章末检测8：恒定电流

章末检测(时间：90分钟 满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分)1．某同学研究重庆南开图书馆新的借阅系统发现，使用饭卡(IC 卡)刷卡登记时，所借阅的书还得在消磁系统上消磁(否则出门时会报警)，这样才能成功借阅自己喜欢的书籍，这种逻辑关系属于( ) A ．“非”门 B ．“或”门 C ．“与”门 D ．“与非”门答案 C解析 由题意可知，只有两种情况同时满足时，才能完成借书过程，故逻辑关系为“与”的关系．2．两个小灯泡，分别标有“1A 4W ”和“2A 1W ”的字样，则它们均正常发光时的电阻阻值之比为( ) A ．2∶1 B ．16∶1 C ．4∶1 D ．1∶16 答案 B解析 由P ＝I 2R 知R ＝PI2，所以R 1∶R 2＝16∶1.3．有两个用同种材料制成的电阻丝A 、B ，已知两电阻丝的直径之比为D A D B ＝12，允许通过的最大电流分别为I A ＝2 A 、I B ＝6 A ．现取两段等长的电阻丝A 、B 并联接入电路，则允许通过的电流的最大值为( ) A ．10.0 A B ．8.0 A C ．6.0 AD ．7.5 A 答案 D解析 因A 、B 两段电阻丝等长，由R ＝ρl S ＝ρl π(D 2)2，知R AR B＝4.当R A 、R B 并联时，令I A ＝2 A ，则由I A R A ＝I B R B 得I B ＝8 A>6 A ，故I A 不能取2 A ；令I B ＝6 A ，则由I A R A ＝I B R B 得I A ＝1.5 A<2 A ．故两者并联时，整个电路允许通过的最大电流I ＝I A ＋I B ＝(1.5＋6)A ＝7.5 A ，D 正确． 4．如图1所示，用甲、乙、丙三个电动势E 相同而内电阻r 不同的电源，分别给定值电阻R 供电．已知甲、乙、丙三个电源内阻的大小关系为：r 甲＞r 乙＞r 丙，则将R 先后接在这三个电源上时的情况相比，下列说法中正确的是( )图1A ．接在甲电源上时，电源的输出电流最大B ．接在丙电源上时，电源的输出电流最小C ．接在乙电源上时，电阻R 消耗的电功率最大D ．接在丙电源上时，电阻R 消耗的电功率最大 答案 D解析 由题，三个电源的电动势E 相等，而内阻r 甲＞r 乙＞r 丙，根据闭合电路欧姆定律I ＝ER ＋r 得知，接在丙电源上时，电源的输出电流最大．故A 、B 错误；由公式P ＝I 2R 分析得知，接在丙电源上时，电阻R 获得的电功率最大．故C 错误，D 正确．5.一根长为L ，横截面积为S 的金属棒，其材料的电阻率为ρ，棒内单位体积自由电子数为n ，电子的质量为m ，电荷量为e .在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v ，则金属棒内的电场强度大小为( )图2A.m v 22eLB.m v 2Sn eC ．ρne vD.ρe v SL答案 C解析 欧姆定律I ＝U R ，电流的微观表达式I ＝neS v ，电阻定律R ＝ρLS ，则金属棒内场强大小为E ＝U L ＝IRL＝ρne v ，故C 正确．6．图3甲为某一电阻R 的I －U 特性曲线，图乙为某一电源的路端电压U 与电流I 的关系图线，用该电源直接与电阻R 相连组成闭合电路，由图象可知( )图3A ．电源的电动势为3 V ，内阻为0.5 ΩB ．电阻R 的阻值为1 ΩC ．电源的输出功率为1 WD ．电源的效率为66.7% 答案 CD解析 由题图乙知E ＝3 V ，r ＝2 Ω，A 错误；由题图甲直线知，R ＝4 Ω，B 错误；将题图甲直线在题图乙中复现，两直线有交点，U ＝2 V ，I ＝0.5 A ，P 出＝IU ＝1 W ，C 正确；电源效率η＝RR ＋r×100%＝66.7%，D 正确．二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分)7．把标有“220 V,100 W”的A 灯和“220 V ,200 W”的B 灯串联起来，接在电压恒为220 V 的电源两端，不计导线电阻及灯泡电阻随温度的变化，则下列判断中正确的是( ) A ．两灯的电阻之比R A ∶R B ＝2∶1 B ．两灯的实际电压之比U A ∶U B ＝1∶2 C ．两灯实际消耗的功率之比P A ∶P B ＝1∶2D ．