高中物理第八章恒定電流章末自測卷（第八章）

章末自測卷(第八章)(限時：45分鐘)一、單項選擇題1.經典物理學認為金屬的電阻源于定向運動的自由電子與金屬離子(即金屬原子失去電子后的剩余部分)的碰撞，且金屬導體中通過恒定電流形成了穩(wěn)恒的電場，已知銅的電阻率為ρ，單位體積內的自由電子數(shù)量為n，自由電子的質量為m、帶電荷量為e，假設自由電子與金屬離子碰撞后減速到零，且碰撞時間極短，則銅導線中自由電子連續(xù)兩次與金屬離子碰撞的時間間隔的平均值為()A.eq\f(2m,nρe)B.eq\f(2m,nρe2)C.eq\f(2ρm,ne2)D.eq\f(2nm,ρe2)答案B解析設銅導線的長度為l，橫截面積為S，金屬導線內的勻強電場場強為E，則電子定向移動的加速度為a＝eq\f(eE,m)，經過時間t獲得的定向移動速度為v＝at＝eq\f(eEt,m)，在時間t內的平均速度為eq\x\to(v)＝eq\f(1,2)v＝eq\f(eEt,2m)，則由電流微觀表達式I＝neSeq\x\to(v)＝eq\f(ne2ES,2m)t，由歐姆定律和電阻定律可知ρeq\f(l,S)＝eq\f(U,I)＝eq\f(El,I)，聯(lián)立解得t＝eq\f(2m,nρe2)，B正確.2.在如圖1所示的電路中，電源內阻不可忽略，在調節(jié)可變電阻R的阻值過程中，發(fā)現(xiàn)理想電壓表的示數(shù)減小，則()圖1A.R的阻值變大B.路端電壓不變C.干路電流減小D.路端電壓和干路電流的比值減小答案D解析由題意知，理想電壓表的示數(shù)減小，說明與電壓表并聯(lián)的電阻變小，即可變電阻R接入電路的電阻變小，選項A錯誤；由閉合電路歐姆定律知，電路總電流變大，路端電壓變小，選項B、C錯誤；由于外電路總電阻變小，結合電阻定義式R＝eq\f(U,I)知，路端電壓和干路電流的比值減小，選項D正確.3.如圖2所示，K1、K2閉合時，一質量為m、帶電荷量為q的液滴，靜止在電容器的A、B兩平行金屬板間.現(xiàn)保持K1閉合，將K2斷開，然后將B板向下平移到圖中虛線位置，則下列說法正確的是()圖2A.電容器的電容增大B.A板電勢比電路中Q點電勢高C.液滴將向下運動D.液滴的電勢能增加答案B解析由平行板電容器電容的決定式可知，板間距離增大，電容減小，A項錯誤；K1、K2閉合時，R1中無電流通過，故B板電勢為零，電容器兩極板電勢差與R2兩端電壓相等，電阻R2下端接地，故Q點與電容器上極板電勢相等.斷開開關K2，電路結構未發(fā)生變化，Q點電勢不變，電容器所帶電荷量保持不變，B板下移，即板間距離d增大，由C＝eq\f(Q,U)＝eq\f(εrS,4πkd)可知，d增大，其他物理量保持不變，則兩極板電勢差U增大，B板電勢為零不變，故A板電勢升高，B項正確；由場強與電勢差關系E＝eq\f(U,d)及eq\f(Q,U)＝eq\f(εrS,4πkd)可知，E＝eq\f(4πkQ,εrS)，故兩極板間場強不變，因此帶電液滴受電場力不變，液滴保持靜止，C項錯誤；根據(jù)U＝Ed知，液滴距離下極板B的距離增大，所以液滴所在位置與B板的電勢差增大，B板電勢為零，故液滴所在位置電勢φ升高，液滴靜止，上極板與電源正極相連，故液滴帶負電，由Ep＝qφ可知液滴的電勢能降低，D項錯誤.4.(2018·山東淄博調研)如圖3所示的電路中.電源電動勢為E，內阻為R，L1和L2為相同的燈泡，每個燈泡(阻值恒定不變)的電阻和定值電阻相同，阻值均為R，電壓表為理想電表，K為單刀雙擲開關，當開關由1位置打到2位置時，下列說法中正確的是()圖3A.L1亮度不變，L2將變暗B.L1將變亮，L2將變暗C.電源內阻的發(fā)熱功率將變小D.電壓表讀數(shù)將變小答案D解析開關擲到位置1時，燈泡L1和L2并聯(lián)，并聯(lián)電阻R并＝eq\f(R·R,R＋R)＝eq\f(R,2)，電路總電阻R總＝R＋R＋eq\f(R,2)＝eq\f(5R,2)，干路電流I＝eq\f(E,R總)＝eq\f(2E,5R)，根據(jù)并聯(lián)電路電流與電阻成反比可得流過燈泡L1和L2的電流相等，即I1＝I2＝eq\f(E,5R).