疯狂专练17恒定电流-教师版

疯狂专练疯狂专练17恒定电流一、一、选择题1.【2017·黄冈联考】截面直径为d、长为L的导线，两端电压为U，当这三个量中的一个改变时，对自由电子定向移动平均速率的影响，下列说法正确的是()A．电压U加倍时，自由电子定向移动的平均速率不变B．导线长度L加倍时，自由电子定向移动的平均速率减为原来的一半C．导线截面直径d加倍时，自由电子定向移动的平均速率不变D．导线截面直径d加倍时，自由电子定向移动的平均速率加倍【解析】根据电流I的微观表达式、定义式以及电阻的决定式可得：I＝neSv＝eq\f(U,R)＝eq\f(U,ρL)S，所以v＝eq\f(U,neρL)。由此可知电压U加倍时，自由电子定向移动的平均速率v加倍，A项错误；导线长度L加倍时，自由电子定向移动的平均速率减半，B正确；导线截面直径d加倍时，自由电子定向移动的平均速率v不变，C项正确，D项错误。【答案】BC2.【2017正定期末】当电阻两端加上某一稳定电压时，通过该电阻的电荷量为0.3C，消耗的电能为0.9J。为在相同时间内使0.6C的电荷量通过该电阻，在其两端需加的电压和消耗的电能分别是()A．3V，1.8JB．3V，3.6JC．6V，1.8JD．6V，3.6J【解析】当电阻两端加上某一稳定电压U时：q＝It＝0.3C，W＝UIt＝0.9J，所以U＝eq\f(W,q)＝3V。当电阻两端加上另一稳定电压U′时：q′＝I′t＝0.6C，所以I′＝2I，所以U′＝I′R＝2IR＝2U＝6V，W′＝U′I′t＝2U·2It＝4×0.9J＝3.6J，D正确。【答案】D3.【2017莱芜模拟】某个由导电介质制成的电阻截面如图所示，导电介质的电阻率为ρ，制成内外半径分别为a和b的半球壳层形状(图中阴影部分)，半径为a、电阻不计的球形电极被嵌入导电介质的球心成为一个引出电极，在导电介质的外层球壳上镀上一层电阻不计的金属膜成为另外一个电极，设该电阻的阻值为R。下面给出R的四个表达式中只有一个是合理的，你可能不会求解R，但是你可以通过一定的物理分析，对下列表达式的合理性做出判断。根据你的判断，R的合理表达式应为()A．R＝eq\f(\a\vs4\al(ρ)b＋a,2πab)B．R＝eq\f(\a\vs4\al(ρ)b－a,2πab)C．R＝eq\f(\a\vs4\al(ρ)ab,2πb－a)D．R＝eq\f(\a\vs4\al(ρ)ab,2πb＋a)【解析】根据R＝ρeq\f(L,S)，从单位上看，答案中，分子应是长度单位，而分母应是面积单位，只有A、B符合单位，C、D错误；再代入特殊值，若b＝a，球壳无限薄，此时电阻为零，因此只有B正确，A错误。【答案】B4.【2016·全国Ⅱ卷】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所带的电荷量为Q2。Q1与Q2的比值为()A.eq\f(2,5)B.eq\f(1,2)C.eq\f(3,5)D.eq\f(2,3)【解析】电路中四个电阻阻值相等，开关S断开时，外电路的连接等效为下图左所示，由于不计电池的内阻，设每个定值电阻的阻值为R，根据串并联电路的特点可知，电容器两端的电压为U1＝eq\f(1,2)×eq\f(\f(2,3)R,\f(2,3)R＋R)E＝eq\f(1,5)E；当开关S闭合后，外电路的连接等效为图右，则电容器两端的电压为U2＝eq\f(\f(1,2)R,\f(1,2)R＋R)E＝eq\f(1,3)E，由Q＝CU可知，eq\f(Q1,Q2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(3,5)，C项正确。【答案】C5.【2017安徽模拟】用图示的电路可以测量电阻的阻值。图中Rx是待测电阻，R0是定值电阻，G是灵敏度很高的电流表，MN是一段均匀的电阻丝。闭合开关，改变滑动头P的位置，当通过电流表G的电流为零时，测得MP＝l1，PN＝l2，则Rx的阻值为()A.eq\f(l1,l2)R0B.eq\f(l1,l1＋l2)R0C.eq\f(l2,l1)R0D.eq\f(l2,l1＋l2)R0【解析】设MN两端电压为U，电阻丝单位长度的电阻为R，当通过电流表的电流为零时，等效电路图如图所示。eq\f(R0,Rx)＝eq\f(RMP,RPN)＝eq\f(l1R,l2R)，所以Rx＝eq\f(l2,l1)R0，C项正确。【答案】C6．【2017陕西五校联考】某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图中的a、b、c所示，以下判断正确的是()A．