人教版高中物理选修21 第一章 电场 直流电路 单元测试

2019-2019学年人教版高中物理选修2-1 第一章

电场直流电路单元测试

一、单选题

1.下列物理量中与检验电荷有关的是:（）

A. 电场强度E

B. 电势

C. 电势差U AB

D. 电场力

2.关于电场场强的概念，下列说法正确的是（）

A. 由E= 可知，电场中某点的场强E与q成反比，与F成正比

B. 正负试探电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反，所以某一点场强方向与放入试探电荷的正负有关

C. 电场中某一点的场强与放入该点的试探电荷正负无关

D. 电场中某一点不放试探电荷时，该点场强等于零

3.如图所示的各电场中，A、B两点电场强度相同的图是（）

A. B. C. D.

4.如图所示，两个固定的等量异种电荷，在它们连线的垂直平分线上有a、b、c三点，则（）

A. a点电势比b点高

B. a、b两点场强方向相同

C. a、b、c三点与无穷远处电势不相等

D. 带电粒子（不计重力）在a点无初速释放，则它将在a、b连线上运动

5.如图所示的各电场中，A，B两点电场强度相等的图是（）

A. B. C. D.

6.一平行电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上，若将云母介质移出，则电容器（）

A. 极板上的电荷量变大，极板间的电场强度变大

B. 极板上的电荷量变小，极板间的电场强度变大

C. 极板上的电荷量变大，极板间的电场强度不变

D. 极板上的电荷量变小，极板间的电场强度不变

7.如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地，静电计所带电量很少，可被忽略。一带负电油滴被固定于电容器中的P点。现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则说法不正确的（）

A. 平行板电容器的电容值将变小

B. 静电计指针张角变小

C. 带电油滴的电势能将减少

D. 若先将上极板与电源正极的导线断开再将下极板向下移动一小段距离，则带电油滴所受电场力不变

8.电源电动势为ε，内阻为r，向可变电阻R供电.关于路端电压，下列说法中正确的是（）

A. 因为电源电动势不变，所以路端电压也不变

B. 因为U=IR，所以当R增大时，路端电压也增大

C. 因为U=IR，所以当I增大时，路端电压也增大

D. 因为U=ε-Ir，所以当R减小时，I增大时，路端电压下降

二、多选题

9.带电的平行板电容器与静电计的连接如图所示，要使静电计的指针偏角变小，可采用的方法有（）

A. 减小两极板间的距离

B. 用手触摸极板A

C. 在两板间插入电介质

D. 将极板B向上适当移动

10.如图所示，直线A为电源的U﹣I图线，直线B为电阻R的U﹣I图线，用该电源与R组成闭合电路时，则（）

A. 该电源的电动势为6V

B. 电源的输出功率为4W

C. 电阻R的阻值为2Ω

D. 电源的内阻为6Ω

11.如图所示，在真空中有两个等量的正电荷、，分别固定于、两点，为、连线的中垂线，现将一正电荷由点沿移至无穷远，在此过程中，下列说法正确的是（）

A. 电势能逐渐减小

B. 电势逐渐升高

C. 受到的电场力逐渐较小

D. 受到的电场力先逐渐增大，后逐渐减小

三、填空题

12.某研究性学习小组利用如图甲所示电路测量电池组的电动势E和内阻r ，根据实验数据绘出如图乙所示的图线，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，由此可以得到E＝

________ V，r＝________ Ω.

13.利用如图1所示的电路测定电源的电动势和内电阻，提供的器材有

A．干电池两节，每节电池的电动势约为1.5V，内阻未知

B．直流电压表V1、V2，内阻很大

C．直流电流表A，内阻可忽略不计

D．定值电阻R0，阻值未知，但不小于5Ω

E．滑动变阻器

F．导线和开关

（1）在如图2的虚线框中作出对应电路图

（2）某同学利用该电路完成实验时由于某根导线发生断路故障，因此只记录了一个电压表和电流表的示数，如表所示：

U/V 2.62 2.48 2.34 2.20 2.06 1.92

I/A 0.08 0.12 0.19 0.20 0.24 0.28

U﹣I图

（3）由(2)图象可知，该同学测得两节干电池总的电动势值为________ V，总内阻为________Ω．由于计算得到的数据可以判断能够正确示数的电压表应为表________（选填“V1”或“V2”）

