2021年高二人教版物理选修3-1练习册：特色专题训练(二)

2021年高二人教版物理选修3-1练习册：特色专题训练（二）一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分.1～7题只有一个选项正确，8～10题有多个选项正确．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．如图Z­2­1所示，R1和R2分别标有“2Ω1.0A”和“4Ω0.5A图Z­2­1A．1.5WB．3.0WC．5.0WD．6.0W2．上海世博会中国馆的所有门窗都采用LOM­E玻璃，它可将太阳能转化为电能并储存起来．国家馆顶上的观景台也引进了最先进的太阳能薄膜，它能储藏阳光并利用光电转换将太阳能转化为电能．已知太阳能电池板的开路电压为800mV，短路电流为40mA.现将该电池板与一阻值为20Ω的电阻连成一闭合电路，下列说法不正确的是()A．电池板的电动势为800mVB．电池板的内阻为20ΩC．闭合电路的路端电压为800mVD．闭合电路的路端电压为400mV3．某电子仪器中为了便于调节电路中的电流，在它的调节部分常将两个滑动变阻器串联使用．如图Z­2­2所示，已知两个滑动变阻器分别用不同材料的电阻丝绕在相同的绝缘瓷管上制成，R1的电阻丝的横截面积是R2的4倍，R2的电阻丝的电阻率是R1的6倍，两电阻丝长度相同，测得R1的最大阻值为20Ω.开始时两变阻器接入电路的阻值最大，下面的几种方法中，能够既快又准确地使电流表指针指到要求位置的是()图Z­2­2A．先调节R1，使电流表指针指到要求位置附近，再调节R2B．先调节R2，使电流表指针指到要求位置附近，再调节R1C．同时调节R1和R2，使电流表指针指到要求位置D．交替、反复调节R1和R2，使电流表指针指到要求位置4．在如图Z­2­3所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E、内阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C为电容器，A、V为理想电流表和电压表．在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，下列说法中正确的是()图Z­2­3A．电压表示数变小B．电流表示数变小C．电容器C所带电荷量增多D．a点的电势降低5．如图Z­2­4所示，G是电流表，R1、R2是两个可变电阻，调节可变电阻R1、R2可以改变电流表G的示数．当M、N间的电压为6V时，电流表的指针刚好偏转到最大刻度．将M、N间的电压改为5V时，若要使电流表G的指针仍偏转到最大刻度，下列方法中一定可行的是()图Z­2­4A．保持R1不变，增大R2B．增大R1，减小R2C．减小R1，增大R2D．保持R2不变，减小R16．如图Z­2­5所示，灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的．现在突然发现灯泡A比原来暗了些，灯泡B比原来亮了些，则电路中出现的故障可能是()图Z­2­5A．R3断路B．R1短路C．R2断路D．R1、R2同时短路7．硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点．如图Z­2­6所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图线(电池内阻不是常数)，图线b是某电阻R的U­I图线．在该光照强度下将它们组成闭合回路时，硅光电池的内阻为()图Z­2­6A．8.0ΩB．10ΩC．12ΩD．12.5Ω8．关于多用电表表盘上的刻度线，下列说法中正确的是()A．直流电流刻度线和直流电压刻度线都是均匀的，可以共用一刻度B．电阻刻度是不均匀的C．电阻刻度上的零刻度线与直流电流的最大刻度线相对应D．电阻刻度上的零刻度线与直流电流的最大刻度线不对应9．如图Z­2­7所示，将两个相同的电流计分别改装成电流表A1(量程3A)和电流表A2(量程0.6A)图Z­2­7A．A1的指针还没有满偏时，A2的指针已经满偏B．