滬科版高中物理選修3-1第4章探究閉合電路歐姆定律章末綜合演練

章末綜合演練(本欄目?jī)?nèi)容，學(xué)生用書(shū)中以活頁(yè)形式分冊(cè)裝訂成冊(cè)！)一、選擇題(本大題共10個(gè)小題，每小題4分，共40分)1．我國(guó)北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的儲(chǔ)存環(huán)是周長(zhǎng)為240m的近似圓形軌道．當(dāng)環(huán)中的電流是10mA時(shí)(設(shè)電子的速度是3×107m/s)．則在整個(gè)環(huán)中運(yùn)行的電子數(shù)目為(電子電荷量e＝1.60×10－A．5×1011 B．5×1010C．1×102 D．1×104【解析】電流I＝neSv，故單位體積內(nèi)的電子數(shù)n＝I/eSv，總電子數(shù)N＝n·V＝n(S·l)＝Il/ev＝5×1011.選項(xiàng)A正確．【答案】A2.如右圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E＝8V，內(nèi)阻不為零，電燈A標(biāo)有“10V,10W”字樣，電燈B標(biāo)有“8V,20W”字樣，滑動(dòng)變阻器的總電阻為6Ω.閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)滑動(dòng)觸頭P由a端向b端滑動(dòng)的過(guò)程中(不考慮電燈電阻的變化)()A．電流表的示數(shù)一直增大，電壓表的示數(shù)一直減小B．電流表的示數(shù)一直減小，電壓表的示數(shù)一直增大C．電流表的示數(shù)先增大后減小，電壓表的示數(shù)先減小后增大D．電流表的示數(shù)先減小后增大，電壓表的示數(shù)先增大后減小【解析】本題考查并聯(lián)電路的規(guī)律，即并聯(lián)電阻的總電阻比任意一個(gè)支路電阻都要小，且支路電阻阻值相差越大，并聯(lián)電阻越小，越接近最小的支路電阻．燈泡A、B和滑動(dòng)變阻器組成并聯(lián)電路，燈泡A的電阻為eq\f(U2,P)＝10Ω，燈泡B的電阻為3.2Ω，在滑動(dòng)觸頭P由a向b移動(dòng)過(guò)程中，由于滑動(dòng)變阻器的最大阻值與燈泡B電阻之和小于燈泡A的電阻，故按照并聯(lián)電路的規(guī)律，并聯(lián)電阻阻值越來(lái)越小，即外電路電阻減小，干路電流增大，電流表示數(shù)增大，內(nèi)電壓增大．路端電壓減小，電壓表示數(shù)減小，故A正確．【答案】A3.如右圖所示，電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻不計(jì)的電源與三個(gè)燈泡和三個(gè)電阻相接．只合上開(kāi)關(guān)S1，三個(gè)燈泡都能正常工作．如果再合上S2，則下列表述正確的是()A．電源輸出功率減小B．L1上消耗的功率增大C．通過(guò)R1上的電流增大D．通過(guò)R3上的電流增大【解析】合上S2之前，R3與L3串聯(lián)后與L1、L2并聯(lián)，最后與R1串聯(lián)．合上S2之后，在并聯(lián)電路部分又增加了一個(gè)并聯(lián)的支路，電路的總阻值減小，電路中總電流也即流過(guò)R1的電流增大，C正確．因電源的內(nèi)阻不計(jì)，則電源的輸出功率P＝IE增大，A錯(cuò)誤．通過(guò)R1中的電流增大時(shí)，R1兩端電壓增大，則并聯(lián)電路部分兩端的電壓就減小，L1消耗的功率減小，通過(guò)R3與L3的電流減小，B、D皆錯(cuò)誤．【答案】C4．甲、乙兩同學(xué)正確使用歐姆表的“×100”擋測(cè)量某電阻阻值，因指針偏角偏小，甲把選擇開(kāi)關(guān)旋到“×1k”擋，乙把選擇開(kāi)關(guān)旋到“×10A．甲的操作有錯(cuò)誤 B．乙的操作有錯(cuò)誤C．甲、乙操作都有錯(cuò)誤 D．甲、乙操作都沒(méi)有錯(cuò)誤【解析】用歐姆表測(cè)電阻時(shí)，指針偏小說(shuō)明電阻大，應(yīng)改用大量程，且換用新量程時(shí)都需重新調(diào)零．選項(xiàng)C正確．【答案】C5.直流電動(dòng)機(jī)M接在如右圖所示的電路中，電壓表的示數(shù)是20V，電流表的示數(shù)是1.0A，限流電阻R＝5.0Ω，則可知()A．電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率是20WB．