2020-2021学年高中物理 第3章 恒定电流 单元评价鲁科版必修3

1、2020-2021学年高中物理 第3章 恒定电流 单元评价鲁科版必修32020-2021学年高中物理 第3章 恒定电流 单元评价鲁科版必修3年级：姓名：- 18 -单元素养评价(三)(第3章)(60分钟60分)一、选择题(本题共9小题,每小题3分,共27分)1.一阻值为r的粗细均匀镍铬电阻丝,长为l,横截面积为s。在温度相同的情况下,下列粗细均匀镍铬电阻丝的电阻仍为r的是()a.长为l,横截面积为2sb.长为2l,横截面积为sc.长为2l,横截面积为2sd.长为2l,横截面半径为原来2倍【解析】选c。由电阻定律r=可知长度为l,横截面积变成2s时,有r=,故a错误;横截面积不变,长度变为二倍时

2、,有r=2r,故b错误;长为2l,横截面积为2s的相同材料的均匀电阻丝,由r=r,故c正确;长为2l,横截面半径为原来2倍的相同材料的均匀电阻丝,s变成原来的4倍,则有r=,故d错误。2.如图所示为一种环保“重力灯”,让重物缓慢下落,拉动绳子,从而带动发电机转动,使小灯泡发光,这种灯可替代部分不发达地区仍在使用的煤油灯。某“重力灯”中的重物为18 kg,它在30 min内缓慢下落了2 m,使规格为“1.5 v,0.12 w”的小灯泡正常发光。不计绳子重力,则以下说法正确的是()a.绳子拉力对重物做正功b.重物重力做功的功率为0.12 wc.30 min内产生的电能为360 jd.重物重力势能转

3、化为灯泡电能的效率为60%【解析】选d。绳子拉力向上,重物向下运动,故绳子拉力对重物做负功,故a错误;重物重力做功的功率为pg= w=0.2 w,故b错误;灯泡正常发光,30 min内产生的电能为w电=pt=0.123060 j=216 j,故c错误;重物重力势能转化为灯泡电能的效率为=100%=100%=60%,故d正确。3.电子产品制作车间里常常使用电烙铁焊接电阻器和电容器等零件,技术工人常将电烙铁和一个灯泡串联使用,灯泡还和一只开关并联,然后再接到市电上(如图所示),下列说法正确的是()a.开关接通时比开关断开时消耗的总电功率大b.开关接通时,灯泡熄灭,只有电烙铁通电,可使消耗的电功率减

4、小c.开关断开时,灯泡发光,电烙铁也通电,消耗的总功率增大,但电烙铁发热较少d.开关断开时,灯泡发光,可供在焊接时照明使用,消耗的总功率不变【解析】选a。开关接通时,灯泡发生短路,电阻小于开关断开时的电阻,由公式p=可知,开关接通时比开关断开时消耗的总功率大,故a正确;开关接通时,灯泡熄灭,只有电烙铁通电,电路中电阻减小,由公式p=可知,消耗的功率增大,故b错误;开关断开时,灯泡发光,电烙铁也通电,消耗的总功率减小,且电烙铁发热较少,故c错误;开关断开时,灯泡串联在电路中,灯泡发光,总电阻增大,可供在焊接时照明使用,消耗总功率减小,故d错误。4.某品牌洗衣机的铭牌上所列的主要技术参数如图所示。

5、在某次洗衣过程中,洗涤时间为24 min,脱水时间为12 min,烘干时间为30 min。结合图中数据,下列说法正确的是()a.洗涤过程中的电流为1.1 ab.脱水过程中电路的总电阻为121 c.洗涤过程中消耗的电能为0.8 kwhd.这次洗衣过程消耗的总电能为1.16 kwh【解析】选d。由铭牌标识可以知道洗涤输入功率为p1=200 w=0.2 kw,额定电压u=220 v,所以洗涤过程的电流为i1= a= a,故a错误;脱水的过程是由里面的电动机工作完成的,含电动机的电路是非纯电阻电路,电流的计算不能用欧姆定律,所以脱水过程中电路的总电阻无法计算,故b错误;由题知,洗涤时间t1=24 mi

