高中物理必修3電路及其應用綜合題訓練

高中物理必修3電路及其應用綜合題專題訓練

姓名：班級：考號：

一、綜合題（共18題）

1、24-A.（本題供選修1-1的考生作答）

麥克斯韋預言了電磁波的存在，赫茲用實驗證實了這一預言.電磁波按照波長由長到短排列

依次是：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、、/射線.南京調(diào)頻音樂電臺的播

放頻率是105.8MHz,已知電磁波的傳播速度為3.0X10'm/s,則該電臺信號的波長

是m.

24-B.（本題供選修3-1的考生作答）

產(chǎn)前聚號DS3-055

球助冷腳苦

使^^率先上

樂?？凇y一I某品牌電熱水壺的銘牌如下面所示.用該電熱水壺燒水，在額定電壓下

工作時，它的工作電流是A,正常工作Imin消耗的電能是J.

2、在科技活動中某同學利用自制的電子秤來稱量物體的質(zhì)量,如圖所示為電子秤的原理圖，

托盤和彈簧的電阻與質(zhì)量均不計.滑動變阻器的滑動端與彈簧上端連接，當托盤中沒有放物體

時，電壓表示數(shù)為零.沒變阻器的總電阻為尼總長度為電源電動勢為內(nèi)阻為八限流

電阻的阻值為必，彈簧勁度系數(shù)為人不計一切摩擦和其他阻力，電壓表為理想表，當長盤

上放上某物體時，電壓表的示數(shù)為M求此時稱量物體的質(zhì)量.

3、如圖所示，一電荷量q=3Xl（PC帶正電的小球，用絕緣細線懸于豎直放置足夠大的平行

金屬板中的0點。電鍵S合上后，當小球靜止時，細線與豎直方向的夾角a=37°o已知兩

板相距d=0.1m,電源電動勢2=15V,內(nèi)阻L0.5Q,電阻石=3。，尼二兄二兄二8。。g取lOm/s*

已知血370=0.6,cos370=0.8o求：

（1）電源的輸出功率;

（2）兩板間的電場強度的大小;

（3）帶電小球的質(zhì)量。

4、如圖所示電路，電源電動勢后4.8V,內(nèi)阻尸0.4Q,電阻兄=兄=尼=4。，K兩端連接

一對豎直放置的平行金屬板M、N,板間電場視為勻強電場。板間固定一根與板面垂直長度與

板間距相等的光滑絕緣細桿AB,AB上套一個質(zhì)量陽二1幻1紜的帶電環(huán)夕，夕的電荷量為

?=（視為點電荷，不影響電場分布），電鍵S斷開時，將帶電環(huán)夕從桿的左端A處

由靜止釋放，夕運動到桿的中點。時，速度片0.8m/s,求：

（1）電鍵S斷開時，電路的總電流

（2）用的阻值。

（3）電鍵S閉合時，流過電鍵S的電流4。

5、在如圖12所示的電路中，兩平行正對金屬板43水平放置，兩板間的距離?4.Ocnu

電源電動勢后400V,內(nèi)電阻尸20Q,電阻4=1980。。閉合開關(guān)S,待電路穩(wěn)定后，將一帶

正電的小球（可視為質(zhì)點）從〃板上的小孔以初速度叱1.0m/s豎直向上射入兩板間，小球

恰好能到達力板。若小球所帶電荷量TLOXIOP,質(zhì)量獷2.0X10"g,不考慮空氣阻力，

忽略射入小球?qū)﹄娐返挠绊?，取爐lOm/s?。求：

（1）力、8兩金屬板間的電壓的大小〃;

