2024-2025學(xué)年高中物理第2章電路章末綜合測評2含解析粵教版選修3-1

PAGE10-章末綜合測評(二)電路(時間：90分鐘分值：100分)一、選擇題(本題共10個小題，每小題4分，共40分．在每小題給出的四個選項中，第1～6題只有一項符合題目要求，第7～10題有多項符合題目要求．全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)1．夜間，居民樓的樓道里只是間或有人經(jīng)過，“長明燈”會造成奢侈．科研人員利用“光敏”材料制成“光控開關(guān)”——天黑時自動閉合，天亮?xí)r自動斷開；利用“聲敏”材料制成“聲控開關(guān)”——當(dāng)有人走動發(fā)出聲音時自動閉合，無人走動時自動斷開．若將這兩種開關(guān)協(xié)作運用，就可以使樓道里的燈變得“聰慧”．這種“聰慧”的電路是圖中的()D[在白天時，一般不須要燈照明；天黑以后，特殊是夜深人靜時，一般也不須要燈照明；也就是說天黑且人在樓道里走動時須要照明．對于選項A，“聲控開關(guān)”閉合時，發(fā)生短路；對于選項B，不管是“光控開關(guān)”，還是“聲控開關(guān)”都能讓燈發(fā)光，節(jié)能目的達不到；對于選項C，“光控開關(guān)”閉合時，發(fā)生短路；對于選項D，“光控開關(guān)”與“聲控開關(guān)”同時閉合時，燈才亮，所以達到節(jié)能的目的．]2．甲、乙、丙、丁是四個長度、橫截面積均相同的金屬導(dǎo)體，某同學(xué)對它們各進行了一次測量，把每個導(dǎo)體中通過的電流和兩端的電壓在I-U坐標(biāo)系中描點，如圖所示，四個導(dǎo)體中電阻率最大的是()A．甲 B．乙C．丙 D．丁A[依據(jù)電阻定律R＝ρeq\f(l,S)可知，導(dǎo)體的電阻率ρ＝eq\f(RS,l).分別把甲、乙、丙、丁所在的位置與坐標(biāo)原點O連接，I-U圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)，由題圖可知甲導(dǎo)體的電阻最大，丁導(dǎo)體的電阻最?。蚣?、乙、丙、丁四個導(dǎo)體的長度、橫截面積均相同，則甲的電阻率最大，A正確．]3．如圖所示電路中，電源E的電動勢為3.2V，電阻R的阻值為30Ω，小燈泡L的額定電壓為3.0V，額定功率為4.5W.當(dāng)開關(guān)S接位置1時，電壓表的讀數(shù)為3V，那么當(dāng)開關(guān)S接到位置2時，小燈泡L()A．比正常發(fā)光略亮 B．正常發(fā)光C．有可能被燒壞 D．比正常發(fā)光暗D[小燈泡L的額定電壓為U＝3.0V，額定功率為P＝4.5W，則燈泡的電阻為RL＝eq\f(U2,P)＝eq\f(3.02,4.5)Ω＝2.0Ω，小于電阻R＝30Ω，則當(dāng)開關(guān)S接到位置2時，外電阻減小，路端電壓減小，路端電壓小于3V，即小于燈泡的額定電壓，故小燈泡比正常發(fā)光暗．故A、B、C錯誤，D正確．]4．如圖所示的閉合電路中，當(dāng)滑動變阻器的滑片P從b滑向a的過程中，V1、V2兩只電壓表示數(shù)的變更值分別為ΔU1和ΔU2，則()A．|ΔU1|>|ΔU2| B．|ΔU1|<|ΔU2|C．|ΔU1|＝|ΔU2| D．