恒定电流综合检测

《恒定电流》综合检测(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题共12小题,每题4分,共48分.在每小题给出的四个选项中,第1～7题只有一个选项正确,第8～12题有多项正确,全部选对得4分,选对但不全得2分,有选错或不选的得0分)1.2019年3月19日,复旦大学科研团队宣称已成功制备出具有较高电导率的砷化铌纳米带材料,据介绍该材料的电导率是石墨烯的1000倍.电导率σ就是电阻率ρ的倒数,即σ=1ρA.材料的电导率越小,其导电性能越强B.材料的电导率与材料的形状有关C.电导率的单位是1D.电导率大小与温度无关解析:材料的电导率越小,电阻率越大,则其导电性能越弱,选项A错误;对比电阻率,可知材料的电导率与材料的形状无关,选项B错误;根据R=ρLS,则σ=1ρ=LRS,则电导率的单位是m2.如图所示,有一内电阻为Ω的电解槽和一盏标有“110V,60W”的灯泡串联后接在电压为220V的直流电路两端,灯泡正常发光,则(C)A.电解槽消耗的电功率为2750WB.电解槽的发热功率为60WC.电解槽消耗的电功率为60WD.电路消耗的总功率为60W解析:由于灯泡正常发光,所以电解槽的电压为220V-110V=110V,由于电解槽和灯泡串联,它们的电流相等,所以有I=PU=60110A,则电解槽的输入功率为P入=UI=110×60110W=60W,发热功率为P热=I2R内=(60110)2×W=W,故A,B错误,C正确;电路消耗总功率为P总=220×3.如图所示是一个电热水壶的铭牌.某同学利用所学知识,结合该铭牌上获取的信息,得出该电热水壶(C)A.只能在220V电压下工作B.正常工作5min耗电约kW·hC.正常工作时的电流约为6.8AD.用多用电表测量加热电阻丝的电阻值约为32Ω解析:该水壶正常工作电压为220V,但短时间内电压也可略高或低一点,故A错误;工作5min时,消耗的电能为W=Pt=kW×560kW·h,故B错误;由额定功率为1500W,额定电压为220V,根据P=UI可得I=PU=1500W220V=6.8A,故C正确;加热电阻丝的电阻率随温度的升高而升高,所以用多用电表测量其电阻值小于额定电阻,额定电阻为R=4.用如图所示电路可以测量干电池的电动势和内阻,图中R为电阻箱.下列关于该实验的说法中正确的是(D)A.为了测量电动势和内阻,至少需要测量6组数据B.用图象处理数据时,为了得到线性图象,可以作U与R的图象C.用图象处理数据时,为了得到线性图象,可以作1UD.因电压表内阻产生的误差属于系统误差解析:根据实验原理E=U+URr可知,方程中有两个未知量,说明为了测量电动势和内阻,至少需要测量2组数据,选项A错误;由E=U+URr可得1U=1E+rE·5.如图所示电路,将两个相同的电流表分别改装成A1(0～3A)和A2(0～0.6A的指针半偏时,A2的指针也半偏的指针还没有满偏,A2的指针已经满偏的读数为1A时,A2的读数为0.6A的读数为1A时,干路中的电流为2A解析:电流表的改装是在原来表头的基础上并联一个电阻而成,当两个电流表并联接入电路中,则加在两电流表表头上的电压相等,又因为两电流表表头相同,所以指针偏转的角度相同.只是它们的示数不同,因此A正确,B错误;当A1的读数为1A时,A2的指针也应该指到表盘的13处,为0.2A,故C错误;干路上电流等于支路上电流之和,即为1.2A6.如图所示,电源的电动势为E,内阻为r,定值电阻R的阻值也为r,滑动变阻器的最大阻值是2r.闭合开关,当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动过程中,下列说法中正确的是(C)A.电压表的示数变大B.电流表的示数变小C.滑动变阻器消耗的功率变小D.定值电阻R消耗的功率先变大后变小解析:当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动过程中,滑动变阻器接入电路部分的电阻减小,由I=ER+r知电流表的示数变大,定值电阻R消耗的功率变大,根据U=E-Ir知电压表的示数变小,选项A,B,D错误,滑片P开始滑动时滑动变阻器的阻值与“7.如图所示,开关S原来是闭合的,当R1,R2的滑片处于图中所示的位置时,悬在平行板电容器的带电尘埃P刚好处于静止状态.要使尘埃加速向下运动的方法是(B)A.把R1的滑片向上移动B.把R2的滑片向上移动C.把R2的滑片向下移动D.断开开关S解析:尘埃处于静止状态,受到的电场力等于重力,即mg=Udq,要使尘埃加速向下运动,应使极板两端的电压减小,因R1与极板串联,当把R1滑片向上移动时对电压无影响,故A错误;当R28.一个用半导体材料制成的电阻器D,其电流I随它两端的电压U的关系图象如图(甲)所示,将它与两个标准电阻R1,R2并联后接在电压恒为U的电源上,如图(乙)所示,三个用电器消耗的电功率均为P.