（2）滑動變阻器消耗的電功率夕乃

（3）電源的效率n0

6、在如圖13所示的電路中，兩平行正對金屬板小A水平放置，兩板間的距離大4.0cm。

電源電動勢后400V,內(nèi)電阻尸20Q,電阻A=1980。。閉合開關(guān)S,待電路穩(wěn)定后，將一帶

正電的小球（可視為質(zhì)點）從方板上的小孔以初速度％二l.0m/s豎直向上射入兩板間，小球

恰好能到達力板。若小球所帶電荷量.LOXIOP,質(zhì)量獷NOXlVkg,不考慮空氣阻力,

忽略射入小球?qū)﹄娐返挠绊懀tlOm/s?。求：

（1）滑動變阻器接入電路的阻值；

（2）滑動變阻器消耗的最大電功率尸沿;

（3）小球從〃板到達力板所需時間。

圖

7、如題24圖所示，電源電動勢為E,內(nèi)阻為r,滑動變阻器全電阻為R,且R=3r.間

距為d的兩平行金屬板AB、CD豎直放置，閉合開關(guān)S,板間電場視為勻強電場.板間有一長

為L的絕緣細輕桿，桿能繞水平固定轉(zhuǎn)軸。在豎直面內(nèi)無摩擦轉(zhuǎn)動，桿上端固定質(zhì)量為in帶

電量為+q的金屬小球M,桿下端固定質(zhì)量為21n帶電量為-q的金屬小球N,己知0N=20M,并

2mgd

且"T,兩帶電小球可視為點電荷，不影響勻強電場的分布，兩電荷間相互作用力不計，

取重力加速度為g?，F(xiàn)調(diào)節(jié)滑片P使其處于滑動變阻器中點，閉合電鍵s,待電場穩(wěn)定后討論

以下問題。求：

（1）兩板間電壓u

（2）若將絕緣細輕桿從圖示豎直位置由靜止開始釋放，輕桿將繞轉(zhuǎn)軸0順時針轉(zhuǎn)動，

試求小球M運動的最大速度.（用g、L表示）

A

M

0

N

題24圖

8、某課外小組設計了一種測定風速的裝置，其原理如圖所示，一個勁度系數(shù)A=1300N/m,

自然長度乙=0.5m彈簧一端固定在墻上的材點，另一端”與導電的迎風板相連，彈簧穿在光

滑水平放置的電阻率較大的金屬桿上，彈簧是不導電的材料制成的。迎風板面積S=0.5m)

工作時總是正對著風吹來的方向。電路的一端與迎風板相連，另一端在."點與金屬桿相連。

迎風板可在金屬桿上滑動，且與金屬桿接觸良好。定值電阻不一1.0Q,電源的電動勢K—12V,

內(nèi)阻r=0.5Q。閉合開關(guān)，沒有風吹時，彈簧處于原長，電壓表的示數(shù)〃=3.0V,某時刻由

于風吹迎風板，電壓表的示數(shù)變?yōu)閱T=2.0V。(電壓表可看作理想表)求：

(1)金屬桿單位長度的電阻;

(2)此時作用在迎風板上的風力;

