滬科版高中物理選修3-1第4章探究閉合電路歐姆定律章末綜合演練

章末綜合演練(本欄目內(nèi)容，學(xué)生用書中以活頁形式分冊裝訂成冊！)一、選擇題(本大題共10個小題，每小題4分，共40分)1．我國北京正負(fù)電子對撞機的儲存環(huán)是周長為240m的近似圓形軌道．當(dāng)環(huán)中的電流是10mA時(設(shè)電子的速度是3×107m/s)．則在整個環(huán)中運行的電子數(shù)目為(電子電荷量e＝1.60×10－A．5×1011 B．5×1010C．1×102 D．1×104【解析】電流I＝neSv，故單位體積內(nèi)的電子數(shù)n＝I/eSv，總電子數(shù)N＝n·V＝n(S·l)＝Il/ev＝5×1011.選項A正確．【答案】A2.如右圖所示，電源電動勢E＝8V，內(nèi)阻不為零，電燈A標(biāo)有“10V,10W”字樣，電燈B標(biāo)有“8V,20W”字樣，滑動變阻器的總電阻為6Ω.閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動觸頭P由a端向b端滑動的過程中(不考慮電燈電阻的變化)()A．電流表的示數(shù)一直增大，電壓表的示數(shù)一直減小B．電流表的示數(shù)一直減小，電壓表的示數(shù)一直增大C．電流表的示數(shù)先增大后減小，電壓表的示數(shù)先減小后增大D．電流表的示數(shù)先減小后增大，電壓表的示數(shù)先增大后減小【解析】本題考查并聯(lián)電路的規(guī)律，即并聯(lián)電阻的總電阻比任意一個支路電阻都要小，且支路電阻阻值相差越大，并聯(lián)電阻越小，越接近最小的支路電阻．燈泡A、B和滑動變阻器組成并聯(lián)電路，燈泡A的電阻為eq\f(U2,P)＝10Ω，燈泡B的電阻為3.2Ω，在滑動觸頭P由a向b移動過程中，由于滑動變阻器的最大阻值與燈泡B電阻之和小于燈泡A的電阻，故按照并聯(lián)電路的規(guī)律，并聯(lián)電阻阻值越來越小，即外電路電阻減小，干路電流增大，電流表示數(shù)增大，內(nèi)電壓增大．路端電壓減小，電壓表示數(shù)減小，故A正確．【答案】A3.如右圖所示，電動勢為E、內(nèi)阻不計的電源與三個燈泡和三個電阻相接．只合上開關(guān)S1，三個燈泡都能正常工作．如果再合上S2，則下列表述正確的是()A．電源輸出功率減小B．L1上消耗的功率增大C．通過R1上的電流增大D．通過R3上的電流增大【解析】合上S2之前，R3與L3串聯(lián)后與L1、L2并聯(lián)，最后與R1串聯(lián)．合上S2之后，在并聯(lián)電路部分又增加了一個并聯(lián)的支路，電路的總阻值減小，電路中總電流也即流過R1的電流增大，C正確．因電源的內(nèi)阻不計，則電源的輸出功率P＝IE增大，A錯誤．通過R1中的電流增大時，R1兩端電壓增大，則并聯(lián)電路部分兩端的電壓就減小，L1消耗的功率減小，通過R3與L3的電流減小，B、D皆錯誤．【答案】C4．甲、乙兩同學(xué)正確使用歐姆表的“×100”擋測量某電阻阻值，因指針偏角偏小，甲把選擇開關(guān)旋到“×1k”擋，乙把選擇開關(guān)旋到“×10A．甲的操作有錯誤 B．乙的操作有錯誤C．甲、乙操作都有錯誤 D．甲、乙操作都沒有錯誤【解析】用歐姆表測電阻時，指針偏小說明電阻大，應(yīng)改用大量程，且換用新量程時都需重新調(diào)零．選項C正確．【答案】C5.直流電動機M接在如右圖所示的電路中，電壓表的示數(shù)是20V，電流表的示數(shù)是1.0A，限流電阻R＝5.0Ω，則可知()A．電動機的機械功率是20WB．