版物理同步新导学案人教选修 20.docx
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版物理同步新导学案人教选修20
章末检测试卷
(二)
(时间:
90分钟 满分:
100分)
一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分.1~8题为单项选择题,9~12题为多项选择题.全部选对的得4分,选对但不全的得2分,错选和不选的得0分)
1.(2018·扬州中学高二期中)关于电动势,下列说法错误的是( )
A.电动势越大的电源,将其他形式的能转化为电能的本领越大
B.电源两极间的电压即是电源电动势
C.电源电动势在数值上等于内、外电压之和
D.电源电动势与外电路的组成无关
答案 B
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∶1B.16∶1
C.4∶1D.1∶16
答案 B
解析 由P=I2R知:
R=
,所以R1∶R2=
∶
=16∶1.
3.(2017·盐城市第三次模拟考试)甲、乙、丙、丁是四个长度、横截面积均相同的金属导体,某同学对它们各进行了一次测量,把每个导体中通过的电流和两端的电压在I-U坐标系中描点,如图1所示,四个导体中电阻率最大的是( )
图1
A.甲B.乙C.丙D.丁
答案 A
解析 根据电阻定律R=ρ
可知,导体的电阻率ρ=
.分别把甲、乙、丙、丁所在的位置与坐标原点O连接,I-U图线的斜率表示电阻的倒数,由题图可知甲导体的电阻最大,丁导体的电阻最小.因甲、乙、丙、丁四个导体的长度、横截面积均相同,则甲的电阻率最大,A正确.
4.(2018·济宁市高一下期末)一电流表的满偏电流Ig=30mA,内电阻Rg=95Ω,要把它改装成一个量程为0.6A的电流表,应在电流表上( )
A.串联一个5.00Ω的电阻
B.串联一个4.75Ω的电阻
C.并联一个5.00Ω的电阻
D.并联一个4.75Ω的电阻
答案 C
5.(2018·齐齐哈尔市高二上期末)将阻值随温度升高而减小的热敏电阻Ⅰ和定值电阻Ⅱ串联,如图2所示,接在不计内阻的稳压电源两端.开始时,Ⅰ和Ⅱ阻值相等,加热或冷却热敏电阻,则Ⅰ的电功率在( )
图2
A.加热时变大,冷却时变小
B.加热时变小,冷却时变大
C.加热或冷却时都变小
D.加热或冷却时都变大
答案 C
解析 若将定值电阻Ⅱ看做是电源的内阻,可知开始时热敏电阻Ⅰ和定值电阻Ⅱ阻值相等,Ⅰ的电功率最大,故无论是加热或冷却热敏电阻,Ⅰ的电功率都变小,故选C.
6.(2018·邢台市高二上期末)在如图3所示的电路中两相同的小灯泡原来都发光,忽然小灯泡A比原来亮了,小灯泡B比原来暗了,则发生这种现象的故障可能是(电源内阻不计)( )
图3
A.R1断路B.R2短路
C.R3断路D.R4短路
答案 B
解析 电阻R1单独在一个支路上,断路后电路的电阻值变大,因不考虑电源的内阻,则灯泡所在的电路两端的电压不变,两个灯泡的亮度都不变,故A错误;R2短路,总电阻减小,总电压不变,故流过A灯的电流增大,A灯变亮,由并联电路的特点可知流过B灯的电流减小,B灯变暗,故B正确;R3断路,总电阻增大,总电压不变,故流过A灯的电流减小,A灯变暗,流过B灯的电流增大,B灯变亮,故C错误;R4短路,总电阻减小,总电压不变,故流过A、B两灯的电流都增大,故A、B两灯都变亮,故D错误.
7.(2018·菏泽市高一下期末)如图4所示为甲、乙两灯泡的I-U图象,根据图象计算甲、乙两灯泡串联在电压为220V的电路中,实际发光的功率分别为( )
图4
A.21W 12WB.12W 21W
C.42W 24WD.24W 42W
答案 A
解析 两灯泡串联,故两灯泡中电流相等,且两灯泡两端的电压之和为220V,
则由图可知,两灯泡的电流均为I=15×10-2A时,甲的电压为U1=140V,而乙的电压为U2=80V,满足条件,故甲的电功率为P甲=U1I=140×15×10-2W=21W,乙的电功率为P乙=80×15×10-2W=12W,故A正确,B、C、D错误.