(3)假設風(運動的空氣)與迎風板作用后的速度變?yōu)榱?，空氣的密度為L3kg/m:求風速

多大。

9、如圖所示，電源電動勢￡=6V,電源內(nèi)阻不計。定值電阻用=2.4kC、%二4.8kQ。

⑴若在劭之間接一個elOOuF的電容器，閉合開關(guān)S,電路穩(wěn)定后，求電容器上所帶的電

荷量；

⑵若在a。之間接一個內(nèi)阻吊二4.8kQ的電壓表,

10、(2012全國高考四川理綜卷)四川省“十二五”水利發(fā)展規(guī)劃指出，若按現(xiàn)在供水能

力測算，我省供水缺口極大，蓄水提水是目前解決問題的重要手段之一。某地要把河水抽高

20m,進入蓄水池，用一臺電動機通過傳動效率為80%的皮帶，帶動效率為60%的離心水泵

工作。工作電壓為380V,此時輸入電動機的電功率為19kM電動機的內(nèi)阻為0.4。。已知水

2

的密度為IXlO'kg/m：重力加速度取10m/so求：

(1)電動機內(nèi)阻消耗的熱功率；

(2)將蓄水池蓄入864m的水需要的時間(不計進、出水口的水流速度)。

11、如圖甲所示是某研究性學習小組自制的電子秤原理圖，利用電壓表的示數(shù)來表示物體的

質(zhì)量.托盤與電阻由彈簧相連，托盤與彈簧的質(zhì)量均不計.滑動變阻器的滑動端與彈簧上端

連接，當盤中沒有放物體時，電壓表示數(shù)為零.設變阻器總電阻為凡總長度為〃電源電動

勢為E,內(nèi)阻為r,限流電阻阻值為此，彈簧勁度系數(shù)為匕若不計一切摩擦和其他阻力.

(1)試推出電壓表示數(shù)”與所稱物體質(zhì)量力的關(guān)系式；

(2)由(1)計算結(jié)果可知，電壓表示數(shù)與待測物體質(zhì)量不成正比，不便于進行標注刻度，為了

使電壓表示數(shù)與待測質(zhì)量成正比，請你利用原有器材在該小組研究的基礎上進行改進，在圖

乙上完成改進后的電路圖，并推出電壓表示數(shù)區(qū)與待測物體質(zhì)量力的關(guān)系式.

12、如圖甲所示是某研究性學習小組自制的電子秤原理

；圖，利用電壓表的示數(shù)來表示物體的質(zhì)量.托盤與電阻由

口彈簧相連，托盤與彈簧的質(zhì)量均不計.滑動變阻器的滑動

端與彈簧上端連接，當盤中沒有放物體時，電壓表示數(shù)為

一零.設變阻器總電阻為凡總長度為乙電源電動勢為￡,

乙內(nèi)阻為八限流電阻阻值為此，彈簧勁度系數(shù)為匕若不

T計一切摩擦和其他阻力.

(1)試推出電壓表示數(shù)〃與所稱物體質(zhì)量m的關(guān)系式;

(2)由(1)計算結(jié)果可知，電壓表示數(shù)與待測物體質(zhì)量不成正比，不便于進行標注刻度，為了

使電壓表示數(shù)與待測質(zhì)量成正比，請你利用原有器材在該小組研究的基礎上進行改進，在圖

乙上完成改進后的電路圖，并推出電壓表示數(shù)〃與待測物體質(zhì)量勿的關(guān)系式.

13、一電路如圖所示，電源電動勢￡=28V

內(nèi)陽廣二201,電阻&=12C卜

&=&=4c},為二於,C為平行

板電容器，其電容C=3.0pF,虛線到兩極板距離相等，極板長ZH返國，兩極板

的市匣日d=1.0xl0-2mk

(1)若開關(guān)S處于斷開狀態(tài)，則當其閉合后，求流過R的總電量為多少？

(2)若開關(guān)S斷開時，有一帶電微粒沿虛線方向以正巫*的初速度射入C

的電場中，剛好沿虛線勻速運動,問：當開關(guān)S閉合后,此帶電微粒以相同初速度沿虛線方

向射入C的電場中，能否從C的電場中射出？(要求寫出計算和分析過程,g取10m/s4)