電阻R消耗的電功率是5WC．電動機線圈的電阻是20ΩD．電動機產(chǎn)生的電熱功率是20W【答案】B6.兩個電源a、b的伏安特性圖線(即U－I圖線)如右圖所示，由圖可知()A．電源a的內(nèi)電阻較小，電動勢較大B．電源a的內(nèi)電阻較大，電動勢較大C．電源b的內(nèi)電阻較小，電動勢較大D．電源b的內(nèi)電阻較大，電動勢較大【解析】電源的U－I圖線中，圖線與U軸的交點(I＝0時的路端電壓)即為電源的電動勢；圖線斜率的絕對值等于電源的內(nèi)電阻．由此可判斷選項B正確．【答案】B7.電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，向可變電阻R供電，關(guān)于路端電壓說法正確的是()A．因為電源電動勢不變，所以路端電壓也不變B．因為U＝IR，所以當(dāng)I增大時，路端電壓也增大C．因為U＝E－Ir，所以當(dāng)I增大時，路端電壓下降D．若外電路斷開，則路端電壓為零【答案】C8.一電池外電路斷開時的路端電壓為3V，接上8Ω的負(fù)載電阻后路端電壓降為2.4V，則可以判定電池的電動勢E和內(nèi)電阻r為()A．E＝2.4Vr＝1Ω B．E＝3Vr＝2ΩC．E＝2.4Vr＝2Ω D．E＝3Vr＝1Ω【答案】B9.如右圖所示電路中，閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向下滑動時，四個理想電表的示數(shù)都發(fā)生變化．電表的示數(shù)分別用I、U1、U2和U3表示，電表示數(shù)變化量的大小分別用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示．下列說法正確的是()A．U1/I不變，ΔU1/ΔI不變 B．U2/I變大，ΔU2/ΔI變大C．U2/I變大，ΔU2/ΔI不變D．U3/I變大，ΔU3/ΔI不變【解析】四個理想電表中，A測干路電流I，V1測電阻R1兩端的電壓U1，V2測滑動變阻器R2兩端的電壓U2，V3測外電壓U3.當(dāng)滑動觸頭P向下滑動時，R2接入電路的有效阻值R′2變大，eq\f(U2,I)＝R′2變大，此時由U2＝E－(U1＋U內(nèi))可得ΔU2＝Δ(U1＋U內(nèi))，而eq\f(ΔU1＋U內(nèi),ΔI)＝R1＋r，故eq\f(ΔU2,ΔI)＝R1＋r不變；而定值電阻R1阻值不變化，故eq\f(U1,I)＝eq\f(ΔU1,ΔI)＝R1不變；當(dāng)R′2變大時，eq\f(U3,I)＝R外＝R1＋R′2變大，此時U3＝E－U內(nèi)，由此可得ΔU3＝ΔU內(nèi)，故eq\f(ΔU3,ΔI)＝eq\f(ΔU內(nèi),ΔI)＝r不變．【答案】ACD10.小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如右圖所示，P為圖線上一點，PN為圖線的切線，PQ為U軸的垂線，PM為I軸的垂線．則下列說法中正確的是()A．隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻增大B．對應(yīng)P點，小燈泡的電阻為R＝eq\f(U1,I2)C．對應(yīng)P點，小燈泡的電阻為R＝eq\f(U1,I2－I1)D．對應(yīng)P點，小燈泡的功率為圖中矩形PQOM所圍的面積【解析】I－U圖象的斜率的倒數(shù)的物理意義表示電阻值，因此隨U增大，小燈泡的電阻增大，A對；對于可變電阻而言，R＝eq\f(U,I)，所以P點對應(yīng)電阻R＝eq\f(U1,I1)，不能用R＝eq\f(ΔU,ΔI)來計算，B對、C錯；功率P＝UI，所以P點的對應(yīng)功率P＝U1I2，即為矩形PQOM所圍的面積，D對．