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高三物理《直流电路和交流电路》测试题及答案

一、选择题（共10小题，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错的或不答的得0分） 1.如图1所示，电阻t R 是热敏电阻，电阻Ｒ是标准电阻（阻值不随温度变化），现将它们串联在一起，在两端加上恒定的电压Ｕ，在室温下，两电阻的阻值相等，当环境温度改变时，有（ ）

Ａ.温度升高时，t R 上电流变小

Ｂ.温度降低时，t R 上电流变小

Ｃ.温度降低时，t R 上消耗的电功率变小，温度升高时，t R 上消耗的电功率变大

Ｄ不论温度升高还是降低，t R 上消耗的电功率都变小

2.在生产实际中，有些高压直流电路含有自感系数很大的线圈，当电路中的开关Ｓ由闭合到断开时，线圈会产生很高的自感电动势，使开关Ｓ处产生电弧，危及操作人员的人身安全，为了避免电弧的产生，可在线圈出并联一个元件，下列方案可行的是（ ）

3.设长度为l 、横截面积为S ，单位体积自由电子数为n 的均匀导体中电流的流动，在导体两端加上电压U ，于是导体中有匀强电场产生，在导体内移动的自由电子(-e )受匀强电场作用而加速.而和做热运动的阳离子碰撞而减速，这样边反复进行边向前移动，可以认为阻碍电子运动的阻力大小与电子移动的平均速度v 成正比，其大小可以表示成kv (k 是常数)。 电场力和碰撞的阻力相平衡时，导体中电子的速率v 成为一定值，这时v 为（ ）

A ．

l

ekU

B ．

lk eU C ．k

elU

D ．

kU

e

4. 如图2为一电池、电阻R 和平行板电容器C 组成的串联电路，在增大电容器

两极板间距离的过程中( )

A 、电阻R 中没有电流

B 、电容器的电容变小

C 、电阻R 中有从a 到b 的电流

D 、电阻R 中有从b 到a 的电流

5.在如图3所示电路中，当变阻器风的滑动头P 向b 端移动时( )

A ．电压表示数变大，电流表示数变小

B ．电压表示数变小，电流表示数变大

C ．电压表示数变大，电流表示数变大

D ．电压表示数变小，电流表示数变小

6.如图4所示，ＭＮ和ＰＱ为两光滑且电阻不计的水平金属导轨，Ｎ、Ｑ接理想变压器，理想变压器的输出端接电阻元件Ｒ、电感元件Ｌ、电容元件Ｃ。今在水平金属杆部分加一竖直向上的匀强磁场，则下列说法正确的是（R L C I I I 、、均为有效值，Ｌ为

非纯电感元件） （ ）

Ａ.若ａｂ棒匀速运动，则0R L C I I I ≠≠≠0、0、 Ｂ. 若ａｂ棒匀速运动，则0R L C I I I ==0、=0、

Ｃ.若ａｂ棒在某一中心位置两侧做简谐振动，则0R L C I I I ≠≠≠0、0、 Ｄ.若ａｂ棒匀加速运动，则0R L C I I I ≠≠=0、0、

7.如图5所示，电路中除电阻Ｒ外，其余电阻均不计，足够长的导电轨道水平放置且光滑，导体棒ＭＮ水平放在导轨上，磁场方向如图所示，当开关Ｓ闭合后，下列关于能量转化的描述正确的是（ ）

Ａ.电源输出的能量等于导体棒ＭＮ所获得的动能

Ｂ.导体棒ＭＮ从开始到运动稳定，电源输出的能量等于电阻Ｒ所产生的热量 C.导体棒ＭＮ运动稳定后，等于不再输出能量 Ｄ.导体棒ＭＮ运动稳定后，电源输出的能量等于导体棒ＭＮ的动能和电阻Ｒ产生的热量之和

8.如图6所示的电路中，闭合电键Ｓ后，灯ａ和灯ｂ都正常发光，后来由于某种故障使灯ｂ突然变亮，电压表读数增加，由此推断，这故障可能是（ ） Ａ.ａ灯丝烧断

Ｂ.电阻2R 断路 Ｃ.电阻2R 短路

Ｄ.电容器被击穿短路 9.目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机，如图7

所示表示出了它的原理：将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，而从整体来说呈中性）喷射入磁场，磁场中有两块金属Ａ、Ｂ，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压，如果摄入的等离子体的初速度为ｖ，两金属板的板长（沿初速度方向）为Ｌ，板间距离为ｄ，金属板的正对面积为Ｓ，匀强磁场的磁感应强度为Ｂ，方向垂直于离子初速度方向，负载电阻为Ｒ，电离气体充满两板间的空间，当发电机稳定发电时，电流表的示数为Ｉ，那么板间电离气体的电阻率为（ ）

Ａ.

