章末综合检测(2) 电路及其应用（Word练习）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第三册（教科版2019）

1 / 10 章末综合检测（二） 电路及其应用 (本试卷满分：100分) 一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分，每小题只有一个选项符合题意) 1．两节新电池在玩具车中使用一段时间后，不能使玩具车正常工作了。此时将这两节旧电池装到遥控器中，发现遥控器还能正常工作，根据闭合电路欧姆定律，下列叙述正确的是(　 ) A．旧电池的电动势明显降低，对玩具车输出的电压不能达到玩具车的额定电压 B．旧电池的电动势明显降低，由于遥控器的额定电压更低，依然能正常工作 C．旧电池的内阻明显增加，对玩具车输出的电压不能达到玩具车的额定电压 D．旧电池的内阻明显增加，由于遥控器的额定电压更低，依然能正常工作 解析：选C　旧电池的电动势与新电池相比略减小，但是旧电池的内阻明显增加，从而对玩具车输出的电压不能达到玩具车的额定电压，从而不能使玩具车正常工作；由于遥控器的阻值较大，电池的输出电压可能达到了遥控器的额定电压，从而能使遥控器正常工作。故选C。 2.如图所示是某同学家的电瓶，所标参数已模糊不清。这位同学做了如下探究以了解相关参数。此电瓶不接负载时两极间电压为12.0 V，接上11 Ω 的电阻时两极间电压为11.0 V，则此电瓶的电动势和内阻分别为(　 ) A．10.0 V、1 Ω　　　 B．12.0 V、1 Ω C．10.0 V、2 Ω D．12.0 V、2 Ω 解析：选B　不接负载时两极间的电压就是电动势，电动势为12.0 V；根据闭合电路的欧姆定律E＝U＋r，电瓶的内阻为r＝1 Ω，选项B正确。 3．如图所示电路中，已知R1＝R2＝R3，当在AB间接入电源后流过R1、R2、R3的电流比为(　 ) A．2∶1∶1 B．1∶1∶1 C．2∶2∶1 D．1∶1∶2 解析：选B　画出等效电路图如图所示，故当AB间接入电源后，R1、R2、R3是并联关系，由于R1＝R2＝R3，所以流过它们的电流相等，故B正确。 4.一电流表由电流计G和电阻R并联而成，如图所示，在校准时发现此电流表的读数总比准确值稍小些，采用下列措施可使读数变准确的是(　 ) A．在R上串联一比R小得多的电阻 B．在R上串联一比R大得多的电阻 C．在R上并联一比R小得多的电阻 D．在R上并联一比R大得多的电阻 解析：选A　读数总比准确值偏小，说明流过表头的电流偏小，并联电阻稍小了些，要使电流表读数准确，应使并联电阻稍大些，故要在R上串联一个很小的电阻，A正确。 5．在2022年北京冬奥会上，服务型机器人可谓无处不在，彰显着技术的魅力。如图所示，一款微型机器人的直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，将它接在输出电压为U的直流电源上，电动机恰好能正常工作，下列说法正确的是(　 ) A．电动机消耗的热功率为UI B．电动机的输出功率为UI－I2R C．流过电动机的电流为 D．电动机的输入功率为I2R 解析：选B　电动机正常工作，消耗的热功率P＝I2R，A错误；电动机的输出功率P出＝UI－I2R，B正确；电动机所在的电路不是纯电阻电路，则流过电动机的电流I≠，C错误；电动机的输入功率P电＝IU>I2R，D错误。 6.如图所示，电阻R1、R2、R3的阻值相等，电池的内阻不计，开关S闭合前流过R2的电流为I，求S闭合后流过R2的电流大小为(　 ) A．仍为I B.I C.I D.I 解析：选C　S闭合前，流过R2的电流I＝，S闭合后，流过R2的电流I′＝×＝＝I，A、B、D错误，C正确。 7.节能的LED灯越来越普及，而驱动LED灯需要恒流源。如图所示，电源为恒流电源(能提供恒定的电流)，R1、R2为定值电阻，电流表和电压表均为理想电表。移动滑动变阻器R的滑片，下列电压表示数U、电源的输出功率P随电流表示数I变化的关系图线可能正确的是(　 ) 解析：选C　设电源提供的恒定电流为I0，根据并联电路特点可知U＝I0R1＋R2＝I0－IR2，可知U-I是斜率为负的一次函数关系，由上述分析可知，A、B均错误；又由电源的输出功率P＝UI0＝I02－I，可知P-I是为斜率为负的一次函数关系，由上述分析可知，C正确，D错误。 