高中物理选修3-1：第2章章末综合检测 7页

高中物理选修3-1 章末检测 ‎ ‎ (时间：90分钟，满分：100分) ‎ 一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，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2－13所示为三个门电路符号，A输入端全为“1”，B输入端全为“0”．下列判断正确的是(　　)‎ 图2－13‎ A．甲为“非”门，输出为“1”‎ B．乙为“与”门，输出为“0”‎ C．乙为“或”门，输出为“1”‎ D．丙为“与”门，输出为“1”‎ 答案：C ‎2．金属铂的电阻值对温度的高低非常“敏感”，所以可以利用铂的电阻随温度变化的性质制成铂电阻温度计，如图2－14所示的I－U图象中能表示金属铂的电阻情况的是(　　)‎ 图2－14‎ 解析：选C.铂属于金属导体，其电阻率将随温度的升高而增大，当有电流通过时，由于热效应，所以导体的温度升高，并且电流越大，温度越高，电阻也将越大．在I－U图线中各点与原点连线的斜率表示电阻的倒数，故C正确，A、B、D错误．‎ ‎3．小灯泡通电后，其电流I随所加电压U变化 图2－15‎ 的图线如图2－15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，则下列说法不正确的是(　　)‎ 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＝ C．对应P点，小灯泡的电阻为R＝ D．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积 解析：选C.在I－U图象中，图象上某点与坐标原点连线斜率的倒数表示电阻，图象中图线的斜率逐渐减小，电阻应逐渐增大；对应P点，小灯泡的电压为U1，电流为I2，根据欧姆定律可知，小灯泡的电阻应为R＝；其工作功率为P＝U1I2，即为图中矩形PQOM所围的面积，因此本题应选择C项．‎ 7‎ ‎4.两根材料相同的均匀导线x和y串联在电路中，两导线沿长度方向的电势变化情况分别如图2－16中的ab段和bc段图线所示，则导线x和y的横截面积之比为(　　) ‎ 图2－16‎ A．2∶1　　　　　　　 B．1∶2‎ C．6∶1 D．1∶6‎ 解析：选B.两导线串联，电流相等，I1＝I2，从两段图线上截取相同的电压，U1＝U2，保证电阻是相等的，此时长度之比为L1∶L2＝1∶2，由电阻定律知，横截面积之比等于长度之比S1∶S2＝1∶2，故B正确，A、C、D错误．‎ ‎5.(2012·江苏金陵中学高二检测)如图2－17所示电路中，r是电源的内阻，R1和R2是外电路中的电阻，如果用Pr、P1和P2分别表示电阻r、R1和R2上所消耗的功率，当R1＝R2＝r时，Pr∶P1∶P2等于(　　) ‎ 图2－17‎ A．1∶1∶1 B．2∶1∶1‎ C．1∶4∶4 D．4∶1∶1‎ 解析：选D.在题图电路中，内电阻上通过的电流与外电路的总电流相同，内电阻与外电阻是串联关系，不能认为内电阻与外电阻是并联关系．因R1＝R2，令I1＝I2＝I，Ir＝I1＋I2＝2I则Pr∶P1∶P2＝Ir∶IR1∶IR2＝4∶1∶1，所以D选项是正确的．‎ ‎6.如图2－18所示，直线a为某电源的路端电压随电流的变化图线，直线b为电阻R两端的电压随电流强度的变化图线，用该电源和该电阻组成的闭合电路，电源的输出功率和电源的内电阻分别是(　　) ‎ 图2－18‎ A．4 W,0.5 Ω B．6 W,1 Ω C．4 W,1 Ω D．2 W,0.5 Ω 解析：选A.如题意组成的闭合电路电流为2 A，路端电压为2 V，电动势为3 V，内电阻r＝＝ Ω＝0.5 Ω，电源输出功率为P＝UI＝2×2 W＝4 W，故A正确．‎ ‎7．图2－19为测量某电源电动势和内阻时得到的U—I图线．用此电源与三个阻值均为3 Ω的电阻连接成电路，测得路端电压为4.8 V．则该电路可能为(　　) ‎ 图2－19‎ 7‎ 图2－20‎ 解析：选B.由题中的U—I图线可知该电源的电动势为6 V，内阻为0.5 Ω.此电源与三个均为3 Ω的电阻连接成电路时：A项中的路端电压为4 V，B项中的路端电压为4.8 V，C项中的路端电压为5.7 V，D项中的路端电压为5.4 V.‎ ‎8．