A1的指针半偏时，A2的指针也半偏C．A1的读数为1A时，A2D．A1的读数为1A10．如图Z­2­8所示，直线A为电源的U­I图线，直线B和C分别为电阻R1、R2的U­I图线，用该电源分别与R1、R2组成闭合电路时，电源的输出功率分别为P1、P2，电源的效率分别为η1、η2，则()图Z­2­8A．P1＞P2B．P1＝P2C．η1＞η2D．η1第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、实验题(本题共4小题，第11、12题各8分，第13、14题各10分，共36分)图Z­2­911．在“测定一根粗细均匀的合金丝Rx的电阻率”的实验中：(1)利用螺旋测微器测定合金丝的直径，示数如图Z­2­9所示，则可读得合金丝的直径为________mm.(2)待测合金丝Rx的电阻约为5Ω.提供的仪器有：A．电压表V(内阻约为10kΩ，量程为3V)B．电流表A1(内阻约为3Ω，量程为0.6C．电流表A2(内阻约为0.1Ω，量程为3D．滑动变阻器R(阻值为0～5Ω，额定电流为2E．电源E(电动势为5V，内阻为1Ω)F．一个开关、若干导线①要求较准确地测出其阻值，电流表应选________．(填序号)②某同学利用以上仪器，按图Z­2­10连接实验线路，在实验中发现电流表示数的变化范围较窄，现请你用笔在图Z­2­10中画一条线对电路进行修改，使电流表示数的变化范围变宽．图Z­2­10③修改后的电路其测量结果比真实值偏________．(选填“大”或“小”)12．需要组装一个单量程的欧姆表，所给电源的电动势为3.0V，内阻可忽略不计，其他可供选择的主要器材有：A．电流表A1(量程0～300μA，内阻3000Ω)B．电流表A2(量程0～3mA，内阻500Ω)C．变阻器R1(阻值范围0～300Ω)D．变阻器R2(阻值范围0～800Ω)(1)在方框内完成组装欧姆表的电路图(要标明所选器材的代号，如A1)；图Z­2­11(2)电流表的表盘刻度分为三等分大格，如图Z­2­11所示，其中0为电流表的零刻度，则该单量程欧姆表按正确的方法组装完成后，刻度C表示的电阻值为________Ω，刻度B表示的电阻值为________Ω.13．xx年度诺贝尔物理学奖授予了赤崎勇、天野浩以及中村修二，以表彰他们发明了一种新型高效节能光源——蓝色发光二极管(LED)．发光二极管(LED)具有单向导电性，正向电阻较小，反向电阻很大．某同学想借用“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的方法来研究发光二极管的伏安特性．(1)实验先判断发光二极管的正、负极，该同学使用多用电表欧姆挡的“×1k”挡来测量二极管的电阻，红、黑表笔分别与二极管的“长脚”和“短脚”接触，发现指针几乎不动．调换接触脚后，指针的读数为7800Ω.用图Z­2­12甲所示的电路测量发光二极管的正向伏安特性，则发光二极管的“长脚”应与图乙中的________(选填“a”或“b”)端连接．图Z­2­12(2)按图甲的电路图将图乙中的实物连线补充完整．(3)该同学测得发光二极管的正向U­I图线如图Z­2­13所示，实验时发现，当电压表示数U＝0.95V时，发光二极管开始发光．那么请你判断图Z­2­12甲状态下发光二极管________(选填“发光”或“不发光”)，并说明理由：________________________________________________________________________.图Z­2­1314．在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，待测电源为干电池a(电动势E1约为1.5V，内阻r1约为1Ω)和水果电池b(电动势E2约为1V，内阻r2约为1000Ω)．图Z­2­14(1)电路如图Z­2­14甲所示，下列选择正确的是________．A．测定a、b时，S2均接1B．测定a、b时，S2均接2C．测定a时，S2表接1，测试b时，S2表接2D．测定a时，S2表接2，测试b时，S2表接1(2)现有下列器材：A．