高中物理 第3、4章 恒定电流 闭合电路欧姆定律和逻辑电路 单元测试 鲁科版选修31.doc

第3、4章 恒定电流 闭合电路欧姆定律和逻辑电路 单元测试1.某同学设计了一个转向灯电路(如图所示)，其中l为指示灯，l1、l2分别为左右转向灯，s为单刀双掷开关，e为电源.当s置于位置1时，下列判断正确的是()al的功率小于额定功率bl1亮，其功率等于额定功率cl2亮，其功率等于额定功率d含l支路的总功率较另一支路的大解析：本题考查电路分析的有关知识，为中等难度题目.由电路结构可知，当s置于位置1时，l与l2串联后再与l1并联，由灯泡的额定电压和额定功率可知，l1和l2的电阻相等.l与l2串联后的总电阻大于l1的电阻，由于电源的电动势为6v，本身有电阻，所以l1两端的电压和l与l2两端的总电压相等，且都小于6v，所以三只灯都没有正常发光，三只灯的实际功率都小于额定功率.含l支路的总电阻大于含l1支路的电阻，由于两条支路的电压相等，所以含l支路的总功率小于另一支路的功率.答案：a2.电动势为e、内阻为r的电源与定值电阻r1、r2及滑动变阻器r连接成如图所示的电路.当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，下列说法正确的是()a电压表和电流表的示数都增大b电压表和电流表的示数都减小c电压表的示数增大，电流表的示数减小d电压表的示数减小，电流表的示数增大解析：当触头由中点移向b端时，rr总i总u内u外，故电压表的示数增大又i总ur1ur2i，故电流表的示数增大，选项a正确.答案：a3.如图所示，汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表的示数为10a，电动机启动时电流表的示数为58a若电源的电动势为12.5v，内阻为0.05，电流表的内阻不计，则因电动机启动，车灯的电功率降低了()a35.8wb43.2wc48.2w d76.8w解析：电动机启动前车灯的功率为：p = (e - ir)i = (12.5 - 100.05)10w = 120w电动机启动时车灯两端的电压为：u = (12.5 - 580.05)v = 9.6v由p = 得： = = 解得：p = 76.8w故p = p - p = 43.2w.答案：b4.一个t型电路如图所示，电路中的电阻r1 = 10，r2 = 120，r3 = 40.另有一测试电源，电动势为100v，内阻忽略不计.则()a当cd端短路时，ab之间的等效电阻是40b当ab端短路时，cd之间的等效电阻是40c当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为80vd当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为80v解析：当一端短路时，可将此短路端直接用导线相连.当cd短路时，r2与r3并联后再与r1串联，则有：r总 = r1 = 40同理，当ab短路时有：r总 = r2 = 128对于理想电压表，其内阻无穷大，故当电阻与电压表串联时，其分压可不计.当ab接通测试电源时，r1与r3串联，cd两端的电压等于r3的分压，即有：ucd = = 80v当cd接通测试电源时，r2与r3串联，ab两端的电压等于r3的分压，即有：uab = = 25v故选项a、c正确.答案：ac5.图示为一正在测量中的多用电表表盘.（1）如果是用10挡测量电阻，则示数为.（2）如果是用直流10ma挡测量电流，则示数为ma（3）如果是用直流5v挡测量电压，则示数为v.解析：欧姆挡在最上面的一排数据读取，读数为610 = 60；电流挡测量读取中间的三排数据的最底下一排数据，读数为7.18ma；同样直流电压挡测量读取中间的三排数据的中间一排数据较好，读数为35.90.1v = 3.59v.答案：（1）60（2）7.18（3）3.596.一直流电压表的量程为1v，内阻为1000，现将一阻值在50007000之间的固定电阻r1与此电压表串联，以扩大电压表的量程.为求得扩大后量程的准确值，再给定一直流电源(电动势e为67v，内阻可忽略不计)，一阻值r2=2000的固定电阻，两个单刀开关s1、s2及若干导线.（1）为达到上述目的，将题图连成一个完整的实验电路图.（2）连线完成以后，当s1和s2均闭合时，电压表的示数为0.90v，当s1闭合，s2断开时，电压表的示数为0.70v，由此可以计算出改装后电压表的量程为v，电源电动势为v.解析：解决本题的关键在于准确测出r1的阻值，而本题并未按常规给出电压表、电流表或电阻箱等，而是给了一定值电阻r2及与之并联的单刀开关s2，故应通过s2的通和断引起电压表示数的变化，并利用串联电路的分压关系加以分析.（1）电路连接如图乙所示.（2）由串联分压关系 = 得：s1与s2闭合时，有： = s1闭合、s2断开时，有： = 联立解得：e = 6.3v，r1 = 6000电压表改装后其允许通过的最大电流不变，即有：im = = 解得：um = 7v，即改装后电压表的量程为7v.答案：（1）如图乙所示（2）76.37.某研究性学习小组利用图甲所示的电路测量电池组的电动势e和内阻r.根据实验数据绘出如图乙所示的r - 图象，其中r为电阻箱读数，i为电流表读数，由此可以得到e = v，r = .甲乙解析：根据闭合电路的欧姆定律i = ，有：r = e - r，所以图乙所示的r - 关系图线中的斜率表示e，纵截距的绝对值表示r，由图中数值可得：e = v = 3v，r = 1.答案：318.要描绘某电学元件(最大电流不超过6ma，最大电压不超过7v)的伏安特性曲线，设计电路如图甲所示.