高中物理新教材同步必修第三冊 第12章 培優(yōu)綜合練(四)同步講義

培優(yōu)綜合練(四)一、選擇題1．(2019·江蘇卷)如圖1所示的電路中，電阻R＝2Ω.斷開S后，電壓表的讀數為3V；閉合S后，電壓表的讀數為2V，則電源的內阻r為()圖1A．1ΩB．2ΩC．3ΩD．4Ω答案A解析當斷開S時，電壓表的讀數等于電源的電動勢，即E＝3V；當閉合S時，有U＝IR，又由閉合電路歐姆定律可知，I＝eq\f(E,R＋r)，聯(lián)立解得r＝1Ω，故A正確，B、C、D錯誤．2.如圖2所示，電源電動勢為E，內阻為r，閉合開關，在平行板電容器C中恰好有一帶電粒子處于靜止狀態(tài)，當滑動變阻器R0的滑片向左移動時，帶電粒子將()圖2A．向上運動B．向下運動C．靜止不動D．不能確定運動狀態(tài)的變化答案B解析當滑片向左移動時，R0接入電路的電阻值變大，則R總變大，總電流變小，R兩端的電壓變小，電容器中的電場強度變小，所以粒子將向下運動，故B正確．3．(多選)(2018·上海中學期中)一臺電動機的線圈電阻與一只電爐的電阻相同，當二者通過相同的電流且均正常工作時，在相同的時間內，下列說法正確的是()A．電爐放出的熱量與電動機放出的熱量相等B．電爐兩端電壓小于電動機兩端電壓C．電爐兩端電壓等于電動機兩端電壓D．電動機消耗的功率大于電爐消耗的功率答案ABD解析電動機的線圈電阻與電爐的電阻相同，當二者通過相同的電流且均正常工作時，根據Q＝I2Rt可知，電爐放出的熱量與電動機放出的熱量相等，選項A正確；電爐兩端電壓小于電動機兩端電壓，選項B正確，C錯誤；電動機消耗的功率等于內阻上消耗的功率I2R和輸出功率之和，而電爐消耗的功率等于I2R，故電動機消耗的功率大于電爐消耗的功率，選項D正確．4．(多選)在如圖3所示的伏安特性曲線中，圖線甲、乙分別為電源和某電阻兩端電壓隨電流的變化規(guī)律，已知兩圖線與I軸的夾角分別為α、β.則下列說法正確的是()圖3A．兩圖線交點的橫、縱坐標的乘積為電源的輸出功率B．兩圖線交點的橫、縱坐標的乘積為電源消耗的總功率C．當α＝β時電源的效率為80%D．當α＝β時電源的效率為50%答案AD解析根據閉合電路的歐姆定律和U－I圖像特點可知，兩圖線交點的橫、縱坐標的乘積表示負載電阻消耗的功率，即電源的輸出功率，故A正確，B錯誤；當滿足α＝β時，電源內阻等于負載電阻，電源的效率為50%，故C錯誤，D正確．5．(多選)如圖4所示，四個電表均為理想電表，當滑動變阻器的滑動觸頭P向左端移動時，下列說法正確的是()圖4A．電壓表V1的讀數減小，電流表A1的讀數增大B．電壓表V1的讀數增大，電流表A1的讀數減小C．電壓表V2的讀數減小，電流表A2的讀數增大D．電壓表V2的讀數增大，電流表A2的讀數減小答案BC解析當滑動變阻器的滑動觸頭P向左端移動時，滑動變阻器接入電路的電阻增大，電路中的總電阻增大，由閉合電路的歐姆定律可知，干路上的電流減小，電源內阻及R1分得的電壓減小，電壓表V1的讀數增大，電流表A1的讀數減小，選項A錯誤，B正確；由于電壓表V1的讀數增大，由歐姆定律可得通過R3的電流增大，則電流表A2的讀數增大，由IR1＝IR3＋IR2可知通過R2的電流減小，則電壓表V2的讀數減小，選項C正確，D錯誤．6．(2018·東營市勝利第一中學期中)某同學將一直流電源的總功率PE、輸出功率PR和電源內部的發(fā)熱功率Pr隨電流I變化的圖線畫在了同一坐標系上，如圖5中的a、b、c所示，根據圖線知()圖5A．反映Pr變化的圖線是bB．電源電動勢為8VC．電源內阻為1ΩD．當電流為0.5A時，外電路的電阻為6Ω答案D解析電源發(fā)熱功率Pr＝I2r，故圖線是關于I的二次函數，所以反映Pr變化的圖線是c，A錯誤；根據公式PE＝EI可得PE是關于電流的一次增函數，所以圖線a是描述電源的總功率隨電流變化的圖線，圖線的斜率k＝E＝4V，B錯誤；從c圖線中可得r＝eq\f(8,22)Ω＝2Ω，C錯誤；當電流為0.5A時，根據閉合電路歐姆定律I＝eq\f(E,R＋r)，代入解得R＝6Ω，D正確．7．(2018·海安高級中學期末)如圖6為A、B兩燈泡的I－U圖像，把它們串聯(lián)接在220V的恒壓電源上．根據圖像，計算A、B兩燈泡的實際功率分別約為()圖6A．5W、17W B．22W、48.4WC．48.4W、22W D．50W、170W答案A解析由兩燈泡串聯(lián)接在220V的恒壓電源上，可知兩燈泡中的電流相等，且總電壓為220V，則由題圖可知，電流約為0.1A，A燈泡的電壓為50V，B燈泡的電壓約為170V，則由P＝UI可知，A燈泡的功率為5W，B燈泡的功率為17W，選項A正確．8．