6、n= h,洗涤过程消耗的电能w1=p1t1=0.2 kwh=0.08 kwh,故c错误;由铭牌标识可以知道脱水功率p2=400 w=0.4 kw,烘干功率p3=2 000 w=2 kw,脱水时间t2=12 min= h,烘干时间t3=30 min= h,所以这次洗衣过程消耗的总电能为:w=p1t1+p2t2+p3t3=(0.2+0.4+2) kwh=1.16 kwh,故d正确。5.某同学研究白炽灯得到某白炽灯的伏安特性曲线如图所示,图线上a点与原点连线与横轴成角,图线在a点处的切线与横轴成角,则()a.白炽灯的电阻随电压的增大而减小b.在a点,白炽灯的电阻可表示为tanc.在a点,白炽灯的电功

7、率可表示为u0i0d.在a点,白炽灯的电阻为过a点的斜率【解析】选c。由图示图像可知,随电压增大,通过白炽灯的电流增大,电压与电流的比值增大,白炽灯电阻变大,故a错误;在a点,白炽灯的电阻r=;由于横坐标与坐标轴的标度不一定相同,标度大小不同,tan不同,更不能用r=tan表示电阻,故b错误;在a点,白炽灯的电功率p=u0i0,故c正确;由欧姆定律可知,在a点,白炽灯的电阻r=,故d错误。【加固训练】如图是某导体的伏安特性曲线,下列说法正确的是()a.当通过导体的电流是510-3a时,导体的电阻是1 000 b.当通过导体的电流是510-3a时,导体的电阻是2 000 c.当通过导体的电流是5

8、10-3a时,导体的电阻是0.5 d.当通过导体的电流是0.001 a时,导体两端的电压是1 v【解析】选b。电流为510-3 a时,导体的电阻为:r= =2 000 ,故a、c错误,b正确; 随着电压的增大,图像上的点与原点连线的斜率减小,此连线斜率等于电阻,则知随着电压的增大导体的电阻不断减小,当通过导体的电流是0.001 a时,导体的电阻值大于2 000 ,所以导体两端的电压大于2 v,故d错误;故选b。6.如图所示,r1=6 ,r2=3 ,r3=4 ,左右两端接入电路后,关于这三只电阻的判断正确的是()a.电流之比是i1i2i3=436b.电压之比是u1u2u3=112c.功率之比是p

9、1p2p3=436d.相同时间内产生热量之比q1q2q3=634【解题指南】解答本题应注意电路的串并联关系(1)电阻r1与r2并联后与r3串联,并联电路电压相等,串联电路电流相等。(2)串联电路电压比等于电阻比,并联电路电流比等于电阻的反比。【解析】选b。串联电路电流相等,并联电路电流比等于电阻的反比,故:=,i3=i1+i2,故i1i2i3=123,故a错误;电阻r1与r2并联后与r3串联;并联电阻为:r12=2 ,并联电路电压相等,串联电路电压比等于电阻比,故有:u并u3=r12r3=24=12,故:u1u2u3=112,故b正确;根据电功率公式p=ui,有:p1p2p3=u1i1u2i2

10、u3i3=126,故c错误;相同时间内产生热量之比等于功率之比q1q2q3=126,故d错误。7.如图,有一未知电阻rx,为了较准确地测出电阻值,利用试触法得到两组数据,接a时得到数据为6 v、0.15 a,接b时得到数据为5.8 v、0.2 a,那么该电阻测得较为准确的数值及它与真实值比较的情况是()a.29 ,大于真实值b.40 ,大于真实值c.29 ,小于真实值d.40 ,小于真实值【解析】选b。开关接a、b两点时,电压表示数相对变化量=,电流表示数相对变化量=,则有,电流表示数变化量大,则电流表应采用内接法,即开关应接在a点,电阻测量值r= =40 ;由于采用电流表内接法,电流表分压,

11、电压测量值大于真实值,电阻测量值大于真实值,故选项b正确,a、c、d错误。8.如图所示,虚线框内为改装好的电表,m、n为新电表的接线柱,其中灵敏电流计g的满偏电流为200 a,已测得它的内阻为495.0 。图中电阻箱读数为5.0 。现将mn接入某电路,发现灵敏电流计g刚好满偏,则根据以上数据可知()a.m、n两端的电压为1 mvb.m、n两端的电压为100 mvc.流过m、n的电流为2 ad.流过m、n的电流为20 ma【解析】选d。mn两端电压为:u=igrg=20010-6495 v=0.099 v=99 mv,故a、b错误;流过m、n的电流为:i=ig+=20010-6 a+a=0.02

