章末综合检测(4) 闭合电路 电能与能源的可持续发展（Word练习）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第三册（粤教版2019）

6 / 9 章末综合检测（四） 闭合电路 电能与能源的可持续发展 (时间：75分钟　满分：100分) 一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28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.如图所示为甲、乙两灯泡的I­U图像，根据图像，计算甲、乙两灯泡并联在电压为220 V的电路中时实际发光的功率约为(　 ) A．15 W,30 W B．30 W,40 W C．40 W,60 W D．60 W,100 W 解析：选C　从图像的横坐标(U)为220 V的刻度可找出对应的纵坐标(I)的值分别为I甲＝0.18 A，I乙＝0.27 A。则P甲＝UI甲≈40 W，P乙＝UI乙≈60 W，C正确。 4.如图所示电路，电阻R1未知。闭合开关，移动滑动变阻器R2的滑片P，通过电压表、电流表示数可以求得的物理量是(　 ) A．E B．r C．E和r D．E和r都不能 解析：选A　闭合开关，移动滑动变阻器R2的滑片P，记下电压表和电流表的读数U1和I1，再次改变滑片P的位置，得到电压表和电流表的读数U2和I2，则由闭合电路欧姆定律得E＝U1＋I1(R1＋r)，E＝U2＋I2(R1＋r)，由于R1未知，所以通过化简，只能求出电源的电动势为E＝，所以A正确，B、C、D错误。 5．利用某半导体的电阻随温度升高而减小的特征可以制作电子温度计。图甲表示该半导体的电阻R随摄氏温度t变化的情况。把该半导体与电动势为E、内阻为r的电源，理想电压表和保护电阻R0连成如图乙所示的电路。用该半导体作测温探头，把电压表的电压刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易的电子温度计。下列说法正确的是(　 ) A．电压较大的刻度对应较高的温度 B．电压刻度0 V对应的就是0 ℃ C．该电子温度计表盘上温度的刻度是均匀的 D．若电池用久后内阻r变大，用该温度计测量的温度要比真实值偏高 解析：选D　由图像可知R＝r0－kt, U＝＝ ，可知温度越高，U越小，电压较大的刻度对应较低的温度，电压刻度0 V对应的温度较高的刻度，不是0 ℃，选项A、B错误；根据U＝，可知，该电子温度计表盘上温度的刻度是不均匀的，选项C错误；若电池用久后内阻r变大，根据U＝，可知相同的R值时U值偏小，则对应的温度偏高，即用该温度计测量的温度要比真实值偏高，选项D正确。 6.如图为某同学找到的一块太阳能电池板。这块电池板经过足够长时间的光照后进行测量发现，不接入负载时两极间电压为0.6 V，短路时电流为0.3 mA，则(　 ) A．此电池板的电动势为6 V B．此电池板的内阻为2 000 Ω C．接入电路后，不论负载电阻多大通过的电流恒为0.3 mA　 D．接入电路后，不论负载电阻多大两极间电压恒为0.6 V　 解析：选B　当电池板不接负载时所测量电压为电源的电动势，则E＝0.6 V，则可知电池板的内阻为：r＝ Ω＝2 000 Ω，故A错误，B正确；接入电路后，根据闭合电路欧姆定律可知，通过电流小于0.3 mA，故C错误；接入电路后，两极间的电压为路端电压，小于电动势，故D错误。 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U­I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P­I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。 二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 8.如图所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S，电路正常工作，过了一会儿，电流表A的示数变为零。若电路中故障发生在灯L、电阻R上，用一根导线来判断电路故障，则下列判断正确的是(　 ) A．将导线并联在R两端，电流表无示数，一定是L断路 B．将导线并联在L两端，电流表无示数，一定是R断路 C．将导线并联在R两端，电流表有示数，一定是R断路 D．将导线并联在L两端，电流表有示数，一定是L断路 解析：选CD　电流表A的示数变为零，说明电路故障为断路。将导线与用电器并联进行检测时，若电流表有示数，说明与导线并联的用电器断路；若电流表无示数，说明另一个用电器断路或两个用电器都断路。若将导线并联在R两端，电流表无示数，则可能是L断路，也可能是R、L都断路，故选项A错误；若将导线并联在L两端，电流表无示数，则可能是R断路，也可能是R、L都断路，故选项B错误；若将导线并联在R两端，电流表有示数，则一定是R断路，选项C正确；若将导线并联在L两端，电流表有示数，则一定是L断路，选项D正确。 9．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U­I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。 10.某导体中的电流与其两端电压的关系如图所示，下列说法正确的是(　 ) A．