8.如图所示，电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，R0＝3 Ω，R1＝7.5 Ω，R2＝3 Ω，R3＝2 Ω，电容器的电容C＝2 μF。开始时开关S处于闭合状态，则下列说法正确的是(　 ) A．开关S闭合时，电容器上极板带正电 B．开关S闭合时，电容器两极板间电势差是3 V C．将开关S断开，稳定后电容器极板所带的电荷量是3.6×10－6 C D．将开关S断开至电路稳定的过程中通过R0的电荷量是9.6×10－6 C 解析：选D　开关S闭合时的等效电路图如图甲所示，电容器C两端电压等于R3两端电压U3，已知总电阻R＝＋r＝4 Ω，由闭合电路欧姆定律可知干路电流I＝＝1.5 A，路端电压U＝E－Ir＝4.5 V，则U3＝U＝1.8 V，此时电容器所带电荷量Q＝CU3＝3.6×10－6 C，且上极板带负电，下极板带正电，故A、B错误。开关S断开时的等效电路图如图乙所示，电容器C两端电压等于R2两端电压U2，此时U2＝R2＝3 V，电容器所带电荷量Q2＝CU2＝6×10－6 C，且上极板带正电，下极板带负电，故通过R0的电荷量Q＝Q1＋Q2＝9.6×10－6 C，故C错误，D正确。 二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分，每小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) 9．一根粗细均匀的金属导线，在其两端加上电压U0时，通过导线的电流为I0，导线中自由电子定向移动的平均速率为v，若将导线均匀拉长，使它的横截面半径变为原来的，再给它两端加上电压2U0，则(　 ) A．通过导线的电流为 B．通过导线的电流为 C．导线中自由电子定向移动的速率为 D．导线中自由电子定向移动的速率为 解析：选AD　将金属导线均匀拉长，因半径变为原来的一半，则横截面积变为原来的，其长度变为原来的4倍，根据电阻定律R＝ρ分析可知，电阻变为原来的16倍，又电压变为2U0，根据欧姆定律I＝可知，电流变为，A正确，B错误；根据电流的微观表达式I＝nevS，其中n、e不变，电流变为原来的，横截面积变为原来的，则自由电子定向移动的平均速率变为，C错误，D正确。 10．如图甲所示的电路中，当两并联的电阻两端加恒定电压U时，定值电阻R1、R2消耗的电功率分别为P、3P。如果将两电阻按图乙的方式连接，并将恒定电压变为原来的4倍。则下列说法正确的是(　 ) A．定值电阻R1、R2两端的电压之比为1∶3 B．定值电阻R2消耗的电功率不变 C．通过定值电阻R2的电流减小 D．定值电阻R1、R2消耗的总功率为12P 解析：选BD　如题图甲所示，R1、R2并联，两电阻两端的电压均为U，根据P＝UI，可知功率之比等于电流之比，即P1∶P2＝I1∶I2＝1∶3，根据并联电路电流和电阻的关系，可知R1＝3R2。当R1、R2串联，两电阻两端电压变为4U，电路中的电流I′＝＝＝＝I2，故通过R2的电流不变，电压不变，所以R2消耗的电功率不变，仍为3P，B正确，C错误。R1两端的电压U1＝4U－U＝3U, U1∶ U2 ＝3∶1，A错误。由题意可知3P＝ UI2，故两个电阻消耗的总功率P总＝4U×I2＝12P，D正确。 11．用电压表和电流表测电源电动势和内电阻的实验电路如图甲所示。改变滑动变阻器的阻值，测出多组数据，依据测量数据作出电源路端电压与电流的关系图像如图乙中AB所示。D是AB上一点，DC平行于横轴，DE平行于纵轴。下列说法正确的是(　 ) A．比值的大小表示D点对应的外电路的总电阻值 B．比值的大小表示电源内阻的阻值 C．矩形CDEO的面积大小表示与D点对应的电源的总功率 D．梯形OADE的面积大小表示与D点对应的电源的输出功率 解析：选AB　纵坐标表示路端电压，横坐标表示干路电流，则比值的大小表示D点对应的外电路的总电阻值，故A正确；根据闭合电路欧姆定律U＝E－Ir，则U-I图像斜率的绝对值表示电源内阻，即比值的大小表示电源内阻的阻值，故B正确；矩形CDEO的面积大小即D点对应的路端电压与电流的乘积，表示电源的输出功率，则梯形OADE的面积大小大于D点对应的电源的输出功率，故C、D错误。 12．