14、電動自行車因其價格相對于摩托車低廉，而且污染小,受到群眾喜愛，某電動車銘牌如下

表所示。

規(guī)格后輪驅(qū)動直流永磁電機

車型：20，'電動自行

電機輸出功率：175W

車

電源輸出電壓：236V額定工作電壓/電流：36V/5A

整車質(zhì)量：40kg最大載重量：120kg

(1)求此車所裝電動機的線圈電阻。

(2)求此車所裝電動機在額定電壓下正常工作時的效率。

一個60kg的人騎著此車，如果電動自行車所受阻力為人和車重的0.02倍，求電動自行車在

平直公路上行駛的最大速度。gHX10m/s2o

15、（2013上海崇明縣期末）如圖所示，一個帶電量為q,質(zhì)量為力的小球用絕緣細線懸掛

在兩塊豎直的彼此絕緣平行金屬板A、B中，兩板間距離為a讓A、B兩板連接到一個電動

勢為&二技改幽，內(nèi)電阻為r的直流電源上，能在AB間形成一個勻強電場.設帶電小球?qū)?/p>

原電場沒有影響.求：

（1）帶電小球帶電的性質(zhì)和小球偏離豎直線的夾角3

（2）如果保持電源電動勢不變，改變AB間距離，待穩(wěn)定后發(fā)現(xiàn)懸掛小球的細線偏角為6講，

則此時AB兩板間距離為多少？

16、在如圖所示的電路中，兩平行正對金屬板A、B水平放置,

兩板間的距離d=4.0cm。電源電動勢E=400V,內(nèi)電阻廠20。，

電阻R1二1980。。閉合開關(guān)S,待電路穩(wěn)定后，將一帶正電的小

球（可視為質(zhì)點）從B板上的小孔以初速度vOLOm/s豎直向

上射入兩板間，小球恰好能到達A板。若小球所帶電荷量

籌關(guān)題q=L0X10-7C,質(zhì)量m=2.0X10-4kg,不考慮空氣阻力，忽略

射入小球?qū)﹄娐返挠绊懀=10m/s2。求：

（1）A、B兩金屬板間的電壓的大小U；

（2）滑動變阻器消耗的電功率P滑；

（3）電源的效率no

17、（2012年合肥模擬）如圖（a）表示某電阻萬隨攝氏溫度Z變化的關(guān)系，圖中吊表示0°C

時的電阻值，〃表示圖線的斜率.若用該電阻與電池（電動勢為總內(nèi)阻為二）、電流表（滿偏

電流為4、內(nèi)阻為尺）、滑動變阻器*串聯(lián)起來，連接成圖（b）所示的電路，用該電阻做測

溫探頭，把電流表的電流刻度改為相應的溫度刻度，于是就得到一個簡單的“電阻溫度計”.

(1)使用“電阻溫度計”前，先要把電流表的刻度改為相應的溫度值，若溫度0〈右其對應的

電流分別為乙、%則11、人誰大？

(2)若該“電阻溫度計”的最低適用溫度為0℃,即當溫度為0℃時，電流表恰好達到滿偏

電流卻則變阻器〃的阻值為多大？

⑶若保持(2)中電阻*的值不變，則電流表刻度為,時所對應的溫度Z為多大？

(4)將電流表刻度盤換為溫度刻度盤，刻度均勻嗎？

18、如圖，一對很大的豎直放置的平行金屬板可以

繞M、N左右轉(zhuǎn)動，其之間存在一水平勻強電場。有

一長為1的輕質(zhì)細絕緣棒CA處于電場中，其一端可

繞0點在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，另一端A處固定一帶

電一°、質(zhì)量為勿的小球a,質(zhì)量為2卬的絕緣不帶電

小球b固定在0A棒中點處，滑動變阻器電阻足夠大,

當變阻器滑片在P點處時、棒靜止在與豎直方向成30°角的位置，已知此時BP段的電阻為R,

M、N兩點間的距離為義試求：(重力加速度為g)

(1)求此時金屬板間電場的場強大小民

(2)若金屬板順時針旋轉(zhuǎn)。=30°(圖中虛線表示)，并移動滑片位置，欲使棒靜止在與

豎直方向成30°角的位置，BP段的電阻應調(diào)節(jié)為多大？

(3)若金屬板不轉(zhuǎn)動，將BP段的電阻突然調(diào)節(jié)為第吊則小球b在擺動過程中的最大動能

是多少？

一、綜合題

1、24.24-A(4分)X射線2.8(每空2分)；

24-B.（4分）452800（每空2分）

2、解析：設托盤上放上質(zhì)量為R的物體時，彈簧的壓縮量為X,由題設知：桁里二%,則

k①(2分)

由全電路歐姆定律知：

*+號+,②（2分）

(1分)

聯(lián)立①②③求解得

(1分)

本題難度中等.這是一道壓力傳感器題，通過滑動變阻器的位置改變，匚妙地把電壓和彈簧的

壓縮量聯(lián)系起來.

