2021-2022学年高中物理 第4章 探究闭合电路欧姆定律 测评A（含解析）沪科版选修3-1.docx

1、第4章测评A(基础过关卷)一、选择题(本题包含8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第15题只有一个选项符合题目要求,第68题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有错选的得0分)1.在如图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()A.电源的电动势E一定小于击穿电压UB.电容器所带的最大电荷量一定为CEC.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

2、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,则电源电动势一定大于等于U,选项A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,选项B错误;闪光灯闪光时电容器放电,所带电荷量减少,选项C错误;充电时电荷通过R,通过闪光灯放电,故充放电过程中通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等,选项D正确。答案:D2.一个用满偏电流为3 mA的电流表改装成的欧姆表,调零后用

3、它测500 的标准电阻时,指针恰好指在刻度盘的正中间,如用它测量一个未知电阻时,指针指在1 mA 处,则被测电阻的阻值为()A.1 000 B.5 000 C.150 D.2 000 解析:因为电表测500的标准电阻时指针恰好指在刻度盘的正中间,由Ix=E(R+r+Rg)+Rx知,Rx=R内=500。则由Ix=E(R+r+Rg)+Rx知,当指针指在1mA处时,被测电阻阻值为1000。答案:A3.如图,E为内阻不能忽略的电池,R1、R2、R3为定值电阻,S0、S为开关,V与A分别为电压表与电流表。初始时S0与S均闭合,现将S断开,则()A.V的读数变大,A的读数变小B.V的读数变大,A的读数变大

4、C.V的读数变小,A的读数变小D.V的读数变小,A的读数变大解析:S断开,相当于电阻变大,总电流减小,故端电压增大,V的读数变大。R1两端的电压减小,则R2和R3的并联电压增大,所以R3中的电流也增大,A的读数变大。答案:B4.如图为测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线。用此电源与三个阻值均为3 的电阻连接成电路,测得路端电压为4.8 V。该电路可能为()解析:本题考查测电源的电动势和内阻的实验。由测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线可知该电源的电动势为6V,内阻为0.5。计算可得各电路的路端电压,选项A中的路端电压为4V,选项B中的路端电压约为4.8V,选项C中的路端电压约为5.7V

5、,选项D中的路端电压为5.4V。答案:B5.在如图甲所示的电路中,电源电动势为3.0 V,内阻不计,L1、L2、L3为3个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,当开关S闭合后()A.通过L1的电流为通过L2的电流的2倍B.L1的电阻为7.5 C.L1消耗的电功率为0.75 WD.L2消耗的电功率为0.375 W解析:由题图乙可看出通过L1的电流为0.25A,通过L2的电流为0.20A,所以选项A错误;L1的电阻R1=U1I1=30.25=12,所以选项B错误;L1消耗的电功率P1=I1U1=0.253W=0.75W,故选项C正确;L2消耗的功率P2=I2U2=0.3W,所以选项

6、D错误。答案:C6.如图为一电路板的示意图,a、b、c、d为接线柱,a、d与20 V的直流电源连接,ab间、bc间、cd间分别连接一个电阻。现发现电路中没有电流,为检查电路故障,用一直流电压表分别测得b、d两点以及a、c两点间的电压均为 20 V,由此可知()A.ab间电路通,cd间电路不通B.ab间电路不通,bc间电路通C.ab间电路通,bc间电路不通D.bc间电路不通,cd间电路通解析:首先应明确两点:(1)电路中无电流,即I=0时,任何电阻两端均无电压;(2)若电路中仅有一处断路,则电路中哪里断路,横跨断路处任意两点间的电压均是电源电压。由题设知,bd间电压为20V,说明断路点必在bd之

7、间;ac间电压为20V,说明断路点又必在ac之间;两者共同区间是bc,可知bc之间断路,其余各段均完好,选项C、D正确。答案:CD7.一个微型吸尘器的直流电动机的额定电压为U,额定电流为I,线圈电阻为R,将它接在电动势为E、内阻为r的直流电源的两极间,电动机恰好能正常工作,则()A.电动机消耗的总功率为UIB.电动机消耗的热功率为U2RC.电源的输出功率为EID.电源的效率为1-IrE解析:电动机消耗的总功率P=UI,选项A正确;电动机是非纯电阻,消耗的热功率只能用I2R来求,选项B错误;电源的总功率为EI,输出功率为UI,且UI=EI-I2r,电源效率为=EI-I2rEI=1-IrE或=UI

8、EI=UE,选项C错误,选项D正确。答案:AD8.如图所示,直线b为电源的U-I图像,直线a为电阻R的U-I图像,用该电源和该电阻组成闭合电路时,电源的输出功率和电源的效率分别是()A.电源的输出功率为4 WB.电源的输出功率为2 WC.电源的效率为33.3%D.电源的效率为67%解析:由直线a可知R=UI=22=1,由直线b可知E=3V,r=EI短=36=0.5。电源的输出功率P出=I2R=(ER+r)2R=(31+0.5)21W=4W所以选项A正确,选项B错误。电源的效率=I2RI2(R+r)100%=11+0.5100%67%所以选项C错误,选项D正确。答案:AD二、填空题(本题包含2小