如图所示，电源内阻r和灯泡L的电阻RL均恒定不变，D为理想二极管，R1、R2为定值电阻，电表均为理想电表。闭合S且电路稳定后，有一带电油滴在平行板电容器中处于静止状态。现将滑动变阻器滑片向上滑动，电表V1、V2和A示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2和ΔI，则下列说法正确的是(　 ) A．灯泡变亮，电流表示数增大 B．油滴将向下运动 C.＜r D.＝RL＋r 解析：选AC　滑片向上滑动，其接入电路的阻值减小，电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知回路中电流变大，灯泡L1变亮；电源内电压增大，外电压减小，即V1的示数减小，而L1的电压变大，所以并联部分R1两端的电压及电流都减小，电流表示数增大，A正确；并联部分R1两端的电压减小，所以V2的示数及电容器板间电压变小，应放电，但二极管的单向导电性使电荷不能放出，由于Q不变，则由C＝＝，E＝，得E＝，可知E不变，油滴静止不动，B错误；根据闭合电路欧姆定律可知U1＝E－I总r，可知＝r，电流表串联在支路上，则有ΔI>ΔI总，故<＝r，C正确；将灯泡L电阻R1看作电源内阻一部分，可知＝r等≠RL＋r，D错误。 三、非选择题(本题共5小题，共60分) 13．(6分)如图甲所示，是某一电路中的一部分，由于其中的一个电阻发生了断路，导致整个电路不能正常工作，小明和小亮两位同学利用多用电表进行了以下实验操作，请根据他们的测量情况，回答相应的问题。 (1)小明首先在PQ间接上一直流电源，P接电源正极，多用电表的选择开关置于“直流电压2.5 V”挡位，红表笔接P，黑表笔接Q，稳定后电表指针在表盘上的位置如图乙所示，则PQ之间的电压是________V； (2)小明仍然用“‘直流电压2.5 V’挡位”又将红表笔接P，黑表笔接M，若电压表示数与PQ之间的电压完全相同，则可以确定必定是____________发生了断路； (3)小亮同学在该部分电路不接电源的情况下，将多用电表选择开关置于欧姆表倍率“×10”的挡位，调零后红表笔接P，黑表笔接Q，发现电表指针迅速指向某一确定的值，之后并保持不动，考虑到电容器充放电的时间间隔，则由此可以判定必定是____________发生了断路。 解析：(1)多用电表直流电压2.5 V挡分度值为0.05 V，需要估读到0.01 V，所以PQ之间的电压为U＝36×0.05 V＝1.80 V。 (2)将红表笔接P，黑表笔接M，若电压表示数与PQ之间的电压完全相同，即从P到M不存在电势降低，说明通过R2的电流为零，则可以确定必定是R2发生了断路。 (3)若考虑电容器充放电的时间间隔，如果电容器接入电路，则在表笔接P、Q的瞬间，电容器充电，相当于导线，电表指针应先迅速指向小电阻的刻度，再返回至某一确定值保持不动，所以可以确定电容器未接入电路，由此可以判断必定是R2发生了断路。 答案：(1)1.80　(2)R2　(3)R2 14．(8分)电脑充电器是我们生活中常见的充电设备，其数据线所用的导线是否合格至关重要。某物理兴趣小组从数据线内剥离出长1.5 m的金属丝(估测电阻约0.4 Ω)，测量此金属丝的电阻率。实验室提供的器材有： A．电流表A1(量程为0～0.6 A，内阻为RA＝1 Ω) B．电流表A2(量程为0～1 A，内阻Rx2约为0.5 Ω) C．电压表V(量程为0～15 V，内阻为RV＝10 kΩ) D．定值电阻R1＝1 Ω E．定值电阻R2＝10 Ω F．滑动变阻器R(最大阻值为5 Ω) G．电源E(电动势为1.5 V，内阻约为2 Ω) H．开关S一只，刻度尺一把，塑料细管一段，导线若干 (1)该实验小组设计的部分测量电路如图甲所示，请选择合适的器材，电表1为______，电表2为________，定值电阻为________。(均填写器材前的字母序号) (2)为提高实验精度，要求流过待测金属丝的电流从零开始调节。请在虚线框中画出实验电路图。 (3)实验中，先将选取的金属丝紧密缠绕在塑料细管上，数出其匝数N＝50匝，用刻度尺测得总长度l＝6.90 cm(如图乙所示)，然后将长L＝1.0 m的金属丝接到测量电路中，经过多次测量，得到如图丙所示的图像(其中I1为电表1的读数，I2为电表2的读数)，根据以上数据可求得此金属丝的电阻率ρ＝________ Ω·m(结果保留两位有效数字)。 (4)关于本实验的误差分析，下列说法正确的是________(填正确答案标号)。 A．绕线法测金属丝的直径，读数产生的误差属于系统误差 B．测量金属丝电阻的电路接法不会产生系统误差 C．采用图像法求金属丝电阻，能减小系统误差 解析：(1)由于电源的电动势为1.5 V，电压表的量程为15 V，量程较大，测量误差较大，不能用已知的电压表测量金属丝和定值电阻两端的电压，只能用电流表来测定电压，电流表A1的内阻是确定的，可以用来测定电压，故电表2选用A，电表1选用B；电表2的电压在0～0.6 V之内，根据欧姆定律可知，则待测金属丝和定值电阻的总阻值应在1.5 Ω左右，可知定值电阻选用D。 (2)因为实验要求电流从零开始调节，所以滑动变阻器采用分压式接法，电路如图所示。 (3)由题意可知L＝1.0 m，导线的横截面积S为S＝＝≈1.5×10－6 m2 由图像可求得金属丝的电阻Rx＝－R1＝－1≈0.29 Ω 根据ρ＝ 代入数据求得此金属丝的电阻率ρ≈4.4×10－7 Ω·m 考虑到偶然误差，4.2×10－7 Ω·m～4.8×10－7Ω·m之间均可。 (4)绕线法测金属丝的直径，读数产生的误差属于偶然误差，故A错误；测量金属丝电阻的电路接法，计算电阻的电压和电流都是准确值，所以不会引起金属丝电阻率测量值的偏差，故B正确；采用图像法求金属丝电阻，可以减小偶然误差，但不能减小系统误差，故C错误。 答案：(1)B　A　D　(2)电路图见解析　(3)4.4×10－7(4.2×10－7～4.8×10－7之间均可)　(4)B 15.(12分)如图所示，M为一线圈电阻rM＝0.4 Ω的电动机，R＝24 Ω，电源电动势E＝40 V。当S断开时，电流表的示数为I1＝1.6 A，当开关S闭合时，电流表的示数为I2＝4.0 A。求： (1)电源内阻r。 (2)开关S闭合时电源输出功率。 (3)开关S闭合时电动机输出的机械功率。 解析：(1)当S断开时，E＝I1(R＋r)， 代入数据得r＝1 Ω。 (2)设开关S闭合时，路端电压为U2， U2＝E－I2r＝36 V，P＝I2U2＝144 W。 (3)流过R的电流IR＝＝1.5 A 流过电动机的电流IM＝I2－IR＝2.5 A 电动机输出的机械功率 P出＝U2IM－IM2rM＝87.5 W。 答案：(1)1 Ω　(2)144 W　(3)87.5 W 16．(14分)在如图所示的电路中，A、B两端的电压为U＝6 V，R1＝2 Ω，R2＝3 Ω，滑动变阻器R的最大阻值为5 Ω，小灯泡的电阻为10 Ω，电流表和电压表均为理想电表，当滑片P在R上滑动时，电流表与电压表的示数变化的范围是多少？ 解析：当P在最上端时，电路的电阻最小，此时Rmin＝R1＋R2＋＝ Ω Imax＝＝ A＝0.72 A 电压表示数Umax＝Imax·＝0.72× V＝2.4 V　 当P在最下端时，电路的电阻最大 Rmax＝R1＋R2＋R＝10 Ω Imin＝＝ A＝0.6 A 电压表示数最小，Umin＝0 所以电流表示数的变化范围是0.6～0.72 A，电压表示数的变化范围是0～2.4 V。 答案：电流表示数变化范围是0.6～0.72 A，电压表示数变化范围是0～2.4 V 17．(20分)如图所示，一电荷量q＝3×10－4 C带正电的小球，用绝缘细线悬于竖直放置、足够大的平行金属板中的O点。S合上后，小球静止时，细线与竖直方向的夹角α＝37°。已知两板相距d＝0.1 m，电源电动势E＝12 V，内阻r＝2 Ω，电阻R1＝4 Ω，R2＝R3＝R4＝12 Ω。g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求： (1)流过电源的电流； (2)两板间的电场强度的大小； (3)小球的质量。 解析：(1)R2与R3并联后的电阻值 R23＝＝6 Ω 由闭合电路欧姆定律得 IA＝＝ A＝1 A。 (2)电容器两板间的电压 UC＝IA(R1＋R23)＝1×(4＋6)V＝10 V 电容器两板间的电场强度 E1＝＝ N/C＝100 N/C。 (3)小球处于静止状态，所受电场力为F，由平衡条件得F＝mgtan α，又有F＝qE1，所以m＝ 代入数据解得m＝4×10－3 kg。 答案：(1)1 A　(2)100 N/C　(3)4×10－3 kg 学科网（北京）股份有限公司 $$