開關擲到2位置時，燈泡L1與定值電阻串聯(lián)，然后與燈泡L2并聯(lián)，并聯(lián)電阻為R并′＝eq\f(R＋RR,R＋R＋R)＝eq\f(2R,3)，電路總電阻R總′＝R＋eq\f(2R,3)＝eq\f(5R,3)，干路電流I′＝eq\f(E,R總′)＝eq\f(3E,5R)，根據(jù)并聯(lián)電路電流與電阻成反比可得流過燈泡L1的電流I1′＝I′×eq\f(1,3)＝eq\f(E,5R)，流過燈泡L2的電流I2′＝I′×eq\f(2,3)＝eq\f(2E,5R).據(jù)此判斷，開關由1位置打到2位置時，流過燈泡L1的電流大小不變，燈泡亮度不變，流過燈泡L2的電流變大，燈泡變亮，所以選項A、B錯誤.總電流變大，電源內阻的發(fā)熱功率變大，選項C錯誤.總電流變大，內電壓變大，路端電壓變小，電壓表示數(shù)變小，選項D正確.二、多項選擇題5.電動汽車是以車載電源為動力，開啟了“綠色出行”的新模式.某電動汽車電源電動勢為400V，內阻為0.5Ω，充滿電時儲存的可用電能為64kW·h，汽車運行時電源的放電電流為100A，熄火后電源的放電電流為100mA.下列說法正確的是()A.汽車運行時，電源持續(xù)放電的時間可超過1hB.汽車熄火后，電源持續(xù)放電的時間可超過60天C.汽車運行時電源的輸出功率為35kWD.汽車運行時電源的效率為95%答案ABC解析充滿電儲存電能WE＝64kW·h，汽車運行時，電源的放電電流為I1＝100A，放電功率P1＝EI1＝400×100W＝40kW，電源持續(xù)放電的時間t1＝eq\f(WE,P1)＝1.6h，超過1h，選項A正確；汽車熄火后，電源的放電電流為I2＝100mA，放電功率P2＝EI2＝400×0.1W＝0.04kW，電源持續(xù)放電的時間t2＝eq\f(WE,P2)＝1600h，約66.7天，可超過60天，選項B正確；汽車運行時電源輸出功率P出＝P1－I12r＝40kW－5kW＝35kW，選項C正確；汽車運行時電源效率η＝eq\f(P出,P1)×100%＝87.5%，選項D錯誤.6.A、B兩塊正對的金屬板豎直放置，在金屬板A的內側表面系一絕緣細線，細線下端系一個帶電小球(可視為點電荷).兩塊金屬板接在如圖4所示的電路中，電路中的R1為光敏電阻(其阻值隨所受光照強度的增大而減小)，R2為滑動變阻器，R3為定值電阻.當R2的滑片P在中間時閉合開關S，此時電流表和電壓表的示數(shù)分別為I和U，帶電小球靜止時絕緣細線與金屬板A的夾角為θ，電源電動勢E和內阻r一定，電表均為理想電表.下列說法中正確的是()圖4A.無論將R2的滑動觸頭P向a端移動還是向b端移動，θ均不會變化B.若將R2的滑動觸頭P向b端移動，則I減小，U減小C.保持滑動觸頭P不動，用較強的光照射R1，則小球重新達到穩(wěn)定后θ變小D.保持滑動觸頭P不動，用較強的光照射R1，則U變化量的絕對值與I變化量的絕對值的比值不變答案ACD7.如圖5所示，直流電源、滑動變阻器、平行板電容器與理想二極管(正向電阻為0，反向電阻為∞)連接，電源負極接地.開始時電容器不帶電，閉合開關S，穩(wěn)定后，一帶電油滴恰能靜止在電容器中的P點.在開關S保持接通的狀態(tài)下，下列說法正確的是()圖5A.當滑動變阻器的滑片向上滑動時，帶電油滴會向上運動B.當電容器的上極板向上移動時，帶電油滴會向下運動C.當電容器的下極板向下移動時，P點的電勢不變D.當電容器的下極板向左移動時，P點的電勢會升高答案AD解析帶電油滴恰好靜止，其合力為零，受到豎直向下的重力和豎直向上的電場力，即mg＝qE.當滑動變阻器的滑片向上滑動時，其電阻值變大，電容器兩端的電壓U變大，對電容器進行充電，兩極板間電場強度E變大，帶電油滴受到的電場力大于重力，會向上運動，選項A正確；當電容器的上極板向上移動時，極板間距d變大，根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)＝eq\f(Q,U)，電容器的電荷量Q應減小，但由于二極管的單向導電性，電容器只能進行充電，不能進行放電，故此時，電容器的電荷量Q不變，電場強度E＝eq\f(U,d)＝eq\f(4πkQ,εrS)不變，帶電油滴仍靜止不動，選項B錯誤；同理，當電容器的下極板向下移動時，d變大，電場強度E不變，而P點到下極板的距離變大且下極板的電勢不變，故P點電勢升高，選項C錯誤；當電容器的下極板向左移動時，S變小，根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)＝eq\f(Q,U)和二極管的單向導電性，電容器的電荷量Q不變，電場強度E＝eq\f(4πkQ,εrS)變大，而P點到下極板的距離不變，故P點電勢升高，選項D正確.