现将它们连接成如图(丙)所示的电路,仍然接在该电源的两端,设电阻器D和电阻R1,R2消耗的电功率分别为PD,P1,P2,它们之间的大小关系为(BC)=4P2 <P2<4P2 >P2解析:电阻器D与两个标准电阻R1,R2并联后接在电压恒为U的电源两端,三个用电器消耗的电功率均为P,此时三个电阻的阻值相等;当将它们连接成如图(丙)所示的电路,接在该电源的两端时,电阻器D的电压小于电源的电压,由(甲)中图象可以知道,电阻器D的电阻增大,则有RD>R1=R2.而RD与R2并联,电压相等,根据欧姆定律得知,电流ID<I2,又I1=I2+ID,得到I1<2I2,I1>2ID,由P=I2R得P1=I12R1,PD=ID2RD,P2=I22R2,所以得到P1<4P2,故A错误,C正确;由P=U2R得PD=U并2RD,P9.如图所示,直线Ⅰ,Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流的变化的特性图线,曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线,如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接,则下列说法正确的是(ABC)A.电源1与电源2的内阻之比是11∶7B.电源1与电源2的电动势之比是1∶1C.在这两种连接状态下,小灯泡消耗的功率之比是1∶2D.在这两种连接状态下,小灯泡的电阻之比是1∶2解析:根据U=E-Ir,可知UI图线斜率的绝对值表示电源的内阻,由此可知电源1与电源2的内阻之比是11∶7,选项A正确;图线纵轴的截距表示电源电动势,电源1与电源2的电动势之比是1∶1,选项B正确;由于电源和灯泡的UI图线的交点表示小灯泡的工作点,交点的纵、横坐标的乘积表示电源输出功率,在这两种连接状态下,小灯泡消耗的功率之比是1∶2,选项C正确;两图线交点的纵、横坐标的比值表示小灯泡电阻,在这两种连接状态下,小灯泡的电阻之比是18∶25,选项D错误.10.如图所示,电源的电动势为E,内阻为r,R1为定值电阻,R2为光敏电阻(光的强度增大时,电阻值变小),C为电容器,L为小灯泡,电表均为理想电表,闭合开关S后,若减弱照射光强度,则(CD)A.电压表的示数增大B.电容器上的电荷量减小C.小灯泡的功率减小D.两表示数变化量的比值ΔU解析:由图可知,L与R2串联后和电容器C并联,再与R1串联,电容器C在电路稳定时相当于断路.当减小照射光强度时,光敏电阻R2增大,电路的总电阻增大,总电流I减小,R1两端电压减小,电压表的示数减小,故A项错误;电容器两极板间电压UC=E-I(R1+r),I减小,则UC增大,电容器上的电荷量增大,故B项错误;流过小灯泡的电流减小,小灯泡的功率减小,故C项正确;电压表测定值电阻R1两端的电压,电流表读数等于流过定值电阻R1的电流,则两表示数变化量的比值ΔUΔI11.如图所示,I为电流表示数,U为电压表示数,P为定值电阻R2消耗的功率,Q为电容器C所带的电荷量,W为电源通过电荷量q时电源做的功.当变阻器滑动触头向右缓慢滑动过程中,下列图象能正确反映各物理量关系的是(AB)解析:变阻器滑动触头向右缓慢滑动过程中,接入电路的电阻减小,电路中电流增大,R2消耗的功率为P=I2R,P∝I2,故A正确;电容器C的电压UC=E-I(R2+r),电荷量Q=CUC=C[E-I(R2+r)],则QI图象是向下倾斜的直线,故B正确;电压表示数U=E-Ir,则UI图象是向下倾斜的直线,故C错误;电源通过电荷量q时电源做的功W=qE,则Wq图象是过原点的直线,故D错误.12.如图(甲)所示,电动势为E、内阻为r的电源与R=6Ω的定值电阻、滑动变阻器RP、开关S组成串联回路,已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效阻值RP的关系如图(乙)所示.下列说法正确的是(BC)A.电源的电动势E=4105B.图(乙)中Rx=25ΩC.定值电阻R消耗的最大功率为WD.调整滑动变阻器RP的阻值可以得到该电源的最大输出功率为1W解析:当RP=R+r=10Ω时,滑动变阻器消耗的功率最大,R=6Ω,可得内阻r=4Ω,最大功率P=E24(R+r)=W,得E=4V,A错误;滑动变阻器的阻值为4Ω时消耗的功率与阻值为Rx时消耗的功率相等,有(E4+10)2×4=(ERx+10)2Rx,解得Rx=25Ω,B正确;当电路的电流最大时,定值电阻R消耗的功率最大,其最大功率为(ER二、非选择题(共52分)13.(7分)为了比较精确地测定阻值未知的定值电阻Rx,小明设计了如图(甲)所示的电路.(1)实验时,闭合开关S,滑动变阻器的滑片滑至合适位置保持不变,将c点先后与a,b点连接,发现电压表示数变化较大,电流表示数基本不变,则测量时应将c点接(选填“a点”或“b点”),按此连接测量,测量结果(选填“小于”“等于”或“大于”)Rx的真实值.

