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單元質(zhì)檢八　恒定電流 (時(shí)間:45分鐘　滿分:100分) 一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第1~5題只有一項(xiàng)符合題目要求,第6~8題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分) 　　　　　　　　　　　　　　　　 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 答案B 解析由歐姆定律得I=UR=35A=0.6A,又由閉合電路的歐姆定律得E=I(R+r)=0.6(5+1)V=3.6V。 2.右圖為一玩具起重機(jī)的電路示意圖。電源電動勢為6 V,內(nèi)阻為0.5 Ω,電阻R=2.5 Ω。當(dāng)電動機(jī)以0.5 m/s的速度勻速向上提升一質(zhì)量為320 g的物體時(shí)(不計(jì)一切摩擦阻力,g取10 m/s2),標(biāo)有“3 V　0.6 W”的燈泡正好正常發(fā)光。則電動機(jī)的內(nèi)阻為(　　) A.1.25 Ω B.3.75 Ω C.5.625 Ω D.1 Ω 答案A 解析電動機(jī)輸出功率P出=mgv=1.6W,燈泡中電流IL=P額U額=0.2A,干路電流I=U-U額r+R=1A,電動機(jī)中電流IM=I-IL=0.8A,電動機(jī)的功率P=IMUM=IMU額=IM2RM+P出,計(jì)算得RM=1.25Ω,所以A正確。 3. 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(shí)開關(guān)S閉合,V與A均有讀數(shù),某時(shí)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 答案B 解析當(dāng)R1斷路時(shí),電流表示數(shù)變?yōu)?,A錯(cuò)誤;當(dāng)R2斷路時(shí),外電路的總電阻變大,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,故電路是R2斷路,B正確;當(dāng)R1短路或R3短路時(shí),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(cuò)誤。 4. 某電池對純電阻供電的輸出功率P隨電流I變化的圖像如圖所示。則下列說法正確的是(　　) A.該電源的電動勢E=2 V B.該電源的內(nèi)阻r=1 Ω C.若I=2 A時(shí),則外電阻R=1 Ω D.同一輸出功率P可對應(yīng)兩個(gè)不同的電流I1、I2,即對應(yīng)兩個(gè)不同的外電阻R1、R2,且r=R1R2 答案A 解析對于電源,輸出功率P=EI-I2r=-rI-E2r2+E24r,則當(dāng)I=E2r時(shí),輸出功率最大,為P=E24r,結(jié)合圖像有E2r=2A,E24r=2W,聯(lián)立解得E=2V,r=0.5Ω,故A正確,B錯(cuò)誤;若I=2A,根據(jù)閉合電路歐姆定律,有I=ER+r,2A=2VR+0.5Ω,解得R=0.5Ω,故C錯(cuò)誤;結(jié)合圖像,同一輸出功率P可對應(yīng)兩個(gè)不同的電流I1、I2,即對應(yīng)兩個(gè)不同的外電阻R1、R2,有Er+R12R1=Er+R22R2,解得r2=R1R2,故D錯(cuò)誤。 5. 如圖所示,電源電動勢為E、內(nèi)阻r,R1、R2為定值電阻,調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值,使電壓表V的示數(shù)增大ΔU,在此過程中(　　) A.路端電壓增加,增加量一定等于ΔU B.電阻R2兩端的電壓減小,減少量一定等于ΔU C.通過電阻R1的電流增加,增加量一定等于ΔUR1 D.通過電阻R2的電流減小,但減少量一定大于ΔUR2 答案C 解析電壓表V的示數(shù)增大ΔU,由E=U+IR2+Ir可知R2兩端的電壓及電源內(nèi)電壓減小ΔU,所以干路電流減小,則R2兩端的電壓減少,所以路端電壓的增加量一定小于ΔU,故A錯(cuò)誤;由于電源的內(nèi)電壓也減小,所以R2兩端的電壓減少量一定小于電壓表V的示數(shù)增大量ΔU,故B錯(cuò)誤;電壓表V的示數(shù)增大,則通過R1的電流增加,由于R1是定值電阻,所以其電流增加量一定等于ΔUR1,故C正確;由于R2兩端的電壓減小量小于ΔU,R2是定值電阻,所以電流減少量一定小于ΔUR2,故D錯(cuò)誤。 6. 如圖所示,曲線C1、C2分別是直流電路中內(nèi)、外電路消耗的電功率隨電流變化的圖線,由該圖可知,下列說法正確的是(　　) A.