14.如图所示，接地金属球A的半径为R，球外点电荷的电量为Q，它到球心的距离为r，则该金属球上感应电荷在球心O处产生的场强大小等于________．

四、实验探究题

15.测定电源的电动势和内电阻的实验电路和U﹣I图象如图所示；请回答下列问题：

（1）如图甲所示，在闭合开关之前移为防止电表过载而动滑动变阻器的滑动头P应放在滑动变阻器

________处（填“a”或“b”）

（2）现备有以下器材：

A．干电池1个

B．滑动变阻器（0～50Ω）

C．电压表（0～3V）

D．电压表（0～15V）

E．电流表（0～0.6A）

F．电流表（0～3A）

其中电流表应选________，电压表应选________（填字母代号）

（3）如图乙是根据实验数据画出的U﹣I图象．由此可知这个干电池的电动势E=________V，内电阻

r=________Ω．

16.某兴趣小组利用图甲所示的电路测定一干电池的内阻r和一待测电阻的阻值R x，已知电池的电动势约为6V，电池内阻和待测电阻的阻值都约为10Ω，且不超过10Ω，可供选用的实验器材有：

A．电流表A1（量程0﹣600mA，内阻不计）；

B．电流表A2（量程0﹣3A，内阻不计）；

C．电压表V1（量程0﹣6V，内阻很大）；

D．电压表V2（量程0﹣15V，内阻很大）；

E．滑动变阻器R（阻值0﹣100Ω）；

开关S一个，导线若干条．

实验过程如下：

( 1 )在连接电阻前，先选择适合的器材，电流表应选用________，电压表应选用________．（填所选器材钱的字母）

( 2 )按图甲正确连接好电路后，将滑动变阻器的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小其接入电路的阻值，测出多组U和I的值，并记录相应的数据．以U为纵轴，I为横轴，得到如图乙所示的图线

( 3 )断开开关S，将R X改在B，C之间，A与B用导线直接连接，其他部分保持不变，重复步骤（2），得到另一条U﹣I图线，其斜率的绝对值为k．

( 4 )根据上面实验数据结合图乙可得，电池的内阻r=________Ω，可用k和r表示待测电阻的关系式为

R x=________．

五、综合题

17.如图1所示变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电表的读数随电流表读数的变化情况，如图2中的AC、BC两直线所示，不考虑电表对电路的影响．求：

