高中物理选修3-1：《恒定电流基础知识》测试卷含解析

第四单元恒定电流基础知识(时间：90分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确．)1．有一只电熨斗，内部电路如图甲所示，其中M为旋钮的内部接线端子，旋钮有“高”“中”“低”“关”四个挡，每个挡内部接线有如图乙中所示的四种方式，下列判断中正确的是()A．a方式为“高”挡B．b方式为“低”挡C．c方式为“关”挡D．d方式为“中”挡2．现标有“110 V40 W”的灯泡L1和标有“110 V100 W”的灯泡L2及一只最大阻值为500 Ω的滑动变阻器R，将它们接在220 V的电路中，在如图所示的几种接法中，最合理的是()3.图甲为测量某电源电动势和内阻时得到的U－I图线．用此电源与三个阻值均为3 Ω的电阻连接成电路，测得路端电压为4.8 V．则该电路可能为图乙中的()4．一个微型直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，将它接在电动势为E、内阻为r的直流电源的两极间，电动机恰好能正常工作，则()A．电动机消耗的总功率为EI B．电动机消耗的热功率为U2 RC．电源的输出功率为EI D．电源的效率为1－Ir E5．如图所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S 为开关，V与A分别为电压表与电流表．初始时S0与S均闭合，现将S断开，则()A．V的读数变大，A的读数变小B．V的读数变大，A的读数变大C．V的读数变小，A的读数变小D．V的读数变小，A的读数变大6．如图所示，灯泡L1、L2原来都正常发光，在两灯突然熄灭后，用电压表测得c、d间电压比灯泡正常发光时的电压高，故障的原因可能是(假设电路中仅有一处故障)()A．a、c间断路B．c、d间断路C．b、d间断路D．b、d间短路7．如图所示，当滑动变阻器R2的滑动触头P向左滑动时，下列说法中错误的是()A．电阻R3消耗功率变大B．电容器C上的电荷量变大C．灯L变暗D．R1两端的电压变化量的绝对值小于R2两端的电压变化量的绝对值二、多项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分，在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意．)8．已知磁敏电阻在没有磁场时电阻很小，有磁场时电阻变大，并且磁场越强阻值越大．为探测磁场的有无，利用磁敏电阻作为传感器设计了如图所示电路，电源的电动势E和内阻r不变，在没有磁场时调节变阻器R使灯泡L正常发光．若探测装置从无磁场区进入强磁场区，则()A．灯泡L变亮B．灯泡L变暗C．电流表的示数变小D．电流表的示数变大9．在如图甲所示的电路中，电源电动势为3.0 V，内阻不计，L1、L2、L3为三只相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示．当开关闭合后，下列判断正确的是()A．灯泡L1的电阻为12 ΩB．通过灯泡L1的电流为灯泡L2的电流的2倍C．灯泡L1消耗的电功率为0.75 WD．灯泡L2消耗的电功率为0.30 W10．滑动变阻器的原理如图所示，则下列说法中正确的是()A．若将a、c两端连在电路中，则当滑片OP向右滑动时，变阻器接入电路中的阻值增大B．若将a、d两端连在电路中，则当滑片OP向右滑动时，变阻器的阻值减小C．将滑动变阻器以限流式接法接入电路时，必须连入三个接线柱D ．将滑动变阻器以分压式接法接入电路时，必须连入三个接线柱 11.某同学将一直流电源的总功率PE 、输出功率P R 和电源内部的发热功率P r 随电流I 变化的图线画在了同一坐标系上，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P E －I 图线B ．曲线c 表示电源的输出功率P R －I 图线C ．电源的电动势E ＝3 V ，内电阻r ＝1 ΩD ．电源的最大输出功率P m ＝2 W12.如图所示连接的电路中，闭合开关调节电阻箱，使电压表的示数增大ΔU ，已知电源的内阻不能忽略，用I 1、I 2分别表示流过R 1、R 2的电流，ΔI 1、ΔI 2分别表示流过R 1、R 2的电流的变化量，U 1、U 2分别表示R 1、R 2两端的电压．则下列说法正确的是 ( )A ．ΔI 1>0，且ΔI 1＝ΔU R 1B ．U 2减小，且ΔU 2＝ΔUC ．I 2减小，且ΔI 2<ΔUR 2D ．电源的输出电压增大，且增大量为ΔU 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)13．(10分)如图所示的电路中，电炉电阻R＝10 Ω，电动机线圈的电阻r＝1 Ω，电路两端电压U＝100 V，电流表的示数为30 A，问通过电动机的电流大小为多少？通电一分钟，电动机做的有用功为多少？14．