【答案】ABD二、非選擇題(本大題共60分)11.(4分)圖示電路中，電表視為理想表．當(dāng)S斷開時，電壓表示數(shù)為12V，當(dāng)S閉合后，電壓表示數(shù)為11.2V，電流表示數(shù)為0.2A，則電源電動勢為________，內(nèi)電阻為________．【答案】12V4Ω12．(8分)某同學(xué)通過查找資料自己動手制作了一個電池．該同學(xué)想測量一下這個電池的電動勢E和內(nèi)電阻r，但是從實驗室只借到一個開關(guān)、一個電阻箱(最大阻值為999.9Ω，可當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電阻用)、一只電流表(量程Ig＝0.6A，內(nèi)阻rg＝0.1Ω)和若干導(dǎo)線．(1)請根據(jù)測定電動勢E和內(nèi)電阻r的要求，設(shè)計下圖甲中器件的連接方式，畫線把它們連接起來．(2)接通開關(guān)，逐次改變電阻箱的阻值R，讀出與R對應(yīng)的電流表的示數(shù)I，并作記錄．當(dāng)電阻箱的阻值R＝2.6Ω時，其對應(yīng)的電流表的示數(shù)如圖乙所示．處理實驗數(shù)據(jù)時，首先計算出每個電流值I的倒數(shù)eq\f(1,I)；再制作R－eq\f(1,I)坐標(biāo)圖，如圖丙所示，圖中己標(biāo)注出了eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(R，\f(1,I)))的幾個與測量對應(yīng)的坐標(biāo)點．請你將與圖乙實驗數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標(biāo)點也標(biāo)注在圖丙上．(3)在圖丙上把描繪出的坐標(biāo)點連成圖線．(4)根據(jù)圖丙描繪出的圖線可得出這個電池的電動勢E＝________V，內(nèi)電阻r＝________Ω.【解析】(1)先設(shè)計實驗電路圖，然后再根據(jù)電路圖連線．由歐姆定律E＝I(R＋r)知，只要知道兩組外電阻和電流值，就可以解出電源電動勢和內(nèi)阻．因此，直接將可變電阻和電流表串聯(lián)在電路中就行．電路圖如下圖所示：(2)由電表可讀出此時電流為0.50A，則坐標(biāo)為(2,2.6)．再在坐標(biāo)紙上描出該點．如下圖所示：(3)剔除明顯有誤差的點，將其他點用平滑的曲線連接起來，得到一條直線．圖線如下圖所示：(4)將歐姆定律的表達式E＝I(R＋r)變形得R＝eq\f(E,I)－r，由此式可知，外電阻和電流的倒數(shù)呈線性關(guān)系．將圖中的直線延長，與縱坐標(biāo)軸的交點值為－r＝－0.4，則電阻為0.4Ω，直線的斜率為k＝E＝eq\f(5.6－2.6,4－2)＝1.5V.【答案】(1)見解析(2)見解析(3)見解析(4)1.5(1.46～1.54)0.4(0.35～0.45)13．(10分)(1)如下圖甲所示，在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中，同組同學(xué)已經(jīng)完成部分導(dǎo)線的連接，請你在實物接線圖中完成余下導(dǎo)線的連接．(2)某同學(xué)從標(biāo)稱為“220V,25W”“220V,300W”“220V，500W”的3只燈泡中任選一只，正確使用多用電表測量燈泡阻值如圖乙所示．該燈泡的阻值是________Ω，標(biāo)稱的額定功率為________W.