（1）定值电阻R0、变阻器的总电阻R．

（2）出电源的电动势和内阻．

答案解析部分

一、单选题

1.【答案】D

【解析】【分析】电场中电场强度E、电势差U，电势这些都是都是由电场本身决定，跟试探电荷无关，而电场力F=Eq，与试探电荷电量有关，因此答案为D。

【点评】此类题型考察对电场性质的理解。电场决定了电势、电势差以及电场强弱，因此跟试探电荷有无、多少、正负都没有关系。

2.【答案】C

【解析】【解答】解：A、E= 是电场强度的定义式，运用了比值法定义，E反映电场本身的性质，与试探电荷无关，所以不能说：E与q成反比，与F成正比．故A错误．

B、场强的方向与正试探电荷受到的电场力的方向相同，与负试探电荷受到的电场力的方向相反，某一点场强方向与放入试探电荷的正负无关，故B错误．

CD、场强E由电场本身决定，与试探电荷正负无关，电场中某一点不放试探电荷时，该点场强仍存在，故C正确，D错误．

故选：C．

【分析】电场强度的定义式E= 运用比值法定义，E反映电场本身的性质，与试探电荷无关，电场中某一点的场强是唯一确定的．

3.【答案】C

【解析】【解答】解：A、A、B是同一圆上的两点，场强大小相等，但方向不同，则电场强度不同．故A 错误．

B、A、B场强大小不等，但方向也不同，则电场强度不同．故B错误．

C、A、B是匀强电场中的两点，电场强度相同，故C正确

D、电场线的疏密表示场强的大小，所以A、B场强不等，故D错误

故选：C．

【分析】电场强度是矢量，只有两点的场强大小和方向都相同时，电场强度才相同．根据这个条件进行判断．

4.【答案】B

【解析】【解答】解：A、两个等量异种电荷的电场中，在它们连线的垂直平分线上的点的电势都是零，所以a、b、c三点的电势都相等为零，所以A错误．

B、两个等量异种电荷的电场中，垂直平分线上所有的点的电场的方向都是平行的，所以B正确．

C、无穷远处电势为零，而a、b、c三点的电势都相等为零，所以C错误．

D、垂直平分线上所有的点的电场的方向都是平行的，电场的方向是在水平方向的，所以电荷不能在a、b 连线上运动，所以D错误．

故选B．

【分析】根据等量异种电荷的电场和电势的分布情况可以知道，在它们连线的垂直平分线上的点的电势都是零，并且垂直平分线上所有的点的电场的方向都是平行的，由此可以判断电场和电势的变化的情况．5.【答案】C

【解析】【解答】解：

A、甲图是非匀强电场，A处电场线较密，电场强度较大，A、B两点电场强度大小不等、方向相同，所以电场强度不相同，故A错误；

B、乙图是非匀强电场，A、B两点到负电荷的距离相等，电场强度大小相等，但方向不相同，所以电场强度不相同，故B错误；

C、丙图是匀强电场，A、B两点电场强度大小相等、方向相同，则电场强度相等，故C正确；

D、丁图是非匀强电场，A、B两点电场强度大小不相等、方向不同，所以电场强度不相同，故D错误；故选：C

【分析】电场强度是矢量，只有大小和方向都相同时，两点的电场强度才相同．根据电场线的疏密分析电场强度的大小，根据电场线的切线方向确定电场强度的方向．

6.【答案】D

【解析】【解答】解：电容器接在恒压直流电源上，则电容器两端的电势差不变．

将云母介质移出后，介电常数减小，根据电容的决定式C= 知，介电常数减小，电容减小．

由于电压不变，根据C= 可知，电荷量Q减小．

由于电容器的电压不变，板间的距离d不变，根据E= 可知，极板间的电场强度不变．

所以ABC错误，D正确；

故选：D

【分析】电容器始终与恒压直流电源相连，则电容器两端间的电势差不变，将云母介质移出后介电常数减小，根据电容器介电常数的变化判断电容的变化以及电场强度的变化．

7.【答案】B

【解析】【分析】平行板电容器与直流电源连接，其电压保持不变，上板充正电．下板充负电，板间电场方向向下，油滴带负电，P点的电势高于下板的电势．将下极板竖直向下移动一小段距离，由判断电容的变化，由判断电场强度的变化．由公式U=Ed分析P与下板间的电势差变化情况，再分析

P点的电势变化，根据负电荷在电势高处电势能小，在电势低处电势能大，分析油滴的电势能的变化情况．A、将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，两板间的距离d增大，则导致平行板电容器的电容减小，A正确；

B．静电计测量的是两极板间的电压等于电源的电动势，不变，静电计指针张角不变，B错误；

C、极板间电压不变，平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，P点电势正的变大，负电荷的电势能减小．故C正确；

D、若先将上极板与电源正极的导线断开，电容器上的带电量不变，再将下极板向下移动一小段距离，极

板间电场强度不变，则带电油滴所受电场力不变

D正确；

故选：B

【点评】电容器的电容由两板间距、正对面积与电介质决定；而两板间的电场强度则由电容器的电量、电介质及正对面积决定．当开关断开时，电容器的电量不变；而开关闭合时，电容器的电压却不变．

