沪科版高中物理选修3-1第4章探究闭合电路欧姆定律章末综合演练

章末综合演练(本栏目内容，学生用书中以活页形式分册装订成册！)一、选择题(本大题共10个小题，每小题4分，共40分)1．我国北京正负电子对撞机的储存环是周长为240m的近似圆形轨道．当环中的电流是10mA时(设电子的速度是3×107m/s)．则在整个环中运行的电子数目为(电子电荷量e＝1.60×10－A．5×1011 B．5×1010C．1×102 D．1×104【解析】电流I＝neSv，故单位体积内的电子数n＝I/eSv，总电子数N＝n·V＝n(S·l)＝Il/ev＝5×1011.选项A正确．【答案】A2.如右图所示，电源电动势E＝8V，内阻不为零，电灯A标有“10V,10W”字样，电灯B标有“8V,20W”字样，滑动变阻器的总电阻为6Ω.闭合开关S，当滑动触头P由a端向b端滑动的过程中(不考虑电灯电阻的变化)()A．电流表的示数一直增大，电压表的示数一直减小B．电流表的示数一直减小，电压表的示数一直增大C．电流表的示数先增大后减小，电压表的示数先减小后增大D．电流表的示数先减小后增大，电压表的示数先增大后减小【解析】本题考查并联电路的规律，即并联电阻的总电阻比任意一个支路电阻都要小，且支路电阻阻值相差越大，并联电阻越小，越接近最小的支路电阻．灯泡A、B和滑动变阻器组成并联电路，灯泡A的电阻为eq\f(U2,P)＝10Ω，灯泡B的电阻为3.2Ω，在滑动触头P由a向b移动过程中，由于滑动变阻器的最大阻值与灯泡B电阻之和小于灯泡A的电阻，故按照并联电路的规律，并联电阻阻值越来越小，即外电路电阻减小，干路电流增大，电流表示数增大，内电压增大．路端电压减小，电压表示数减小，故A正确．【答案】A3.如右图所示，电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接．只合上开关S1，三个灯泡都能正常工作．如果再合上S2，则下列表述正确的是()A．电源输出功率减小B．L1上消耗的功率增大C．通过R1上的电流增大D．通过R3上的电流增大【解析】合上S2之前，R3与L3串联后与L1、L2并联，最后与R1串联．合上S2之后，在并联电路部分又增加了一个并联的支路，电路的总阻值减小，电路中总电流也即流过R1的电流增大，C正确．因电源的内阻不计，则电源的输出功率P＝IE增大，A错误．通过R1中的电流增大时，R1两端电压增大，则并联电路部分两端的电压就减小，L1消耗的功率减小，通过R3与L3的电流减小，B、D皆错误．【答案】C4．甲、乙两同学正确使用欧姆表的“×100”挡测量某电阻阻值，因指针偏角偏小，甲把选择开关旋到“×1k”挡，乙把选择开关旋到“×10A．甲的操作有错误 B．乙的操作有错误C．甲、乙操作都有错误 D．甲、乙操作都没有错误【解析】用欧姆表测电阻时，指针偏小说明电阻大，应改用大量程，且换用新量程时都需重新调零．选项C正确．【答案】C5.直流电动机M接在如右图所示的电路中，电压表的示数是20V，电流表的示数是1.0A，限流电阻R＝5.0Ω，则可知()A．电动机的机械功率是20WB．电阻R消耗的电功率是5WC．电动机线圈的电阻是20ΩD．电动机产生的电热功率是20W【答案】B6.两个电源a、b的伏安特性图线(即U－I图线)如右图所示，由图可知()A．电源a的内电阻较小，电动势较大B．电源a的内电阻较大，电动势较大C．电源b的内电阻较小，电动势较大D．电源b的内电阻较大，电动势较大【解析】电源的U－I图线中，图线与U轴的交点(I＝0时的路端电压)即为电源的电动势；图线斜率的绝对值等于电源的内电阻．由此可判断选项B正确．【答案】B7.电源电动势为E，内阻为r，向可变电阻R供电，关于路端电压说法正确的是()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I增大时，路端电压也增大C．因为U＝E－Ir，所以当I增大时，路端电压下降D．若外电路断开，则路端电压为零【答案】C8.一电池外电路断开时的路端电压为3V，接上8Ω的负载电阻后路端电压降为2.4V，则可以判定电池的电动势E和内电阻r为()A．E＝2.4Vr＝1Ω B．E＝3Vr＝2ΩC．E＝2.4Vr＝2Ω D．E＝3Vr＝1Ω【答案】B9.如右图所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化．