2020高中物理 第3、4章 恒定電流 閉合電路歐姆定律和邏輯電路 單元測試 魯科版選修3-1

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1、第3、4章 恒定電流 閉合電路歐姆定律和邏輯電路 單元測試 1.某同學(xué)設(shè)計了一個轉(zhuǎn)向燈電路(如圖所示)，其中L為指示燈，L1、L2分別為左右轉(zhuǎn)向燈，S為單刀雙擲開關(guān)，E為電源.當S置于位置1時，下列判斷正確的是(　　) A．L的功率小于額定功率 B．L1亮，其功率等于額定功率 C．L2亮，其功率等于額定功率 D．含L支路的總功率較另一支路的大 解析：本題考查電路分析的有關(guān)知識，為中等難度題目.由電路結(jié)構(gòu)可知，當S置于位置1時，L與L2串聯(lián)后再與L1并聯(lián)，由燈泡的額定電壓和額定功率可知，L1和L2的電阻相等.L與L2串聯(lián)后的總電阻大于L1的電阻，由于電源的電動勢為6V，本身有電

2、阻，所以L1兩端的電壓和L與L2兩端的總電壓相等，且都小于6V，所以三只燈都沒有正常發(fā)光，三只燈的實際功率都小于額定功率.含L支路的總電阻大 于含L1支路的電阻，由于兩條支路的電壓相等，所以含L支路的總功率小于另一支路的功率. 答案：A 2.電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源與定值電阻R1、R2及滑動變阻器R連接成如圖所示的電路.當滑動變阻器的觸頭由中點滑向b端時，下列說法正確的是(　　) A．電壓表和電流表的示數(shù)都增大 B．電壓表和電流表的示數(shù)都減小 C．電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小 D．電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大 解析：當觸頭由中點移向b端時，R↑→R總↑→I總↓

3、→U內(nèi)↓→U外↑，故電壓表的示數(shù)增大 又I總↓→UR1↓→UR2↑→I↑，故電流表的示數(shù)增大，選項A正確. 答案：A 3.如圖所示，汽車電動機啟動時車燈會瞬時變暗，在打開車燈的情況下，電動機未啟動時電流表的示數(shù)為10A，電動機啟動時電流表的示數(shù)為58A．若電源的電動勢為12.5V，內(nèi)阻為0.05Ω，電流表的內(nèi)阻不計，則因電動機啟動，車燈的電功率降低了(　　) A．35.8W　　　　　B．43.2W C．48.2W D．76.8W 解析：電動機啟動前車燈的功率為： P = (E - Ir)·I = (12.5 - 10×0.05)×10W = 120W 電動

4、機啟動時車燈兩端的電壓為： U′ = (12.5 - 58×0.05)V = 9.6V 由P = 得： = = 解得：P′ = 76.8W 故△P = P - P′ = 43.2W. 答案：B 4.一個T型電路如圖所示，電路中的電阻R1 = 10Ω，R2 = 120Ω，R3 = 40Ω.另有一測試電源，電動勢為100V，內(nèi)阻忽略不計.則(　　) A．當cd端短路時，ab之間的等效電阻是40Ω B．當ab端短路時，cd之間的等效電阻是40Ω C．當ab兩端接通測試電源時，cd兩端的電壓為80V D．當cd兩端接通測試電源時，ab兩端的電壓為80V 解析：當一端短

5、路時，可將此短路端直接用導(dǎo)線相連. 當cd短路時，R2與R3并聯(lián)后再與R1串聯(lián)，則有： R總 = R1＋ = 40Ω 同理，當ab短路時有： R總′ = R2＋ = 128Ω 對于理想電壓表，其內(nèi)阻無窮大，故當電阻與電壓表串聯(lián)時，其分壓可不計. 當ab接通測試電源時，R1與R3串聯(lián)，cd兩端的電壓等于R3的分壓，即有：Ucd = = 80V 當cd接通測試電源時，R2與R3串聯(lián)，ab兩端的電壓等于R3的分壓，即有：Uab = = 25V 故選項A、C正確. 答案：AC 5.圖示為一正在測量中的多用電表表盤. （1）如果是用×10Ω擋測量電阻，則示數(shù)為　　　　Ω.

6、 （2）如果是用直流10mA擋測量電流，則示數(shù)為　　　mA． （3）如果是用直流5V擋測量電壓，則示數(shù)為　　　　V. 解析：歐姆擋在最上面的一排數(shù)據(jù)讀取，讀數(shù)為6×10Ω = 60Ω；電流擋測量讀取中間的三排數(shù)據(jù)的最底下一排數(shù)據(jù)，讀數(shù)為7.18mA；同樣直流電壓擋測量讀取中間的三排數(shù)據(jù)的中間一排數(shù)據(jù)較好，讀數(shù)為35.9×0.1V = 3.59V. 答案：（1）60?。?）7.18?。?）3.59 6.一直流電壓表的量程為1V，內(nèi)阻為1000Ω，現(xiàn)將一阻值在5000～7000Ω之間的固定電阻R1與此電壓表串聯(lián)，以擴大電壓表的量程.為求得擴大后量程的準確值，再給定一直流電源(電動勢E為

