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1、恒定電流
(45分鐘 100分)
一、選擇題(本題共8小題,每小題8分,共64分.1~5題為單選題,6~8題為多選題)
1.某電路如圖所示,已知電池組的總內(nèi)阻r=1 Ω,外電路電阻R=5 Ω,理想電壓表的示數(shù)U=3.0 V,則電池組的電動勢E等于( )
A.3.0 V B.3.6 V
C.4.0 V D.4.2 V
解析:B 由歐姆定律得I== A=0.6 A,又由閉合電路的歐姆定律得E=I(R+r)=0.6×(5+1) V=3.6 V.故選B.
2.在電噴汽車的進氣管道中,廣泛地使用著一種叫“電熱絲式空氣流量傳感器”的部件,其核心部分是一種用特殊的合金材料制作的電熱絲
2、,如圖所示,當進氣管道中的冷空氣流速越大時,電阻R兩端的電壓U0就變得越高,反之,電壓U0就越低,這樣,管道內(nèi)空氣的流量就轉(zhuǎn)變成了可以測量的電壓信號,便于汽車內(nèi)的電腦系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制,如果將這種電熱絲從汽車的進氣管道中取出,放在實驗中測量這種電熱絲,得到的伏安特性曲線正確的是( )
解析:D 設(shè)電熱絲的電阻為R絲,則U0=R,結(jié)合題意可知,U0越大,說明R絲越小,可見,電熱絲溫度越低,電阻值越小,故對應(yīng)的伏安特性曲線為D.
3.如圖所示,當開關(guān)S斷開時,電壓表示數(shù)為3 V,當開關(guān)S閉合時,電壓表示數(shù)為1.8 V,則外電阻R與電源內(nèi)阻r之比為( )
A.5∶3
B.3∶5
3、
C.2∶3
D.3∶2
解析:D S斷開時,電壓表的示數(shù)等于電源的電動勢,即:E=3 V,S閉合時,U外=1.8 V,所以U內(nèi)=E-U外=1.2 V.因U外=IR,U內(nèi)=Ir,所以R∶r=U外∶U內(nèi)=1.8 V∶1.2 V=3∶2.
4.(2018·日照模擬)如圖所示,E為內(nèi)阻不能忽略的電池,R1、R2、R3均為定值電阻,V與A均為理想電表;開始時開關(guān)S閉合,V與A均有讀數(shù),某時刻V和A的讀數(shù)均變大,則電路中可能出現(xiàn)的故障是( )
A.R1斷路 B.R2斷路
C.R1短路 D.R3短路
解析:B 當R1斷路時,電流表示數(shù)變?yōu)?,A錯誤;當R2斷路時,外電路的總電阻變大
4、,故路端電壓變大,即電壓表讀數(shù)變大,電路的總電流減小,故R1上的電壓減小,R3兩端電壓變大,故電流表讀數(shù)變大,與題目所給的現(xiàn)象吻合,B正確;當R1短路或R3短路時,外電路電阻變小,路端電壓變小,即電壓表示數(shù)變小,C、D錯誤.
5.(2018·長治模擬)用標有“6 V 3 W”的燈泡L1、“6 V 6 W”的燈泡L2與理想電壓表和理想電流表連接成如圖甲所示的實驗電路,其中電源電動勢E=9 V.圖乙是通過兩個燈泡的電流隨兩端電壓變化的曲線.當其中一個燈泡正常發(fā)光時( )
A.電流表的示數(shù)為1 A B.電壓表的示數(shù)約為6 V
C.電源輸出功率為4 W D.電源內(nèi)阻為0.5 Ω
解析
5、:C 因為兩燈泡串聯(lián),則電流相等,根據(jù)I=可知兩燈泡的額定電流分別為:0.5 A、1 A,當一個燈泡正常發(fā)光時,只能是L1燈泡,此時電路中的電流為0.5 A,即電流表的示數(shù)為0.5 A,選項A錯誤;從圖乙中看出另一個燈泡L2的實際電壓為2 V,即電壓表的示數(shù)約為2 V,選項B錯誤;此時電源的輸出功率為P出=P1+P2=3 W+0.5×2 W=4 W,選項C正確;外電路的電壓為8 V,則電源內(nèi)阻上的電壓為1 V,內(nèi)阻為:r== Ω=2 Ω,選項D錯誤.
6.如圖所示,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(guān)S,
6、穩(wěn)定后,一帶電油滴恰能靜止在電容器中的P點.在開關(guān)S保持接通的狀態(tài)下,下列說法正確的是( )
A.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
解析:AD 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,
7、極板間距d變大,根據(jù)C==,電容器的電荷量Q應(yīng)減小,但由于二極管的單向?qū)щ娦?,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==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==和二極管的單向?qū)щ娦裕娙萜鞯碾姾闪縌不變,電場強度E=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.