直线a表示电源的总功率PE-I图线B．曲线c表示电源的输出功率PR­I图线C．电源的电动势E＝3V，内电阻r＝1ΩD．电源的最大输出功率Pm＝2W【解析】电源的总功率PE＝EI，其图象对应a，故A正确；电源的输出功率PR＝EI－I2r，对应图象b，B错误；电源内部发热消耗的功率Pr＝I2r，对应图象c，由图中数据得，E·2＝8，22r＝8，则E＝4V，r＝2Ω，C错误；电源的最大输出功率Pm＝eq\f(E2,4r)＝2W，D正确。【答案】AD7.【2017湖南十三校二联】如图所示，电流表A1(0～3A)和A2(0～0.6A)是由两个相同的电流计改装而成，现将这两个电流表并联后接入电路中。闭合开关S，调节滑动变阻器，下列说法中正确的是()A．A1、A2的读数之比为1∶1B．A1、A2的读数之比为5∶1C．A1、A2的指针偏转角度之比为1∶1D．A1、A2的指针偏转角度之比为1∶5【解析】图中A1、A2并联，两端电压相等，又因A1、A2是由两个相同的电流计改装而成，所以A1、A2的指针偏转角度相同，即偏转角度之比为1∶1，再结合其量程可知A1、A2的读数之比为5∶1，B、C正确。【答案】BC8.【2017湖北八校联考】在如图甲所示的电路中，电源电动势为3.0V，内阻不计，L1、L2为相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，R为定值电阻，阻值为7.5Ω。当开关S闭合后()A．L1的电阻为eq\f(1,12)ΩB．L1消耗的电功率为7.5WC．L2的电阻为7.5ΩD．L2消耗的电功率为0.3W【解析】S闭合后，L1两端的电压为3.0V，由题图乙可知，I1＝0.25A，故P1＝0.75W，R1＝12Ω，A、B错误。L2与R及电源串联，把R和电源等效成电动势为3V，内阻为7.5Ω的新电源，在题图乙中作出新电源的I-U图线，如图，两图线的交点表示出了此时L2两端的电压与通过的电流的大小，由图知U2＝1.5V，I2＝0.2A，所以R2＝eq\f(U2,I2)＝eq\f(1.5,0.2)Ω＝7.5Ω，P2＝U2I2＝1.5×0.2W＝0.3W，C、D正确。【答案】CD二、非二、非选择题9.【2017长沙模拟】某同学通过实验测量一种合金的电阻率。(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径。为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧图甲所示的部件________(填“A”“B”“C”或“D”)。从图中的示数可读出合金丝的直径为________mm。(2)如图乙所示是测量合金丝电阻的电路，相关器材的规格已在图中标出。合上开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化。由此可以推断：电路中________(填图中表示接线柱的数字)之间出现了________(填“短路”或“断路”)。(3)在电路故障被排除后，调节滑动变阻器，读出电压表和电流表的示数分别为2.23V和38mA，由此，该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7Ω。为了更准确地测出合金丝的阻值，在不更换实验器材的条件下，对实验应作怎样的改进？请写出两条建议。________________________________________________________________________________________________________________________。【解析】本题考查“测金属电阻率”实验、器材的使用及读数、实验分析与实验设计能力。(1)螺旋测微器读数前应旋紧止动旋钮，即部件B，防止读数时螺杆移动；由图中的示数，读出合金丝直径为0.01mm×41.0＝0.410mm。(2)图示位置电压表的示数很大，而电流表的示数很小，调节滑动变阻器示数变化很小，可以判断电路中出现断路，使电压表和电流表串联在电路中，可能是电路中7、9之间出现了断路。(3)由于电流表的内阻只有约0.3Ω，又由于58.7Ω>eq\r(0.3×3000)Ω＝30Ω，因此采用电流表内接，可以减小电阻测量的误差；另外也可以采用多次测量求平均值的方法减小实验误差。【答案】(1)B0.410(2)7、9断路(3)电流表改为内接；测量多组电流和电压值，计算出电阻的平均值(或测量多组电流和电压值，用图象法求电阻值)10.