表V2示数减小，V3示数增大；滑动变阻器的滑片P从a滑向b的过程中，外电路电阻减小，路端电压即电压表V1示数减小；电压表V2示数的减小值等于电压表V3示数的增大值与电压表V1‎ 9‎ 示数的减小值之和，选项B、D正确．‎ 二、填空题(本大题共2小题，共16分)‎ ‎11．(8分)晓宇同学在用多用电表测量电阻时，将旋钮调至如图甲所示位置，请完善以下操作：‎ ‎(1)晓宇同学将旋钮调至如图甲所示的位置时，指针的偏转角度不大，为了使测量结果更精确，应选________挡位，将旋钮调到合适的挡位后，在测量前必须进行的操作是________．‎ ‎(2)晓宇同学粗略地测出该电阻的阻值后，为了更精确地进行电阻的测量，选用了如图乙所示的电路，其中电压表的内阻约为2 kΩ，电流表的内阻约为0.5 Ω，滑动变阻器的调节范围为0～10 Ω.为了减小实验误差，请根据设计的电路完善实物图的连接．‎ ‎(3)精确测量电阻的实验自身存在着系统误差，请分析该电阻的测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值．‎ 答案 (1)×100　欧姆调零　(2)如图所示，补画①②两条线　(3)大于 ‎12．(8分)利用如图甲所示的电路测量电源的电动势和内阻，其中电源的电动势大约为3 V、电压表V1(0～3 V，r1≈3 kΩ)、电压表V2(0～3 V，r2无穷大)、最大阻值为20 Ω的滑动变阻器、阻值为2 Ω的定值电阻R0.‎ ‎(1)请根据如图甲所示的电路图用笔画线代替导线将如图乙所示的实验器材连线．‎ 9‎ ‎(2)将电路连接好后，闭合开关，通过调节滑动变阻器的滑片，读出多组电压表的读数记录在下表中．根据图表中的数据在如图丙所示的坐标系中画出相应的图象.‎ U1(V)‎ ‎2.79‎ ‎2.68‎ ‎2.57‎ ‎2.44‎ ‎2.36‎ ‎2.27‎ U2(V)‎ ‎0.38‎ ‎0.60‎ ‎0.82‎ ‎1.01‎ ‎1.23‎ ‎1.40‎ ‎(3)由画出的图线，根据所学的知识可得该电源的电动势E＝______V，内阻r＝______Ω.(结果保留三位有效数字)‎ 解析 (1)由电路图依次连线将实物图连好，如图所示．‎ ‎(2)将表中的数据在坐标系中描点，依次连成一条平滑的直线，如图所示．‎ ‎(3)由于R0为定值电阻，所以即干路总电流．由画出的U1－U2图可知，E＝2.98 V(2.96 V～2.99 V均可)，当U1＝2.00 V时，U2＝1.9 V，此时I＝＝0.95 A．r＝＝1.03 Ω(1.01 Ω～1.05 Ω均可)．‎ 答案 (1)见解析图 ‎(2)见解析图 ‎(3)2.98(2.96～2.99均可)　1.03(1.01～1.05均可)‎ 9‎ 三、解答题(本大题包括4小题，共44分，按题目要求作答，解答题应写出必要的文字说明、主要公式和重要演算步骤，只写出最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)‎ ‎13．(10分)如图所示，M为一线圈电阻RM＝0.4 Ω的电动机，R＝24 Ω，电源电动势E＝40 V．当开关S断开时，理想电流表的示数I1＝1.6 A，当开关S闭合时，理想电流表的示数为I2＝4.0 A．求：‎ ‎(1)电源内阻r；‎ ‎(2)开关S闭合时，通过电动机的电流及电动机消耗的总功率．‎ 解析 (1)S断开时，电源与定值电阻构成串联回路，E＝I1(R＋r)，电源内阻r＝－R＝1 Ω.‎ ‎(2)S闭合后，定值电阻与电动机构成并联电路，电流表测干路电流，路端电压U＝E－I2r＝36 V，通过定值电阻的电流I2′＝＝1.5 A，通过电动机的电流I2″＝I2－I2′＝2.5 A，电动机消耗的总功率即电动机的电功率P＝UI2″＝90 W.