7、6～7V，內(nèi)阻可忽略不計)，一阻值R2　=　2000Ω的固定電阻，兩個單刀開關(guān)S1、S2及若干導(dǎo)線. （1）為達到上述目的，將題圖連成一個完整的實驗電路圖. （2）連線完成以后，當S1和S2均閉合時，電壓表的示數(shù)為0.90V，當S1閉合，S2斷開時，電壓表的示數(shù)為0.70V，由此可以計算出改裝后電壓表的量程為　　　　V，電源電動勢為　　　　V. 解析：解決本題的關(guān)鍵在于準確測出R1的阻值，而本題并未按常規(guī)給出電壓表、電流表或電阻箱等，而是給了一定值電阻R2及與之并聯(lián)的單刀開關(guān)S2，故應(yīng)通過S2的通和斷引起電壓表示數(shù)的變化，并利用串聯(lián)電路的分壓關(guān)系加以分析. （1）電路連接如圖乙所示.

8、 （2）由串聯(lián)分壓關(guān)系 = 得： S1與S2閉合時，有： = S1閉合、S2斷開時，有： = 聯(lián)立解得：E = 6.3V，R1 = 6000Ω 電壓表改裝后其允許通過的最大電流不變，即有： Im = = 解得：Um′ = 7V，即改裝后電壓表的量程為7V. 答案：（1）如圖乙所示?。?）7　6.3 7.某研究性學(xué)習(xí)小組利用圖甲所示的電路測量電池組的電動勢E和內(nèi)阻r.根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出如圖乙所示的R - 圖象，其中R為電阻箱讀數(shù)，I為電流表讀數(shù)，由此可以得到E = 　　　V，r = 　　　Ω. 甲　　　　　　　　　　乙　　 解析：根據(jù)閉合電路的歐姆定律I = ，有：

9、R = E· - r，所以圖乙所示的R - 關(guān)系圖線中的斜率表示E，縱截距的絕對值表示r，由圖中數(shù)值可得：E = V = 3V，r = 1Ω. 答案：3　1 8.要描繪某電學(xué)元件(最大電流不超過6mA，最大電壓不超過7V)的伏安特性曲線，設(shè)計電路如圖甲所示.圖中定值電阻R為1kΩ，用于限流；電流表的量程為10mA，內(nèi)阻約為5Ω；電壓表(未畫出)的量程為10V，內(nèi)阻約為10kΩ；電源的電動勢E為12V，內(nèi)阻不計. （1）實驗時有兩個滑動變阻器可供選擇： a.阻值0～200Ω，額定電流0.3A b.阻值0～20Ω，額定電流0.5A 本實驗應(yīng)選用的滑動變阻器是　　　　.(填“a”或“

10、b”) （2）正確接線后，測得數(shù)據(jù)如下表： 　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 U/V 0.00 3.00 6.00 6.16 6.28 6.32 6.36 6.38 6.39 6.40 I/mA 0.00 0.00 0.00 0.06 0.50 1.00 2.00 3.00 4.00 5.50 　?、俑鶕?jù)以上數(shù)據(jù)，電壓表是并聯(lián)在M與　　　　之間的.(填“O”或“P”) ②根據(jù)以上數(shù)據(jù)，在圖乙中畫出該元件的伏安特性曲線. （3）在圖丙中畫出待測元件兩端的電壓UMO隨M、N間電壓UMN變化的示意圖.(無需數(shù)值

11、) 丙 解析：（1）本實驗中的滑動變阻器采用分壓式接法，而采用此接法的滑動變阻器要求在滿足安全的情況下，阻值越小越好.滑動變阻器b盡管總阻值小，但不滿足做實驗的安全原則(由于 = A = 0.6A > I額 = 0.5A).故應(yīng)選用的滑動變阻器是a. （2）①由表中數(shù)據(jù)可知，當待測元件兩端加上U4 = 6.16V、U10 = 6.40V的電壓時，其電阻分別為： R4 = = Ω = 1.03×105Ω R10 = = Ω = 1.16×103Ω 由于待測元件的電阻遠大于電流表的內(nèi)阻，故在將電流表、電壓表接入電路時采用電流表內(nèi)接法，即將電壓表并聯(lián)在M與P之間. 答案：（1）

12、a?。?）①P?、谌鐖D丁所示 （3）如圖戊所示 　　　丁　　　　　　　　　　　　　 9.某實驗小組探究一種熱敏電阻的溫度特性.現(xiàn)有器材：直流恒流電源(在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒定)、電壓表，待測熱敏電阻、保溫容器、溫度計、開關(guān)和導(dǎo)線等. （1）若用上述器材測量熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性，請你在圖甲所示的實物圖上連線. 甲　　　　　　　　　　　　　　乙　　 （2）實驗的主要步驟： ①正確連接電路，在保溫容器中注入適量冷水，接通電源，調(diào)節(jié)并記錄電源輸出的電流值； ②在保溫容器中添加少量熱水，待溫度穩(wěn)定后，閉合開關(guān)，　　　　，　　　　，斷開開關(guān)； ③重復(fù)第②步操作若干