【2017·天津卷】某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻。其中电流表A1的内阻r1=1.0kΩ，电阻R1=9.0kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0=3.0Ω的电阻。①按图示电路进行连接后，发现aaʹ、bbʹ和ccʹ三条导线中，混进了一条内部断开的导线。为了确定哪一条导线内部是断开的，将电建S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、bʹ间电压，读数不为零，再测量a、aʹ间电压，若读数不为零，则一定是________导线断开；若读数为零，则一定是___________导线断开。②排除故障后，该小组顺利完成实验。通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图象如右图。由I1–I2图象得到电池的电动势E=_________V，内阻r=__________Ω。【解析】=1\*GB3①用电压档检测电路故障，电压表的表头是电流计，原电路中有断路，回路中无电流，将电压表接在abʹ间后有示数，说明电路被接通，即abʹ间有短路故障，再测量aaʹ间电压，电压表示数不为零，说明短路故障的范围被缩小到aaʹ间，则一定是aaʹ导线断开；若示数为零，则说明电路仍未被接通断路故障的范围被确定在bbʹ间。②根据闭合电路欧姆定律，I1<<I2，上式可简化为，读出两点坐标：（60，0.12）和（260，0.05），带入方程解得：E=1.41V，r=0.5Ω。【答案】①aaʹbbʹ②1.41（1.36~1.44均可）0.5（0.4~0.6均可）11.【2017·新课标Ⅰ卷】某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡L（额定电压3.8V，额定电流0.32A）；电压表V（量程3V，内阻3kΩ）；电流表A（量程0.5A，内阻0.5Ω）；固定电阻R0（阻值1000Ω）；滑动变阻器R（阻值0~9.0Ω）；电源E（电动势5V，内阻不计）；开关S；导线若干。(1)实验要求能够实现在0~3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图。(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（a）所示。由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻_________（填“增大”“不变”或“减小”），灯丝的电阻率__________（填“增大”“不变”或“减小”）。(3)用另一电源E0（电动势4V，内阻1.00Ω）和题给器材连接成图（b）所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为____________W，最大功率为___________W。（结果均保留2位小数）【解析】(1)要求能够实现在0~3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，故滑动变阻器用分压式接法，小灯泡为小电阻，电流表用外接法，如答案图所示；(2)由I–U图象知，切线的斜率在减小，故灯泡的电阻随电流的增大而增大，再由电阻定律知，电阻率增大；(3)当滑动变阻器的阻值为9Ω时，电路电流最小，灯泡实际功率最小，此时E=U+I（r+R）得U=–10I+4，在图中作出该直线如图所示，交点坐标约为U=1.75V，I=225mA，P1=UI=0.39W，整理得：；当直线的斜率最大时，与灯泡的I–U曲线的交点坐标最大，即灯泡消耗的功率最大。当滑动变阻器电阻值R=0时，灯泡消耗的功率最大，此时交点坐标为U=3.67V，I=0.32A，如图所示，最大的功率为P2=UI=1.17W。【答案】(1)如图所示(2)增大增大(3)0.391.1712.【2017·新课标Ⅲ卷】图（a）为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头G的满偏电流为250μA，内阻为480Ω。虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1V挡和5V挡，直流电流1mA挡和2.5mA挡，欧姆×100Ω挡。(1)图（a）中的A端与______（填“红”或“黑”）色表笔相连接。(2