無法推斷A[滑動變阻器R與電阻R1、R2串聯(lián)，電壓表V1測R與電阻R1串聯(lián)部分的電壓，V2測電阻R2兩端的電壓；當(dāng)滑動變阻器滑片由b向a移動時，滑動變阻器的阻值減小，引起串聯(lián)電路部分的總電阻變小，總電流變大，則內(nèi)阻上電壓變大，電壓表V1的示數(shù)變小，變更量為ΔU1，依據(jù)串聯(lián)電路的電阻分壓特點可知，定值電阻R2兩端的電壓變大；U1＝E－U2－Ur，則|ΔU1|＝|－ΔU2－ΔUr|，即|ΔU1|>|ΔU2|，故A正確．]5．如圖所示，用甲、乙、丙三個電動勢E相同而內(nèi)阻r不同的電源，分別給定值電阻R供電．已知甲、乙、丙三個電源內(nèi)阻的大小關(guān)系為：r甲>r乙>r丙，則將R先后接在這三個電源上時的狀況相比，下列說法中正確的是()A．接在甲電源上時，電源的輸出電流最大B．接在丙電源上時，電源的輸出電流最小C．接在乙電源上時，電阻R消耗的電功率最大D．接在丙電源上時，電阻R消耗的電功率最大D[三個電源的電動勢E相等，而內(nèi)阻r甲>r乙>r丙，依據(jù)閉合電路歐姆定律I＝eq\f(E,R＋r)得知，接在丙電源上時，電源的輸出電流最大．故A、B錯誤；由公式P＝I2R分析得知，接在丙電源上時，電阻R獲得的電功率最大．故C錯誤，D正確．]6．如圖所示，A、B分別為電源E和電阻R的U-I曲線，現(xiàn)用電源E與電阻R及開關(guān)、導(dǎo)線組成閉合電路，由圖象可得此時()A．電源的總功率為6WB．電源的效率是50%C．R的阻值隨電壓上升而減小D．若再串聯(lián)肯定值電阻，電源的輸出功率必減小A[依據(jù)閉合電路歐姆定律得U＝E－Ir′；當(dāng)I＝0時，U＝E；可知電源的U-I圖象縱截距表示電源的電動勢，內(nèi)阻等于圖線的斜率大小，由題圖讀出電源的電動勢E＝3V，內(nèi)阻為r＝eq\f(ΔU,ΔI)＝eq\f(3,3)Ω＝1Ω；兩圖線的交點表示該電源干脆與電阻R相連組成閉合電路時的工作狀態(tài)，由圖讀出電壓U＝1V，電流I＝2A，則電源的總功率為P出＝EI＝3×2W＝6W，故A正確；電源的效率為η＝eq\f(U,E)×100%＝eq\f(1,3)×100%＝33.3%，故B錯誤；電阻R＝eq\f(U,I)，大小等于其U-I曲線上的點與原點O連線的斜率，可知R隨電壓的上升而增大，故C錯誤；由圖可知，R＝eq\f(U,I)＝eq\f(1,2)Ω＝0.5Ω，當(dāng)外電路電阻與電源內(nèi)電阻相等時，電源的輸出功率最大，由于所串聯(lián)的電阻阻值未知，不能確定電源輸出功率如何變更，故D錯誤．]7．一根粗細(xì)勻稱的金屬導(dǎo)線，在其兩端加上電壓U時，通過導(dǎo)線的電流為I，導(dǎo)線中自由電子定向移動的平均速率為v，若將導(dǎo)線勻稱拉長，使它的橫截面半徑變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，再給它兩端加上電壓2U，則()A．通過導(dǎo)線的電流為eq\f(I,16)B．通過導(dǎo)線的電流為eq\f(I,8)C．導(dǎo)線中自由電子定向移動的速率為eq\f(v,2)D．導(dǎo)線中自由電子定向移動的速率為eq\f(v,4)BC[將金屬導(dǎo)線勻稱拉長，因半徑變?yōu)樵瓉淼囊话?，則橫截面積變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,4)倍，其長度變?yōu)樵瓉淼?倍，依據(jù)電阻定律R＝ρeq\f(L,S)分析得到，電阻變?yōu)樵瓉淼?6倍，電壓變?yōu)樵瓉淼?U，依據(jù)歐姆定律I＝eq\f(U,R)可知，拉長后電流變?yōu)閑q\f(I,8)，故A錯誤，B正確．