2024-2025学年高中物理第2章电路章末综合测评2含解析粤教版选修3-1

PAGE10-章末综合测评(二)电路(时间：90分钟分值：100分)一、选择题(本题共10个小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．夜间，居民楼的楼道里只是间或有人经过，“长明灯”会造成奢侈．科研人员利用“光敏”材料制成“光控开关”——天黑时自动闭合，天亮时自动断开；利用“声敏”材料制成“声控开关”——当有人走动发出声音时自动闭合，无人走动时自动断开．若将这两种开关协作运用，就可以使楼道里的灯变得“聪慧”．这种“聪慧”的电路是图中的()D[在白天时，一般不须要灯照明；天黑以后，特殊是夜深人静时，一般也不须要灯照明；也就是说天黑且人在楼道里走动时须要照明．对于选项A，“声控开关”闭合时，发生短路；对于选项B，不管是“光控开关”，还是“声控开关”都能让灯发光，节能目的达不到；对于选项C，“光控开关”闭合时，发生短路；对于选项D，“光控开关”与“声控开关”同时闭合时，灯才亮，所以达到节能的目的．]2．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I­U坐标系中描点，如图所示，四个导体中电阻率最大的是()A．甲 B．乙C．丙 D．丁A[依据电阻定律R＝ρeq\f(l,S)可知，导体的电阻率ρ＝eq\f(RS,l).分别把甲、乙、丙、丁所在的位置与坐标原点O连接，I­U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．]3．如图所示电路中，电源E的电动势为3.2V，电阻R的阻值为30Ω，小灯泡L的额定电压为3.0V，额定功率为4.5W.当开关S接位置1时，电压表的读数为3V，那么当开关S接到位置2时，小灯泡L()A．比正常发光略亮 B．正常发光C．有可能被烧坏 D．比正常发光暗D[小灯泡L的额定电压为U＝3.0V，额定功率为P＝4.5W，则灯泡的电阻为RL＝eq\f(U2,P)＝eq\f(3.02,4.5)Ω＝2.0Ω，小于电阻R＝30Ω，则当开关S接到位置2时，外电阻减小，路端电压减小，路端电压小于3V，即小于灯泡的额定电压，故小灯泡比正常发光暗．故A、B、C错误，D正确．]4．如图所示的闭合电路中，当滑动变阻器的滑片P从b滑向a的过程中，V1、V2两只电压表示数的变更值分别为ΔU1和ΔU2，则()A．|ΔU1|>|ΔU2| B．|ΔU1|<|ΔU2|C．|ΔU1|＝|ΔU2| D．无法推断A[滑动变阻器R与电阻R1、R2串联，电压表V1测R与电阻R1串联部分的电压，V2测电阻R2两端的电压；当滑动变阻器滑片由b向a移动时，滑动变阻器的阻值减小，引起串联电路部分的总电阻变小，总电流变大，则内阻上电压变大，电压表V1的示数变小，变更量为ΔU1，依据串联电路的电阻分压特点可知，定值电阻R2两端的电压变大；U1＝E－U2－Ur，则|ΔU1|＝|－ΔU2－ΔUr|，即|ΔU1|>|ΔU2|，故A正确．]5．如图所示，用甲、乙、丙三个电动势E相同而内阻r不同的电源，分别给定值电阻R供电．已知甲、乙、丙三个电源内阻的大小关系为：r甲>r乙>r丙，则将R先后接在这三个电源上时的状况相比，下列说法中正确的是()A．接在甲电源上时，电源的输出电流最大B．接在丙电源上时，电源的输出电流最小C．接在乙电源上时，电阻R消耗的电功率最大D．接在丙电源上时，电阻R消耗的电功率最大D[三个电源的电动势E相等，而内阻r甲>r乙>r丙，依据闭合电路欧姆定律I＝eq\f(E,R＋r)得知，接在丙电源上时，电源的输出电流最大．故A、B错误；由公式P＝I2R分析得知，接在丙电源上时，电阻R获得的电功率最大．故C错误，D正确．]6．