電阻R消耗的電功率是5WC．電動(dòng)機(jī)線圈的電阻是20ΩD．電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電熱功率是20W【答案】B6.兩個(gè)電源a、b的伏安特性圖線(即U－I圖線)如右圖所示，由圖可知()A．電源a的內(nèi)電阻較小，電動(dòng)勢(shì)較大B．電源a的內(nèi)電阻較大，電動(dòng)勢(shì)較大C．電源b的內(nèi)電阻較小，電動(dòng)勢(shì)較大D．電源b的內(nèi)電阻較大，電動(dòng)勢(shì)較大【解析】電源的U－I圖線中，圖線與U軸的交點(diǎn)(I＝0時(shí)的路端電壓)即為電源的電動(dòng)勢(shì)；圖線斜率的絕對(duì)值等于電源的內(nèi)電阻．由此可判斷選項(xiàng)B正確．【答案】B7.電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，向可變電阻R供電，關(guān)于路端電壓說(shuō)法正確的是()A．因?yàn)殡娫措妱?dòng)勢(shì)不變，所以路端電壓也不變B．因?yàn)閁＝IR，所以當(dāng)I增大時(shí)，路端電壓也增大C．因?yàn)閁＝E－Ir，所以當(dāng)I增大時(shí)，路端電壓下降D．若外電路斷開(kāi)，則路端電壓為零【答案】C8.一電池外電路斷開(kāi)時(shí)的路端電壓為3V，接上8Ω的負(fù)載電阻后路端電壓降為2.4V，則可以判定電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r為()A．E＝2.4Vr＝1Ω B．E＝3Vr＝2ΩC．E＝2.4Vr＝2Ω D．E＝3Vr＝1Ω【答案】B9.如右圖所示電路中，閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)時(shí)，四個(gè)理想電表的示數(shù)都發(fā)生變化．電表的示數(shù)分別用I、U1、U2和U3表示，電表示數(shù)變化量的大小分別用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示．下列說(shuō)法正確的是()A．U1/I不變，ΔU1/ΔI不變 B．U2/I變大，ΔU2/ΔI變大C．U2/I變大，ΔU2/ΔI不變D．U3/I變大，ΔU3/ΔI不變【解析】四個(gè)理想電表中，A測(cè)干路電流I，V1測(cè)電阻R1兩端的電壓U1，V2測(cè)滑動(dòng)變阻器R2兩端的電壓U2，V3測(cè)外電壓U3.當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)時(shí)，R2接入電路的有效阻值R′2變大，eq\f(U2,I)＝R′2變大，此時(shí)由U2＝E－(U1＋U內(nèi))可得ΔU2＝Δ(U1＋U內(nèi))，而eq\f(ΔU1＋U內(nèi),ΔI)＝R1＋r，故eq\f(ΔU2,ΔI)＝R1＋r不變；而定值電阻R1阻值不變化，故eq\f(U1,I)＝eq\f(ΔU1,ΔI)＝R1不變；當(dāng)R′2變大時(shí)，eq\f(U3,I)＝R外＝R1＋R′2變大，此時(shí)U3＝E－U內(nèi)，由此可得ΔU3＝ΔU內(nèi)，故eq\f(ΔU3,ΔI)＝eq\f(ΔU內(nèi),ΔI)＝r不變．【答案】ACD10.小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如右圖所示，P為圖線上一點(diǎn)，PN為圖線的切線，PQ為U軸的垂線，PM為I軸的垂線．則下列說(shuō)法中正確的是()A．隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻增大B．對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻為R＝eq\f(U1,I2)C．對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻為R＝eq\f(U1,I2－I1)D．對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的功率為圖中矩形PQOM所圍的面積【解析】I－U圖象的斜率的倒數(shù)的物理意義表示電阻值，因此隨U增大，小燈泡的電阻增大，A對(duì)；對(duì)于可變電阻而言，R＝eq\f(U,I)，所以P點(diǎn)對(duì)應(yīng)電阻R＝eq\f(U1,I1)，不能用R＝eq\f(ΔU,ΔI)來(lái)計(jì)算，B對(duì)、C錯(cuò)；功率P＝UI，所以P點(diǎn)的對(duì)應(yīng)功率P＝U1I2，即為矩形PQOM所圍的面積，D對(duì)．