2016届高三物理一轮复习 第7章恒定电流 阶段考查7.doc

阶段考查(七) 恒定电流第Ⅰ卷 选择题，共48分一、选择题(本大题共8小题，每小题6分，共48分)1．在第二十九届奥运会上“绿色、科技、人文”的理念深入人心．如在奥运村及奥运场馆内大量使用太阳能路灯，其光电转换装置在阳光照射下把太阳能转换为电能储存起来，供夜晚照明使用．在正常照射下，太阳能电池的光电转换效率可达20%，可产生24 V 电压，产生2.5 A 的电流，则每秒该路灯可转化的太阳能为( )A ．120 JB ．300 JC ．600 JD ．1 200 J 解析：每秒钟路灯消耗电能为 W ＝UIt ＝24×2.5×1 J ＝60 J则每秒转化的太阳能为：W η＝6020% J ＝300 J故选项B 正确． 答案：B2．如图7－1所示为测定压力的电容式传感器，将平行板电容器、灵敏电流表(零刻度在中间)和电源串联成闭合回路．当压力F 作用于可动膜片电极上时，膜片产生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流表指针偏转．在对膜片开始施加压力，从图中的虚线推到图中实线位置并保持固定的过程中，灵敏电流表指针的偏转情况为(电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏)( )图7－1A ．向右偏到某一刻度后回到零刻度B ．向左偏到某一刻度后回到零刻度C ．向右偏到某一刻度后不动D ．向左偏到某一刻度后不动解析：灵敏电流表有示数的时候应该是电容器电容值发生变化的时候，可动电极向上动，电容器电容增大，电路对电容器充电，故指针向右偏．当可动电极到了实线位置时，电容器的电容不再发生变化，此时电路中的电流消失，指针又回到零点．答案：A3．在如图7－2所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，定值电阻为R0，在滑动变阻器R的滑片P从a向b滑动过程中，理想电压表的读数变大的是()ABCD图7－2解析：选项A图中电压表和变阻器Pb部分被短路，电压表示数保持为零，故选项A 错误；选项B图中电压表测量变阻器Pb段的电压，在滑片P从a向b滑动过程中，电压表的读数减小，故选项B错误；选项C图中在滑片P从a向b滑动过程中，变阻器接入电路的电阻增大，电路中电流减小，由欧姆定律可知电压表的读数减小，故选项C错误；选项D图中在滑片P从a向b滑动过程中，变阻器接入电路的电阻增大，电路中电流减小，由欧姆定律可知电源的内电压减小，由闭合电路欧姆定律得知路端电压增大，则电压表的读数变大，故选项D正确．答案：D图7－34．如图7－3所示，E为电源，其内阻为r，L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变)，R1、R2为定值电阻，R3为光敏电阻．闭合开关S后，若照射R3的光强度减弱，则() A．R1两端的电压变大B．小灯泡消耗的功率变小C．通过R2的电流变小D．电源两极间的电压变小解析：光照强度减弱，R3阻值增大，电路中总电阻增大，总电流减小，R1两端电压减小，A错误；并联电路两端电压增大，R2中电流增大，C错误；灯泡中电流I L＝I总－IR2，则I L减小，其功率减小，B正确；由U＝E－I总r得路端电压增大，D错误．答案：B5．(2013·安徽卷)用图7－4所示的电路可以测量电阻的阻值．图中R x是待测电阻，R0是定值电阻，G是灵敏度很高的电流表，MN是一段均匀的电阻丝．闭合开关，改变滑动头P的位置，当通过电流表G的电流为零时，测得MP＝l1，PN＝l2，则R x的阻值为()图7－4A.l 1l 2R 0 B.l 1l 1＋l 2R 0 C.l 2l 1R 0 D.l 2l 1＋l 2R 0解析：当灵敏电流表的电流为零时，有R 0l 1＝R x l 2，可得R x ＝l 2l 1R 0.答案：C图7－56．如图7－5所示，直线A 为电源a 的路端电压与电流的关系图线，直线B 为电源b 的路端电压与电流的关系图线，直线C 为一个电阻R 的两端电压与电流的关系图线，将这个电阻R 分别接到a 、b 两电源上，那么( )A ．R 接到a 电源上，电源的效率较高B ．R 接到b 电源上，电源的输出功率较大C ．R 接到a 电源上，电源的输出功率较大，但电源效率较低D ．