【解析】(1)(2)由多用電表測得的是燈泡的冷電阻，而燈泡的正常工作電阻要比冷電阻大得多，故標(biāo)稱的額定功率為25W.【答案】(1)見解析(2)1602514．(12分)如右圖所示，電源由n個電動勢為1.5V，且內(nèi)阻相同的電池串聯(lián)組成，合上開關(guān)S，變阻器的滑動頭C從A端滑到B端的過程中，電路中的一些物理量的變化由下圖甲、乙、丙三個圖給出，電表、導(dǎo)線對電路的影響不計．求：(1)組成電源的串聯(lián)電池的個數(shù)；(2)變阻器的總阻值；(3)將甲、乙、丙三個圖上的a、b、c、d各點的坐標(biāo)補齊．(甲圖為輸出功率與路端電壓關(guān)系曲線；乙圖為路端電壓與總電流關(guān)系圖線；丙圖為電源的輸出效率與外電阻的關(guān)系圖線)【解析】據(jù)圖象的物理意義：由題圖甲知，最大電功率Pm＝4.5W＝eq\f(E總2,4r內(nèi))＝eq\f(nE2,4nr)；由題圖乙知，短路電流I粒＝3A＝eq\f(E總,r內(nèi))＝eq\f(nE,nr)；由題圖丙知，當(dāng)滑片在B端時(即變阻器接入電路的總電阻最大時)η＝80%＝eq\f(Rm,Rm＋r內(nèi)).(1)r＝eq\f(E,I短)＝0.5Ω；Pm＝eq\f(nE2,4nr)，所以n＝eq\f(4rPm,E2)＝4.(2)由η＝eq\f(Rm,Rm＋r內(nèi))得，Rm＝eq\f(ηr內(nèi),1－η)＝8Ω.(3)由題圖乙求a點的坐標(biāo)：I＝eq\f(E總,Rm＋r內(nèi))＝0.6A；U＝IRm＝4.8V，所以a點的坐標(biāo)為(0.6A,4.8W)；由題圖甲求b、c兩點坐標(biāo)：當(dāng)輸出功率最大時，外阻等于內(nèi)阻(R＝4r＝2Ω)，此時Ub＝eq\f(E總,2)＝3V，所以b點坐標(biāo)(3V,4.5W)；當(dāng)C滑到B端時，IB＝eq\f(E總,Rm＋r內(nèi))＝0.6A；UB＝IBRm＝4.8V，PB＝UBIB＝2.88W，所以c點坐標(biāo)為(4.8V,2.88W)．η＝80%＝eq\f(Rm,Rm＋r)，所以Rm＝8Ω，所以d點坐標(biāo)為(8Ω，80%)．【答案】(1)4(2)8Ω(3)見解析15．(12分)在如右圖所示的電路中，電池的電動勢E＝5V，內(nèi)電阻r＝10Ω，固定電阻R＝90Ω，R0是可變電阻，在R0由0增加到400Ω的過程中，求：(1)可變電阻R0上消耗的最大功率；(2)固定電阻R上消耗的最大功率．【解析】據(jù)電源的最大輸出功率的條件可知：當(dāng)閉合電路的內(nèi)、外電阻相等時，電源的輸出功率最大．如果我們將定值電阻R視為內(nèi)電阻的一部分，則此時的輸出功率就為滑動變阻器上消耗的最大功率．(1)即滑動變阻器上消耗的最大功率為P最大＝E2/4(R＋r)＝52/4(10＋90)W＝1/16W.(2)電阻R為定值電阻，依據(jù)P＝I2R可知，只要通過它的電流最大，它所消耗的功率就最大，此時滑動變阻器的阻值將最小，即為零．故有定值電阻消耗的最大功率為P＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R＋r)))2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,90＋10)))2×90W＝0.225W.【答案】(1)1/16W(2)0.225W16．(14分)三只燈泡L1、L2、L3的額定電壓分別為1.5V、1.5V和2.5V，它們的額定電流都為0.3A．若將它們連接成下圖中圖甲、圖乙所示電路，且燈泡都正常發(fā)光．(1)試求題圖甲電路的總電流和電阻R2消耗的電功率；(2)分別計算兩電路電源