(2)根据实验测得的六组数据,在图(乙)中描点,作出了两条图线.你认为正确的是(选填“①”或“②”),并由图线求出电阻Rx=Ω.(保留两位有效数字)

解析:(1)电压表示数变化较大,说明电流表分压较大,而电流表示数基本不变,说明电压表分流较小,可以忽略,故采用电流表外接法,即c接a点;电压表测量的电压为待测电阻两端电压,但电流表测量的电流为通过待测电阻和电压表两者电流之和,即电流测量值偏大,根据R=UI(2)因为电压表测量的是被测电阻两端电压,所以当其两端电压为零时,电流也为零,故图线②正确;图象的斜率表示电阻,故Rx=3.00Ω.答案:(1)a点小于(2)②评分标准:第(1)问每空2分,第(2)问第1空1分,第2空2分.14.(7分)某同学组装完成的简易多用电表的电路图如图(甲)所示.(1)该多用电表有个电阻挡,红表笔接(选填“A”或“B”),该同学选择多用电表的×1Ω挡测量一电阻Rx的阻值,正确操作后得到如图(乙)所示的指针情况,则电阻Rx的阻值约为Ω.

(2)为了精确测量该电阻Rx的阻值,该同学从实验室选取了下列器材:A.电流表A1(0～4mA、内阻r1=1Ω)B.电流表A2(0～10mA、内阻r2≈5Ω)C.滑动变阻器R(0～5Ω)D.定值电阻R0(阻值为9Ω)E.电源E(电动势2V、有内阻)F.开关、导线若干①实验中要求调节范围尽可能大,在图(丙)虚线框内画出符合要求的电路图(用器材符号表示).②用I1,I2分别表示电流表A1,A2的示数,该同学根据测量数据在I1I2坐标平面中通过描点得到了如图(丁)所示的I1I2图象,则该电阻Rx的阻值为Ω.