電流的微觀表達式I＝nevS，其中n、e不變，電流I變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,8)，橫截面積S變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,4)，則自由電子定向移動的平均速率變?yōu)閑q\f(v,2)，故C正確，D錯誤．]8.按圖所示的電路連接各元件后，閉合開關(guān)S，L1、L2兩燈泡都能發(fā)光．在保證燈泡平安的前提下，當(dāng)滑動變阻器的滑片向左移動時，下列推斷正確的是()A．L1變暗 B．L1變亮C．L2變暗 D．L2變亮AD[當(dāng)滑片左移時，滑動變阻器接入電阻減小，則總電阻減小，由閉合電路歐姆定律可知流過L2的電流增大，故L2變亮；內(nèi)阻分擔(dān)的電壓增大，電源的電動勢不變，故并聯(lián)部分電壓減小，故通過L1的電流變小，即燈泡L1變暗；故A、D正確．]9．(多選)下表列出了某品牌電動自行車及所用電動機的主要技術(shù)參數(shù)，不計其自身機械損耗．若該車在額定狀態(tài)下以最大運行速度行駛，則()自重40(kg)額定電壓48(V)載重75(kg)額定電流12(A)最大行駛速度20(km/h)額定輸出功率350(W)A.電動機的輸入功率為576WB．電動機的內(nèi)電阻為4ΩC．該車獲得的牽引力為104ND．該車受到的阻力為63NAD[電動機的輸入功率P入＝UI＝48×12W＝576W，故A正確；電動機正常工作時為非純電阻電路，不能用歐姆定律求內(nèi)電阻，故B錯誤；電動車速度最大時，牽引力F與阻力f大小相等，由P出＝fvmax得f＝eq\f(P出,vmax)＝eq\f(350,\f(20,3.6))N＝63N，故C錯誤，D正確．]10．如圖所示電路中，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，串聯(lián)的固定電阻為R2，滑動變阻器的總阻值是R1，電阻大小關(guān)系為R1＋R2＝r，則在滑動觸頭從a端滑到b端過程中，下列描述正確的是()A．電路的總電流先減小后增大B．電路的路端電壓先增大后減小C．電源的輸出功領(lǐng)先增大后減小D．滑動變阻器R1上消耗的功領(lǐng)先減小后增大ABC[由并聯(lián)的學(xué)問可知，當(dāng)滑動變阻器觸頭處于中心位置時，變阻器的總電阻和電路的總電阻最大，故滑動觸頭從a端滑到b端過程中，總電阻先增大后減小，總電流先減小后增大，由U外＝E－Ir，電路的路端電壓先增大后減小，A、B正確；因為外電路的電阻始終小于電源內(nèi)阻．由P出－R圖象可以看出(如圖所示)，在虛線左側(cè)，電源的輸出功領(lǐng)先增大(箭頭向右)后減小(箭頭向左)，故C正確；對于D選項，可把R2拉到電源內(nèi)部去，看成內(nèi)部的一部分，此時R外小于電源內(nèi)阻(r＋R2)，由圖看出，R1消耗功領(lǐng)先增大后減小，D錯誤．]二、非選擇題(本題共6小題，共60分)11．(6分)在“用電流表和電壓表測定電池的電動勢和內(nèi)電阻”的試驗中備有如下器材A．干電池1節(jié)B．滑動變阻器(0～20Ω)C．滑動變阻器(0～1kΩ)D．電壓表(0～3V，內(nèi)阻約為20kΩ)E．電流表(0～0.6A，內(nèi)阻RA＝0.2Ω)F．電流表(0～3A，內(nèi)阻約為0.01Ω)G．