()S Bdv

R d I - Ｂ.()S BIv R d I -

Ｃ.(

)S Bdv

R L I - Ｄ.(

)S BLv

R L I

- 10. 如图8所示，甲图中的电容器C 原来不带电，除电阻R 外，其余部分电阻均不计，光滑且足够长的导轨水平放置，现给导体棒ab 水平向右的初速度v ，则甲、乙、丙三种情形下ab 棒最终的运动状态是( )

A.三种情形下导体棒ab 最终均作匀速运动

B.甲、丙中导体棒ab 最终将以不同的速度作匀速运动，乙中导体棒ab 最终静止

C.甲、丙中导体棒ab 最终将以相同的速度作匀速运动，乙中导体棒ab 最终静止

D.三种情形下导体棒ab 最终均静止

二、填空题（共2小题，把答案填在题中的横线上）

11. 一正方形线圈在匀强磁场中向右做加速运动，如图9所示，已知正方形的边长为L ，磁场范围足够大，磁感应强度为B ，某时刻线圈速度为V ，则线圈回路中感应电动势为 ，感应电流为 ，BC 两端的电势差为 ，AB 两端的电势差为 。

12.某同学采用如图10所示的电路测定电源电动势和内电阻，已知干电池的电动势为1.5Ｖ，内阻约2Ω，电压表（0

3Ｖ，3ｋΩ），电流表（0

0.6Ａ，1.0Ω），滑动变阻器有1R （10Ω，

2Ａ）和2R （100Ω，0.1Ａ）各一只。

（１）实验中滑动变阻器应选用 （填“1R ”或“2R ”）

（２）在图11中用笔画线代替导线连接实验电路。 （３）在实验中测得多组电压和电流值，得到如图12所示的Ｕ－Ｉ图像,由图可较准确地求出电源电动势Ｅ＝ Ｖ，内阻ｒ＝ Ω。

三、计算题（共6小题，解答下列各题时，应写出必要的文字说明、表达式和重要步骤。只写最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）

13. 如图13所示，长为L 、电阻Ω=3.0r 、质量kg m 1.0=的金属棒CD 垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上，两导轨间距也是L ，棒与导轨间接触良好，导轨电阻

不计，导轨左端接有R =0.5Ω的电阻，量程为0～3.0A 的电流表串接在一条导轨上，量程为0～1.0V 的电压表接在电阻R 的两端，垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面．现以向右恒定外力F 使金属棒右移，当金属棒以v =2m/s 的速度在导轨平面上匀速滑动时，观察到电路中的一个电表正好满偏，而另一个电表未满偏，问： （1）此满偏的电表是什么表？说明理由； （2）拉动金属棒的外力F 多大？

（3）此时撤去外力F ，金属棒将逐渐慢下来，最终停止在导轨上；求从撤去外力到金属棒停止运动的过程中通过电阻R 的电量。

14.如图14所示，电源电动势Ｅ＝4.5Ｖ，内阻ｒ＝1Ω，滑动变阻器总阻值1R ＝12Ω，小灯泡电阻

2R ＝12Ω不变，3R ＝2.5Ω。当滑片Ｐ位于中点，Ｓ闭合时，灯泡恰能

正常发光，求：

（１）流过小灯泡的电流；

（２）Ｓ断开时，小灯泡能否正常发光？如果它正常发光，滑片Ｐ应如何移动？

15. 如图15所示，光滑的平行导轨P 、Q 相距l =1m ，处在同一水平面中，导轨左端接有如图所示的电路，其中水平放置的平行板电容器C 两极板间距离d =10mm ，定值电阻R 1=R 3=8Ω，R 2=2Ω，导轨电阻不计，磁感应强度B =0.4T 的匀强磁场竖直向下穿过导轨平面，当金属棒ab 沿导轨向右匀速运动（开关S 断开，金属棒电阻也不计）时，电容器两极板之

间质量m =1×10－14kg ，带电荷量q = -1×10－15

C 的粒子恰好静止不动；当S 闭合时，粒子以

加速度a =7m/s 2向下做匀加速运动，取g =10m/s 2

，求： （1）金属棒ab 运动的速度多大？电阻多大？

（2）S 闭合后，使金属棒ab 做匀速运动的外力的功率多大？

16. 在磁感应强度为B =0.4 T 的匀强磁场中放一个半径r 0=50 cm 的

圆形导轨，上面搁有互相垂直的两根导体棒，一起以角速度ω=103

rad /s 逆时针匀速转动。圆导轨边缘和两棒中央通过电刷与外电路连接，若每根导体棒的有效电阻为R 0=0.8 Ω，外接电阻R =3.9 Ω，如图16所示，求：

（1）每半根导体棒产生的感应电动；

（2）当电键S 接通和断开时两电表示数（电压表和电流表为理想电表）.

17.如图17所示，平行的光滑金属导轨ＥＦ和ＧＨ相距L ，处于同一竖直平面内，ＧＥ间解有阻值为Ｒ的电阻，轻质金属杆ａｂ长为２L ，近贴导轨数

值放置，离ｂ端0.5L 处固定有质量为ｍ的小球，整个装置处于磁感应强度为Ｂ并与导轨平面垂直的匀强磁场中，当ａｂ杆由静止开始紧贴导轨绕ｂ端向右倒下至水平位置时，球的速度为ｖ，若导轨足够长，导轨及金属杆电阻不计，求在此过程中： （１）通过电阻Ｒ的电量；

（２）Ｒ中通过的最大电流强度.