【答案】ABD二、非選擇題(本大題共60分)11.(4分)圖示電路中，電表視為理想表．當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，電壓表示數(shù)為12V，當(dāng)S閉合后，電壓表示數(shù)為11.2V，電流表示數(shù)為0.2A，則電源電動(dòng)勢(shì)為_(kāi)_______，內(nèi)電阻為_(kāi)_______．【答案】12V4Ω12．(8分)某同學(xué)通過(guò)查找資料自己動(dòng)手制作了一個(gè)電池．該同學(xué)想測(cè)量一下這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r，但是從實(shí)驗(yàn)室只借到一個(gè)開(kāi)關(guān)、一個(gè)電阻箱(最大阻值為999.9Ω，可當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電阻用)、一只電流表(量程Ig＝0.6A，內(nèi)阻rg＝0.1Ω)和若干導(dǎo)線．(1)請(qǐng)根據(jù)測(cè)定電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r的要求，設(shè)計(jì)下圖甲中器件的連接方式，畫(huà)線把它們連接起來(lái)．(2)接通開(kāi)關(guān)，逐次改變電阻箱的阻值R，讀出與R對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)I，并作記錄．當(dāng)電阻箱的阻值R＝2.6Ω時(shí)，其對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)如圖乙所示．處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，首先計(jì)算出每個(gè)電流值I的倒數(shù)eq\f(1,I)；再制作R－eq\f(1,I)坐標(biāo)圖，如圖丙所示，圖中己標(biāo)注出了eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(R，\f(1,I)))的幾個(gè)與測(cè)量對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)．請(qǐng)你將與圖乙實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)也標(biāo)注在圖丙上．(3)在圖丙上把描繪出的坐標(biāo)點(diǎn)連成圖線．(4)根據(jù)圖丙描繪出的圖線可得出這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)電阻r＝________Ω.【解析】(1)先設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖，然后再根據(jù)電路圖連線．由歐姆定律E＝I(R＋r)知，只要知道兩組外電阻和電流值，就可以解出電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻．因此，直接將可變電阻和電流表串聯(lián)在電路中就行．電路圖如下圖所示：(2)由電表可讀出此時(shí)電流為0.50A，則坐標(biāo)為(2,2.6)．再在坐標(biāo)紙上描出該點(diǎn)．如下圖所示：(3)剔除明顯有誤差的點(diǎn)，將其他點(diǎn)用平滑的曲線連接起來(lái)，得到一條直線．圖線如下圖所示：(4)將歐姆定律的表達(dá)式E＝I(R＋r)變形得R＝eq\f(E,I)－r，由此式可知，外電阻和電流的倒數(shù)呈線性關(guān)系．將圖中的直線延長(zhǎng)，與縱坐標(biāo)軸的交點(diǎn)值為－r＝－0.4，則電阻為0.4Ω，直線的斜率為k＝E＝eq\f(5.6－2.6,4－2)＝1.5V.【答案】(1)見(jiàn)解析(2)見(jiàn)解析(3)見(jiàn)解析(4)1.5(1.46～1.54)0.4(0.35～0.45)13．(10分)(1)如下圖甲所示，在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)中，同組同學(xué)已經(jīng)完成部分導(dǎo)線的連接，請(qǐng)你在實(shí)物接線圖中完成余下導(dǎo)線的連接．