新课标2024-2025学年高中物理第二章恒定电流单元卷2含解析新人教版选修3-1

PAGE11-其次章章末综合测试一、选择题(共15个题，10、12、13、14、15为多项选择题，全部选对得4分，部分选对得2分，选错或不选得0分，其余为单项选择题，每题4分，共60分)1．关于正常工作的电动机和白炽灯，以下说法中正确的是()A．电动机和白炽灯消耗的电能均大于产生的热能B．电动机和白炽灯消耗的电能均等于产生的热能C．电动机消耗的电能大于产生的热能，白炽灯消耗的电能等于产生的热能D．电动机消耗的电能等于产生的热能，白炽灯消耗的电能大于产生的热能解析白炽灯是纯电阻用电器其消耗的电能全部转化为内能，电动机是非纯电阻用电器其消耗的电能主要转化为机械能，其中一小部分电能转化为内能，故A、B、D三项错误，C项正确．答案C设置目的考查纯电阻和非纯电阻在电能转化时的不同2．两根完全相同的金属裸导线，假如把其中的一根匀称拉长到原来的2倍，把另一根对折，然后给它们分别加上相同电压后，则在同一时间内，通过它们的电荷量之比为()A．1∶4 B．1∶8C．1∶16 D．16∶1答案C设置目的考查电流的定义式3.为探究小灯泡L的伏安特性，连好如图所示的电路后闭合开关，通过移动变阻器的滑片，使小灯泡中的电流由零起先渐渐增大，直到小灯泡正常发光．由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U­I图象应是()解析随电流的增加温度渐渐上升，灯丝的电阻率、电阻随之变大，因此C项正确，A、B、D三项错误．答案C设置目的考查小灯泡的伏安特性曲线4.如图所示是测定电流表内电阻的电路图，闭合开关S，先调整电阻箱R的电阻值至R1，使电流表指针偏转到满刻度，再把电阻箱R的电阻值调至R2，使电流表指针偏转到满刻度的一半．在电池内电阻忽视不计的状况下，电流表的内阻等于()A．R2－2R1 B.eq\f(R2,2)－R1C．R2－R1 D．2(R2－R1)解析设电流表内阻为Rg，满偏电流为Ig，电源电动势为E，依据闭合电路欧姆定律得Ig＝eq\f(E,Rg＋R1) ①eq\f(Ig,2)＝eq\f(E,Rg＋R2) ②联立①②解得Rg＝R2－2R1.答案A设置目的考查半偏法测电流表内阻的基本原理5.如图所示的电路中，闭合电键S后，灯L1和L2都正常发光，后来由于某种故障使灯L2突然变亮，电压表读数增加，由此推断，这故障可能是()A．L1灯丝烧断 B．电阻R2断路C．电阻R2短路 D．电容器被击穿短路解析灯丝烧断是断路，电容器被击穿是短路．答案B设置目的通过对电路的分析找寻故障的缘由6.如图所示，A灯与B灯电阻相同，当变阻器滑片向上滑动时，对两灯明暗变更推断正确的是()A．A、B灯都变亮 B．A、B灯都变暗C．A灯变亮，B灯变暗 D．A灯变暗，B灯变亮解析当变阻器滑片向上移动时，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，依据闭合电路欧姆定律分析得知，干路电流I减小，路端电压U增大，灯A变亮．流过电阻R1的电流I1＝I－IA，由于干路电流I减小，灯A的电流IA增大，所以I1减小，电阻R1的电压减小．灯B的电压UB＝U－U1，由于U增大，U1减小，所以UB增大，灯B变亮．答案A设置目的考查动态电路中相关物理量变更的分析7.如图1为测量某电源电动势和内阻时得到的U­I图线，用此电源与三个阻值均为3Ω的电阻连接成电路，测得路端电压为4.8V．则该电路可能是图2中的()解析由U­I图象可求得电源的电动势E＝6V，内电阻r＝eq\f(6－4,4)Ω＝0.5Ω，外电路连接电阻R时路端电压为4.8V，由闭合电路的欧姆定律得E＝U＋IrI＝eq\f(E－U,r)＝eq\f(6－4.8,0.5)A＝2.4A又I＝eq\f(E,R＋r)所以R＝eq\f(E,I)－r＝(eq\f(6,2.4)－0.5)Ω＝2Ω选项A、B、C、D四个电路的外电路电阻分别是1Ω、2Ω、9Ω、4.5Ω.答案B设置目的考查对闭合电路欧姆定律和U­I图的相识8.在探讨微型电动机的性能时，应用如图所示的试验电路，当调整滑动变阻器R并使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5A和2V．