3、解析：(1)R外二7.0。R總二7.5。1=15/7.5=2A2'

P出=I2R外=22X7.=28w2'

(2)U外=IR=2X7=14V2'

E=U/d=14/0.l=140V/mT

(3)Eq=mgtg37°2'

m=Eq/gtg37°=(140X3X10-5)/(10X0.75)=5.6X10-,kg2'

4、解：

(1)S斷開：帶電環(huán)夕從A點運動到。點，僅有電場力做功，

由動能定理：久〃一’5的?解得：%=1百，

=工2產(chǎn)

1--口燭）

電路的總電流：號（共4分）

（2）

U翔=z一"刷一"=1,2*/

2-7——-——0.64工

柄為1顯

:.%=%=20

（共5分）

（3）S閉合：等效電路如右圖，流過電鍵S的電流%=,政-4。

s-4、及］.2?禺_臉

外（電+展。+舄~

/=——=2a.

4小廣

.i,1

=-3=L4i上2=—J=J.2/

24

，*3=%+%=1:火（共5分）

R3

-----------------0-

__

（S閉合）

5、（1）小球從8板上的小孔射入恰好到達力板的過程中,在電場力和重力的作用下做勻減

速直線運動，設力、3兩極板間電壓為〃，根據(jù)動能定理有

工

-qU-mgd=Q-2mvQ....................................................................................................（2分）

解得優(yōu)=200V（1分）

（2）設此時滑動變阻器接入電路中的電阻值為"濟，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電路中的