如图所示，A、B分别为电源E和电阻R的U­I曲线，现用电源E与电阻R及开关、导线组成闭合电路，由图象可得此时()A．电源的总功率为6WB．电源的效率是50%C．R的阻值随电压上升而减小D．若再串联肯定值电阻，电源的输出功率必减小A[依据闭合电路欧姆定律得U＝E－Ir′；当I＝0时，U＝E；可知电源的U­I图象纵截距表示电源的电动势，内阻等于图线的斜率大小，由题图读出电源的电动势E＝3V，内阻为r＝eq\f(ΔU,ΔI)＝eq\f(3,3)Ω＝1Ω；两图线的交点表示该电源干脆与电阻R相连组成闭合电路时的工作状态，由图读出电压U＝1V，电流I＝2A，则电源的总功率为P出＝EI＝3×2W＝6W，故A正确；电源的效率为η＝eq\f(U,E)×100%＝eq\f(1,3)×100%＝33.3%，故B错误；电阻R＝eq\f(U,I)，大小等于其U­I曲线上的点与原点O连线的斜率，可知R随电压的上升而增大，故C错误；由图可知，R＝eq\f(U,I)＝eq\f(1,2)Ω＝0.5Ω，当外电路电阻与电源内电阻相等时，电源的输出功率最大，由于所串联的电阻阻值未知，不能确定电源输出功率如何变更，故D错误．]7．一根粗细匀称的金属导线，在其两端加上电压U时，通过导线的电流为I，导线中自由电子定向移动的平均速率为v，若将导线匀称拉长，使它的横截面半径变为原来的eq\f(1,2)，再给它两端加上电压2U，则()A．通过导线的电流为eq\f(I,16)B．通过导线的电流为eq\f(I,8)C．导线中自由电子定向移动的速率为eq\f(v,2)D．导线中自由电子定向移动的速率为eq\f(v,4)BC[将金属导线匀称拉长，因半径变为原来的一半，则横截面积变为原来的eq\f(1,4)倍，其长度变为原来的4倍，依据电阻定律R＝ρeq\f(L,S)分析得到，电阻变为原来的16倍，电压变为原来的2U，依据欧姆定律I＝eq\f(U,R)可知，拉长后电流变为eq\f(I,8)，故A错误，B正确．电流的微观表达式I＝nevS，其中n、e不变，电流I变为原来的eq\f(1,8)，横截面积S变为原来的eq\f(1,4)，则自由电子定向移动的平均速率变为eq\f(v,2)，故C正确，D错误．]8.按图所示的电路连接各元件后，闭合开关S，L1、L2两灯泡都能发光．在保证灯泡平安的前提下，当滑动变阻器的滑片向左移动时，下列推断正确的是()A．L1变暗 B．L1变亮C．L2变暗 D．L2变亮AD[当滑片左移时，滑动变阻器接入电阻减小，则总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知流过L2的电流增大，故L2变亮；内阻分担的电压增大，电源的电动势不变，故并联部分电压减小，故通过L1的电流变小，即灯泡L1变暗；故A、D正确．]9．(多选)下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数，不计其自身机械损耗．若该车在额定状态下以最大运行速度行驶，则()自重40(kg)额定电压48(V)载重75(kg)额定电流12(A)最大行驶速度20(km/h)额定输出功率350(W)A.电动机的输入功率为576WB．电动机的内电阻为4ΩC．该车获得的牵引力为104ND．该车受到的阻力为63NAD[电动机的输入功率P入＝UI＝48×12W＝576W，故A正确；电动机正常工作时为非纯电阻电路，不能用欧姆定律求内电阻，故B错误；电动车速度最大时，牵引力F与阻力f大小相等，由P出＝fvmax得f＝eq\f(P出,vmax)＝eq\f(350,\f(20,3.6))N＝63N，故C错误，D正确．]10．如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，串联的固定电阻为R2，滑动变阻器的总阻值是R1，电阻大小关系为R1＋R2＝r，则在滑动触头从a端滑到b端过程中，下列描述正确的是()A．