13、次，測得多組數(shù)據(jù). （3）實驗小組算得該熱敏電阻在不同溫度下的阻值，并據(jù)此繪得圖乙所示的R　-　t關(guān)系圖線，請根據(jù)圖線寫出該熱敏電阻的R　-　t關(guān)系式：R　=　　　?。　　(Ω)(保留三位有效數(shù)字). 答案：（1）如圖丙所示 （2）記錄電壓表的電壓值　溫度計數(shù)值 （3）100　0.400 丙 10.某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計了圖甲所示的電路，用來研究稀鹽水溶液的電阻率與濃度的關(guān)系.圖中E為直流電源，S為開關(guān)，S1為單刀雙擲開關(guān)，為電壓表，為多量程電流表，R為滑動變阻器，Rx為待測稀鹽水溶液液柱. （1）實驗時，閉合S之前將R的滑片P置于　　　　　　(填“C”或“

14、D”)端；當用電流表外接法測量Rx的阻值時，S1應(yīng)置于位置　　　　　　(填“1”或“2”). 乙 （2）在一定條件下，用電流表內(nèi)外接法得到Rx的電阻率隨濃度變化的兩條曲線如圖乙所示(不計由于通電導(dǎo)致的化學(xué)變化).實驗中Rx的通電面積為20cm2，長度為20cm，用內(nèi)接法測得Rx的阻值是3500Ω，則其電阻率為　　　Ω·m，由圖中對應(yīng)曲線　　　　(填“1”或“2”)可得此時溶液濃度約為　　　　%(結(jié)果保留2位有效數(shù)字). 解析：（1）為了安全，應(yīng)使待測電路接通時分得的電壓最小，故在閉合S之前應(yīng)將R的滑片P置于D端；當用電流表外接法測Rx的阻值時，S1應(yīng)置于位置1. （2）由R = 得

15、ρ = ，代入數(shù)據(jù)得ρ = 35Ω·m，當溶液的濃度低時，液體的電阻很大，此時應(yīng)選用電流表內(nèi)接法；當溶液的濃度趨近于零時，其電阻應(yīng)趨近于無窮大，故y軸應(yīng)為曲線的漸近線，即圖中對應(yīng)曲線應(yīng)為曲線1，由圖可知此時溶液的濃度為0.013%. 答案：（1）D　1?。?）35　1　0.011～0.014之間均對 11.風能將成為21世紀大規(guī)模開發(fā)的一種可再生清潔能源.風力發(fā)電機是將風能(氣流的動能)轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其主要部件包括風輪機、齒輪箱、發(fā)電機等，如圖所示. （1）利用總電阻R = 10Ω的線路向外輸送風力發(fā)電機產(chǎn)生的電能，輸送功率P0 = 300kW，輸電電壓U = 10kV，求導(dǎo)線上

16、損失的功率與輸送功率的比值. （2）風輪機葉片旋轉(zhuǎn)所掃過的面積為風力發(fā)電機可接受風能的面積.設(shè)空氣密度為ρ，氣流速度為υ，風輪機葉片長度為r，求單位時間內(nèi)流向風輪機的最大風能Pm.在風速和葉片數(shù)確定的情況下，要提高風輪機單位時間接受的風能，簡述可采取的措施. （3）已知風力發(fā)電機的輸出電功率P與Pm成正比.某風力發(fā)電機在風速υ1 = 9m/s時能夠輸出電功率P1 = 540kW.我國某地區(qū)風速不低于υ2 = 6m/s的時間每年約為5000小時，試估算這臺風力發(fā)電機在該地區(qū)的最小年發(fā)電量是多少千瓦時. 解析：（1）導(dǎo)線上損失的功率為： P = I2R = ()2R = ()2×10W =

17、 9kW 損失的功率與輸送功率的比值 = = 0.03. （2）風垂直流向風輪機時，提供的風能功率最大.單位時間內(nèi)垂直流向葉片旋轉(zhuǎn)面積的氣體質(zhì)量為ρυS，其中S = πr2 風能的最大功率可表示為： P風 = (ρυS)υ2 = ρυπr2υ2 = πρr2υ3 采取措施合理即可，如增加風輪機葉片長度，安裝調(diào)向裝置保持風輪機正面迎風等. （3）根據(jù)題意，風力發(fā)電機的輸出功率為： P2 = ()3·P1 = ()3×540kW = 160kW 最小年發(fā)電量約為： W = P2t = 160×5000kW·h = 8×105kW·h. 答案：（1）0.03?。?）πρr2υ3?。?）8×105kW·h