电压表V(量程0～15V，内阻约为3kΩ)B．电流表A1(量程0～0.6A，内阻约为1C．电流表A2(量程0～1mA，内阻为r＝100Ω)D．定值电阻R1(1900Ω)E．滑动变阻器R2(0～10Ω)F．滑动变阻器R3(0～1000Ω)G．开关S1、S2，导线若干①甲同学用上述器材测干电池a，应选用的器材有______．(填字母代号)②乙同学找来一电阻箱，结合电流表用如图乙所示电路对水果电池b进行测量．测得多组数据，作出eq\f(1,I2)­R图像如图丙所示，则水果电池b的电动势E2＝________V，内阻r2＝________Ω.三、计算题(本题共2小题，每小题12分，共24分．解答应写出必要的文字说明、方程式和主要的演算步骤)15．一台电风扇，电动机的线圈内阻为20Ω，接上220V的电压后正常工作，消耗的功率为66W，问：(1)电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少？(2)电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少？转化为内能的功率是多少？电动机的效率是多少？(3)如果接上电源后，电风扇的风叶被卡住，不能转动，这时电动机消耗的电功率和发热功率分别是多少？16．某同学设计了一种测定风力的装置，其原理如图Z­2­15所示，迎风板与一轻弹簧的一端N相接，穿在光滑的金属杆上．弹簧是由绝缘材料制成的，其劲度系数k＝1300N/m，自然长度L0＝0.5m．均匀金属杆用电阻率较大的合金制成，工作时迎风板总是正对着风吹来的方向．电路中左端导线与金属杆M端相连，右端导线接在N点并可随迎风板在金属杆上滑动，且与金属杆接触良好．限流电阻的阻值R＝1Ω，电源的电动势E＝12V，内阻r＝0.5Ω.合上开关，没有风吹时，弹簧处于原长，电压表的示数U1＝3.0V；如果某时刻由于风吹使迎风板向左压缩弹簧，电压表的示数变为U2＝2.0V(1)金属杆单位长度的电阻；(2)此时作用在迎风板上的风力．图Z­2­15

特色专题训练(二)1．A[解析]串联电路各用电器电流相同，允许的最大电流等于0.5A，由P＝I2R可得，R1和R2的功率分别为0.5W、1W，选项A2．C[解析]太阳能电池板的电动势等于开路电压，即E＝800mV，选项A正确；内阻r＝eq\f(E,Im)＝20Ω，选项B正确；将其与20Ω的电阻连成一闭合电路，路端电压为400mV，选项C错误，选项D正确．3．B[解析]由电阻定律可得R2＝24R1＝480Ω，R1相对R2较小，R2是粗调，R1是微调，即先调节R2，使电流表指针指到要求位置附近，再调节R1，选项B正确．4．D[解析]在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，R3的有效阻值变小，可知电压表的示数变大，电流表的示数变大，R2两端的电压减小，电容器带的电荷量减少，又因R3两端电压等于R2两端电压，故a点电势降低，选项D正确．5．B[解析]M、N间的电压改为5V时，R1两端的电压将减小．这时若想让电流表再偏转到最大刻度，根据串联电路的分压特点，若保持R1不变，必须减小R2，或保持R2不变，必须增大R1，也可以增大R1，同时减小R2.选项B正确．6．C[解析]若R3断路，总电阻变大，总电流减小，U内＝I总r减小，故U路＝E－U内增大，灯泡A、B均变亮，故选项A错误；若R1短路，总电阻变小，总电流增大，路端电压减小，故通过R3的电流减小，通过灯泡A的电流增大，灯泡A变亮，故选项B错误；若R1、R2同时短路，则灯泡B被短路，故选项D错误；若R2断路，总电阻增大，总电流减小，路端电压增大，通过R3的电流增大，故通过灯泡A的电流减小，灯泡A、R1的总电压减小，灯泡B两端电压增大，故灯泡A变暗，灯泡B变亮，选项C正确．7．A[解析]由闭合电路欧姆定律得U＝E－Ir，当I＝0时，E＝U，由a与纵轴的交点读出电动势为E＝3.6V．根据两图线交点处的状态可知，电阻R两端的电压为2V，通过电阻R的电流为0.2A，则内阻r＝eq\f(3.6－2,0.2)Ω＝8Ω.选项A正确．8．