(2)某同學(xué)從標(biāo)稱(chēng)為“220V,25W”“220V,300W”“220V，500W”的3只燈泡中任選一只，正確使用多用電表測(cè)量燈泡阻值如圖乙所示．該燈泡的阻值是________Ω，標(biāo)稱(chēng)的額定功率為_(kāi)_______W.【解析】(1)(2)由多用電表測(cè)得的是燈泡的冷電阻，而燈泡的正常工作電阻要比冷電阻大得多，故標(biāo)稱(chēng)的額定功率為25W.【答案】(1)見(jiàn)解析(2)1602514．(12分)如右圖所示，電源由n個(gè)電動(dòng)勢(shì)為1.5V，且內(nèi)阻相同的電池串聯(lián)組成，合上開(kāi)關(guān)S，變阻器的滑動(dòng)頭C從A端滑到B端的過(guò)程中，電路中的一些物理量的變化由下圖甲、乙、丙三個(gè)圖給出，電表、導(dǎo)線對(duì)電路的影響不計(jì)．求：(1)組成電源的串聯(lián)電池的個(gè)數(shù)；(2)變阻器的總阻值；(3)將甲、乙、丙三個(gè)圖上的a、b、c、d各點(diǎn)的坐標(biāo)補(bǔ)齊．(甲圖為輸出功率與路端電壓關(guān)系曲線；乙圖為路端電壓與總電流關(guān)系圖線；丙圖為電源的輸出效率與外電阻的關(guān)系圖線)【解析】據(jù)圖象的物理意義：由題圖甲知，最大電功率Pm＝4.5W＝eq\f(E總2,4r內(nèi))＝eq\f(nE2,4nr)；由題圖乙知，短路電流I粒＝3A＝eq\f(E總,r內(nèi))＝eq\f(nE,nr)；由題圖丙知，當(dāng)滑片在B端時(shí)(即變阻器接入電路的總電阻最大時(shí))η＝80%＝eq\f(Rm,Rm＋r內(nèi)).(1)r＝eq\f(E,I短)＝0.5Ω；Pm＝eq\f(nE2,4nr)，所以n＝eq\f(4rPm,E2)＝4.(2)由η＝eq\f(Rm,Rm＋r內(nèi))得，Rm＝eq\f(ηr內(nèi),1－η)＝8Ω.(3)由題圖乙求a點(diǎn)的坐標(biāo)：I＝eq\f(E總,Rm＋r內(nèi))＝0.6A；U＝IRm＝4.8V，所以a點(diǎn)的坐標(biāo)為(0.6A,4.8W)；由題圖甲求b、c兩點(diǎn)坐標(biāo)：當(dāng)輸出功率最大時(shí)，外阻等于內(nèi)阻(R＝4r＝2Ω)，此時(shí)Ub＝eq\f(E總,2)＝3V，所以b點(diǎn)坐標(biāo)(3V,4.5W)；當(dāng)C滑到B端時(shí)，IB＝eq\f(E總,Rm＋r內(nèi))＝0.6A；UB＝IBRm＝4.8V，PB＝UBIB＝2.88W，所以c點(diǎn)坐標(biāo)為(4.8V,2.88W)．η＝80%＝eq\f(Rm,Rm＋r)，所以Rm＝8Ω，所以d點(diǎn)坐標(biāo)為(8Ω，80%)．【答案】(1)4(2)8Ω(3)見(jiàn)解析15．(12分)在如右圖所示的電路中，電池的電動(dòng)勢(shì)E＝5V，內(nèi)電阻r＝10Ω，固定電阻R＝90Ω，R0是可變電阻，在R0由0增加到400Ω的過(guò)程中，求：(1)可變電阻R0上消耗的最大功率；(2)固定電阻R上消耗的最大功率．【解析】據(jù)電源的最大輸出功率的條件可知：當(dāng)閉合電路的內(nèi)、外電阻相等時(shí)，電源的輸出功率最大．如果我們將定值電阻R視為內(nèi)電阻的一部分，則此時(shí)的輸出功率就為滑動(dòng)變阻器上消耗的最大功率．(1)即滑動(dòng)變阻器上消耗的最大功率為P最大＝E2/4(R＋r)＝52/4(10＋90)W＝1/16W.(2)電阻R為定值電阻，依據(jù)P＝I2R可知，只要通過(guò)它的電流最大，它所消耗的功率就最大，此時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值將最小，即為零．故有定值電阻消耗的最大功率為P＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R＋r)))2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,90＋10)))2×90W＝0.225W.【答案】(1)1/16W(2)0.225W16．(14分)三只燈泡L1、L2、L3的額定電壓分別為1.5V、1.5V和2.5V，它們的額定電流都為0.3A．若將它們連接成下圖中圖甲、圖乙所示電路，且燈泡都正常發(fā)光．(1)試求題圖甲電路的總電流和電阻R2消耗的電功率；(2)分別計(jì)算兩電路電源