9、题,共16分)9.(6分)如图为简单欧姆表原理示意图,其中电流表的满偏电流Ig=300 A,内阻Rg=100 ,可变电阻R的最大阻值为10 k,电池的电动势E=1.5 V,内阻r=0.5 ,图中与接线柱A相连的表笔颜色应是色,按正确使用方法测量电阻Rx的阻值时,指针指在刻度盘的正中央,则Rx= k。若该欧姆表使用一段时间后,电池电动势变小、内阻变大,但此表仍能调零,按正确使用方法再测上述Rx,其测量结果与原结果相比将(选填“变大”“变小”或“不变”)。解析:本题考查欧姆表的结构、测量原理和相关计算,还涉及测量误差的分析。欧姆表是由电流表改装而成的,必须满足电流的方向“+”进“-”出,即回路中电

10、流从标有“+”标志的红表笔进去,所以与A相连的表笔颜色是红色;当两表笔短接(即Rx=0)时,电流表应调至满偏电流Ig,设此时欧姆表的内阻为R内,此时有Ig=ER内得R内=EIg=5k;当指针指在刻度盘的正中央时I=Ig2,有Ig2=ER内+Rx,代入数据可得Rx=R内=5k;当电池电动势变小、内阻变大时,欧姆表需要重新调零,由于满偏电流Ig不变,由公式Ig=ER内,欧姆表内阻R内需要调小,待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的,由I=ER内+Rx=IgR内R内+Rx=Ig1+RxR内,可知当R内变小时,I变小,指针跟原来的位置相比偏左了,欧姆表的示数变大了。答案:红5变大10.(10分)

11、某同学利用图甲所示电路,探究了电源在不同负载下的输出功率。甲(1)所得实验数据如下表,请在直角坐标系上画出U-I图像。U/V1.961.861.801.841.641.56I/A0.050.150.250.350.450.55(2)根据所画U-I图像,可求得电流I=0.20 A时电源的输出功率为 W。(保留两位有效数字)(3)实验完成后,该同学对实验方案进行了反思,认为按图甲电路进行实验操作的过程中存在安全隐患,并对电路重新设计。在图乙所示的电路中,你认为既能测出电源在不同负载下的输出功率,又能消除安全隐患的是。(Rx阻值未知)乙解析:(2)根据图像可知,当I=0.20A时,U=1.84V,则

12、输出功率P=UI=0.37W。(3)题图甲电路中存在的安全隐患是当滑片滑到最右端时,电源被短路。题图乙b电路中滑片滑到最左端时,由于Rx的存在,避免了上述安全隐患,c电路中滑片滑到最右端时,由于Rx存在,避免电源短路。答案:(1)如图所示(2)0.37(或0.36)(3)bc三、计算题(本题包含3小题,共36分。解题时要有必要的步骤和文字说明)11.(10分)如图所示,电源的电动势E=110 V,电阻R1=21 ,电动机线圈的电阻R0=0.5 ,开关S1始终闭合。当开关S2断开时,电阻R1的电功率是525 W;当开关S2闭合时,电阻R1的电功率是336 W,求:(1)电源的内电阻。(2)当开关

13、S2闭合时流过电源的电流和电动机的输出功率。解析:(1)设S2断开时R1消耗的功率为P1,则P1=(ER1+r)2R1代入数据可以解得r=1。(2)设S2闭合时R1两端的电压为U,消耗的功率为P2,则P2=U2R1解得U=84V由闭合电路欧姆定律得E=U+Ir代入数据得I=26A流过R1的电流为I1,流过电动机的电流为I2I1=UR1=4A而I1+I2=I,所以I2=22A由UI2=P出+I22R0代入数据得P出=1606W。答案:(1)1 (2)4 A1 606 W12.(12分)如图所示电路,变阻器R1最大值为4 ,此时它的有效阻值为2 ,定值电阻R2=6 ,电源内阻r=1 。当开关S闭合

14、时,电源的总功率为16 W,输出功率为12 W,这时灯泡正常发光。求:(1)灯泡的电阻。(2)当开关S断开时,要使灯泡仍正常发光,R1的滑片应移至什么位置?并求出此时电源的输出功率及电源的效率。解析:(1)电源内部的热功率P内=P总-P出=I2r,则干路中的电流I=P总-P出r=16-121A=2A又P总=EI,E=P总I=162V=8V路端电压U=E-Ir=(8-21)V=6V,通过R2的电流I2=UR2=1A则通过灯的电流I1=I-I2=1A由I1=URL+R1得RL=UI1-R1=61-2=4。(2)S断开时,使灯正常发光则I1=ERL+R1+rR1=EI1-RL-r=81-4-1=3P

15、出=I12(RL+R1)=12(4+3)W=7WP总=I1E=18W=8W电源效率=P出P总100%=78100%=87.5%。答案:(1)4 (2)3 7 W87.5%13.(14分)如图甲是一种家用电熨斗的电原理图(额定电压为220 V),R0是定值电阻,R是可变电阻(调温开关),其电阻值均不受温度影响。(1)该电熨斗温度最低时的耗电功率为121 W,温度最高时的耗电功率为484 W,求R0的阻值及R的阻值变化范围;(2)假定电熨斗每秒钟散发的热量Q跟电熨斗表面温度与环境温度的温差关系如图乙所示,现在温度为20 的房间使用该电熨斗来熨烫毛料衣物,要求熨斗表面温度为220 ,且保持不变,问应将R的阻值调为多大?甲乙解析:(1)温度最低挡P1=U2Rmax+R0最高温度最高挡P2=U2R0解得R0=100,Rmax=300所以变阻器阻值范围是0到300。(2)此时电熨斗表面温度与环境温度之差t=220-20=200由图像知电熨斗每秒钟散发的热量Q=440J要保持电熨斗的表面温度不变,则电熨斗的电功率P=440WP=U2R+R0解得R=10,即应将R调至10。答案:(1)100 0300 (2)10