8.【答案】D

【解析】【分析】根据闭合电路欧姆定律U=E-Ir可知，当R增加，所以电路中电流减小，所以内阻电压Ir减少，所以路端电压变大，所以D。

【点评】此类题型考察了对闭合电路欧姆定律、路端电压的理解。

二、多选题

9.【答案】A，B，C

【解析】【解答】解：A、减小两极板间的距离，则d减小，则由决定式可得是容器的电容增大；则由Q=UC 可知，电势差减小，故A正确；

B、由于B板接地，用手触摸A时，故对电量有影响，电势差减小，故B正确；

C、在两板间插入电介质时，介电常数增大，则C增大，由由Q=UC可知，电势差减小，故C正确；

D、将极板B向上运动时，正对面积减小，则C减小，由定义式可知，电势差增大，故D错误；

故选：ABC．

【分析】根据电容的决定式C= ，分析电容的变化，再由电容的定义式分析板间电压的变化，确定

静电计指针张角的变化．

10.【答案】A，C

【解析】【解答】解：A、D由图线A：根据闭合电路欧姆定律得：U=E﹣Ir，当I=0时，U=E，即图线与纵轴的交点坐标表示电源的电动势，读出电源的电动势E=6V．图线A的斜率绝对值等于电源的内阻r，

由数学知识求出r= = =1Ω．故A正确，D错误；

B、两图线的交点表示该电阻接在该电源上时工作状态，读出路端电压为U=4V，电流I=2A，则电源的输出功率为P=UI=8W．故B错误．

C、由图线B的斜率等于电阻R的阻值，则有R= =2Ω．故C正确．

故选：AC

【分析】根据闭合电路欧姆定律分析电源的U﹣I图象与纵轴交点物理意义，求出电源的电动势．两图线的交点表示该电阻接在该电源上时工作状态，读出电压和电流，求出电源的输出功率．由图线B的斜率求出电阻R的阻值．由图线A的斜率绝对值求出电源的内阻．

11.【答案】A，D

【解析】【解答】AB.由题，q1、q2是两个等量的正电荷，作出中垂线CD上电场线如图：

根据顺着电场线电势降低，可知正电荷q3由C点沿CD移至无穷远的过程中，电势不断降低，电场力做正功，其电势能不断减小。A符合题意，B不符合题意；

CD.根据电场的叠加可知，C点的场强为零，而无穷远处场强也为零，所以由C点沿CD移至无穷远的过程中，场强先增大，后减小，q3受到的电场力先逐渐增大，后逐渐减小。C不符合题意，D符合题意。故答案为：AD

【分析】本题考查等量同种电荷电场分布规律，根据电场线分布掌握场中各点场强的大小和方向的变化情况，电势变化，特别是两电荷连线和中垂线上各点的场强、电势变化。根据等量同种电荷电场线分布规律可知，C到D，电势逐渐降低，场强先增大后减小。

三、填空题

12.【答案】2.95；0.9

【解析】【解答】由闭合电路欧姆定律E＝I(R＋r)得，可知图线的斜率即为电源的电动势，纵轴上的截距的绝对值即为电源内阻，所以得电源电动势，r＝0.9 Ω【分析】本题由欧姆定律得，分析出图线的斜率即为电源的电动势，纵轴上的截距的绝对值即为电源内阻是关键。

13.【答案】（1）

（2）

（3）2.9；3.5；V1

【解析】【解答】解：

（1.）根据给出的实物图可以得出对应的原理图如图所示；

（2.）由图将（I，U）作为坐标值将各点描出，并用直线将各点相连，作图象如图所示；

（3.）由U=E﹣Ir可知；图象与纵轴的交点为电源的电动势，故E=2.9V；（2.9﹣﹣2.98V均算正确）；图象的斜率表示电源的电动势，r= =3.5Ω（3.5﹣﹣3.8均可）