重新调整R并使电动机复原正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2A和24V，则这台电动机正常运转时的输出功率为()A．32W B．44WC．47W D．48W解析电动机的输入功率为P2＝U2I2＝24×2W＝48W，线圈电阻：R＝eq\f(U1,I1)＝eq\f(2,0.5)Ω＝4Ω.热功率为P1＝I22R＝22×4W＝16W．输出功率：P输＝P2－P1＝(48－16)W＝32W.答案A设置目的通过分析电动机在转动和不转动时的区分，考查纯电阻电路和非纯电阻电路的计算9．用两个相同的小量程电流表，分别改装成了两个量程不同的大量程电流表A1、A2，若把A1、A2分别采纳串联或并联的方式接入电路，如图(a)、(b)所示，则闭合开关后，下列有关电表的示数和电表指针偏转角度的说法正确的是()A．图(a)中的A1、A2的示数相同 B．图(a)中的A1、A2的指针偏角相同C．图(b)中的A1、A2的示数和偏角都不同 D．图(b)中的A1、A2的指针偏角相同解析大量程电流表是小量程电流表并联一适当小的分流电阻改装而成的．当A1、A2并联时，由于A1、A2的电阻不同，通过A1、A2的电流不等，A1、A2的示数不同，但通过每个小量程电流表的电流相同，故指针偏角相同，A项错误，B项正确．当A1、A2串联时，通过A1、A2的电流相同,故示数相同,但A1、A2的量程不同，故指针偏角不同，C、D项错误.答案B10.如图所示，电源的电动势为E，内阻为r，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，C为电容器，L为小灯泡，电表均为志向电表，闭合开关S后，若滑动变阻器的触头P向下滑动时，则()A．小灯泡的功率减小 B．电压表的示数增大C．电容器上的电荷量增加 D．两表示数变更量的比值|eq\f(ΔU,ΔI)|不变解析A项，P下滑，R2阻值变小，故电路总电阻减小，那么，总电流增大，通过灯泡的电流增大，可知小灯泡的功率增大，故A项错误；B项，因电流增大，则R1上的电压增大，则电压表示数增大，故B项正确；C项，总电流增大，内电压及R1上的电压增大，故电容器上电压减小，所以，电容器上的电荷量减小，故C项错误；D项，两表示数之比eq\f(U,I)＝R1，故两表示数变更量的比值|eq\f(ΔU,ΔI)|仍为R1不变，故D项正确；故选B、D两项．答案BD11.如图，直线a、抛物线b和c为某一稳恒直流电源在纯电阻电路中的总功率PE、输出功率PR、电源内部发热功率Pr随路端电压U变更的图象，但详细对应关系未知，依据图象可推断()A．图象中随意电压值对应的功率关系为PE＝Pr＋PRB．Pr­U图象的对应图线b，由图知电动势为3V，内阻为1ΩC．PE­U图象对应图线a，由图知电动势为9V，内阻为3ΩD．外电路电阻为1Ω时，输出功率最大为2W解析A项，电源的总功率等于内电阻消耗功率和输出功率之和，即图象中随意电压值对应的功率关系为PE＝Pr＋PR，故A项正确；B项，依据电功率的计算公式可得：Pr＝eq\f(（E－U）2,r)，由数学学问可知，Pr­U图象的对应图线b，故B项正确；C项，总功率为：PE＝EI＝E·eq\f(E－U,r)＝－eq\f(E,r)U＋eq\f(E2,r)，可知PE­U图象对应图线a.由数学学问得知，图象a的斜率大小为：k＝eq\f(E,r)＝eq\f(9,3)＝3；当U＝0时，PE＝eq\f(E2,r)＝9W．联立解得：E＝3V，r＝1Ω.故C项错误；D项，当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，即当外电路电阻为R＝r＝1Ω时，输出功率最大，最大输出功率为：Pm＝eq\f(（\f(1,2)E）2,R)＝eq\f(E2,4r)＝eq\f(32,4×1)W＝2.25W．故D项错误．故选A、B两项．答案AB点评本题的关键要依据功率公式得到三种功率的解析式，利用图象信息进行探讨．要有基本的读图实力，依据数学学问来理解图象的物理意义．