‎ 答案 (1)1 Ω　(2)2.5 A　90 W ‎14．(10分)电动自行车因其价格相对于摩托车低廉，而且污染小，受到人们的喜爱．某品牌电动自行车的铭牌如下表所示．求：‎ 规格 后轮驱动直流永磁电机 车型：20‎ 电动机输出功率：175 W 整车质量：40 kg 额定工作电压：36 V 最大载重量：120 kg 额定工作电流：5 A ‎(1)此车所装电动机的线圈的电阻；‎ ‎(2)此车所装电动机在额定电压下正常工作时的效率；‎ ‎(3)一个60 kg的人骑着此车，如果电动自行车所受阻力为车和人总重量的0.02，则在平直的公路上行驶的最大速度是多大？(g取10 m/s2)‎ 解析 (1)由铭牌上的信息可得电动机的输出功率P出＝175 W，而线圈的发热功率P热＝I2R，‎ 电动机工作时，由能量守恒定律，有P＝P出＋P热，即 IU＝175 W＋I2R，解得R＝0.2 Ω.‎ ‎(2)电动机在额定电压下正常工作时的效率η＝＝≈97%.‎ ‎(3)当电动自行车达到最大速度时，合外力为零，即 9‎ F＝Ff＝μ(M＋m)g，又P出＝Fv，解得v＝＝8.75 m/s.‎ 答案 (1)0.2 Ω　(2)97%　(3)8.75 m/s ‎15．(12分)如图所示的电路中，电源的电动势E＝12 V，内阻未知，R1＝8 Ω，R2＝1.5 Ω，L是规格为“3 V 3 W”的灯泡，开关S断开时，灯泡恰好正常发光(不考虑温度对灯泡电阻的影响)．试求：‎ ‎(1)灯泡的额定电流和灯丝电阻；‎ ‎(2)电源的内阻；‎ ‎(3)开关S闭合时，灯泡实际消耗的功率．‎ 解析 (1)灯泡的额定电流I0＝＝ A＝1 A；‎ 灯丝电阻RL＝＝ Ω＝3 Ω.‎ ‎(2)断开S时，灯L正常发光，即I1＝I0，‎ 根据闭合电路欧姆定律E＝I0(R1＋RL＋r)，‎ 得r＝－(R1＋RL)＝ Ω＝1 Ω.‎ ‎(3)闭合S时，设外电路总电阻为R外，则 R外＝＋R1＝9 Ω，‎ 干路电流为I总＝＝1.2 A，‎ 灯泡两端的电压UL＝I总·＝1.2 V，‎ 灯泡实际消耗的功率P＝＝0.48 W.‎ 答案 (1)1 A　3 Ω　(2)1 Ω　(3)0.48 W ‎16．(12分)如图所示，E1＝3 V，r1＝0.5 Ω，R1＝R2＝5.5 Ω，平行板电容器的两板间距离d＝1 cm，当开关K 接通时，极板中的一个质量m＝4×10－3 g、电荷量为q＝1.0×10－7 C的带电微粒恰好处于静止状态．g取10 m/s2.求：‎ ‎(1)K 断开后，微粒向什么方向运动，加速度为多大？‎ ‎(2)若电容器的电容为1 000 pF，K断开后，有多少电荷量的电荷流过R2?‎ 9‎ 解析 (1)当K接通且电路稳定时，等效电路图如图所示．‎ E1和R1形成闭合回路，A、B两点间的电压为UAB＝E1－Ir1＝E1－·r1＝3 V－×0.5 V＝2.75 V.‎ 电容器中带电微粒处于平衡状态，则所受合力为零，设电容器两端电压为U，则mg＝qE＝，得U＝＝V＝4 V．在B—R2—E2—C—A支路中没有电流，R2两端电势相等，则 E2＝U－UAB＝1.25 V，‎ 当K断开且电路再次达到稳定后，回路中无电流，电路结构可简化为如图所示．‎ 电容器两端电压U′＝E2＝1.25 V，‎ a＝＝＝‎ m/s2＝－6.875 m/s2，‎ 即带电微粒将以6.875 m/s2的加速度向下做匀加速运动．‎ ‎(2)K接通时，电容器所带电荷量为Q＝CU＝4×10－9C，‎ K断开时，电容器所带电荷量为Q′＝CU′＝1.25×10－9C，‎ ΔQ＝Q－Q′＝2.75×10－9C，‎ 有总量为2.75×10－9C的电荷从R2流过．‎ 答案 (1)向下做匀加速运动　6.875 m/s2　(2)2.75×10－9C 9‎