12、 a=20 ma,故c错误,d正确。【加固训练】如图所示,双量程电压表由表头g和两个电阻串联而成。已知该表头的内阻rg=500 ,满偏电流ig=1 ma。下列说法正确的是()a.表头g的满偏电压为500 vb.使用a、b两个端点时,其量程比使用a、c两个端点时大c.使用a、b两个端点时,若量程为010 v,则r1为9.5 kd.使用a、c两个端点时,若量程为0100 v,则(r1+r2)为95 k【解析】选c。表头g的满偏电压ug=igrg=500110-3 v=0.5 v,故a错误;使用a、b两个端点时,电压为rg与r1两端的电压之和,而接a、c时,其量程为rg与r1和r2两端的电压之和,因

13、此使用a、b两个端点时量程较小,故b错误;使用a、b两个端点时,若量程为010 v,则r1的阻值:r1=(-500) =9 500 =9.5 k,故c正确;使用a、c两个端点时,若量程为0100 v,则r1+r2=(-500) =99 500 =99.5 k,故d错误。9.有两个同种材料制成的导体,如图所示,两导体为横截面是正方形的柱体,柱体高均为h,大柱体柱截面边长为l1,小柱体柱截面边长为l2,则()a.若图示箭头方向为电流方向,则大柱体与小柱体的电阻之比为l1l2b.若图示箭头方向为电流方向,则大柱体与小柱体的电阻之比为11c.若电流方向竖直向下,则大柱体与小柱体的电阻之比为l1l2d.

14、若电流方向竖直向下,则大柱体与小柱体的电阻之比为【解析】选b。从图示方向看,则根据电阻定律可知,r1=,r2=,故两电阻相等,比值为11,故a错误,b正确。若电流竖直向下,则根据电阻定律有:r1=,r2=,故r1r2=;故c、d错误。二、实验题(5分)10.(2019全国卷)某同学要将一量程为250 a的微安表改装为量程为20 ma的电流表。该同学测得微安表内阻为1 200 ,经计算后将一阻值为r的电阻与微安表连接,进行改装。然后利用一标准毫安表,根据图(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。(1)根据图(a)和题给条件,将(b)中的实物连线。(2)当标准毫安表的示数为

15、16.0 ma时,微安表的指针位置如图(c)所示,由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值,而是。(填正确答案标号)a.18 mab.21 ma c.25 mad.28 ma(3)产生上述问题的原因可能是。(填正确答案标号)a.微安表内阻测量错误,实际内阻大于1 200 b.微安表内阻测量错误,实际内阻小于1 200 c.r值计算错误,接入的电阻偏小d.r值计算错误,接入的电阻偏大(4)要达到预期目的,无论测得的内阻值是否正确,都不必重新测量,只需要将阻值为r的电阻换为一个阻值为kr的电阻即可,其中k= 。【解析】(1)电流表改装时,微安表应与定值电阻r并联接入虚线框内,则实物电路连接如图所示

16、:(2)由标准毫安表的示数与微安表的指针位置可知,改装后的电流表量程被扩大的倍数n=100倍,则当微安表表盘达到满偏时,改装的电表量程为:25010-3 ma100=25 ma,故选项c正确。(3)根据igrg=(i-ig)r,可得:i=ig,改装后的量程偏大的原因可能是原微安表内阻测量值偏小,即电表实际内阻rg真实值大于1 200 ,故选项a正确,b错误;改装后的量程偏大的原因还可能是定值电阻r的计算有误,计算值偏大,实际接入定值电阻r阻值偏小,故选项c正确,d错误。(4)由于接入电阻r时,改装后的表实际量程为25 ma,故满足igrg=(25-ig)r;要想达到预期目的,即将微安表改装为量

17、程为20 ma的电流表,应满足igrg=(20-ig)kr, 其中ig=250 a=0.25 ma,联立解得:k=。答案:(1)见解析图(2)c(3)a、c(4)三、计算题(本题共3小题,共28分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)11.(9分)由三个电阻连接成的混联电路如图所示。r1=8 ,r2=6 ,r3=3 。(1)a、b之间的电阻为多少?(2)如果把30 v的电压加在a、b两端,通过每个电阻的电流是多少?(3)若把30 v的电压加在a、b两端,则三个电阻消耗的总功率是多少?【解析】(1)r2和r3并联后的电阻:r并= =2 a、b间的电阻:r=r1+r并=10 (2