12．两位同学在试验室利用如图甲所示的电路测定定值电阻R0、电源的电动势E和内电阻r，调整滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一个同学记录了电流表A和电压表V1的测量数据，另一同学记录的是电流表A和电压表V2的测量数据．并依据数据描绘了如图乙所示的两条U­I图线．则图象中两图线的交点表示的物理意义是()A．滑动变阻器的滑动触头P滑到了最右端 B．电源的输出功率最大C．定值电阻R0上消耗的功率为0.5W D．电源的效率达到最大值解析由图象可知，电源的电动势E＝1.5V，r＝1Ω，交点位置：R＋R0＝eq\f(U1,I)＝2Ω，R0＝eq\f(U2,I)＝2Ω，R＝0，滑动变阻器的滑动触头P滑到了最左端，A项错误；当电路中外电阻等于内电阻时，电源输出功率最大，但本题R0>r，变更滑动变阻器时无法达到电路中内、外电阻相等，此时当外电阻越接近内电阻时，电源输出功率越大，B项正确；P＝IU2＝0.5W，C项正确；电源的效率：η＝eq\f(IE－I2r,IE)，电流越小效率越高，可见滑动触头P滑到最右端时电源效率最高，D项错误．答案BC设置目的将测定电源电动势的U­I图和测电阻的U­I图相结合，综合考查二者的区分和联系13.经过精确校准的电压表V1和V2，当分别用来测量某线路中电阻R两端a、b间的电压时，如图所示，读数依次为12.7V和12.3V，则()A．a、b间的实际电压略大于12.7VB．a、b间的实际电压略小于12.7VC．电压表V1的内阻大于V2的内阻D．电压表V1的内阻小于V2的内阻解析并联电压表使电路电阻减小，电流增大，R′两端电压增大，使ab两端电压比实际电压要小．且电压表的内阻越大，测量值越大，越接近实际电压．答案AC设置目的电压表内阻较大，考查其接入电路时对电路的影响14.某学生在探讨串联电路电压特点的试验时，连接成如图所示的电路，接通S后，他将大内阻的电压表并联在A、C两点间，电压表读数为U，当并联在A、B两点间时，电压表读数也为U，当并联在B、C两点间时，电压表的读数为零，则出现此种状况的缘由可能是(R1、R2的阻值相差不大)()A．AB段断路 B．BC段断路C．AB段短路 D．BC段短路解析电压表并联在AC端和AB端时示数都为U.有两种可能状况：一是AB段断路，电压表示数U为电源电动势；二是AB段没有断路但BC段短路，AB与BC段电压相同．答案AD设置目的考查故障电路的排查15．图甲电路中，D为二极管，其伏安特性曲线如图乙所示．在图甲电路中，闭合开关S，滑动变阻器R的滑片P从左端向右移动过程中()A．二极管D消耗的功率变大 B．二极管D的电阻变大C．通过二极管D的电流减小 D．电源的功率减小解析A、B、C三项，滑动变阻器R的滑片P从左端向右移动过程中，滑动变阻器的电阻减小，电路电流增大，由图乙可知，二极管的电阻减小，电流、电压增大，消耗的功率也增大，故A项正确，B、C两项错误；D项，电源的功率为：P＝EI，因为电流增大，所以电源的功率增大，故D项错误．故选A项．答案A二、试验题(共5小题，每题8分，共40分)16．如图所示为一电学试验的实物连线图．该试验可用来测量待测电阻Rx的阻值(约20Ω)．图中两个电流表量程相同，内阻都较小．试验步骤如下：①调整电阻箱，使它的阻值R0与待测电阻的阻值接近；将滑动变阻器的滑动触头调到最左端．②合上开关S.③将滑动变阻器的滑动触头向右端滑动，使两个电流表指针都有明显偏转．④登记两个电流表A1和A2的读数I1和I2.⑤多次变更滑动变阻器滑动触头的位置，登记A1和A2的多组读数I1和I2.⑥求Rx的平均值．回答下列问题：(1)依据实物连线图在虚线框内画出试验的电路图，器材用通用的符号表示；(2)不计电流表内阻的影响，用I1、I2和R0表示Rx的公式为Rx＝________．答案(1)如图所示(2)eq\f(I1R0,I2)17．(1)在测定一根粗细匀称合金丝电阻率的试验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示，校零时的读数为________mm，合金丝的直径为________mm.