压敏电阻的阻值R随所受压力的增大而减小，某兴趣小组利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图2－21甲所示．将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体A，电梯静止时电压表示数为U0，电梯在某次运动过程中，电压表的示数变化情况如图乙所示，下列判断中正确的是(　　)‎ 图2－21‎ A．乙图表示电梯可能匀速下降 B．乙图表示电梯可能匀减速下降 C．乙图表示电梯可能变减速上升 D．乙图表示电梯可能变减速下降 解析：选D.由U—t图可知，V读数均匀减小，R阻值均匀减小，压力均匀增大．对物体A：FN－mg＝ma，则知当FN增大时，a增大，所以其可能变加速上升或变减速下降，故D对．‎ ‎9.(2011·高考上海卷)如图2－22所示电路中，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P从最高端向下滑动时，(　　) ‎ 图2－22‎ A．电压表V读数先变大后变小，电流表A读数变大 B．电压表V读数先变小后变大，电流表A读数变小 C．电压表V读数先变大后变小，电流表A读数先变小后变大 D．电压表V读数先变小后变大，电流表A读数先变大后变小 解析：选A.设滑动变阻器总电阻为R0.P以上电阻为Rx，则变阻器在电路中的阻值R′＝.‎ 当Rx＝时，R′最大．P从最高端向下滑动时，回路总电阻先增大，后减小．当P滑向中点时：‎ 7‎ P滑过中点后，R′↓→I↑→U↓，由并联分流IA＝I，新的IA增大，故A正确．‎ ‎10.(2012·天津一中高二检测)如图2－23所示，电路中电源的电动势为E，内阻为r，电压表内阻为10 kΩ，B为静电计；两个电容器的电容分别为C1和C2，将开关S合上一段时间后，下列说法中正确的是(　　) ‎ 图2－23‎ A．若C1>C2，则电压表两端的电势差大于静电计两端的电势差 B．若将滑动变阻器滑片P向右滑动，则电容器C2所带电荷量增大 C．C1所带电荷量为零 D．再将开关S断开，然后使电容器C2两极板间距离增大，则静电计张角增大 解析：选CD.电容器、静电计在电路稳定时都相当于断路，电压表没有示数，且此时相当于导线，则电压表的示数为零，C1所带电荷量为零，选项A、B错误，C正确．电容器C2和静电计两端的电压等于电源的电动势，将开关S断开，电容器极板上的电荷量不变，极板间距离增大，电压增大，则静电计张角增大，选项D正确．‎ 二、实验题(本题共2小题，共18分．按题目要求作答)‎ ‎11．(8分)用如图2－24所示电路，测定一节干电池的电动势和内阻．电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用．除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：‎ 图2－24‎ a．电流表(量程0.6 A、3 A)；‎ b．电压表(量程3 V、15 V)；‎ c．滑动变阻器(阻值范围0～10 Ω、额定电流2 A)；‎ d．滑动变阻器(阻值范围0～100 Ω、额定电流1 A)．那么 ‎(1)要正确完成实验，电压表的量程应选择__________ V，电流表的量程应选择__________ A；R应选择阻值范围是________Ω的滑动变阻器．‎ ‎(2)引起该实验系统误差的主要原因是________．‎ 答案：(1)3　0.6　0～10　(2)电压表的分流 图2－25‎ ‎12．(10分)(1)某额定电压为8 V的灯泡的伏安特性曲线如图2－25所示．若将它与一个R＝7 Ω的定值电阻串联后接在电动势E＝8 V、内阻r＝1‎ 7‎ ‎ Ω的电源上，则通过该灯泡的实际电流为________ A，该灯泡的实际功率为________ W.‎ ‎(2)在测定金属丝电阻率的实验中，用螺旋测微器测得金属丝的直径如图2－26甲所示，d＝________mm；用多用电表的“×1”欧姆挡，调零后测得金属丝的电阻值如图乙所示，R＝________Ω.若实验中测出金属丝的长度为L，则该金属丝电阻率的表达式ρ＝________(用符号表示)．‎ 图2－26‎ 解析：(1)由题意可得I(R＋r＋RL)＝E＝8 V，即I(8＋RL)＝8 V，结合题中图象可得I＝0.5 A，对应此时灯泡的电阻RL＝8 Ω，所以灯泡的实际功率PL＝I2RL＝(0.5)2×8 W＝2 W.