(10分)如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝100 Ω，R2阻值未知，R3为一滑动变阻器，当其滑片P从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化的图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的．求：(1)电源的电动势和内阻；(2)定值电阻R2的阻值；(3)滑动变阻器的最大阻值．15．(10分)如图所示，E＝10 V，C1＝C2＝30 μF，R1＝4.0 Ω，R2＝6.0 Ω，电池内阻忽略不计．先闭合开关S，待电路稳定后，再将开关断开，则断开S后流过R1的电荷量为多大？16．(12分)如图所示电路中，电阻R1＝9 Ω，R2＝15 Ω，电源电动势E＝12 V，内阻r＝1 Ω.求：(1)当电流表示数为0.4 A时，变阻箱R3的阻值多大？(2)当R3阻值多大时，它消耗的电功率最大？(3)当R3阻值多大时，电源的输出功率最大？参考答案与解析1．[导学号66870049] 【解析】选B.导体消耗电功率，在电压一定的情况下，根据公式P ＝U 2/R 可知，P 与导体的电阻值R 成反比；观察电熨斗内部电路图可知，甲图中有两个电阻R 1和R 2，根据导体的串并联性质可知，它们串联时电阻最大，消耗的功率最少，应为最低挡；并联时总电阻最小，为最高挡；如果旋钮的内部接线端子M 不接时，电路为断路，即挡位为“关”；结合乙图中四种接法，可以看出a 接线方式为“关”；b 接线方式为“低”；c 接线方式为“中”；d 接线方式为“高”；综上确定答案为B.2．[导学号66870050] 【解析】选C.L 1(110 V 40 W)和L 2(110 V 100 W)的额定电压相同，由P ＝U 2R 可知R 1>R 2，由串、并联电路电流、电压特点可知A 、D 中L 1、L 2一定不会同时正常发光，虽然B 、C 能使L 1、L 2同时正常发光，但B 中P 总＝2(P 1＋P 2)，C 中P 总＝2P 2，故选C.3．[导学号66870051] 【解析】选B.由题图甲可知电源电动势为6 V ，电源内阻为r ＝6－44 Ω＝0.5 Ω.对A 图，I ＝E R 外＋r ＝61.5 A ＝4 A ，U ＝IR 外＝4 V ；对B 图，I ＝E R 外＋r ＝2.4 A ，U ＝IR 外＝4.8 V ；对C 图，I ＝ER 外＋r＝0.63 A ，U ＝5.67 V ；对D 图，I ＝ER 外＋r＝1.2 A ，U ＝5.4 V ．故B 项正确． 4．[导学号66870052] 【解析】选D.电动机消耗的总功率应该用P ＝IU 来计算，所以总功率为IU ，所以A 错误；电动机消耗的热功率应该用P ＝I 2R 来计算．所以热功率P ＝I 2R ，所以B 错误；电源的输出功率等于电动机的输入功率，得P 出＝UI ，故C 错误；电源的总功率为IE ，内部发热的功率为I 2r ，所以电源的效率为IE －I 2r IE ＝1－IrE，所以D 正确．5．[导学号66870053] 【解析】选B.S 断开，相当于电阻变大，总电流减小，故路端电压增大，V 的读数变大，把R 1归为内阻，则R 3两端的电压也增大，流过R 3的电流也增大，A 的读数变大．6．[导学号66870054] 【解析】选B.因电路中L 1、L 2、R 及电源串联，电路中只有一处故障且两灯不亮，电路中必是断路，故D 错误．电路中无电流，但c 、d 间电压升高，是因为c 、d 间断路，c 、d 两点分别与电源正、负极等电势．故正确答案为B.7．[导学号66870055]【解析】选A.滑动变阻器R2的滑片P向左滑动时，R2的阻值变小，电路中的总电流变大，路端电压变小，通过R3的电流变小，故R3消耗的功率变小，A错误；流过R1中的电流变大，则R1两端的电压变大，即电容器两端的电压也变大，故电容器上电荷量变大，B正确；而灯L两端的电压变小，故灯L变暗，C正确；由于路端电压变小，故R1两端的电压变化量的绝对值小于R2两端的电压变化量的绝对值，D正确．8．[导学号66870056]【解析】选AC.探测装置进入强磁场区以后磁敏电阻阻值变大，回路总电阻变大，总电流变小，电流表示数变小，电源内阻分压变小，路端电压变大，灯泡L变亮，正确选项为A、C.9．[导学号66870057]【解析】选ACD.由于电源电动势为3.0 V，内阻不计，所以当开关闭合后，达到稳定状态时，加在小灯泡两端的电压应为3.0 V，由小灯泡的伏安特性曲线可以看出当电压为3.0 V时，流过小灯泡的电流为0.25 A，由此求得灯泡L1的电阻为12 Ω.由P＝UI可以求得灯泡L1消耗的电功率为0.75 W，选项A、C正确．L2、L3两端的总电压为3 V，所以流过L2、L3的电流为0.20 A，选项B错误．L2、L3的功率为P＝UI＝0.30 W，选项D正确．10．[导学号66870058]【解析】选AD.若将a、c两端连在电路中，aP部分将连入电路，则当滑片OP向右滑动时，该部分的导线长度变长，变阻器接入电路中的阻值将增大，A正确．