開關(guān)、導(dǎo)線若干(1)為了減小試驗誤差和便利操作，選擇如圖甲所示試驗電路進行試驗，其中滑動變阻器應(yīng)選________，電流表應(yīng)選________．(只填器材前的序號)(2)某同學(xué)依據(jù)試驗測的電壓表的讀數(shù)U和電流表的讀數(shù)I，畫出的U-I圖象如圖乙所示，由圖象可得電池的電動勢為________V，內(nèi)電阻為________Ω.(保留到小數(shù)點后一位)甲乙[解析](1)由于本試驗中通過電源的電流不能太大，由圖可知，最大電流不超過0.6A，所以電流表應(yīng)選E；電路中的最大電阻為Rmax＝eq\f(E,\f(1,3)IA)＝eq\f(1.5,\f(1,3)×0.6)Ω＝7.5Ω，所以滑動變阻器應(yīng)選B.(2)依據(jù)U＝E－Ir＝－rI＋E，可知U-I圖象縱軸截距即為電動勢，圖象斜率肯定值即為內(nèi)阻r，所以E＝1.5V，r＝eq\f(1.5－0.9,0.6)Ω＝1.0Ω.[答案](1)BE(2)1.51.012．(10分)在電子線路制作中常用到覆銅板，覆銅板是將補強材料(加入橡膠中可以顯著提高其力學(xué)性能的材料)浸以樹脂，一面或兩面覆以銅箔，經(jīng)熱壓而成的一種板狀材料，稱為覆銅箔層壓板，它是做印制電路板的基本材料，常叫基材．小明同學(xué)是電子制作愛好者，他想應(yīng)用所學(xué)的物理學(xué)問來測量覆銅板的導(dǎo)電銅膜厚度．于是他從資料上查得導(dǎo)電銅膜的電阻率ρ＝1.75×10－8Ω·m，并利用下列器材完成了這個試驗：A．電源E(電動勢為6V，內(nèi)阻不計)B．取待測長方形覆銅板一塊，將兩個粗銅條A、B平行壓置在覆銅板的兩端，與覆銅板接觸良好，用作電極，如此就制成了待測電阻R(阻值約為2Ω)C．滑動變阻器(總阻值約為10Ω)D．定值電阻R2(電阻值R2＝6Ω)E．毫米刻度尺和游標(biāo)卡尺F．電壓表V(量程為0～6V，內(nèi)阻很大)G．電流表A(量程為0～0.6A，內(nèi)阻約為5Ω)H．開關(guān)K，導(dǎo)線若干甲乙(1)請在圖甲的實物圖中完成實物連線，要求試驗測量精度高．(2)小明在接通電路之前，先用游標(biāo)卡尺測得覆銅板寬度d為8.02mm.(3)小明用毫米刻度尺測兩電極A、B間的距離L＝1.001m.(4)圖乙中的6個點表示試驗中測得的6組電流I、電壓U的值，請完成作圖，若所得圖線的斜率用k表示，則導(dǎo)電銅膜的電阻R＝________(用k及題中所給字母表示)，依據(jù)試驗數(shù)據(jù)及I-U圖線求出導(dǎo)電銅膜的電阻R＝________Ω(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).(5)計算導(dǎo)電膜厚度h的值為________mm(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).[解析](1)為測多組試驗數(shù)據(jù)，滑動變阻器應(yīng)采納分壓接法，銅膜電阻很小，為愛護電路應(yīng)把定值電阻與待測電阻串聯(lián)，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于銅膜電阻，電流表應(yīng)采納外接法，實物電路圖如圖所示：(4)依據(jù)坐標(biāo)系內(nèi)描出的點作出圖象如圖所示：由圖示圖象可知，圖象的斜率k＝eq\f(I,U)，銅膜電阻R＝eq\f(U,I)－R2＝eq\f(1,k)－R2，銅膜的電阻阻值R＝eq\f(U,I)－R2＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,0.5)－6))Ω＝2.0Ω；(5)由電阻定律可知R＝ρeq\f(L,S)＝ρeq\f(L,dh)，解得h＝eq\f(ρL,dR)＝eq\f(1.75×10－8×1.001,8.02×10－3×2.0)m≈1.1×10－6m＝1.1×10－3mm.