‎ ‎(2)金属丝的直径d＝0.5 mm＋23.0×0.01 mm＝0.730 mm，从多用电表中读出电阻R＝8.0 Ω，根据电阻定律R＝ρ＝ρ，得ρ＝.‎ 答案：(1)0.5　2　(2)0.730　8.0　 三、计算题(本题共4小题，共42分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)‎ ‎13．(10分)如图2－27所示，电源电动势E＝10 V，内阻r＝1 Ω，电容器的电容C＝40 μF，电阻R1＝R2＝4 Ω，R3＝5 Ω.接通开关S，待电路稳定后，求：‎ 图2－27‎ ‎(1)理想电压表V的读数；‎ ‎(2)电容器的带电量．‎ 解析：(1)电路稳定后，电容器和电压表所在支路可认为是断路，可得R2上无电流通过，R2两端电势相等，电压表的读数为R3两端的电压，电容器两端电压为R1两端的电压．‎ 根据闭合电路欧姆定律，得电路的电流 I＝＝ A＝1 A 电压表的读数为U＝IR3＝1×5 V＝5 V ‎(2)电容器两端电压为 UC＝IR1＝1×4 V＝4 V 电容器的带电量为 Q＝CUC＝40×10－6×4 C＝1.6×10－4 C.‎ 答案：(1)5 V　(2)1.6×10－4 C ‎14．(10分)在图2－28所示电路中，电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω.D为直流电动机，其电枢线圈电阻R＝2 Ω，限流电阻R′＝3 Ω.当电动机正常工作时，电压表示数为0.3 V．求：‎ 图2－28‎ ‎(1)通过电动机的电流是多大？‎ 7‎ ‎(2)电动机输入的电功率、转变为热量的功率和输出机械功率各是多少？‎ 解析：(1)通过电动机的电流I与流过限流电阻R′的电流相同，由I＝得：I＝ A＝ 0.1 A.‎ ‎(2)由E＝Ir＋U＋UD可得电动机两端电压 UD＝E－Ir－U＝6 V－0.1×1 V－0.3 V＝5.6 V 所以电动机输入的电功率P入＝UDI＝0.56 W.‎ 电动机的发热功率P热＝I2R＝0.02 W.‎ 电动机的输出功率P出＝P入－P热＝0.54 W.‎ 答案：(1)0.1 A　(2)0.56 W　0.02 W　0.54 W ‎15．(10分)一个允许通过的最大电流为2 A的电源和一个滑动变阻器，接成如图2－29甲所示的电路，变阻器最大阻值为R0＝22 Ω，电源路端电压U随外电阻R变化的规律如图乙所示，图中U＝12 V的直线为图线的渐近线，试求：‎ 图2－29‎ ‎(1)电源电动势和内电阻；‎ ‎(2)A、B空载时输出电压的范围；‎ ‎(3)若要保证变阻器的滑片能任意滑动，A、B两端所接负载的最小电阻为多大？‎ 解析：(1)由题图乙可知，当R→∞时，E＝12 V，而当U＝6 V＝时，应有r＝R＝2 Ω.‎ ‎(2)当滑片滑至变阻器的最上端时，A、B两端输出电压最大值Umax＝R0＝×22 V＝11 V 当滑片滑至变阻器的最下端时，A、B两端输出电压最小为零，故A、B空载时输出电压范围为0～11 V.‎ ‎(3)当滑动片滑至变阻器的最上端时，通过电源的电流恰为最大电流2 A，A、B两端所接负载电阻最小．‎ I＝，解得RAB＝4.9 Ω.‎ 答案：(1)12 V　2 Ω　(2)0～11 V　(3)4.9 Ω ‎16．(12分)(2012·合肥一中高二检测)如图2－30所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间距离d＝40 cm.电源电动势E＝24 V，内电阻r＝1 Ω，电阻R＝15 Ω.闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0＝4 m/s竖直向上射入板间．若小球带电荷量q＝1×10－2 C，质量为m＝2×10－2 kg，不考虑空气阻力．那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达A板？此时电源输出功率是多大？(g取10 m/s2)‎ 图2－30‎ 解析：设两板间电压为UAB，由动能定理：‎ ‎－mgd－qUAB＝0－mv，‎ 7‎ 所以UAB＝ ‎＝ V＝8 V.‎ 则滑动变阻器两端电压U滑＝UAB＝8 V.‎ 设通过滑动变阻器电流为I，由闭合电路欧姆定律得：‎ I＝＝＝1 A.‎ 滑动变阻器电阻：R滑＝＝8 Ω.‎ 电源输出功率：P＝I2(R＋R滑)＝23 W.‎ 答案：8 Ω　23 W 。‎ 7‎