电路的总电流先减小后增大B．电路的路端电压先增大后减小C．电源的输出功领先增大后减小D．滑动变阻器R1上消耗的功领先减小后增大ABC[由并联的学问可知，当滑动变阻器触头处于中心位置时，变阻器的总电阻和电路的总电阻最大，故滑动触头从a端滑到b端过程中，总电阻先增大后减小，总电流先减小后增大，由U外＝E－Ir，电路的路端电压先增大后减小，A、B正确；因为外电路的电阻始终小于电源内阻．由P出－R图象可以看出(如图所示)，在虚线左侧，电源的输出功领先增大(箭头向右)后减小(箭头向左)，故C正确；对于D选项，可把R2拉到电源内部去，看成内部的一部分，此时R外小于电源内阻(r＋R2)，由图看出，R1消耗功领先增大后减小，D错误．]二、非选择题(本题共6小题，共60分)11．(6分)在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的试验中备有如下器材A．干电池1节B．滑动变阻器(0～20Ω)C．滑动变阻器(0～1kΩ)D．电压表(0～3V，内阻约为20kΩ)E．电流表(0～0.6A，内阻RA＝0.2Ω)F．电流表(0～3A，内阻约为0.01Ω)G．开关、导线若干(1)为了减小试验误差和便利操作，选择如图甲所示试验电路进行试验，其中滑动变阻器应选________，电流表应选________．(只填器材前的序号)(2)某同学依据试验测的电压表的读数U和电流表的读数I，画出的U­I图象如图乙所示，由图象可得电池的电动势为________V，内电阻为________Ω.(保留到小数点后一位)甲乙[解析](1)由于本试验中通过电源的电流不能太大，由图可知，最大电流不超过0.6A，所以电流表应选E；电路中的最大电阻为Rmax＝eq\f(E,\f(1,3)IA)＝eq\f(1.5,\f(1,3)×0.6)Ω＝7.5Ω，所以滑动变阻器应选B.(2)依据U＝E－Ir＝－rI＋E，可知U­I图象纵轴截距即为电动势，图象斜率肯定值即为内阻r，所以E＝1.5V，r＝eq\f(1.5－0.9,0.6)Ω＝1.0Ω.[答案](1)BE(2)1.51.012．(10分)在电子线路制作中常用到覆铜板，覆铜板是将补强材料(加入橡胶中可以显著提高其力学性能的材料)浸以树脂，一面或两面覆以铜箔，经热压而成的一种板状材料，称为覆铜箔层压板，它是做印制电路板的基本材料，常叫基材．小明同学是电子制作爱好者，他想应用所学的物理学问来测量覆铜板的导电铜膜厚度．于是他从资料上查得导电铜膜的电阻率ρ＝1.75×10－8Ω·m，并利用下列器材完成了这个试验：A．电源E(电动势为6V，内阻不计)B．取待测长方形覆铜板一块，将两个粗铜条A、B平行压置在覆铜板的两端，与覆铜板接触良好，用作电极，如此就制成了待测电阻R(阻值约为2Ω)C．滑动变阻器(总阻值约为10Ω)D．定值电阻R2(电阻值R2＝6Ω)E．毫米刻度尺和游标卡尺F．电压表V(量程为0～6V，内阻很大)G．电流表A(量程为0～0.6A，内阻约为5Ω)H．开关K，导线若干甲乙(1)请在图甲的实物图中完成实物连线，要求试验测量精度高．(2)小明在接通电路之前，先用游标卡尺测得覆铜板宽度d为8.02mm.(3)小明用毫米刻度尺测两电极A、B间的距离L＝1.001m.(4)图乙中的6个点表示试验中测得的6组电流I、电压U的值，请完成作图，若所得图线的斜率用k表示，则导电铜膜的电阻R＝________(用k及题中所给字母表示)，依据试验数据及I­U图线求出导电铜膜的电阻R＝________Ω(计算结果保留两位有效数字).(5)计算导电膜厚度h的值为________mm(计算结果保留两位有效数字).