在相同时间内，两灯实际发热之比Q A ∶Q B ＝2∶1 答案 AD解析 由P ＝U 2R 可知两灯的电阻之比R A ∶R B ＝2∶1，两灯串联，故通过两灯的电流相等，由U ＝IR 可知，两灯的实际电压之比U A ∶U B ＝2∶1，由P ＝I 2R 可知，两灯实际消耗的功率之比为2∶1；相同时间内，两灯实际发热之比为2∶1.8．某学生做研究串联电路电压特点的实验时，接成如图4所示的电路，接通S 后，他将多用电表电压挡的红、黑表笔并联在A 、C 两点间时，电压表读数为U ；当并联在A 、B 两点间时，电压表读数也为U ；当并联在B 、C 两点间时，电压表读数为零，故障的原因可能是( )图4A ．AB 段断路 B ．BC 段断路 C ．AB 段短路D ．BC 段短路答案 AD解析 由题意可得U AB ＝U AC ＝U ，说明由A 、B 分别至电源的线路均已接通．若BC 段完好，则AB 段断路；若BC 段短路，则AB 段可能断路，也可能完好．又由题述得U BC ＝0，因而可能AB 段断路，或BC 段短路，也有可能出现两者同时发生的情况．分析时考虑要全面，要把故障的可能原因全部找出来，不要漏掉正确选项．9．如图5所示，已知电源电动势E ＝12V ，内阻r ＝1Ω，定值电阻R ＝2Ω，通过小灯泡的电流为1A ，已知小灯泡的电阻为3Ω，小型直流电动机线圈的电阻为1Ω，则( )图5A ．电动机两端的电压为1VB ．电动机两端的电压为6VC ．电动机的输入功率为6WD ．电动机的输出功率为5W 答案 BCD解析 电动机两端的电压U M ＝E －I (R ＋R L ＋r )＝12V －1×(2＋3＋1)V ＝6V ，故选项A 错误，选项B 正确；电动机的输入功率P ＝U M I ＝6×1W ＝6W ，P 出＝P －I 2r ＝6W －1W ＝5W ，故选项C 、D 正确．10．如图6所示，电源的电动势E ＝2V ，内阻r ＝2Ω，两个定值电阻均为8Ω，平行板电容器的电容C ＝3×10－6F ，则( )图6A ．开关断开时两极板间的电压为43VB ．开关断开时电容器所带电荷量为4×10－6C C ．开关接通时两极板间的电压为43VD ．开关接通时电容器所带电荷量为4×10－6C 答案 CD解析 电容器两极板间的电压等于R 2两端的电压，开关S 断开时，电路中的总电流为I ＝ER 2＋r ＝28＋2A ＝0.2A ，电容器的两极板间的电压为U ＝IR 2＝0.2×8V ＝1.6V ，此时电容器所带电荷量为Q ＝CU ＝3×10－6×1.6C ＝4.8×10－6C ，故选项A 、B 错误；开关接通时两定值电阻并联，电容器两极板间的电压等于路端电压，电路中的总电流I ′＝E R 外＋r ＝24＋2A ＝13A ，电容器的两极板间的电压U ′＝I ′R 外＝13×4V ＝43V ，此时电容器所带的电荷量Q ′＝CU ′＝3×10－6×43C ＝4×10－6C ，故选项C 、D 正确． 三、实验题(本题共2小题，共15分)11．(6分)某同学想要描绘标有“3.8 V ,0.3 A”字样小灯泡L 的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整．可供该同学选用的器材除开关、导线外，还有： 电压表V 1(量程0～3 V ，内阻等于3 kΩ) 电压表V 2(量程0～15 V ，内阻等于15 kΩ) 电流表A 1(量程0～200 mA ，内阻等于10 Ω) 电流表A 2(量程0～3 A ，内阻等于0.1 Ω) 滑动变阻器R 1(0～10 Ω，额定电流2 A) 滑动变阻器R 2(0～1 kΩ，额定电流0.5 A) 定值电阻R 3(阻值等于1 Ω) 定值电阻R 4(阻值等于10 Ω) 定值电阻R 5(阻值等于1 kΩ) 电源E (E ＝6 V ，内阻不计)(1)请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁． (2)该同学描绘出的IU 图象应是下图中的________．答案 (1)如图所示 (2)B解析 (1)用电压表V 1和R 5串联，可改装成量程为U ＝U g r g (r g ＋R 5)＝33×(3＋1) V ＝4 V 的电压表；用量程为200 mA 的电流表A 1与定值电阻R 4并联可改装为量程为I ＝I g ＋I g r gR 4＝0.2＋0.2×1010A ＝0.4 A 的电流表；待测小灯泡的阻值较小，故采用电流表外接，电路图见答案．(2)小灯泡的电阻随温度升高而变大，故该同学描绘出的IU图象应该是B.12．(9分)某同学要测量一电压表的内阻，所备器材如下：A．待测电压表V(量程3V，内阻未知)B．定值电阻R0(阻值2kΩ)C．电池组E(电动势略小于3V，内阻忽略不计)D．