三、非選擇題8.(2017·安徽江南十校聯(lián)考)某同學身邊有一電動勢未知的電源和電壓表A，他想用以下器材組裝成歐姆表，并比較準確地測量該電源的電動勢和電壓表B的內阻.現(xiàn)有下列器材：電壓表A，滿偏電壓3V，內阻為1kΩ待測電壓表B，量程15V，內阻為幾千歐電動勢約15V，內阻3Ω的直流電源最大阻值為10kΩ的滑動變阻器R1最大阻值為1kΩ的滑動變阻器R2(1)本實驗中應選擇滑動變阻器(選填“R1”或“R2”).請在下面的方框內畫出所組裝的歐姆表的內部電路結構圖；(2)該同學組裝完畢并進行歐姆調零后，將待測電壓表接入電路中，兩電壓表示數(shù)如圖6所示，A、B電壓表讀數(shù)分別為V、V；圖6(3)通過本實驗測得該電源的電動勢為V，電壓表B的內阻為Ω.(計算結果保留兩位有效數(shù)字)答案(1)R1如圖所示(2)1.009.5(3)149.5×103解析(1)組裝歐姆表應將電源與表頭串聯(lián)，由于只給出一個3V量程的電壓表可供使用，故只能利用電源、電壓表和滑動變阻器串聯(lián)使用；歐姆表的中值電阻等于其內阻，歐姆調零時，表頭應滿偏，因電源電動勢約為15V，電壓表分壓3V，則滑動變阻器分壓約為12V，則此時滑動變阻器阻值應為電壓表內阻的4倍，則滑動變阻器應選最大阻值為10kΩ的R1.(2)A電壓表讀數(shù)為1.00V，B電壓表讀數(shù)為9.5V.(3)歐姆調零時，電壓表A滿偏，則此時電流I1＝eq\f(3V,1000Ω)＝0.003AI1＝eq\f(E,RA＋R1＋r)而接入待測電壓表后，電流I2＝eq\f(UA,RA)＝0.001A又I2＝eq\f(E,r＋R1＋RB＋RA)RB＝eq\f(UB,I2)＝9.5×103Ω解得E＝14V，RB＝9.5×103Ω9.(2017·河南六市一聯(lián))某學習小組設計了一個測定金屬絲電阻率的實驗電路如圖7所示.ab是一段粗細均勻的金屬電阻絲，R0是阻值為6Ω的保護電阻，學生電源的輸出電壓為10V，電流表可視為理想電表.圖7(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑如圖8所示，其直徑為mm.圖8(2)先接通電源，后閉合開關，發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)為零，利用多用電表檢查故障(電路中故障只有一處)，先將選擇開關旋至直流電壓擋，測得各點間的電壓如下表格.e、d間電壓e、c間電壓e、b間電壓e、a間電壓e、h間電壓0V10V10V10V10V由此可以判斷電路發(fā)生的故障是.(3)排除故障后進行實驗，閉合開關K，調節(jié)線夾的位置，記錄金屬電阻絲ab接入電路的長度L和對應的電流表的示數(shù)I，根據(jù)得到的實驗數(shù)據(jù)，作出了eq\f(1,I)－L圖象，如圖9所示.由圖象和測得的數(shù)據(jù)可估算出該金屬絲的電阻率為Ω·m(π取3，保留1位有效數(shù)字).圖9(4)若電流表不能視為理想電表，考慮電流表的電阻，則電阻率的測量值真實值.(選填“大于”“等于”或“小于”)答案(1)0.900±.001(2)c、d間斷路(3)6×10－6(4)等于解析(1)直徑d＝0.500mm＋40.0×0.01mm＝0.900mm.(2)因e、c間電壓為10V，而e、d間電壓為0V，則可判斷發(fā)生的故障是c、d間斷路.(3)由歐姆定律有I＝eq\f(U,R0＋RL)，又RL＝ρeq\f(L,S)，S＝π(eq\f(d,2))2，得eq\f(1,I)＝eq\f(4ρ,πd2U)L＋eq\f(R0,U)，再結合圖象得出eq\f(4ρ,πd2U)＝1.0A－1·m－1，解得ρ＝6×10－6Ω·m.(4)若考慮電流表內阻，則由歐姆定律有I＝eq\f(E,R0＋RA＋RL)，又RL＝ρeq\f(L,S)，S＝π(eq\f(d,2))2，得eq\f(1,I)＝eq\f(4ρ,πd2U)L＋eq\f(R0＋RA,U)，可知電流表內阻對電阻率的測量值沒有影響.10.(2017·山西五校四聯(lián))在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，需要測量一個規(guī)格為“2.5V0.5A”的小燈泡兩端的電壓和通過它的電流.現(xiàn)有如下器材：A.直流電源(電動勢3.0V，內阻不