8.(2018·西南大学附中期末)如图5所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r(R2 图5 A.通过R的电流增大,但增大量小于ΔI B. 的大小随R的变化而变化 C.电源的输出功率一定增大了 D.电源的效率降低了 答案 D 解析 因总电流增大,则r与R2分压增大,并联部分电压减小,则流过R1的电流减小,因此流过R的电流增大,且增大量大于ΔI,故A错误;由 =r,可知 的大小不会随R的变化而变化,故B错误;当内、外电阻相等时,电源的输出功率最大,因不明确内、外电阻的关系,故无法明确功率的变化情况,故C错误;电源的效率η= ×100%,因电压表示数的减小量为ΔI·r,得电源的效率降低了 ,故D正确. 9.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6 A.开关断开时两极板间的电压为 V B.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 V D.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R2两端的电压,开关S断开时,电路中的总电流为I= = A=0.2A,电容器的两极板间的电压为U=IR2=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′= = A= A,电容器的两极板间的电压U′=I′R外= ×4V= V,此时电容器所带的电荷量Q′=CU′=3×10-6× C=4×10-6C,故选项C、D正确. 10.(2018·德州市高一下期末)如图7所示,电源电动势E=6V,内阻r=1Ω,定值电阻R=2Ω与电动机M串联接在电源上,开关闭合后,理想电流表示数为1A,电动机刚好正常工作,电动机的线圈电阻R0=0.5Ω.下列说法中正确的是( ) 图7 A.定值电阻消耗的热功率2W B.电动机的输出功率为2.5W C.电动机的输出功率为3W D.电源的输出功率是6W 答案 AB 11.(2018·无锡市江阴四校高二期中)如图8所示,A和B为竖直放置的平行金属板,在两极板间用绝缘线悬挂一带电小球.开始时开关S闭合且滑动变阻器的滑动触头P在a处,此时绝缘线向右偏离竖直方向,电源的内阻不能忽略,则下列判断正确的是( ) 图8 A.小球带正电 B.当滑动触头从a向b滑动时,绝缘线的偏角θ变小 C.当滑动触头从a向b滑动时,电流计中有电流,方向从上向下 D.当滑动触头停在b处时电源的输出功率一定大于滑动触头在a处时电源的输出功率 答案 ABC 解析 由题图知,A板带正电,B板带负电,电容器内电场方向水平向右.绝缘线向右偏,电场力向右,则小球带正电,故A正确.滑动触头向右移动时,R接入电路的阻值变小,外电路总电阻变小,总电流变大,路端电压U=E-Ir变小,R1两端电压变小,则电容器电压变小,绝缘线偏角变小,故B正确.滑动触头向右移动时,电容器电压变小,电容器放电,因A板带正电,则流过电流计的电流方向从上向下,故C正确.根据电源的输出功率与外电阻的关系: 当外电阻等于内阻时,输出功率最大.外电阻大于内阻时,外电阻减小,输出功率增大;外电阻小于内阻时,外电阻减小,输出功率减小.本题不知道外电阻与内阻大小关系,故无法比较电源输出功率的大小,故D错误. 12.(2018·成都外国语学校质检)将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在同一坐标系中,如图9所示,则下列说法正确的是( ) 图9 A.图线b表示电源内部的发热功率Pr随电流I的变化关系 B.M点对应的功率为最大输出功率 C.在图线上A、B、C三点的纵坐标一定满足关系PA D.两个交点M与N的横坐标之比一定为1∶4,纵坐标之比一定为1∶2 答案 AB 解析 由电源的总功率、输出功率和电源内部的发热功率表达式PE=EI,PR=EI-I2r,Pr=I2r,可知,a表示的是电源的总功率随电流I的变化关系;b表示的是电源内部的发热功率随电流I的变化关系;c表示输出功率PR随电流I的变化关系,A正确;当R=r时,输出功率最大,M点是输出功率最大的位置,B正确;A、B、C为在a、b、c三条图线上横坐标相同的三点,因为直流电源的总功率等于输出功率和电源内部的发热功率之和,所以这三点的纵坐标一定满足关系PA=PB+PC,C错误;M点输出功率最大,R=r,IM= ,IN= , = , = ,D错误. 二、实验题(本题共2小题,共16分) 13.(8分)某同学研究小灯泡的伏安特性,所使用的器材有: 小灯泡L(额定电压3.8V,额定电流0.32A);电压表 (量程3V,内阻3kΩ);电流表 (量程0.5A,内阻0.5Ω);固定电阻R0(阻值1000Ω);滑动变阻器R(阻值0~9.0Ω);电源E(电动势5V,内阻不计);开关S;导线若干. (1)实验要求能够实现在0~3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量,画出实验电路原理图. (2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图10(a)所示. 图10 由实验曲线可知,随着电流的增加小灯泡的电阻______(填“增大”“不变”或“减小”),灯丝的电阻率________(填“增大”“不变”或“减小”). (3)用另一电源E0(电动势4V,内阻1.0Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路,调节滑动变阻器R的阻值,可以改变小灯泡的实际功率.