解析:(1)多用电表中含有电源的挡位为欧姆挡,因此从图中可知有两个电源,即两个欧姆挡;多用电表中电流应从红表笔流入,黑表笔流出,调为欧姆表时则红表笔与多用表内部的电源负极连接,因此红表笔接B处;欧姆表的读数为9,可知Rx的阻值为9×1Ω=9Ω.(2)①由于提供器材中无电压表,可由电流表A1与定值电阻R0改装为电压表,电流表A2外接,滑动变阻器采用分压接法,则实验电路图如下图.②由欧姆定律可知I1(R0+r1)=(I2-I1)Rx,有I1=RxRx+R0+r1I答案:(1)两B9(2)①图见解析②10评分标准:第(1)问每空1分;第(2)问①②均为2分.15.(8分)实验室备有以下器材:电压传感器、电流传感器、滑动变阻器R1(阻值变化范围0～20Ω)、滑动变阻器R2(阻值变化范围0～1000Ω)、电动势适当的电源、小灯泡(4V,2W)、开关、导线若干.(1)要描绘小灯泡电压在0～4V间的UI曲线,请将虚线框中的实验电路图补充完整,并标出所用滑动变阻器的符号.(2)实验中描绘出的小灯泡UI曲线如图(甲)所示,由图可知,小灯泡灯丝电阻随温度升高而(选填“增大”“减小”或“不变”).

(3)如果用上述器材测量所给电源的电动势和内电阻,实验电路如图(乙)所示,图中R0是阻值为9Ω的保护电阻,实验中测得多组数据并记录在下表中,试在图(甲)中画出等效电源的UI图象,由图象可求出电源自身内阻约为Ω.

序号123456U/VI/A(4)若将上述小灯泡直接与电源和保护电阻组成串联电路,如图(丙)所示,此时小灯泡消耗的电功率约为W.

解析:(1)由于要求描绘小灯泡电压在0～4V间的UI曲线,滑动变压器要采用分压式接法,应该选择R2,电路图如图1所示.(2)由小灯泡的UI图象可知,随电压和电流的增大,电压与电流的比值增大,由此可知,小灯泡灯丝电阻随温度升高而增大.(3)根据表中数据作出电源的UI图象如图2中直线所示,由图象可知,电源内阻r=ΔUΔI-R0=60.6(4)小灯泡直接与电源和保护电阻组成串联电路时,小灯泡和“等效”电源的UI图线交点为小灯泡的工作状态,即小灯泡两端电压约为V,电流约为0.38A,小灯泡的电功率为P=UI≈×W≈W.答案:(1)见解析图1(2)增大(3)见解析图21(4)评分标准:第(1)问2分,第(2)问1分,第(3)问画图2分,填空1分,第(4)问2分.16.(8分)某同学为测定电阻丝的电阻率ρ,设计了如图(甲)所示的电路,电路中ab是一段电阻率较大、粗细均匀的电阻丝,保护电阻R0=Ω,电源电动势E=V,电流表内阻忽略不计,滑片P与电阻丝始终接触良好.(1)实验中用螺旋测微器测得电阻丝的直径如图(乙)所示,其示数为d=mm.

(2)实验时闭合开关,调节滑片P的位置,分别测量出每次实验中ab长度x及对应的电流值I,将实验数据描在1Ix坐标纸中,并作出1Ix图象如图(丙)所示,该图象的斜率的表达式k=(用题中字母表示),由图线求得电阻丝的电阻率ρ=Ω·m,电源的内阻为r=Ω解析:(1)螺旋测微器固定刻度上的读数为0,可动刻度上的读数为,则电阻丝直径d=0+×0.01mm=0.400mm.(2)根据闭合电路的欧姆定律,有I=Er+R0+Rx,整理得1I=r+R0E+RxE,而Rx=ρxS,S=πd24,则1I=r+R0E+4ρπEd2x,即函数图象的斜率k=4ρπEd2;由题图(丙)得图象的斜率k=3.57-1.770答案:(1)(2)4ρπEd2评分标准:每空2分.17.(10分)如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图.电动机的内阻r=Ω,电路中另一电阻R=10Ω,直流电压U=160V,当电动机以1m/s的速度匀速竖直向上提升重物时,电压表示数UV=110V.试求:(1)通过电动机的电流.(2)输入电动机的电功率.(3)重物的质量(g取10m/s2).解析:(1)由电路中的电压关系可得电阻R两端电压UR=U-UV=(160-110)V=50V,(1分)流过电阻R的电流IR=URR=5010即通过电动机的电流IM=IR=5A.(1分)(2)电动机的电压UM=UV=110V,(1分)输入电动机的电功率P电=IMUM=550W