若示数为V2电表的，则测量的内电阻一定包含有定值电阻R0，而定值电阻大于5Ω，故说明读数只能是读的V1；

故答案为：2.9，3.5；V1

【分析】（1）根据实物图可得出对应的原理图如图所示；（2）由表格中数据采用描点法可以将各点描于坐标中，用直线将各点连接，若不能在一直线上，则可将各点均匀分布在直线两边；由图象的截距及斜率的含义可求得电动势和内电阻；分析测得的内阻数据，可知哪一电表正确接入；

14.【答案】

【解析】【解答】解：球外点电荷在O点产生的场强，据点电荷的场强公式得：E= ，利用静电平衡的特点，内部场强处处为零，

即感应电荷在导体内部产生的电场与球外电荷产生的电场强度大小相等，所以E'=E= ．

故答案为：

【分析】静电感应的过程，是导体A（含大地）中自由电荷在电荷Q所形成的外电场下重新分布的过程，当处于静电平衡状态时，在导体内部电荷Q所形成的外电场E与感应电荷产生的“附加电场E'”同时存在的，且在导体内部任何一点，外电场电场场强E与附加电场的场强E'大小相等，方向相反．

四、实验探究题

15.【答案】（1）a

（2）E；C

（3）1.49；0.75

【解析】【解答】解：（1）闭合开关之前滑动变阻器的滑动头P应放在最大值位置处，即a处．（2）电源电动势大约1.5V，因此电压表选择量程为3V的比较合适，故电压表选择C，

电路中的电流较小，因此电流表选择0.6A量程的E．（3）在U﹣I图象中图象与纵坐标的交点等于电源的电动势，

所以由图可以读出电源的电动势为1.49V，

图象中的斜率表示电源的内阻，所以电源的内阻为：r= Ω=0.75Ω

答案为：（1）a；（2）E，C；（3）1.49，0.75．

【分析】（1）滑动变阻器采用限流接法，闭合开关之前滑动变阻器的滑动头P应放在最大值位置处．（2）明确电压和电流的范围，同时注意在选择电压表和电流表时要求在不超过量程的前提下偏转角度尽量大

些，在满量程的左右偏转最好．（3）在U﹣I图象中纵坐标的截距代表的是电源的电动势，直线的斜

率代表的是电源的内阻的大小．

16.【答案】A；C；10；k﹣r

【解析】【解答】解：（1）由乙图可知，电流最大为300mA，为了保证实验的安全和准确，电流表应选择A；电源的电动势约为6V，故电压表应选择6V量程的C；由电路图可知，滑动变阻器起调节电流的作用，5Ω的电阻小于待测电阻较多，故只能选择R2；（4）由U=E﹣Ir可知，R x接在AB之间时图象的斜率

表示电源的内阻，则可知，内阻为：r= = =10Ω；由于接R x改接在B、C之间时等效内阻为：

R0+r=k，解得：R X=k﹣r；

故答案为：（1）A；C；（4）10；k﹣r．

【分析】（1）根据题目中给出的电源及待测电阻的大约阻值，略算对应的电流，则可明确电流表及滑动变阻器应选择的仪器；（4）由图象的性质及闭合电路欧姆定律可得出电源内阻．

五、综合题

17.【答案】（1）解：由乙图可知，电阻R0的值等于AC的斜率，即R0= = Ω=3Ω；

当R全部接入电路时，电路中电流最小，对应BC线上的B点，则Ω=R+R0，R=15Ω﹣3Ω=12Ω

（2）解：对图线上的B点，根据闭合电路的欧姆定律有：E=7.5+0.5r

对图线上的C点，根据闭合电路的欧姆定律有：E=6+2r

联立解得：E=8V，r=1Ω

【解析】【分析】（1）定值电阻R0等于图线AC的斜率大小．由数学知识求出图线的斜率求解R0．当滑动变阻器取最大值时，电流最小，由图读出电流的最小值，由欧姆定律求出变阻器的总电阻R．（2）图线BC反映路端电压与电流的关系，其斜率大小等于电源的内阻，由数学知识求出电源的内阻．再闭合电路欧姆定律求出电源的电动势．