电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示．下列说法正确的是()A．U1/I不变，ΔU1/ΔI不变 B．U2/I变大，ΔU2/ΔI变大C．U2/I变大，ΔU2/ΔI不变D．U3/I变大，ΔU3/ΔI不变【解析】四个理想电表中，A测干路电流I，V1测电阻R1两端的电压U1，V2测滑动变阻器R2两端的电压U2，V3测外电压U3.当滑动触头P向下滑动时，R2接入电路的有效阻值R′2变大，eq\f(U2,I)＝R′2变大，此时由U2＝E－(U1＋U内)可得ΔU2＝Δ(U1＋U内)，而eq\f(ΔU1＋U内,ΔI)＝R1＋r，故eq\f(ΔU2,ΔI)＝R1＋r不变；而定值电阻R1阻值不变化，故eq\f(U1,I)＝eq\f(ΔU1,ΔI)＝R1不变；当R′2变大时，eq\f(U3,I)＝R外＝R1＋R′2变大，此时U3＝E－U内，由此可得ΔU3＝ΔU内，故eq\f(ΔU3,ΔI)＝eq\f(ΔU内,ΔI)＝r不变．【答案】ACD10.小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如右图所示，P为图线上一点，PN为图线的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线．则下列说法中正确的是()A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大B．对应P点，小灯泡的电阻为R＝eq\f(U1,I2)C．对应P点，小灯泡的电阻为R＝eq\f(U1,I2－I1)D．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积【解析】I－U图象的斜率的倒数的物理意义表示电阻值，因此随U增大，小灯泡的电阻增大，A对；对于可变电阻而言，R＝eq\f(U,I)，所以P点对应电阻R＝eq\f(U1,I1)，不能用R＝eq\f(ΔU,ΔI)来计算，B对、C错；功率P＝UI，所以P点的对应功率P＝U1I2，即为矩形PQOM所围的面积，D对．【答案】ABD二、非选择题(本大题共60分)11.(4分)图示电路中，电表视为理想表．当S断开时，电压表示数为12V，当S闭合后，电压表示数为11.2V，电流表示数为0.2A，则电源电动势为________，内电阻为________．【答案】12V4Ω12．(8分)某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池．该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9Ω，可当标准电阻用)、一只电流表(量程Ig＝0.6A，内阻rg＝0.1Ω)和若干导线．(1)请根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计下图甲中器件的连接方式，画线把它们连接起来．(2)接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读出与R对应的电流表的示数I，并作记录．当电阻箱的阻值R＝2.6Ω时，其对应的电流表的示数如图乙所示．处理实验数据时，首先计算出每个电流值I的倒数eq\f(1,I)；再制作R－eq\f(1,I)坐标图，如图丙所示，图中己标注出了eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(R，\f(1,I)))的几个与测量对应的坐标点．请你将与图乙实验数据对应的坐标点也标注在图丙上．(3)在图丙上把描绘出的坐标点连成图线．(4)根据图丙描绘出的图线可得出这个电池的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω.【解析】(1)先设计实验电路图，然后再根据电路图连线．由欧姆定律E＝I(R＋r)知，只要知道两组外电阻和电流值，就可以解出电源电动势和内阻．因此，直接将可变电阻和电流表串联在电路中就行．电路图如下图所示：(2)由电表可读出此时电流为0.50A，则坐标为(2,2.6)．再在坐标纸上描出该点．如下图所示：(3)剔除明显有误差的点，将其他点用平滑的曲线连接起来，得到一条直线．