7.一額定功率為9 W、額定電壓為9 V的小燈泡L和一直流電動機并聯(lián),與定值電阻R=4 Ω串聯(lián)后接在電路中的A
8、B兩點間,電流表A為理想電表,電路如圖所示,燈泡的電阻不變.當AB間接電壓0.49 V時,電動機不轉(zhuǎn)、燈泡不亮,電流表示數(shù)為0.1 A;當AB間接電壓15 V時,電動機轉(zhuǎn)動起來、燈泡正常發(fā)光.則下列說法正確的是( )
A.電動機線圈電阻為1 Ω
B.燈泡正常發(fā)光時電流表示數(shù)0.5 A
C.燈泡正常發(fā)光時電流表示數(shù)1 A
D.電動機輸出的機械功率4.25 W
解析:AD 根據(jù)P=可知燈泡電阻RL==9 Ω,當AB間接電壓U=0.49 V時,電動機不轉(zhuǎn),為純電阻電路,電流表示數(shù)I=0.1 A,根據(jù)歐姆定律可知R兩端電壓UR=IR=0.4 V,燈泡兩端電壓U1=U-UR=0.09 V
9、,通過燈泡的電流I1==0.01 A,通過電動機的電流I2=I-I1=0.09 A,根據(jù)并聯(lián)電路特點可知電動機線圈電阻r==1 Ω,A正確.當AB間接電壓15 V時,燈泡正常發(fā)光,燈泡兩端電壓UL′=9 V,通過燈泡的電流IL′=1 A,則電動機兩端電壓UM′=9 V,R兩端電壓UR′=6 V,干路電流I′==1.5 A,電流表示數(shù)為1.5 A,通過電動機的電流IM′=I-IL′=0.5 A,則此時電動機輸出的機械功率P=UM′IM′-IM′2r=4.25 W,B、C錯誤,D正確.
8.工業(yè)生產(chǎn)中需要物料配比的地方常用“吊斗式”電子秤,圖甲所示的是“吊斗式”電子秤的結(jié)構(gòu)圖,其中實現(xiàn)稱質(zhì)量的關(guān)
10、鍵性元件是拉力傳感器.拉力傳感器的內(nèi)部電路如圖丙所示,R1、R2、R3是定值電阻,R1=20 kΩ,R2=10 kΩ,R0是對拉力敏感的應(yīng)變片電阻,其電阻值隨拉力變化的圖像如圖乙所示,已知料斗重1×103 N,沒裝料時Uba=0,g取10 m/s2.下列說法中正確的是( )
A.R3的阻值為40 kΩ
B.裝料時,R0的阻值逐漸變大,Uba的值逐漸變小
C.拉力越大應(yīng)變片電阻阻值也變大,Uba傳感器的示數(shù)也變大
D.應(yīng)變片的作用是把物體形變這個力學量轉(zhuǎn)換為電壓這個電學量
解析:AC 電路中,當沒裝料時Uba=0,此時拉力等于料斗重,為1×103 N,故應(yīng)變片電阻為R0=20
11、 kΩ,根據(jù)串、并聯(lián)電路電壓關(guān)系,有=,解得R3=40 kΩ,A正確.裝料時,R0的阻值逐漸變大,b點電勢升高,故Uba的值逐漸增加,B錯誤,C正確.應(yīng)變片的作用是把拉力這個力學量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學量,D錯誤.
二、實驗題(本題共3小題,共36分.第9、10題各10分,第11題16分.)
9.(1)如圖甲、乙、丙所示的三把游標卡尺,它們的游標尺分別為9 mm長10等分、19 mm長20等分、49 mm長50等分,它們的讀數(shù)依次為________mm、________mm、________mm.
(2)旋鈕式電阻箱如圖丁所示,電流從接線柱A流入,從B流出,則接入電路的電阻為______
12、__Ω.今欲將接入電路的電阻改為2 087 Ω,最簡單的操作方法是_______________
________________________________________________________________________.
若用兩個這樣的電阻箱,則可得到的電阻值范圍為____________.
解析:(1)題圖甲游標卡尺讀數(shù):17 mm+7×0.1 mm=17.7 mm;題圖乙讀數(shù):23 mm+17×0.05 mm=23.85 mm;題圖丙讀數(shù):10 mm+23×0.02 mm=10.46 mm.
(2)電阻箱讀數(shù)為1 987 Ω.將電阻改為2 087 Ω,最
13、簡單的操作方法是先將“×1 k”旋鈕調(diào)到2,再將“×100”旋鈕調(diào)到0.每個電阻箱的最大阻值是9 999 Ω,用這樣的兩個電阻箱串聯(lián)可得到的最大電阻是2×9 999 Ω=19 998 Ω,故用兩個這樣的電阻箱,可得到的電阻值范圍為0~19 998 Ω.
答案:(1)17.7 23.85 10.46(每空1分) (2)1 987(2分) 將“×1 k”旋鈕調(diào)到2,再將“×100”旋鈕調(diào)到0(3分) 0~19 998 Ω(2分)
10.小華、小剛共同設(shè)計了圖甲所示的實驗電路,電路中的各個器材元件的參數(shù)為:電池組(電動勢約6 V,內(nèi)阻r約3 Ω)、電流表(量程2.0 A,內(nèi)阻rA=0.8 Ω)、
14、電阻箱R1(0~99.9 Ω)、滑動變阻器R2(0~R1)、開關(guān)三個及導線若干.他們認為該電路可以用來測電源的電動勢、內(nèi)阻和R2接入電路的阻值.