R 接到b 电源上，电阻的发热功率和电源的效率都较高解析：由图线可知，a 、b 两电源的短路电流一样大，a 的电动势大于b 的电动势，故a 的内阻大于b 的内阻，由A 与C 的交点坐标可知，当电阻R 与电源相连时，电流I ＝ER ＋r ，即1I ＝R E ＋rE ，可得接a 时的电流大于接b 时的电流．由电源输出功率P ＝I 2R 得接a 电源时的功率较大，电源的效率η＝RR ＋r，所以电阻R 接a 时效率较低． 答案：C7．(多选题)如图7－6所示的电路中，电源有不可忽略的内阻，R 1、R 2、R 3为三个可变电阻，电容器C 1、C 2所带电荷量分别为Q 1和Q 2，下面判断正确的是( )图7－6A．仅将R1增大，Q1和Q2都将增大B．仅将R2增大，Q1和Q2都将增大C．仅将R3增大，Q1和Q2都将不变D．突然断开开关S，Q1和Q2都将不变解析：C1两端电压是R1、R2电压之和，C2两端电压是R2两端电压，R1增大，U C1增大，Q1增大，Q2减小；R2增大，U C1增大，U C2增大，Q1、Q2都增大；断开S，C1、C2均放电，Q1、Q2逐渐减少．答案：BC8．如图7－7所示，电源电动势为E＝12 V，内阻r＝3 Ω，R0＝1 Ω，直流电动机内阻R0′＝1 Ω，当调节滑动变阻器R1时可使甲图电路输出功率最大，调节R2时可使乙图电路输出功率最大，且此时电动机刚好正常工作(额定功率为2 W)，则R1和R2值为()图7－7A．2 Ω，2Ω B．2 Ω，1.5 ΩC．1.5 Ω，1.5 Ω D．1.5 Ω，2 Ω解析：对于甲图，由于是纯电阻电路，电源消耗能量全部转化为焦耳热，电功率等于热功率，有：P ＝I 2R ＝E 2R 外＋r 2R 外＝E 2R 外＋2r ＋r 2R 外.当R 外＝r 时，外电路消耗功率P 最大，P max ＝E 24r ＝12 W ，R 1＝2 Ω.对于乙图电路，由于是非纯电阻电路，依能量守恒定律可知：电源消耗能量一部分转化为焦耳热，而另一部分转化为其他形式的能(电动机动能)，电功率不等于热功率．因此上面推导不再适用，正确推导如下：P ＝UI ＝E －U r U ＝EU －U 2r. 显然，当U ＝E 2时，P max ＝E 24r ＝12 W ，U 内 ＝6 V ，I ＝2 A ；又因为P 电动机＝P 额＋P 热＝6W ，所以PR 2＝I 2R 2＝6 W ，R 2＝1.5 Ω.综上所述，只有B 选项正确． 答案：B第Ⅱ卷 非选择题，共52分二、实验题(本大题共2小题，共15分)9．(6分)为了测量一根长约为3 cm 、电阻约为100 Ω、横截面为圆形、粗细均匀的导电材料的电阻率，所用器材如下：直流电源E (电动势约为8.0 V ，内阻可忽略不计)； 电流表A 1(量程为0～25 mA ，内阻r 1＝100 Ω)； 电流表A 2(量程为0～150 mA ，内阻r 2＝20 Ω)； 定值电阻R 0(阻值为10 Ω)； 滑动变阻器R (最大阻值为10 Ω)； 开关S ，导线若干．(1)用游标卡尺测得该材料的长度如图7－8甲所示，示数为L ＝________ mm ；用螺旋测微器测得该材料的直径如图乙所示，示数为D ＝________ mm.甲乙图7－8(2)为了在测量中尽量减小误差，并测多组数据，现给出测量电阻R x 的实验电路，请据此电路图7－9将实验器材连接起来．图7－9(3)若某次测量中电流表A 1的示数为I 1，电流表A 2的示数为I 2，则由已知量和测量量计算电阻率的表达式为ρ＝__________________.(用题目中字母表示即可)答案：(1)30.35 3.205(3.204或3.206) (2)见图7－10图7－10(3)πD 24I 1L [I 2(R 0＋r 2)－I 1r 1] 10．(9分)(2014·安徽卷)图7－11中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场．现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向．所用部分器材已在图中给出，其中D 为位于纸面内的U 形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E 为直流电源；R 为电阻箱；A 为电流表；S 为开关．此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线．图7－11(1)在图中画线连接成实验电路图． (2)完成下列主要实验步骤中的填空： ①按图接线．