(2)为了精确测量合金丝的电阻Rx，设计出如图甲所示的试验电路图，依据该电路图完成图乙中的实物电路连接．解析(1)依据螺旋测微器的读数原则得，校零时的读数为0.007mm，合金丝的直径为0.656mm－0.007mm＝0.649mm(在0.647mm～0.651mm都算正确)．(2)连线如图所示．答案(1)0.0070.649(在0.647mm～0.651mm都算正确)(2)见解析图18．某同学打算探究一未知元件Q的伏安特性曲线，他设计了如图甲所示的电路图．请回答下列问题：(1)请将图乙中的实物连线按电路图补充完整．(2)该同学正确连接试验电路后闭合开关，调整滑动变阻器滑动头P，发觉电流表和电压表的指针始终不发生偏转．在不断开电路的状况下，他运用多用电表直流电压挡检查电路故障，将多用电表的红、黑表笔与电流表的“＋”“－”接线柱接触时，发觉多用电表指针发生较大角度的偏转，说明电路故障是________．(3)解除故障后，该同学测得试验数据如下表所示，请在坐标系中作出该元件的U­I图线．序号电流/A电压/V10.000.0020.101.0030.201.6040.301.8250.401.9560.502.0870.602.13(4)通过试验可以得出，该元件的阻值随所加电压的增大而________(选填“增大”“减小”或“不变”)．解析运用多用电表直流电压挡检查电路故障，将多用电表的红、黑表笔与电流表的“＋”“－”接线柱接触时，发觉多用电表指针发生较大角度的偏转，说明多用电表与电源构成通路，电路故障是电流表断路．依据画出的图象，由欧姆定律可知，该元件的阻值随所加电压的增大而减小．答案(1)如图1(2)电流表断路(3)如图2(4)减小19．某试验小组利用一滑动变阻器和未知内阻的微安表，来测量多用电表“×1k”挡内部电池的电动势E.(1)该小组采纳图甲的电路进行试验，请将图乙中的实物连线连接完整．(2)请将下面的试验步骤补充完整：a．插上红、黑表笔，把多用电表的选择开关拨到欧姆挡的“×1k”位置，将红、黑表笔________，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指到“0Ω”．b．依据电路图连接好电路．c．接通开关，变更滑动变阻器的阻值，得到多用电表和微安表的示数分别如图所示．多用电表和微安表的读数分别为________kΩ和________μA.d．断开开关，拔下红、黑表笔，把多用电表的选择开关扳到________位置．(3)由以上信息可得多用电表“×1k”挡内部电池的电动势为________V(保留两位有效数字)．解析(1)依据电路图，连接实物图，留意红、黑表笔的正、负接法．(2)a.依据欧姆表的运用方法可知，选挡后应将红、黑表笔短接进行欧姆调零；c．欧姆表的读数为R＝22×1kΩ＝22kΩ，微安表的读数为242μA或243μA或244μA.(3)依据闭合电路欧姆定律可得E＝I(R＋R0)，I表示微安表的示数、R表示多用电表的读数、R0表示多用电表的内阻，代入数据有E＝242×10－6×(22＋15)×103V＝8.954V≈9.0V.答案(1)电路连接如图(2)短接22242沟通电压最高挡或OFF挡(3)9.020．(1)某试验小组为了测量某一电阻Rx的阻值，他们先用多用电表进行粗测，测量出Rx的阻值约为18Ω左右．为了进一步精确测量该电阻，试验台上有以下器材：A．电流表(量程15mA，内阻未知)B．电流表(量程0.6A，内阻未知)C．电阻箱(0～99.99Ω)D．电阻箱(0～999.9Ω)E．电源(电动势约3V，内阻约1Ω)F．单刀单掷开关2只G．导线若干甲同学设计了如图甲所示的试验原理图并连接好试验器材，依据如下步骤完成试验：a．先将电阻箱阻值调到最大，闭合S1，断开S2，调整电阻箱阻值，使电阻箱有合适的阻值R1，此时电流表指针有较大的偏转且示数为I；b．保持开关S1闭合，再闭合开关S2，调整电阻箱的阻值为R2，使电流表的示数仍为I.①依据试验步骤和试验器材规格可知，电流表应选择________，电阻箱应选择________(选填器材前的字母)②依据试验步骤可知，待测电阻Rx＝________(用步骤中所测得的物理量表示)