ABC[解析]电流表和电压表刻度线均匀，零刻度线在左侧，最大刻度线在右侧，左侧的零刻度线与欧姆表无穷大重合，右侧的最大刻度线与欧姆表零刻度线重合，欧姆表从右向左读数且刻度不均匀．选项A、B、C正确．9．BD[解析]电流计改装成电流表，是用一小阻值的电阻与电流计并联，量程不同，并联的电阻不同．因是两个相同的电流计改装成不同的电流表，且并联接入电路，所以两电流计两端电压相等，即它们的指针偏转总是相同，所以选项B正确，选项A错误．因两电流表指针偏转相同，但读数不同，当A1的读数为1A时，即偏转eq\f(1,3)，A2也偏转eq\f(1,3)，所以A2的读数为0.2A，因此选项C错误，选项D正确．10．BC[解析]由直线A与直线B和C的交点可得电压、电流的数值，则输出功率P1＝P2＝UI＝8W，选项B正确；由直线B和C可得电阻R1＞R2，效率η＝eq\f(P出,P总)＝eq\f(R,R＋r)，则η1＞η2，选项C正确．11．(1)0.608(0.607～0.609均对)(2)①B②如图所示③小[解析](1)由螺旋测微器的读数规则知该合金丝的直径为0.5mm＋10.8×0.01(2)①由于被测电阻约为5Ω，电源电动势为5V，内阻为1Ω，则电路中出现的最大电流约为0.8A，如果选择量程为3A的电流表，误差太大，故电流表应选择量程为0.6A的．②原电路图中滑动变阻器是限流接法，电路的电流变化范围小，加一条导线连接，让滑动变阻器起分压作用，被测电路中电流变化范围变大．③被测电阻值Rx＝eq\f(U,I)，由于电压表分流，故I>I真12．(1)如图所示(2)0500[解析](1)若用A1，则R1总＝eq\f(E,I1m)＝eq\f(3,300×10－6)Ω＝1×104Ω，可知无论串联R1还是R2，都不能满足要求，所以A1不可选；若用A2，则R2总＝eq\f(E,I2m)＝eq\f(3,3×10－3)Ω＝1×103Ω，可知串联R2可满足要求．(2)刻度C为满偏时的外电阻值，为0，B的电流为2mA，此时的外电阻为RX，由闭合电路欧姆定律得I＝eq\f(E,RA＋R′2＋RX)，其中R′2＝500Ω，得RX＝500Ω.13．(1)b(2)如图所示(3)发光由U­I图线知，阻值为7800Ω时对应的工作电压约为1.20V，超过二极管的发光电压，故二极管发光[解析](1)红、黑表笔分别与二极管两脚(“长脚”和“短脚”)接触，发现指针几乎不动，可知“长脚”为正极，在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验电路中，二极管的“长脚”应接正极，与图甲中的b端连接．(3)作一条过原点的直线，直线的斜率为7.8V/mA，直线与U­I图线的交点的纵坐标值为甲状态下二极管两端的电压，该电压大于0.95V时，发光二极管发光．14．(2)(1)D(2)①BCDEG②1.0900[解析](1)因电池a内阻较小，测量电动势和内阻时应选用电流表内接法，即S2接2；电池b内阻很大，测量电动势和内阻时应选用电流表外接法，即S2接1.(2)①电池a电动势约为1.5V，电压表V量程15V太大，应选用电流表与定值电阻串联改装为电压表使用，即电流表A2与定值电阻R1串联，改装后的电压表的量程为U0＝Ig2(R1＋r)＝2V；电流表选用A1(量程0～0.6A，内阻约为1Ω)，电路中的最大电阻约为Rmax＝eq\f(E,Imin)＝eq\f(1.5V,0.2A)＝7.5Ω，滑动变阻器选用R2(0～10Ω)．②由闭合电路欧姆定律得E2＝I2(R＋r＋r2)，整理得eq\f(1,I2)＝eq\f(1,E2)·R＋eq\f(r＋r2,E2)，图像斜率k＝eq\f(1,E2)，纵轴截距b＝eq\f(r＋r2,E2)，由图像知k＝eq\f(1,1000)mA－1·Ω－1＝1V－1，b＝1mA－1，解得E2＝1.0V，r2＝900Ω.15．(1)0.3A(2)64.2W1.8W97.3%(3)2420W2420[解析](1)用电器总功率是输入电压和电流的乘积，即P＝UI，所以I＝eq\f(P,U)＝eq\f(66,220)A＝0.3A.(2)由于电风扇是非纯电阻用电器，其消耗的电能一部分转化为机械能，另一部分在电阻上转化