(1)小華先利用該電路準確地測出了R2接入電路的阻值.他的主要操作步驟是:先將滑動變阻器滑片調(diào)到某位置,接著閉合S2、S,斷開S1,讀出電流表的示數(shù)I;再閉合S、S1,斷開S2,調(diào)節(jié)電阻箱的電阻值為3.6 Ω時,電流表的示數(shù)也為I.此時滑動變阻器接入電路的阻值為________Ω.
(2)小剛接著利用該電路測出了電源電動勢和內(nèi)電阻.
①他的實驗步驟為:
a.在閉合開關(guān)前,調(diào)節(jié)電阻R1或R2至________(選填“最大值”或“最小值”),
15、之后閉合開關(guān)S,再閉合________(選填“S1”或“S2”);
b.調(diào)節(jié)電阻________(選填“R1”或“R2”),得到一系列電阻值R和電流I的數(shù)據(jù);
c.斷開開關(guān),整理實驗儀器.
②圖乙是他根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的-R圖像,圖像縱軸截距與電源電動勢的乘積代表________________________________________________________________________,
電源電動勢E=________V,內(nèi)阻r=________Ω.(計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)
解析:(1)由等值替代法可知,電阻箱的示數(shù)等于接入電路的阻值,為3.6 Ω.
(2)要
16、用電阻箱與電流表結(jié)合測量電源電動勢與內(nèi)阻,則要改變電阻箱的值,a.在閉合開關(guān)前,調(diào)節(jié)電阻R1或R2至最大值,之后閉合開關(guān)S,再閉合S1;b.調(diào)節(jié)電阻R1得到一系列電阻值R和電流I的數(shù)據(jù).
(3)由閉合電路歐姆定律可得E=I(R+rA+r),即=+;由上式可知,圖像縱軸截距與電源電動勢的乘積代表rA與r之和;圖線的斜率k==,可得E=6 V;圖線在縱軸上的截距b==0.60,可得r=2.8 Ω.
答案:(1)3.6(1分) (2)①最大值(1分) S1(1分) R1(1分)?、趓A與r之和(2分) 6(2分) 2.8(2分)
11.某同學在“測定金屬的電阻率”的實驗中,主要步驟如下:
①
17、用多用電表粗略測量金屬絲的電阻值;
②用米尺測量金屬絲的有效長度L;
③用螺旋測微器測量金屬絲直徑d;
④用伏安法測量該金屬絲的電阻;
⑤根據(jù)測得的數(shù)據(jù),計算金屬絲電阻率的表達式.
根據(jù)題目要求完成下列問題:
(1)步驟③中測量金屬絲直徑如圖甲所示,則d=________mm.
(2)步驟④中為了盡可能準確地測量,要使金屬絲兩端電壓從零開始變化,電壓表用0~3 V量程,電流表用0~0.6 A量程(內(nèi)阻約為10 Ω),且采用電流表外接法,請在圖乙實物圖上用筆畫線代替導線把電路按要求連接好.
(3)步驟⑤中用測得的金屬絲長度L、直徑d、金屬絲兩端電壓U、流過金屬絲的電流I,計算
18、金屬電阻率,其表達式ρ=____________.(用L、d、U、I表示)
(4)步驟④中之所以采用所述方案,是因為該同學在步驟①中已用多用電表粗略測量其阻值,可供選擇的操作步驟如下(機械調(diào)零已經(jīng)完成):
A.觀察指針位置,讀出電阻阻值
B.將兩表筆直接接觸,進行調(diào)零
C.把兩表筆與電阻兩端接觸
D.將選擇開關(guān)扳到歐姆擋“×100”處
E.將選擇開關(guān)旋到OFF擋
F.將選擇開關(guān)扳到歐姆擋“×1”處
請在上述操作中選擇需要的步驟并寫出合理的順序:____________.
解析:(1)螺旋測微器的固定刻度為0.5 mm,可動刻度為18.0×0.01 mm=0.180 mm,所以
19、最終讀數(shù)為0.5 mm+0.180 mm=0.680 mm.
(2)要使金屬絲兩端電壓從零開始變化,則滑動變阻器采用分壓式接法,電壓表用0~3 V量程,電流表用0~0.6 A量程,且采用電流表外接法,連接實物圖如圖所示.
(3)由R=,金屬絲橫截面積S=π()2,歐姆定律R=,解得ρ=
(4)多用表中利用歐姆表測電阻的步驟:用選擇開關(guān)選擇倍率、歐姆表調(diào)零、開始測量、讀出電阻值、最后將歐姆表選擇開關(guān)旋至OFF擋或交流電壓最高擋.由于步驟④采用電流表外接法,說明金屬絲電阻較小,選用歐姆表“×1”倍率即可,故實驗的合理順序是FBCAE.
答案:(1)0.680(4分) (2)圖見解析(4分) (3)(4分)
(4)FBCAE(4分)
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