電源的電動勢為4 V B.電源的內(nèi)阻為1 Ω C.電源的輸出功率最大為8 W D.電源被短路時(shí),電源消耗的功率為16 W 答案ABD 解析由題圖可知,當(dāng)電流為2A時(shí),內(nèi)電路消耗功率為4W,由I2r=4W可得電源的內(nèi)阻為r=1Ω,選項(xiàng)B正確;當(dāng)電流為2A時(shí),外電路消耗功率也為4W,外電路路端電壓U=2V,由E=U+Ir可得電源的電動勢為E=4V,選項(xiàng)A正確;由U=IR可得外電路電阻R=1Ω時(shí),電源輸出功率最大,最大值為4W,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;電源被短路時(shí),短路電流為Er=4A,電源消耗的功率為I2r=16W,選項(xiàng)D正確。 7. 如圖所示電路中,電源電動勢為E、內(nèi)阻為r、R0為定值電阻,電容器的電容為C。閉合開關(guān)S,增大可變電阻R的阻值,電壓表示數(shù)的變化量為ΔU,電流表示數(shù)的變化量為ΔI,則(　　) A.變化過程中ΔU和ΔI的比值保持不變 B.電壓表示數(shù)U和電流表示數(shù)I的比值不變 C.電阻R0兩端電壓減小,減小量為ΔU D.電容器所帶的電荷量增大,增加量為CΔU 答案AD 解析閉合開關(guān)S,增大可變電阻R的阻值,電流表示數(shù)減小,電壓表示數(shù)增大,變化過程中ΔU和ΔI的比值等于定值電阻R0與電源內(nèi)阻r之和,保持不變;電壓表示數(shù)U和電流表示數(shù)I的比值等于可變電阻R的阻值,逐漸增大,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;電阻R0兩端電壓減小,減小量小于ΔU,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;電容器所帶的電荷量增大,增加量為CΔU,選項(xiàng)D正確。 8.用標(biāo)有“6 V　3 W”的燈泡L1和“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(shí)驗(yàn)電路,其中電源電動勢E=9 V。圖乙是通過兩個(gè)燈泡的電流隨兩端電壓變化的曲線。當(dāng)其中一個(gè)燈泡正常發(fā)光時(shí)(　　) A.電流表的示數(shù)為0.5 A　　B.電壓表的示數(shù)約為6 V C.電路輸出功率為6 W D.電源內(nèi)阻為2 Ω 答案AD 解析兩個(gè)燈泡串聯(lián),所以電流相等,L1的額定電流為I1=P1U1=0.5A,L2的額定電流為I2=P2U2=1A,所以只有L1正常發(fā)光,電路中電流為0.5A,A正確;從圖像中可以看出,電流為0.5A時(shí),兩燈的電壓分別為6V和2V,因RL1>RL2,由串聯(lián)分壓原理知,L1兩端電壓為6V,L2兩端電壓為2V,電壓表示數(shù)為2V,B錯(cuò)誤;電路中輸出功率為P=UI=(2+6)0.5W=4W,C錯(cuò)誤;電源內(nèi)阻r=E-UI=2Ω,D正確。 二、實(shí)驗(yàn)題(52分) 9.(8分)(1)在測定一根粗細(xì)均勻合金絲電阻率的實(shí)驗(yàn)中,利用螺旋測微器測定合金絲直徑的過程如圖所示,校零時(shí)的讀數(shù)為　　　　mm,合金絲的直徑為　　　　mm。 (2)為了精確測量合金絲的電阻Rx,設(shè)計(jì)出如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路圖,按照該電路圖完成圖乙中的實(shí)物電路連接。 甲 乙 答案(1)0.007　0.638　(2)如解析圖所示 解析(1)校零時(shí)的讀數(shù)為0.70.01mm=0.007mm;根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則可知,測量的讀數(shù)為0.5mm+14.50.01mm=0.645mm,所以合金絲的直徑為0.645mm-0.007mm=0.638mm。 (2)實(shí)物連接如圖所示。 10.(10分)(2018全國卷Ⅲ)一課外實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的電路測量某待測電阻Rx的阻值,圖中R0為標(biāo)準(zhǔn)定值電阻(R0=20.0 Ω);V可視為理想電壓表;S1為單刀開關(guān),S2為單刀雙擲開關(guān);E為電源;R為滑動變阻器。采用如下步驟完成實(shí)驗(yàn): (1)按照實(shí)驗(yàn)原理線路圖甲,將圖乙中實(shí)物連線。 