[答案](1)實物電路圖如解析圖所示(4)圖象如解析圖所示eq\f(1,k)－R22.0(5)1.1×10－313．(10分)如圖所示，M為一線圈電阻RM＝0.4Ω的電動機，R＝24Ω，電源電動勢E＝40V．當(dāng)開關(guān)S斷開時，志向電流表的示數(shù)I1＝1.6A，當(dāng)開關(guān)S閉合時，志向電流表的示數(shù)為I2＝4.0A．求：(1)電源內(nèi)阻r；(2)開關(guān)S閉合時，通過電動機的電流及電動機消耗的總功率．[解析](1)S斷開時，電源與定值電阻構(gòu)成串聯(lián)回路，E＝I1(R＋r)，電源內(nèi)阻r＝eq\f(E,I1)－R＝1Ω.(2)S閉合后，定值電阻與電動機構(gòu)成并聯(lián)電路，電流表測干路電流，路端電壓U＝E－I2r＝36V通過定值電阻的電流I2′＝eq\f(U,R)＝1.5A通過電動機的電流I2″＝I2－I2′＝2.5A電動機消耗的總功率即電動機的電功率，P＝UI2″＝90W.[答案](1)1Ω(2)2.5A90W14．(10分)如圖所示的電路中，兩平行金屬板A，B水平放置，接入如圖所示電路中，兩板間的距離d＝50cm，電源電動勢E＝15V，內(nèi)電阻r，電阻R1＝4Ω，R2＝10Ω，閉合開關(guān)S，待電路穩(wěn)定后，將一帶電的小球放入板間恰能保持靜止，若小球質(zhì)量為m＝2×10－2kg，電量q＝1×10－2C(1)小球帶正電還是負(fù)電，電容器的電壓為多大？(2)電源的內(nèi)阻為多大？(3)電源的效率是多大？(取g＝10m/s2)[解析](1)小球放入板間后，受重力和電場力作用，由二力平衡知，小球應(yīng)帶負(fù)電，且mg＝qeq\f(U2,d)，代入數(shù)據(jù)解得：U2＝10V.(2)電路中的電流為：I＝eq\f(U2,R2)＝eq\f(10,10)A＝1A依據(jù)閉合電路歐姆定律得：E＝U2＋I(R1＋r)代入數(shù)據(jù)解得：r＝1Ω.(3)電源的效率：η＝eq\f(UI,IE)×100%＝eq\f(U1＋U2,E)×100%＝eq\f(4＋10,15)×100%≈93.3%.[答案](1)負(fù)電10V(2)1Ω(3)93.3%15．(10分)如圖甲所示的電路，當(dāng)變阻器的滑片從一端滑到另一端的過程中兩電壓表的示數(shù)隨電流表示數(shù)的變更狀況如圖乙中的A、B兩直線所示，不考慮電表對電路的影響．問：(1)電壓表V1、V2的示數(shù)隨電流表示數(shù)的變更圖象分別為U-I圖象中的哪一條直線？(2)定值電阻R0、變阻器的總電阻分別為多少？(3)試求處電源的電動勢和內(nèi)阻．[解析](1)電壓表V1的示數(shù)隨電流表示數(shù)的變更圖象為B，電壓表V2的示數(shù)隨電流表示數(shù)的變更圖象為A.(2)由乙圖可知，電阻R0的值等于圖線A的斜率，即R0＝eq\f(ΔU,ΔI)＝eq\f(6－1.5,2－0.5)Ω＝3Ω當(dāng)R全部接入電路時，電路中電流最小，為0.5A．則eq\f(7.5,0.5)Ω＝R＋R0，R＝15Ω－3Ω＝12Ω.(