②保持开关S 断开，在托盘内加入适量细沙，使D 处于平衡状态；然后用天平称出细沙质量m 1.③闭合开关S ，调节R 的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D __________；然后读出__________，并用天平称出__________．④用米尺测量__________．(3)用测得的物理量和重力加速度g 表示磁感应强度的大小，可以得出B ＝__________. (4)判定磁感应强度方向的方法是：若__________，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里．解析：根据实验目的和电磁天平的原理，将电源、开关、电阻箱、电流表及U 形金属框串联起来，连接成电路图．设金属框质量为M ，托盘质量为m 0，第一次操作中未接通电源时由平衡条件：Mg ＝(m 0＋m 1)g ，第二次接通电源后，加入适量细沙m 2使D 重新处于平衡状态，然后读出电流表的示数I ，并测量出金属框底部的长度l ，若金属框受到的安培力竖直向下，由平衡条件：BIl ＋Mg ＝(m 0＋m 2)g ，两式联立解得：B ＝ m 2－m 1 gIl ；若金属框受到的安培力竖直向上，则B ＝m 1－m 2 g Il ，综上B ＝|m 2－m 1|Ilg ，若m 2＞m 1，则由左手定则可知磁感应强度方向垂直纸面向外，反之，磁感应强度方向垂直纸面向里．答案：(1)如图7－12所示图7－12(2)③重新处于平衡状态 电流表的示数I 此时细沙质量m 2 ④D 的底边长l (3)|m 2－m 1|g Il(4)m 2＞m 1 三、计算题(本大题共2小题，共37分)图7－1311．(17分)如图7－13所示，电源的电动势E ＝110 V ，电阻R 1＝21 Ω，电动机绕线的电阻R 0＝0.5 Ω，开关S 1始终闭合．当开关S 2断开时，电阻R 1的电功率是525 W ；当开关S 2闭合时，电阻R 1的电功率是336 W ．求：(1)电源的内阻；(2)当开关S 2闭合时流过电源的电流和电动机输出的功率．图7－14解析：(1)S 2断开时等效电路如图7－14所示，R 1消耗的功率为P 1，则P 1＝(E R 1＋r )2·R 1代入数据解得r ＝1Ω.(2)设S 2闭合时路端电压为U ， R 1消耗的功率为P 2，则P 2＝U 2R 1由闭合电路欧姆定律得E ＝U ＋Ir 代入数据解得I ＝26A设流过R 1的电流为I R 1，流过电动机的电流为I M ， I R 1＝U R 1而I M ＋I R 1＝I对电动机有UI M ＝P 出＋I 2M R 0代入数据联立解得P 出＝1 606W. 答案：(1)1Ω (2)26A 1 606W图7－1512．(20分)如图7－15所示的电路中，两平行金属板A 、B 水平放置，极板长l ＝80 cm ，两板间的距离d ＝40 cm.电源电动势E ＝40 V ，内阻r ＝1 Ω，电阻R ＝15 Ω，闭合开关S ，待电路稳定后，将一带负电的小球从B 板左端且非常靠近B 板的位置以初速度v 0＝4 m/s 水平向右射入两板间，该小球可视为质点．若小球带电荷量q ＝1×10－2 C ，质量为m ＝2×10－2kg ，不考虑空气阻力，电路中的电压表、电流表均是理想电表．若小球恰好从A 板右边缘射出(g 取10 m/s 2)．求：(1)滑动变阻器接入电路的阻值为多大？ (2)此时电流表、电压表的示数分别为多少？ (3)此时电源的输出功率是多大？解析：(1)设小球在板间飞行时间为t ，t ＝l v 0＝0.84 s ＝0.2 s ，根据d ＝12at 2，得飞行加速度a ＝2d t 2＝2×0.40.22 m/s 2＝20 m/s 2.对小球根据牛顿第二定律得q U ABd－mg＝ma，解得：U AB＝m g＋a dq＝2×10－2× 10＋20 ×0.41×10－2V＝24 V，所以滑动变阻器的两端电压U滑＝U AB＝24 V. 设通过滑动变阻器的电流为I，由欧姆定律得I＝E－U滑R＋r＝40－2415＋1A＝1 A.滑动变阻器接入电路的阻值R滑＝U滑I＝24 Ω.(2)此时电流表的示数为1 A，电压表的示数为U＝E－Ir＝(40－1×1) V＝39 V.(3)电源的输出功率P出＝IU＝39 W.答案：(1)24 Ω(2)1 A39 V(3)39 W。