甲 乙 (2)將滑動變阻器滑片置于適當(dāng)?shù)奈恢?閉合S1。 (3)將開關(guān)S2擲于1端,改變滑動變阻器滑片的位置,記下此時(shí)電壓表V的示數(shù)U1;然后將S2擲于2端,記下此時(shí)電壓表V的示數(shù)U2。 (4)待測電阻阻值的表達(dá)式Rx=　　　　　　　　　(用R0、U1、U2表示)。 (5)重復(fù)步驟(3),得到如下數(shù)據(jù): 項(xiàng)目 1 2 3 4 5 U1/V 0.25 0.30 0.36 0.40 0.44 U2/V 0.86 1.03 1.22 1.36 1.49 U2U1 3.44 3.43 3.39 3.40 3.39 (6)利用上述5次測量所得U2U1的平均值,求得Rx=　　　　Ω。(保留1位小數(shù)) 答案(1)實(shí)物連線如圖 (4)U2U1-1R0　(6)48.2 解析(4)開關(guān)S2置于1端時(shí),電壓表測量的是R0兩端的電壓,此時(shí)電路中的電流為I=U1R0;開關(guān)S2置于2端時(shí),電壓表的讀數(shù)為R0和Rx串聯(lián)后的總電壓,因此待測電阻兩端的電壓為Ux=U2-U1;前后電流大小不變,所以待測電阻的阻值為Rx=U2-U1I=U2U1-1R0。 (6)Rx=U2U1-1R0,由表格中5次U2U1的數(shù)據(jù)可得,U2U1的平均值為3.41,代入上式得Rx=(3.41-1)20.0Ω=48.2Ω。 11.(11分)某同學(xué)想測量某導(dǎo)電溶液的電阻率,先在一根均勻的長玻璃管兩端各裝一個(gè)電極(接觸電阻不計(jì)),兩電極相距l(xiāng)=0.700 m,其間充滿待測的導(dǎo)電溶液。用如下器材進(jìn)行測量:電壓表(量程15 V,內(nèi)阻約30 kΩ)、電流表(量程300 μA,內(nèi)阻約50 Ω)、滑動變阻器(100 Ω,1 A)、電池組(電動勢E=12 V,內(nèi)阻r=6 Ω)、單刀單擲開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干。下表是他測量通過管中導(dǎo)電液柱的電流及兩端電壓的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)中他還用20分度的游標(biāo)卡尺測量了玻璃管的內(nèi)徑,結(jié)果如圖乙所示。 U/V 0 1.0 3.0 5.0 7.0 9.0 11.0 I/μA 0 22 65 109 155 175 240 甲 乙 根據(jù)以上所述請回答下面的問題: (1) 丙 玻璃管內(nèi)徑d的測量值為　　　　cm。 (2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖丙的坐標(biāo)中已描點(diǎn),請作出U-I圖像,根據(jù)圖像求出電阻R=　　　　　Ω(保留兩位有效數(shù)字)。 (3)計(jì)算導(dǎo)電溶液的電阻率表達(dá)式ρ=　　　　(用R、d、l表示),測量值為　　　　Ωm(保留兩位有效數(shù)字)。 (4)請?jiān)谔摼€框內(nèi)畫出測量導(dǎo)電溶液電阻的電路圖,并在圖甲中補(bǔ)畫出未連接的導(dǎo)線。 　　　　　　　　　　　　 答案(1)3.065　(2)見解析圖甲　4.6104(4.4104~4.8104均正確)　(3)πRd24l　48(45~53均正確)　(4)見解析圖乙、丙 解析(1)玻璃管內(nèi)徑d=30mm+0.05mm13=30.65mm=3.065cm。 (2)根據(jù)描點(diǎn),連線如圖甲所示,由圖可求出電阻R=4.6104Ω。 甲 (3)由R=ρlS和S=14πd2可得ρ=πRd24l,代入數(shù)據(jù)可求得ρ=48Ωm。 (4)因?yàn)镽VR”) 乙 丙 答案(1)3　2　A　(2)2.9(2.8~3.0)　1.2(1.1~1.3)　=　> 解析(1)由題圖甲可知,作為電壓表使用時(shí),選擇開關(guān)應(yīng)接位置3;作為歐姆表使用時(shí),選擇開關(guān)應(yīng)接2,內(nèi)部電源被接通,可測量電阻;使用時(shí),電流一定從紅表筆流入,即從A端流入。 (2)根據(jù)閉合電路歐姆定律,E=IR+Ir,則R=1IE-r,可知圖線斜率表示電動勢,在縱軸上截距的絕對值表示內(nèi)阻,則E=(6+1.2)Ω2.5A-1=2.9V,r=1.2Ω。將多用電表的內(nèi)阻等效到電源的內(nèi)部,則測量的內(nèi)阻等于電源的實(shí)際內(nèi)阻與多用電表的內(nèi)阻之和,所以內(nèi)阻測量值偏大。當(dāng)電阻箱阻值無窮大時(shí),電流表分壓可以忽略,故本實(shí)驗(yàn)中電動勢的測量準(zhǔn)確。