18、分)(2)通过r1的电流为总电流:i1=i= a=3 a(1分)r1两端的电压为:u1=i1r1=24 v(1分)则r2和r3两端的电压:u2=u3=u-u1=6 v(1分)通过r2的电流为:i2= a=1 a(1分)通过r3的电流为:i3= a=2 a(1分)(3)三个电阻消耗的总功率:p=ui1=30 v3 a=90 w(2分)答案:(1)10 (2)3 a,1 a,2 a(3)90 w12.(9分)如图,灯泡d与电动机m串联在一个稳压电源上,电源的输出电压为u=26 v,灯泡d的电阻为rd=6 ,电动机m线圈的电阻为rm=1 ,与电动机并联的理想电压表读数为um=14 v。电动机的转轴的

19、摩擦可忽略,求:(1)通过灯泡的电流i。(2)电动机m线圈的发热功率pq。(3)电动机m输出的机械功率p机。【解析】(1)灯泡两端的电压为:ud=u-um=(26-14) v=12 v(1分)所以通过灯泡的电流为i= a=2 a(2分)(2)电动机m线圈的发热功率:pq=i2rm=41 w=4 w(2分)(3)电动机m消耗的电功率为:pm=umi=142 w=28 w(2分)输出的机械功率:p机=pm-pq=(28-4) w=24 w(2分)答案:(1)2 a(2)4 w(3)24 w【加固训练】如图所示,在该电路施加u=5 v的电压,r1=4 ,r2=6 ,滑动变阻器最大值r3=10 ,则当

20、滑动触头从a滑到b的过程中,电流表示数的最小值为多少?【解析】设触头上部分电阻为r,则下部分电阻为r3-r总电阻:r总=当r=6 时,r总最大,此时rmax=5 电流表示数的最小值为:imin=1 a答案:1 a13.(10分)随着技术的发展,新能源汽车将全面替代燃油车,当前各大景区均已使用电动车替代以往的燃油车,如图所示。某景区电动车载满游客时的总质量为2 000 kg,以4 m/s的速度在景区内的水平路面上匀速行驶,其受到的阻力恒为车重的;该电动车电瓶的输出电压为360 v,4个并联的行车灯(规格为“10 v25 w” )和电动机串联连接,此时均正常发光。若不计电动机内部摩擦,只考虑电动机

21、的内阻发热损耗能量,重力加速度g取10 m/s2。求:(1)电动车电动机的输入功率;(2)电动机的内阻。【解题指南】解答本题应从以下两个方面入手:(1)电动车灯正常发光,求出电流,根据欧姆定律求出电动机两端电压,根据p=ui求解电动机的输入功率;(2)电动车匀速运动,牵引力等于阻力,再根据p=fv求解机械功率,根据p热=p入-p出求解热功率,再根据p热=i2r求解内电阻。【解析】(1)每个电动车灯均正常发光,电流:i灯=2.5 a(1分)则通过电动机的电流:i电=4i灯=10 a(1分)电动机的电压:u电=u-u灯=350 v(1分)电动机的输入功率p电=u电i电=3 500 w(2分)(2)

22、电动车行驶时所受阻力f=kmg=750 n,电动车匀速行驶时动力f=f,(2分)电动机行驶时输出的机械功率:p出=fv=3 000 w(1分)电动机内阻的发热功率:p热=p电-p出=500 w(1分)根据p热=r可知,r=5 (1分)答案:(1)3 500 w(2)5 (30分钟40分)14.(5分)如图,为定值电阻的伏安曲线,图线1表示的导体的电阻为r1,图线2表示的导体的电阻为r2,则下列说法正确的是()a.两个电阻的阻值之比r1r2=31b.把r2均匀拉长到原来的3倍,其电阻等于r1c.将r1与r2串联后接于电源上,其消耗的功率之比p1p2=13d.将r2与内阻值等于r1的灵敏电流计并联

23、改装成电流表,改装后的电流表量程为原灵敏电流计量程的3倍【解析】选a。由图线的斜率等于电阻,则r1r2=31,故a正确;把r2均匀拉长到原来的3倍,其电阻等于原来的9倍,是3r1,故b错误;将r1与r2串联后接于电源上,电流相等,由p=i2r可知其消耗的功率之比p1p2=31,故c错误;将r2与内阻值等于r1的灵敏电流计并联后,r2的分流是r1的3倍,则量程变为原来的(3+1)倍=4倍,故d错误。15.(5分)一个用半导体材料制成的电阻器d,其电流i随它两端的电压u的关系图像如图甲所示,将它与两个标准电阻r1、r2并联后接在电压恒为u的电源上,如图乙所示,三个用电器消耗的电功率均为p。现将它们