图线如下图所示：(4)将欧姆定律的表达式E＝I(R＋r)变形得R＝eq\f(E,I)－r，由此式可知，外电阻和电流的倒数呈线性关系．将图中的直线延长，与纵坐标轴的交点值为－r＝－0.4，则电阻为0.4Ω，直线的斜率为k＝E＝eq\f(5.6－2.6,4－2)＝1.5V.【答案】(1)见解析(2)见解析(3)见解析(4)1.5(1.46～1.54)0.4(0.35～0.45)13．(10分)(1)如下图甲所示，在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，同组同学已经完成部分导线的连接，请你在实物接线图中完成余下导线的连接．(2)某同学从标称为“220V,25W”“220V,300W”“220V，500W”的3只灯泡中任选一只，正确使用多用电表测量灯泡阻值如图乙所示．该灯泡的阻值是________Ω，标称的额定功率为________W.【解析】(1)(2)由多用电表测得的是灯泡的冷电阻，而灯泡的正常工作电阻要比冷电阻大得多，故标称的额定功率为25W.【答案】(1)见解析(2)1602514．(12分)如右图所示，电源由n个电动势为1.5V，且内阻相同的电池串联组成，合上开关S，变阻器的滑动头C从A端滑到B端的过程中，电路中的一些物理量的变化由下图甲、乙、丙三个图给出，电表、导线对电路的影响不计．求：(1)组成电源的串联电池的个数；(2)变阻器的总阻值；(3)将甲、乙、丙三个图上的a、b、c、d各点的坐标补齐．(甲图为输出功率与路端电压关系曲线；乙图为路端电压与总电流关系图线；丙图为电源的输出效率与外电阻的关系图线)【解析】据图象的物理意义：由题图甲知，最大电功率Pm＝4.5W＝eq\f(E总2,4r内)＝eq\f(nE2,4nr)；由题图乙知，短路电流I粒＝3A＝eq\f(E总,r内)＝eq\f(nE,nr)；由题图丙知，当滑片在B端时(即变阻器接入电路的总电阻最大时)η＝80%＝eq\f(Rm,Rm＋r内).(1)r＝eq\f(E,I短)＝0.5Ω；Pm＝eq\f(nE2,4nr)，所以n＝eq\f(4rPm,E2)＝4.(2)由η＝eq\f(Rm,Rm＋r内)得，Rm＝eq\f(ηr内,1－η)＝8Ω.(3)由题图乙求a点的坐标：I＝eq\f(E总,Rm＋r内)＝0.6A；U＝IRm＝4.8V，所以a点的坐标为(0.6A,4.8W)；由题图甲求b、c两点坐标：当输出功率最大时，外阻等于内阻(R＝4r＝2Ω)，此时Ub＝eq\f(E总,2)＝3V，所以b点坐标(3V,4.5W)；当C滑到B端时，IB＝eq\f(E总,Rm＋r内)＝0.6A；UB＝IBRm＝4.8V，PB＝UBIB＝2.88W，所以c点坐标为(4.8V,2.88W)．η＝80%＝eq\f(Rm,Rm＋r)，所以Rm＝8Ω，所以d点坐标为(8Ω，80%)．【答案】(1)4(2)8Ω(3)见解析15．(12分)在如右图所示的电路中，电池的电动势E＝5V，内电阻r＝10Ω，固定电阻R＝90Ω，R0是可变电阻，在R0由0增加到400Ω的过程中，求：(1)可变电阻R0上消耗的最大功率；(2)固定电阻R上消耗的最大功率．【解析】据电源的最大输出功率的条件可知：当闭合电路的内、外电阻相等时，电源的输出功率最大．如果我们将定值电阻R视为内电阻的一部分，则此时的输出功率就为滑动变阻器上消耗的最大功率．(1)即滑动变阻器上消耗的最大功率为P最大＝E2/4(R＋r)＝52/4(10＋90)W＝1/16W.(2)电阻R为定值电阻，依据P＝I2R可知，只要通过它的电流最大，它所消耗的功率就最大，此时滑动变阻器的阻值将最小，即为零．故有定值电阻消耗的最大功率为P＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R＋r)))2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,90＋10)))2×90W＝0.225W.【答案】(1)1/16W(2)0.225W16．(14分)三只灯泡L1、L2、L3的额定电压分别为1.5V、1.5V和2.5V，它们的额定电流都为0.3A．若将它们连接成下图中图甲、图乙所示电路，且灯泡都正常发光．(1)试求题图甲电路的总电流和电阻R2消耗的电功率；(2)分别计算两电路电源