2021-2022学年高中物理沪科版选修3-1训练：第4章　探究闭合电路欧姆定律 测评B WORD版含解析.docx

1、第4章测评B(能力提升卷)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.汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗,如图所示,在打开车灯的情况下,电动机未启动时电流表读数为10 A,电动机启动时电流表读数为58 A,若电源电动势为12.5 V,内阻为0.05 。电流表内阻不计,则因电动机启动,车灯的电功率降低了()A.35.8 WB.43.2 WC.48.2 WD.76.8 W解析:电动机不启动时,灯泡的电压为电源路端电压,设为UL,电动机启动后灯泡电压

2、仍为路端电压,设为UL。由欧姆定律得I=ER+r,求得R=1.2,灯泡消耗功率为PL=EI-I2r=120W;电动机启动后,路端电压UL=E-Ir=9.6V,灯泡消耗电功率为PL=UL2R=9.621.2W=76.8W。所以灯泡功率降低了P=120W-76.8W=43.2W,选项B正确。答案:B2.一同学将变阻器与一只6 V,68 W的小灯泡L及开关S串联后接在6 V的电源E上,当S闭合时,发现灯泡发亮。按此图的接法,闭合开关后,当滑片P向右滑动时,灯泡将()A.变暗B.变亮C.亮度不变D.可能烧坏灯泡解析:由题图可知,变阻器接入电路的是PB段的电阻丝,当滑片P向右滑动时,接入电路中的电阻丝变

3、短,电阻减小,灯泡变亮,选项B正确。由于灯泡的额定电压等于电源电压,所以不可能烧坏灯泡。答案:B3.如图所示,电路中R1、R2均为可变电阻,电源内阻不能忽略,平行板电容器C的极板水平放置。闭合开关S,电路达到稳定时,带电油滴悬浮在两板之间静止不动。如果仅改变下列某一个条件,油滴仍能静止不动的是()A.增大R1的阻值B.增大R2的阻值C.增大两板间的距离D.断开开关S解析:由闭合电路欧姆定律可知:增大R1阻值会使总电阻增大,总电流减小,R1两端电压增大,则电容器两板间电压增大,板间电场强度增大,油滴受电场力增大,油滴向上运动,选项A错误;电路稳定时R2中无电流,R2阻值变化对电路无任何影响,则选

4、项B正确;只增大板间距离d,会使板间电场强度减小,油滴将向下运动,选项C错误;断开开关S,电容器放电,油滴将向下运动,选项D错误。答案:B4.在输液时,药液有时会从针口流出体外,为了及时发现,设计了一种报警装置,电路如图所示。M是贴在针口处的传感器,接触到药液时其电阻RM发生变化,导致S两端电压U增大,装置发出警报,此时()A.RM变大,且R越大,U增大越明显B.RM变大,且R越小,U增大越明显C.RM变小,且R越大,U增大越明显D.RM变小,且R越小,U增大越明显解析:根据闭合电路欧姆定律,当RM变小时,电路中电流增大,S两端电压U增大,且R越大,在RM减小时,RM与R的并联电阻值变化越明显

5、,电路中电流变化越明显,S两端电压U增大得也越明显,选项C正确。答案:C5.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:当S断开后,闭合电路的总电阻增加,根据闭合电路欧姆定律可知,总电流减小,故路端电压U=E-Ir增加,即V的读数变大;由于定值电阻R1两端的电压减小,故R3两端的电压增加,通过R3的电流增加,即A的读数变大;选项B正确。答案:B6.如图为某款电吹风的电路图。

6、盘a、b、c、d为四个固定触点,可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时,电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风等不同的工作状态。n1和n2分别是理想变压器的两个线圈的匝数,该电吹风的各项参数如表所示。下列说法正确的有()热风时输入功率460 W冷风时输入功率60 W小风扇额定电压60 V正常工作时小风扇输出功率52 WA.吹热风时触片P与触点b、c接触B.小风扇的内阻为60 C.吹热风时电热丝的电阻为121 D.换用更短的电热丝(材料、粗细均不变),则吹的热风温度更高解析:吹热风时触片P与触点b、a接触,选项A错误;小风扇不是纯电阻用电器,不能用欧姆定律计算其电阻,选项B错误;

7、吹热风时电热丝的功率为460W-60W=400W,由P=U2R,代入数据解得电阻为121,选项C正确;换用更短的电热丝(材料、粗细均不变),则电阻减小,发热功率增大,则吹的热风温度更高,选项D正确。答案:CD7.如图所示,是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的串联电路。在增大电容器两极板间距离的过程中()A.电阻R中没有电流B.电容器的电容变小C.电阻R中有从a流向b的电流D.电阻R中有从b流向a的电流解析:增大电容器两极板间距离时,电容器电容变小,电容器放电,A极板上的正电荷通过电阻向电池充电,电阻R中有由a流向b的电流,选项B、C正确。答案:BC8.如图所示,调整电路的可变电阻R的阻值,

8、使电压表V的示数增大U,在这个过程中()A.通过R1的电流增加,增加量一定等于UR1B.R2两端的电压减小,减少量一定等于UC.通过R的电流增加,增加量一定等于URD.通过R2的电流减小,但减少量一定小于UR2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I1=UR1,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U2=U-U路U,通过R2的电流的减少量为I2=U2R2UR2;通过电阻R的电流为IR=I2-I1,I2减小,而I1增大,因此IR减小。选项A、D正确。答案:AD二、填空