(多選)(2018·海南卷)如圖7，三個電阻R1、R2、R3的阻值均為R，電源的內阻r<R，c為滑動變阻器的中點．閉合開關后，將滑動變阻器的滑片由c點向a端滑動，下列說法正確的是()圖7A．R2消耗的功率變小B．R3消耗的功率變大C．電源輸出的功率變大D．電源內阻消耗的功率變大答案CD解析把等效電路畫出，如下設Rca＝Rx，Rcb＝R滑－Rx，則R外＝R＋eq\f(R＋RxR＋R滑－Rx,R＋R＋R滑)當Rx＝eq\f(R滑,2)時，R外有最大值，當滑動變阻器的滑片由c點向a端滑動時，Rca減小，Rcb增大，易得R外減小，R總＝R外＋r減小，I1＝eq\f(E,R總)增大，故電源內阻消耗的功率Pr＝I12r增大，故D正確；UR3＋Rcb＝UR2＋Rca＝E－I1(r＋R1)減小，I3＝eq\f(UR3＋Rcb,R3＋Rcb)減小，故PR3＝I32R3減小，故B錯誤；而I2＝I1－I3增大，故PR2＝I22R2增大，故A錯誤；根據電源輸出功率與R外的關系圖可知，當R外>r時，R外減小，電源輸出功率增大，故C正確．二、非選擇題9.(2017·天津卷)某探究性學習小組利用如圖8所示的電路測量電池的電動勢和內阻．其中電Ω的電阻．圖8(1)按圖示電路進行連接后，發(fā)現(xiàn)aa′、bb′和cc′三條導線中，混進了一條內部斷開的導線．為了確定哪一條導線內部是斷開的，將開關S閉合，用多用電表的電壓擋先測量a、b′間電壓，讀數不為零，再測量a、a′間電壓，若讀數不為零，則一定是______導線斷開；若讀數為零，則一定是________導線斷開．圖9(2)排除故障后，該小組順利完成實驗．通過多次改變滑動變阻器觸頭位置，得到電流表A1和A2的多組I1、I2數據，作出圖像如圖9.由I1－I2圖像得到電池的電動勢E＝________V，內阻r＝________Ω.答案(1)aa′bb′(2)1.41(1.36～1.44均可)0.5(0.4～0.6均可)解析(1)用電壓擋檢測電路故障，電壓表的表頭是電流計，原電路有斷路，回路中無電流，將電壓表接在a、b′間后有示數，說明電路被接通，即a、b′間有斷路故障，再測量a、a′間電壓，電壓表讀數不為零，說明斷路故障的范圍被縮小到a、a′間，則一定是aa′導線斷開；若讀數為零，則說明電路仍未被接通，電路故障一定是bb′導線斷開．(2)根據閉合電路的歐姆定律得E＝I1(R1＋r1)＋(I1＋I2)(R0＋r)，I1?I2，上式可簡化為E＝I1(R1＋r1)＋I2(R0＋r)，讀出兩點坐標：(60mA,0.12mA)和(260mA,0.05mA)，代入方程解得：電動勢E＝1.41V，內阻r＝0.5Ω.10．(2018·菏澤市高二上期末)要測量一電源的電動勢E(小于3V)和內阻r(約1Ω)，現(xiàn)有下列器材：理想電壓表(3V和15V兩個量程)、電阻箱R(0～999.9Ω)、定值電阻R0＝3Ω、開關和導線．某同學根據所給器材設計如下的實驗電路：圖10(1)電路中定值電阻R0的作用是____________．(2)請根據圖10甲電路，在圖乙中用筆畫線代替導線連接電路．(3)該同學調節(jié)電阻箱阻值R，讀出對應的電壓表示數U，得到兩組數據：R1＝2Ω時，U1＝2.37V，R2＝4Ω時，U2＝2.51V．由這兩組數據可求得電源的電動勢E＝________V，內阻r＝______Ω.(結果保留三位有效數字)答案(1)保護電源，防止短路(2)如圖所示(3)2.941.21解析(1)若無R0存在，當R調節(jié)到0時，外電路短路，有燒壞電源的危險，故R0的作用是保護電源，防止短路；(2)如圖所示，注意電壓表量程選擇，開關置于干路；(3)根據閉合電路歐姆定律，得當電阻箱讀數為R1＝2Ω時E＝U1＋eq\f(U1,R1＋R0)r當電阻箱讀數為R2＝4Ω時E＝U2＋eq\f(U2,R2＋R0)r聯(lián)立以上兩式得E≈2.94V，r≈1.21Ω.11.(2018·武鋼三中期末)如圖11所示的電路中，直流發(fā)電機的電動勢E＝250V，內阻r＝0.5Ω，R1＝R2＝1Ω.電熱器組中裝有50只完全相同的電熱器，每只電熱器的額定電壓為200V，額定功率為1000W，其他電阻不計，也不計電熱器電阻隨溫度的變化．問：圖11(1)當接通幾只電熱器時，實際使用的電熱器都能正常工作？(2)當接通幾只電熱器時，被接通電熱器的總消耗功率最大？(3)當被接通電熱器的總功率最大時，電阻R1、R2和內阻r上消耗的功率分別為多少？答案(1)4(2)16(3)R1、R2上消耗的功率均為2500W內阻r上消耗的功率為1250W解析(1)設當接通n只電熱器時，實際使用的電熱器都能正常工作，有I(r＋R1＋R2)＝E－UI＝neq\f(P,U)解得n≈4(2)設當接通n′只電熱