若将a、d两端连在电路中，也是aP部分将连入电路，则当滑片OP向右滑动时，该部分的导线长度变长，变阻器接入电路中的阻值将增大，B错误．A、B两个选项中均为限流式接法，可见在限流式接法中，a、b两个接线柱中任意选一个，c、d两个接线柱中任意选一个，接入电路即可，C错误．在滑动变阻器的分压式接法中，a、b两个接线柱必须接入电路，c、d 两个接线柱中任意选一个接入电路即可，D正确．11．[导学号66870059]【解析】选AD.电源的总功率P E＝EI，直线a表示电源的总功率P E－I图线，选项A正确．电源的输出功率P R＝UI＝(E－Ir)I＝EI －I2r，曲线b表示电源的输出功率P R－I图线，曲线c表示电源内阻消耗的功率，选项B错误．由直线a的斜率可得电源的电动势E＝4 V，选项C错误．当I＝1 A时，电源的输出功率最大，为P m＝2 W，选项D正确．12．[导学号66870060]【解析】选AC.R1是定值电阻，电压表V的示数增大ΔU 的过程，通过R 1的电流增加，增加量ΔI ＝ΔUR 1，故A 正确；电压表V的示数增大，电阻箱电阻增大，外电路总电阻增大，干路电流减小，R 2两端电压减小，路端电压增大，则R 2两端电压减少量一定小于ΔU ，故B 错误；由欧姆定律得：通过R 2的电流的减少量一定小于ΔUR 2，故C 正确；电压表示数增加，R 2电压减小，路端电压增加量一定小于ΔU ，故D 错误．13．[导学号66870061] 【解析】题图中的两个支路分别为纯电阻电路(电炉)和非纯电阻电路(电动机)．在纯电阻电路中可运用欧姆定律I ＝UR 直接求出电流的大小，而非纯电阻电路中的电流只能运用干路和支路中电流的关系求出．在非纯电阻电路中，电功大于电热，两者的差值才是有用功．根据欧姆定律，通过电炉的电流为I 1＝U R ＝10010 A ＝10 A.根据并联电路中的干路电流和支路电流的关系，则通过电动机的电流为I 2＝30 A －I 1＝20 A.电动机的总功率为P ＝UI 2＝100×20 W ＝2×103 W.因发热而损耗的功率为P ′＝I 22·r ＝0.4×103 W.电动机的有用功率(机械功率)为P ″＝P －P ′＝1.6×103 W ，电动机通电1 min 做的有用功为W ＝P ″t ＝1.6×103×60 J ＝9.6×104 J.【答案】20 A 9.6×104 J14．[导学号66870062] 【解析】(1)题图乙中AB 延长线交U 轴于20 V 处，交I 轴于1.0 A 处，所以电源的电动势为E ＝20 V内阻r ＝EI 短＝20 Ω.(2)当P 滑到R 3的右端时，电路参数对应题图乙中的B 点 即U 2＝4 V 、I 2＝0.8 A 得R 2＝U 2I 2＝5 Ω.(3)当P 滑到R 3的左端时，由题中图乙知此时U 外＝16 V ，I 总＝0.2 A 所以R 外＝U 外I 总＝80 Ω因为R 外＝R 1R 3R 1＋R 3＋R 2 所以滑动变阻器的最大阻值为R 3＝300 Ω. 【答案】(1)20 V 20 Ω (2)5 Ω (3)300 Ω15．[导学号66870063] 【解析】闭合开关S 时两电容器所带电荷量分别为Q 1＝C 1U 2＝C 1E R 2R 1＋R 2＝30×10－6×10× 6.04.0＋6.0C ＝1.8×10－4 C ，Q 2＝0.断开开关S 后，两电容器所带电荷量分别为 Q 1′＝C 1E ＝30×10－6×10 C ＝3.0×10－4 C ， Q 2′＝C 2E ＝30×10－6×10 C ＝3.0×10－4 C. 所以断开S 后流过R 1的电荷量为 ΔQ ＝Q 1′＋Q 2′－Q 1＝4.2×10－4 C. 【答案】4.2×10－4 C16．[导学号66870064] 【解析】(1)设干路电流为I ，根据并联电路的分流原理I 2＝R 3R 2＋R 3I ，外电路的总电阻R ＝R 1＋R 2R 3R 2＋R 3，由闭合电路欧姆定律得I ＝ER ＋r.由以上各式求得R 3＝30 Ω. (2)设阻值为R 3′时，它消耗的功率最大为P 3，此时外电路总电阻为R ′＝R 1＋R 2R 3′R 2＋R 3′，干路电流I ′＝E R ′＋r ，I 3′＝R 2R 2＋R 3′I ′，P 3＝I ′23·R 3′.由以上各式得：P 3＝362·R 3′25（R ′23＋12R 3′＋36）＝36225⎝ ⎛⎭⎪⎫R 3′＋36R 3′＋12.当36R 3′＝R 3′时，消耗的功率最大，即R 3′＝6 Ω.(3)设阻值为R 3″时，电源输出功率最大为P m ，P m ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E R ＋r 2R .当外电路的总电阻R ＝r 时，电源输出功率最大．因R ＞r ，所以，当R 越接近r 时输出功率越大．故只有当R 3″＝0时，R 最接近r ，此时电源输出功率最大．【答案】(1)30 Ω (2)6 Ω (3)0。