9、题(本题包含2小题,共16分)9.(4分)如图,电路中三个电阻R1、R2和R3的阻值分别为R、2R和4R。当开关S1断开、S2闭合时,电源输出功率为P0;当S1闭合、S2断开时,电源输出功率也为P0。则电源电动势为;当S1、S2都断开时,电源的总功率为。解析:当开关S1断开,S2闭合时,外电阻大小为R1,P0=(ER+r)2R;当开关S1闭合,S2断开时,外电阻大小为R3,P0=(E4R+r)24R,联立解得r=2R,E=3RP0;当S1、S2都断开时,外电路中三个电阻串联,外电阻大小为7R,P=(E7R+r)27R=6381P0。答案:3RP06381P010.(12分)利用电流表和电压表测

10、定一节干电池的电动势和内电阻。要求尽量减小实验误差。(1)应该选择的实验电路是图1中的(选填“甲”或“乙”)。图1(2)现有电流表(00.6 A)、开关和导线若干,以及以下器材:A.电压表(015 V)B.电压表(03 V)C.滑动变阻器(050 )D.滑动变阻器(0500 )实验中电压表应选用;滑动变阻器应选用。(选填相应器材前的字母)(3)某位同学记录的6组数据如下表所示,其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出U-I图线。序号123456电压U/V1.451.401.301.251.201.10电流I/A0.0600.1200.2400.2600.3

11、600.480图2(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E= V,内电阻r=。(5)实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化。图3的各示意图中正确反映P-U关系的是。图3解析:(1)由于干电池内电阻很小,与电流表内阻相差不大,若选乙图,则测量值为电源内阻与电流表内阻之和,误差较大,故选甲图。(2)干电池的电压一般为1.5V左右,为减小误差,选择量程与之接近的3V的电压表;实验中,滑动变阻器为限流接法,电源内阻一般为几欧姆,应选择最大阻值为50的滑动变阻器。(3)根据数据点排列趋势,可知图线为直线,且第三个点误差较大,应该舍去。画图时,应使数据点尽

12、可能均匀分布在所画直线两边且尽可能靠近所画的直线。(见答案图)(4)电源的电动势等于U-I图像纵轴的截距,约为1.50V(1.491.51V皆可)。内阻等于U-I图像斜率,计算时在直线上取相距较远的两点的坐标来计算,约为0.83(0.810.85皆可)。(5)设电源电动势为E,电源内阻为r,则输出功率P=UI=UE-Ur=EU-U2r=-1rU2+ErU,由函数图像可知C正确。答案:(1)甲(2)BC(3)如图(4)1.50(1.491.51)0.83(0.810.85)(5)C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)有一个用直流电动机提升重物的装

13、置,重物的质量m=50 kg,电路电压为120 V,当电动机以v=0.9 m/s的恒定速度向上提升重物时,电路中的电流I=5 A,求:(1)电动机线圈的电阻R等于多少。(2)电动机对该重物的最大提升速度是多少。(3)若因故障电动机不能转动,这时通过电动机的电流是多大,电动机消耗的电功率又为多大。(g取10 m/s2)解析:(1)设电动机输入功率为P,输出功率为P1,热消耗功率为P2,则有P=P1+P2=mgv+I2RR=UI-mgvI2=1205-50100.952=6。(2)P1=P-P2=UI-I2R=-R(I-U2R)2+U24R当U2R=I时,P1有最大值为U24R当I=U2R=10A

14、,电动机的输出最大功率P1大=U24R=600W由于P1大=mgv大,有v大=P1大mg=1.2m/s。(3)因电动机不能转动,此时电路中电流最大,最大电流为I大=UR=20A,电动机消耗的功率也最大P2大=I大2R=2400W。答案:(1)6 (2)1.2 m/s(3)2 400 W12.(12分)如图所示,电源电动势E=10 V,内阻r=0.2 ,标有“8 V16 W”的灯泡L恰好正常发光,电动机线圈电阻R0=0.25 。求:(1)电源输出功率P1。(2)电动机输出功率P2。解析:(1)灯正常发光=8V。由E=UL+Ir得10=8+0.2I,即I=10AP1=ULI=810W=80W。(2

15、)IL=PLUL=168A=2AIM=I-IL=10-2A=8APM=ULIM=88W=64WPr=IM2r=820.25W=16WP2=PM-Pr=64-16W=48W。答案:(1)80 W(2)48 W13.(14分)如图所示的电路中,R1=3 ,R2=6 ,R3=1.5 ,C=20 F,当开关S断开时,电源所释放的总功率为2 W;当开关S闭合时,电源所释放的总功率为4 W,求:(1)电源的电动势和内电阻;(2)闭合S时,电源的输出功率;(3)S断开和闭合时,电容器电荷量各是多少。解析:(1)S断开时P总=E2R2+R3+r=2WS闭合时P总=E2R并+R3+r=4WR并=R1R2R1+R2=2由式解得E=4V,r=0.5。(2)S闭合时外电路总电阻R=R1R2R1+R2+R3=3.5P出=(ER+r)2R=3.5W。(3)S断开时,UC=U2=ER2+R3+rR2=3V,Q1=CUC=610-5CS闭合时,UC=0,Q2=0。答案:(1)4 V0.5 (2)3.5 W(3)610-5 C0