[解析](1)为测多组试验数据，滑动变阻器应采纳分压接法，铜膜电阻很小，为爱护电路应把定值电阻与待测电阻串联，电压表内阻远大于铜膜电阻，电流表应采纳外接法，实物电路图如图所示：(4)依据坐标系内描出的点作出图象如图所示：由图示图象可知，图象的斜率k＝eq\f(I,U)，铜膜电阻R＝eq\f(U,I)－R2＝eq\f(1,k)－R2，铜膜的电阻阻值R＝eq\f(U,I)－R2＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,0.5)－6))Ω＝2.0Ω；(5)由电阻定律可知R＝ρeq\f(L,S)＝ρeq\f(L,dh)，解得h＝eq\f(ρL,dR)＝eq\f(1.75×10－8×1.001,8.02×10－3×2.0)m≈1.1×10－6m＝1.1×10－3mm.[答案](1)实物电路图如解析图所示(4)图象如解析图所示eq\f(1,k)－R22.0(5)1.1×10－313．(10分)如图所示，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，志向电流表的示数I1＝1.6A，当开关S闭合时，志向电流表的示数为I2＝4.0A．求：(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．[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＝eq\f(E,I1)－R＝1Ω.(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通过定值电阻的电流I2′＝eq\f(U,R)＝1.5A通过电动机的电流I2″＝I2－I2′＝2.5A电动机消耗的总功率即电动机的电功率，P＝UI2″＝90W.[答案](1)1Ω(2)2.5A90W14．(10分)如图所示的电路中，两平行金属板A，B水平放置，接入如图所示电路中，两板间的距离d＝50cm，电源电动势E＝15V，内电阻r，电阻R1＝4Ω，R2＝10Ω，闭合开关S，待电路稳定后，将一带电的小球放入板间恰能保持静止，若小球质量为m＝2×10－2kg，电量q＝1×10－2C(1)小球带正电还是负电，电容器的电压为多大？(2)电源的内阻为多大？(3)电源的效率是多大？(取g＝10m/s2)[解析](1)小球放入板间后，受重力和电场力作用，由二力平衡知，小球应带负电，且mg＝qeq\f(U2,d)，代入数据解得：U2＝10V.(2)电路中的电流为：I＝eq\f(U2,R2)＝eq\f(10,10)A＝1A依据闭合电路欧姆定律得：E＝U2＋I(R1＋r)代入数据解得：r＝1Ω.(3)电源的效率：η＝eq\f(UI,IE)×100%＝eq\f(U1＋U2,E)×100%＝eq\f(4＋10,15)×100%≈93.3%.[答案](1)负电10V(2)1Ω(3)93.3%15．(10分)如图甲所示的电路，当变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中两电压表的示数随电流表示数的变更状况如图乙中的A、B两直线所示，不考虑电表对电路的影响．问：(1)电压表V1、V2的示数随电流表示数的变更图象分别为U­I图象中的哪一条直线？(2)定值电阻R0、变阻器的总电阻分别为多少？(3)试求处电源的电动势和内阻．[解析](1)电压表V1的示数随电流表示数的变更图象为B，电压表V2的示数随电流表示数的变更图象为A.(2)由乙图可知，电阻R0的值等于图线A的斜率，即R0＝eq\f(ΔU,ΔI)＝eq\f(6－1.5,2－0.5)Ω＝3Ω当R全部接入电路时，电路中电流最小，为0.5A．则eq\f(7.5,0.5)Ω＝R＋R0，R＝15Ω－3Ω＝12Ω.(