多用电表E．开关S1、S2，导线若干(1)该同学想利用多用电表粗测电压表的内阻，请将以下主要操作步骤补充完整：Ⅰ.对多用电表进行机械调零Ⅱ.将选择开关拨到“×1k”的欧姆挡上Ⅲ.将红黑表笔短接，进行欧姆调零Ⅳ.将图7甲中多用电表和电压表连接，其中红表笔应接电压表的________极(选填“正”或“负”)．Ⅴ.正确连接后，发现指针偏转较大，换用“×100”的欧姆挡，应先________，再次测量，多用电表刻度盘上的指针位置如图乙所示，测量结果是________．图7(2)为了更精确测量此电压表的内阻，该同学设计了如图丙所示的实验电路图，请在图丁上用笔画线代替导线进行实物连接．该同学首先闭合S1，读电压表示数U1；再闭合S2，读电压表示数U2，则电压表内阻R V＝________(用U1、U2、R0表示)．答案(1)Ⅳ.负Ⅴ.欧姆调零3000Ω(2)见解析图U1U2－U1R0解析 (1)根据多用电表的工作原理可知，红表笔与电源的负极相连，黑表笔与电源的正极相连，所以为保证电压表指针正向偏转，应将多用电表的红表笔接电压表的负极；当改变不同倍率的欧姆挡后，由于欧姆表内阻发生了变化，因此在测量之前必须进行欧姆调零这项操作；多用电表刻度盘上的指针位置如题图乙所示，测量结果是3 000 Ω.(2)如图所示，只闭合S 1时，电压表与电阻串联，当S 1和S 2都闭合时，电压表测电源的电动势(因电源内阻忽略不计)，因串联电路中总电压等于各分电压之和，U 2＝U 1R V (R 0＋R V )，则电压表内阻R V ＝U 1U 2－U 1R 0.四、计算题(本题共3小题，共45分)13．(15分)如图8甲所示的电路中，R 1、R 2均为定值电阻，且R 1＝100Ω，R 2阻值未知，R 3为一滑动变阻器．当其滑片P 从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图象如图乙所示，其中A 、B 两点是滑片P 在变阻器的两个不同端点得到的．求：图8(1)电源的电动势和内阻； (2)定值电阻R 2的阻值； (3)滑动变阻器的最大阻值．答案 (1)20V 20Ω (2)5Ω (3)300Ω解析 (1)将题图乙中AB 线延长，交U 轴于20V 处，交I 轴于1.0A 处，所以电源的电动势为E ＝20V ，内阻r ＝EI 短＝20Ω.(2)当P 滑到R 3的右端时，电路参数对应题图乙中的B 点，即U 2＝4V 、I 2＝0.8A ，得R 2＝U 2I 2＝5Ω.(3)当P 滑到R 3的左端时，由题图乙知此时U 外＝16V ，I 总＝0.2A ，所以R 外＝U 外I 总＝80Ω.因为R 外＝R 1R 3R 1＋R 3＋R 2，所以滑动变阻器的最大阻值为R 3＝300Ω.14．(15分)一台电风扇，内阻为20Ω，接上220V 电压后，消耗的功率为66W ．求： (1)电风扇正常工作时通过风扇电动机的电流；(2)电风扇正常工作时转化为机械能的功率和内能的功率以及电动机的效率． 答案 (1)0.3A (2)64.2W 1.8W 97.3% 解析 (1)由P 入＝IU 得I ＝P 入U ＝66220A ＝0.3A(2)电风扇正常工作时转化为内能的功率 P 内＝I 2r ＝0.32×20W ＝1.8W电风扇正常工作时转化为机械能的功率 P 机＝P 入－P 内＝66W －1.8W ＝64.2W 电风扇正常工作时电动机的效率 η＝P 机P 入×100%＝64.266×100%≈97.3%15．(15分)如图9所示的电路中，电源的电动势E ＝12V ，内阻未知，R 1＝8Ω，R 2＝1.5Ω，L 为规格“3V 3W ”的灯泡，开关S 断开时，灯泡恰好正常发光．(不考虑温度对灯泡电阻的影响)试求：图9(1)灯泡的额定电流和灯丝电阻； (2)电源的内阻；(3)开关S 闭合时，灯泡实际消耗的功率． 答案 (1)1A 3Ω (2)1Ω (3)0.48W 解析 (1)灯泡的额定电流I 0＝P 0U 0＝33A ＝1A 灯丝电阻R L ＝U 20P 0＝323Ω＝3Ω(2)断开S 时，灯L 正常发光，即I 1＝I 0，根据闭合电路欧姆定律E ＝I 0(R 1＋R L ＋r ) 得r ＝E I 0－(R 1＋R L )＝[121－(8＋3)] Ω＝1Ω(3)闭合S 时，设外电路总电阻为R 外 R 外＝R L ·R 2R L ＋R 2＋R 1＝9Ω干路电流为I 总＝ER 外＋r ＝1.2A灯泡两端的电压U L ＝I 总·R L ·R 2R L ＋R 2＝1.2V灯泡实际消耗的功率P ＝U 2LR L＝0.48W。