過

電流/=舄+公.........................................（1分）

根據(jù)部分電路歐姆定律可知U=IR^..................................（1分）

解得y??=2.0X103Q...............................................（1分）

*%=20W

滑動變阻器消耗的電功率（1分）

（3）電源的效率

司「因十%）

;99.5%

氣-產(chǎn)（區(qū)+/+玲

（2分）

6、答案：(1)心尸2.0X10,Q；(2)〃曲二20肌(3)38.0Xl(Ts

7、解：（1）設通過電源的電流強度為1,由閉合電路的歐姆定律得：U（2分）

x2

27—7--Y=二百

兩板間電壓U：有一萬（2分）解得：^8（2分）

（2）設輕桿繞轉(zhuǎn)軸。順時針轉(zhuǎn)過加時，小球時獲得最大速度加，同時小球,V獲得最大速度七,

由二者運動角速度關(guān)系：霍得：即（4分）

設平行金屬板間電場強度大小為型，山能量守恒得；

T/”9.r1.1

次W］（：一必學+遍方叁口8+己=2儂號Q-cos3+彳*北+三2%彳《分）

可解得：-6-6（4分）

8、解：（1）無風時金屬桿接入電路的電阻為石

5二一--公

有,R+/+舄

口/用+r)…

舄r=qJ=0.5Q

得3一3

所以金屬桿單位長度的電阻

尺j一

（6分）

（2）有風時金屬桿接入電路的電阻為其

a.二——--扁

有J衣+〃+&」

廣%—+廠）…

扁=―F7-二°因

得石一（3分）

此時，彈簧的長度

八區(qū)；….3

舄m

彈簧的壓縮量無-4,4R2m（3分）

根據(jù)平衡條件，此時的風力

P-hr-260N（2分）

（3）設風速為兀在△方時間內(nèi)接觸到吹風板的空氣質(zhì)量為Nm

Am=PSvbt（2分）

根據(jù)動量定理可得

f處-QJA&V（2分）

1T

v-,I-**-八c八Qmifs

M（2分）

9、答案：⑴4X10-(2)3V

解析：⑴設電容器上的電壓為％,馬+舄

電容器的帶電荷量C=)k

解得：&=4X10~4C

正=修?？

⑵設電壓表與總并聯(lián)后電阻為花井.種弱+&

則電壓表上的電壓為：&+*弄

解得：LF=3V

10、答案：(D1X1O3W(2)2X10s

解析：(D設電動機的電功率為R則夕斗7

設電動機內(nèi)阻r上消耗的熱功率為Pr,則只二/7

代入數(shù)據(jù)解得代=1X10%

(2)設蓄水總質(zhì)量為機所用抽水時間為仁已知抽水高度為力，容積為匕水的密度為。,

則加0V

設質(zhì)量為M的河水增加的重力勢能為4切，則/胡三磨力

設電動機的輸出功率為%則其二尸一々

根據(jù)能量守恒定律得potxmx80%=/功

代人數(shù)據(jù)解得b2X1O」S

11、解析：(1)設變阻器的上端到滑動端的長度為M根據(jù)題意，由平衡條件知：m尹kx,

0為Rx=xR/L,

由電路關(guān)系有也=RxROr,

mgRR

聯(lián)立解得〃=mgRkL(ROr；

⑵改進后的電路圖如圖所示.

由平衡條件知：mg=kx

Rx=xR/L

R—

Ux=RROr.

mgRE

聯(lián)立解得tt=H,(HROr；：\

答案：(1)U,=mgRkL(ROr；(2)圖見解析

U=kT<(HROr；：

12、解析：(1)設變阻器的上端到滑動端的長度為x,根據(jù)題意，由平衡條件知：1ng=kx,

因為Rx=xR/L,

由電路關(guān)系有Ux=嬴正，

蜂RE

聯(lián)立解得U=吃越〈式

⑵改進后的電路圖如圖所示.

由平衡條件知：mg=kx

R尸xRlL

Ux=RRZr.

聯(lián)立解得《=畫誤。力.

答案：⑴比=危函營（2）圖見解析

U產(chǎn)市函而）

R

13、【答案】（1）6xlO"C］（2）微粒不能從C的電場中射出。

【解析】

試題分析：（1）S斷開時，電阻R3兩端電壓為

U,=——&——￡=16V-_

凡+&+

--------i-----e----r------------------------------1分

S閉合后，外阻為

R=舄（3+④=6」

&+（&+&）-----------------------1分

-D-

Z7=——￡=21V^

路端電壓為—R±r_______?分

電阻兄兩端電壓為

U"號刀=14V=

0+&廠______________________1分

所求流過Ri的總電量為

△。二通一期=6.0x10-12斗^

西

（2）設微粒質(zhì)量為m,電量為q,當開關(guān)S斷開時有：__J

當開關(guān)S閉合后，設微粒加速度為a,則d

刁

設微粒能從C的電場中射出，則水平方向：—九J豎直方向:

y——cit丁

^=6.25xl0-3m>-^

由以上各式求得：2f故微粒不能從C的電場中射

出。

解析：（1）電機輸出功率：P.=l-5W,額定工作電壓U=36V,額定工作電流

1=5A

發(fā)熱功率PL=I二R,

由能量守恒定律，UI=P?P.

聯(lián)立解得丑=0.2d

C：電動自行車效率：月二生二工100。0=97。0。

UI36x5

（3）當電動自行車達到最大速度時，合外力為零，牽引力F等于阻力，即

F=0.02Qfcm^

P-=Fv,

14、解得行駛的最大速度\-87?mSo

15、解析：（1）（4分）負電（1分）

如圖丑q二冽皿0①（1分）

曲■附g

②（1分）

由①②得6=33°（1分）

（2）（4分）6=5?！阍O此時電場強度為百

立》二給運證:60③（1分）

*=，區(qū)陽

0④

?、荩?分）

□=層/⑥（1分）

由