图中定值电阻r为1k，用于限流；电流表的量程为10ma，内阻约为5；电压表(未画出)的量程为10v，内阻约为10k；电源的电动势e为12v，内阻不计.（1）实验时有两个滑动变阻器可供选择：a.阻值0200，额定电流0.3ab.阻值020，额定电流0.5a本实验应选用的滑动变阻器是.(填“a”或“b”)（2）正确接线后，测得数据如下表：12345678910u/v0.003.006.006.166.286.326.366.386.396.40i/ma0.000.000.000.060.501.002.003.004.005.50根据以上数据，电压表是并联在m与之间的.(填“o”或“p”)根据以上数据，在图乙中画出该元件的伏安特性曲线.（3）在图丙中画出待测元件两端的电压umo随m、n间电压umn变化的示意图.(无需数值)丙解析：（1）本实验中的滑动变阻器采用分压式接法，而采用此接法的滑动变阻器要求在满足安全的情况下，阻值越小越好.滑动变阻器b尽管总阻值小，但不满足做实验的安全原则(由于 = a = 0.6a i额 = 0.5a).故应选用的滑动变阻器是a.（2）由表中数据可知，当待测元件两端加上u4 = 6.16v、u10 = 6.40v的电压时，其电阻分别为：r4 = = = 1.03105r10 = = = 1.16103由于待测元件的电阻远大于电流表的内阻，故在将电流表、电压表接入电路时采用电流表内接法，即将电压表并联在m与p之间.答案：（1）a（2）p如图丁所示（3）如图戊所示丁9.某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性.现有器材：直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表，待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等.（1）若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在图甲所示的实物图上连线.甲乙（2）实验的主要步骤：正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值；在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，断开开关；重复第步操作若干次，测得多组数据.（3）实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得图乙所示的r-t关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的r-t关系式：r=t()(保留三位有效数字).答案：（1）如图丙所示（2）记录电压表的电压值温度计数值（3）1000.400丙10.某研究性学习小组设计了图甲所示的电路，用来研究稀盐水溶液的电阻率与浓度的关系.图中e为直流电源，s为开关，s1为单刀双掷开关，为电压表，为多量程电流表，r为滑动变阻器，rx为待测稀盐水溶液液柱.（1）实验时，闭合s之前将r的滑片p置于(填“c”或“d”)端；当用电流表外接法测量rx的阻值时，s1应置于位置(填“1”或“2”).乙（2）在一定条件下，用电流表内外接法得到rx的电阻率随浓度变化的两条曲线如图乙所示(不计由于通电导致的化学变化).实验中rx的通电面积为20cm2，长度为20cm，用内接法测得rx的阻值是3500，则其电阻率为m，由图中对应曲线(填“1”或“2”)可得此时溶液浓度约为%(结果保留2位有效数字).解析：（1）为了安全，应使待测电路接通时分得的电压最小，故在闭合s之前应将r的滑片p置于d端；当用电流表外接法测rx的阻值时，s1应置于位置1.（2）由r = 得 = ，代入数据得 = 35m，当溶液的浓度低时，液体的电阻很大，此时应选用电流表内接法；当溶液的浓度趋近于零时，其电阻应趋近于无穷大，故y轴应为曲线的渐近线，即图中对应曲线应为曲线1，由图可知此时溶液的浓度为0.013%.答案：（1）d1（2）3510.0110.014之间均对11.风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源.风力发电机是将风能(气流的动能)转化为电能的装置，其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等，如图所示.（1）利用总电阻r = 10的线路向外输送风力发电机产生的电能，输送功率p0 = 300kw，输电电压u = 10kv，求导线上损失的功率与输送功率的比值.（2）风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积.设空气密度为，气流速度为，风轮机叶片长度为r，求单位时间内流向风轮机的最大风能pm.在风速和叶片数确定的情况下，要提高风轮机单位时间接受的风能，简述可采取的措施.（3）已知风力发电机的输出电功率p与pm成正比.某风力发电机在风速1 = 9m/s时能够输出电功率p1 = 540kw.我国某地区风速不低于2 = 6m/s的时间每年约为5000小时，试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时.解析：（1）导线上损失的功率为：p = i2r = ()2r = ()210w = 9kw损失的功率与输送功率的比值 = = 0.03.（2）风垂直流向风轮机时，提供的风能功率最大.单位