18. 如图18所示，磁感应强度B=0.2T 的匀强磁场中有一折成30°角的足够长的金属导轨

aob ，导轨平面垂直于磁场方向。一条长度m l 100=的直导线MN 垂直ob 方向放置在轨道

上并接触良好。当MN 以v =4m/s 从导轨O 点开始向右平动时，若所有导线单位长度的电阻m r /1.0Ω=。求：经过时间s t 2=后：

（1）闭合回路的感应电动势的瞬时值?

（2）闭合回路中的电流大小和方向? （3）MN 两端的电压MN U

14. 解：（１）当滑片Ｐ位于中点时，此时16R Ω下＝，则ＡＢ两端的电阻

AB R 211210AB R R R R R =

Ω下上1下

＋＝＋R ，则332AB AB R R

R R R =Ω+外＝

由闭合电路欧姆定律知， 1.5E

I A R r

=

=+外，3U E Ir V =-=外

由部分电路欧姆定律知，0.3AB

AB AB

U I A R =

=，那么 122R I R =

下

AB 1下

I =0.1A ＋R

（２）若滑片Ｐ不动，则Ｓ断开时，相当于外电阻增大，由闭合电路欧姆定律E

I R r

=

+知Ｉ减小，由U E Ir =-外知，外电压必增大，Ｒ２的电压也将增大，故不能正常发光，要想正常发光，必须降低Ｒ２两端的电压，只有降低并联电阻，即Ｐ只有向下移动。

15. 解：（1）当开关S 断开时，金属棒ab 沿导轨向右匀速运动，带电粒子恰好静止不动，根据题意得：

q d

U Eq mg 电容=

=

所以 110110*********

314=?????===---q mgd U U ab 电容

(V)

设金属棒ab 运动的速度为v ，则金属棒产生的电动势为：

v v Blv U E ab 4.014.0=??=== ? )/(5.24

.0s m U v ab ==

（2）S 闭合后，粒子以加速度a =7m/s 2

向下做匀加速运动，由牛顿第二定律得：

ma q E mg ='-

有 ma q d

U mg ='-

电容

得 3.0)(=-='q

d

a g m U 电容

（V ）

又22IR U U =='电容

，电源电流为：15.02

='=R U I 电容（A ）

根据

v R R R R R v Bl R

E I '

?=++

'=

'

=-3

10233

1312

得 s m v /225='

又因为：(10601.015.04.04

-?=??===BIl F F 安外N ） 所以外力的功率是：135.02251064

=??='=-v F P 外（W ）

16. 解：（1）当导体棒在垂直于磁场中的平面内绕一端点匀速转动时，其产生的电动势为：

ω2

2

1Bl 所以每半根导体棒产生的感应电动为：50105.04.02

1

213220=???==

ωBr E （V ）

（2）根据题意画出等效电路图如图所示，每个电源的电动势50=E （V ），内阻

Ω==

4.02

R r 当S 接通时：电流表的示数：5.121

.09.350

41=+=

+

=

r R E I （A ）

电压表的示数：75.489.35.1211=?==R I U （V ） 当S 断开时：电流表的示数：02=I ；电压表的示数：502==E U （V ） 17. 解：（1）ａｂ脱离ＥＦ前，电路中的磁通量的变化为

2

32

B s Bl ??=?=

平均感应电动势为E t

??

=

?， 有2

32E Bl q I t t R R R

??=?=?==

（2）ａｂ脱离ＥＦ时，回路中通过电流最大，即2m ab

m E B l v I R R

=

=

， ａｂ脱离ＥＦ后，电路中不在有电流，并且ａｂ倒下过程中只有小球的重力做功，机械能守恒，即22

11422

l mg

mv mv +=球 ａｂ上各处切割磁感线的速度是不同的，其等效切割速度应等于ａｂ中点的速度

ab v v v =中球＝２

联立解得22242,42.ab m Bl

v v gl I v gl R

=

-=

- 18解：（1）经过时间t 后，MN 运动的距离为vt ，由图可知直导线MN 在闭合回路中的有

效长度为)(62.430tan 0

m vt l =?=，

此时感应电动势的瞬时值：7.323

3

162.030tan 0

2

=??

?=?==t Bv Blv e （V ） （2）此时闭合回路中的总长度为：)30tan (230tan 0

?+?+=vt vt vt L

)(8.21)3

32331(24m =?++

?=

闭合回路中的总电阻：18.2==Lr R 总)(Ω

根据全电路的欧姆定律，电流大小：69.118

.27.3===总R e I （A ），由右手定律可得电流方向在闭合回路中是逆时针方向

（3）此时MN 中不在闭合回路中的导线MP 的长度为)(38.562.4100m l l l =-=-=' 产生的电动势30.4438.52.0=??='==v l B U e MP MP （V ）

在闭合回路中的导线PN 两端电压92.21.062.469.17.3=??-=-=PN PN IR e U （V ） 所以MN 两端的电压MN U 22.792.230.4=+=+=PN MP U U （V ）