闭合开关S,在R的变化范围内,小灯泡的最小功率为______W.(结果保留两位小数) 答案 (1)见解析图(2分) (2)增大(2分) 增大(2分) (3)0.39(2分) 解析 (1)电压表量程为3V,要求能够实现在0~3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量,需要给电压表串联一个定值电阻扩大量程,题目中要求小灯泡两端电压从零开始,故滑动变阻器采用分压式接法,小灯泡的电阻RL= = Ω=11.875Ω,因 < ,故电流表采用外接法,实验电路原理图如图所示. (2)由I-U图象知,图象中的点与坐标原点连线的斜率在减小,表示灯泡的电阻随电流的增大而增大,根据电阻定律R=ρ 知,灯丝的电阻率增大. (3)当滑动变阻器的阻值最大为9.0Ω时,电路中的电流最小,灯泡实际功率最小,由E0=U+I(R+r)得U=-10I+4,作出图线①如图所示. 由交点坐标可得U1=1.78V,I1=220mA,P1=U1I1≈0.39W. 14.(8分)(2018·咸阳市高二上期末)小阳同学要测量一圆柱体导体材料的电阻率(阻值约为 150Ω),他进行了如下实验: (1)利用多用电表测该导体材料的电阻,小阳同学先用多用电表电阻挡“×100”测量时发现指针偏转角度过大,为了减小测量误差,下列选项中正确的操作及步骤顺序为________(填写选项前的字母) A.将选择开关旋转到“×1k”的位置 B.将选择开关旋转到“×10”的位置 C.用两表笔与导体材料连接好并读数 D.将两表笔短接,进行欧姆调零 (2)他按正确的实验操作,用多用电表电阻挡测量时指针停在图11所示的位置,则此材料电阻的测量值为________Ω. (3)若该材料的长度为L,直径为D,电阻为R,则该材料电阻率的表达式ρ=________. 图11 (4)小阳同学发现该多用电表“直流50V”挡损坏了,但“直流10V”挡能正常使用.查阅资料知道,电压挡内部原理如图12所示,表头A的满偏电流为1mA.打开多用电表外壳发现电路板上的电阻R2被烧坏了,则应用阻值为________kΩ的电阻替换R2,就可以修好“直流50V”挡. 图12 答案 (1)BDC(2分) (2)140(2分) (3) (2分) (4)40(2分) 三、计算题(本题共3小题,共36分) 15.(10分)如图13所示,M为一线圈电阻RM=0.4Ω的电动机,R=24Ω,电源电动势E=40V.当开关S断开时,理想电流表的示数I1=1.6A,当开关S闭合时,理想电流表的示数为I2=4.0A.求: 图13 (1)电源内阻r; (2)开关S闭合时,通过电动机的电流及电动机消耗的总功率. 答案 (1)1Ω (2)2.5A 90W 解析 (1)S断开时,电源与定值电阻构成串联回路,E=I1(R+r),电源内阻r= -R=1Ω.(2分) (2)S闭合后,定值电阻与电动机构成并联电路,电流表测干路电流,路端电压U=E-I2r=36V(2分) 通过定值电阻的电流I2′= =1.5A,(2分) 通过电动机的电流I2″=I2-I2′=2.5A(2分) 电动机消耗的总功率即电动机的电功率, P=UI2″=90W.(2分) 16.(12分)(2018·平顶山市、许昌市、汝州市高二上学期第二次联考)在图14所示电路中,电源输出电压U0恒定,定值电阻r的阻值为5Ω,L为标有“3V,1.5W”的小灯泡,滑动变阻器的总阻值为30Ω,当滑动变阻器的滑动触头P位于变阻器的中点时,灯泡L恰能正常发光,此时理想电压表的示数为20.5V.求: 图14 (1)电阻Rx的阻值; (2)电源的电压; (3)此时滑动变阻器消耗的功率. 答案 (1)10Ω (2)24V (3)7.95W 解析 (1)灯泡L的电阻RL= =6Ω(1分) 灯泡正常发光时IL= =0.5A(1分) L与滑动变阻器左端Ra部分并联,则Ra的电流Ia= =0.2A(1分) 通过右端Rb的电流: Ib=Ia+IL=0.7A(1分) 由电压表两端电压: U=UL+Ib(Rb+Rx)(2分) 解得: Rx=10Ω(1分) (2)电源电压为U0=U+Ibr=24V(2分) (3)此时滑动变阻器消耗的功率P=Pa+Pb=I Ra+I Rb=7.95W.(3分) 17.(14分)如图15甲所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100Ω,R2阻值未知,R3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线如图乙所示,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15 (1)电源的电动势和内阻; (2)定值电阻R2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)由闭合电路欧姆定律可得U=E-Ir,(1分) 结合题图乙可知UA=E-IAr,UB=E-IBr,(2分) 代入数据,联立解得E=20V,r=20Ω.(2分) (2)当P滑到R3的右端时,R1被短路,电路参数对应题图乙中的B点,即U2=4V、I2=0.8A,(2分) 得R2= =5Ω.(2分) (3)当P滑到R3的左端时,由题图乙知此时U外=16V,I总=0.2A,所以R外= =80Ω.(2分) 因为R外= +R2,所以滑动变阻器的最大阻值为R3=300Ω.(3分)
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