24、连接成如图丙所示的电路,仍然接在该电源的两端,设电阻器d和电阻r1、r2消耗的电功率分别是pd、p1、p2,它们之间的大小关系是()a.p1=4p2b.pd=p2c.p1p2【解析】选c。由题可知,电阻器d与两个标准电阻r1、r2并联后接在电压恒为u的电源两端,三个用电器消耗的电功率均为p,此时三个电阻的阻值相等;当将它们连接成如图丙所示的电路,接在该电源的两端时,电阻器d的电压小于电源的电压,由甲图像可知,电阻器d的电阻增大,则有rdr1=r2。而rd与r2并联,电压相等,根据欧姆定律得知,电流idi2,又i1=i2+id,得到i12id。p1=r1,pd=rd,p2=r2,所以得到p1r2

25、,故pd4,故c错误;根据图像可知,当电流为0.25 a时,电压为u=3 v,所以p=ui=0.75 w,故d正确。故选d。16.(5分)(多选)如图所示,a、b、c、d、e是滑动变阻器上间距相同的五个位置(a、e为滑动变阻器的两个端点),某实验小组将滑动变阻器的滑片p分别置于a、b、c、d、x、e(x是d、e间某一位置)进行测量,把相应的电流表示数记录在表中,经分析,发现滑动变阻器de间发生了断路。根据电路有关知识推断,滑片p位于x处的电流表示数的可能值为()p的位置abcdxe电流表示数(a)1.200.600.400.301.20a.0.28 ab.0.48 ac.0.58 ad.0.7

26、8 a【解题指南】解答本题应注意以下两个方面:(1)当x在断路位置的上方时,滑动变阻器接入电路中的部分是xe段,此时电阻应该小于ab段的电阻,电流大于滑片接b点时的电流(2)当x在断路位置的下方,滑动变阻器xa段接入电路,此时变阻器接入电路的电阻大于ad段的电阻,电流就应该小于滑片接d点时的电流【解析】选a、d。若是x在断路位置的下方,则是滑动变阻器下方部分被接入电路,且总电阻大于滑片接d位置时的电阻,电流就比滑片接d点时的电流要小,所以电流表示数可能是小于0.3 a;若是x在断路位置的上方,则滑动变阻器是xe部分被接入电路,此时电路中的总电阻应该小于滑片接b点时的电阻,所以电路中的电流应该大

27、于滑片接b点时的电流,即大于0.60 a,但是要小于滑片接a点或接e点时的电流,因为接a点和e点时滑动变阻器接入电路中的电阻为零,故a、d正确,b、c错误。17.(10分)某兴趣小组同学应用所学的物理知识来测量一捆细铜电线的电阻率,检验其是否合格。小组成员经查阅,纯铜的电阻率为1.810-8 m。现取横截面积约为1 mm2、长度为100 m的铜电线进行实验。实验所用主要器材如下:a.电源(电动势约为5 v,内阻不计);b.待测长度为100 m的铜电线,横截面积约1 mm2;c.电压表v1(量程为3 v,内阻约为2 k);d.电压表v2(量程为4.5 v,内阻约为3 k)e.电阻箱r(阻值范围0

28、99.9 );f.定值电阻r0=1 ;g.开关、导线若干。(1)用螺旋测微器测量得该细铜电线直径d=1.000 mm。(2)小组合作设计了如图甲所示的实验电路,则r0在电路中的作用是。(3)对照电路图,连接好实物电路,调节r,读出电表示数,作出如图乙所示的图像。则在闭合开关s之前,电阻箱r阻值应先调到(选填 “零”或“最大”)。(4)通过图乙相关数据,计算得铜电线的电阻为(结果保留两位有效数字)。(5)利用实验得到的数据,通过计算得,铜电线的电阻率=m(结果保留两位有效数字);与纯铜的电阻率有一定的差距,从铜电线自身角度,你认为出现差距的可能原因是。【解析】(2)电源电压比两个电压表的量程要大,r0和电源串联,会分去一部分电压,起到保护电压表的作用。(3)为了保护电压表,则闭合开关s之前,电阻r阻值应先调到零。(4)由电路可知=即=rx+1由图乙可知rx=k= =2.6 (5)根据rx=解得= m2.010-8 m,出现差距的可能原因是细铜电线材料不纯,其中掺杂有电阻率较大的其他金属。答案:(2)保护电压表(3)零(4)2.6(5)2