导体两端加5 V电压时，导体的电阻为5 Ω B．导体两端加5 V电压时，导体的电阻为10 Ω C．导体两端加12 V电压时，导体的电功率为18 W D．随着导体两端电压的增大，导体的电阻不断减小 解析：选AC　当电压为5 V时，电流值为1.0 A，根据欧姆定律可知R＝＝5 Ω，故A正确，B错误；当电压为12 V时，电流值为1.5 A，根据功率公式可知P＝UI＝18 W，故C正确；I­U图像上的点与O点连线的斜率倒数表示导体的电阻，由图像可知，随电压的增大，连线斜率减小，则电阻增大，故D错误。 三、非选择题(本题共5小题，共54分) 11．(7分)(2023·浙江1月学考)小明同学在学校实验室开放期间，进入电学实验室自主探究。 (1)他先练习使用多用电表测量电阻。测量电阻前他把红黑表笔短接，调整图甲中的________(选填“A”“B”或“C”)，使指针指向电阻“0”刻度。然后用两支表笔分别接触电阻两端后，指针和各旋钮位置如图甲所示，则此电阻阻值为________Ω。 (2)接着他开始做“测量金属丝的电阻率”实验： ①测量一段镍铬合金丝电阻所用器材及部分电路连线如图乙所示，图中的导线a端应与________(选填“－”“0.6”或“3”)接线柱连接，b端应与________(选填“－”“0.6”或“3”)接线柱连接。开关闭合前，图乙中滑动变阻器滑片应置于________(选填“左”或“右”)端。 ②闭合开关，移动滑动变阻器滑片，获得六组U、I数据，在U-I坐标系中描点并拟合。为从U-I图像中求得金属丝电阻，下列三个图像应该选用________(选填“A”“B”或“C”)。由图像可得金属丝电阻R＝________Ω(结果保留2位有效数字)。 解析：(1)测量电阻前把红黑表笔短接，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指到“0 Ω”，故选B。由图示表盘可知，所测电阻的阻值为R＝26×1 000 Ω＝26 000 Ω。 (2)①实验中用两节干电池供电，则图中的导线a端应与“0.6”接线柱连接，电压表测电阻两端的电压，则b端应与“0.6”接线柱连接。为了保护电表，开关闭合前，图中滑动变阻器滑片应置于左端。②金属丝的电阻为定值，其U-I图像应该是一条直线，故选C；图像斜率为其阻值，则R′＝≈3.1 Ω。 答案：(1) B　26 000　(2)①0.6　0.6　左　②C　3.1 12．(9分)某实验小组需测定电池的电动势和内阻，器材有：一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻(阻值为R0)、一个电流表(内阻为RA)、一根均匀电阻丝(电阻丝总阻值大于R0，并配有可在电阻上移动的金属夹)、导线若干。由于缺少刻度尺，无法测量电阻丝长度，但发现桌上有一个圆形时钟表盘。某同学提出将电阻丝绕在该表盘上，利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度。主要实验步骤如下： (1)将器材如图甲连接： (2)开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的________端(选填“a”或“b”)； (3)改变金属夹的位置，闭合开关，记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角θ和电流表示数I，得到多组数据； (4)整理数据并在坐标纸上描点绘图，所得图像如图乙所示，图线斜率为k，纵轴截距为d，设单位角度对应电阻丝的阻值为r0。该电池电动势和内阻可表示为E＝________，r＝________；(用R0、RA、k、d、r0表示) (5)为进一步确定结果，还需要测量单位角度对应电阻丝的阻值r0，利用现有器材设计实验，在图丙方框中画出实验电路图(电阻丝用滑动变阻器符号表示)； (6)利用测出的r0，可得该电池的电动势和内阻。 解析：(2)开关闭合前，为了保护电路中的元件，应将电阻丝的最大阻值接入电路，根据电阻定律R＝ρ，可知电阻丝接入越长，接入电阻越大，金属夹应夹在电阻丝的b端。 (4)设圆心角为θ时，电阻丝接入电路中的电阻为θr0，根据闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir可知，E＝I(RA＋R0＋θr0)＋Ir，整理得＝θ＋，结合图像的斜率和截距满足：＝k，＝d。解得电源电动势和内阻分别为：E＝，r＝－R0－RA。 (5)实验器材中有定值电阻R0和单刀双掷开关，考虑使用等效法测量电阻丝的电阻值，如图所示： 原理的简单说明： ①先将单刀双掷开关接1，读出电流表示数I0； ②然后将单刀双掷开关接2，调节电阻丝接入电路的角度，直到电流表示数为I0，读出此时角度θ ； ③此时θr0＝R0，即可求得r0的数值。 答案：(2)b　(4)　－R0－RA　(5)见解析图 13.(11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 14．(12分)如图所示，R为电阻箱，电压表为理想电压表，电源电动势E＝6 V，当电阻箱阻值为R＝5 Ω时，闭合开关S后，电压表读数U＝5 V，求： (1)电路中的电流I和电源内阻r； (2)电源的输出功率P和效率η。 解析：(1)由欧姆定律可得I＝＝1 A， 再由闭合电路的欧姆定律可得E＝I(R＋r)， 解得r＝1 Ω。 (2)由电功率公式得电源的输出功率P＝UI＝5 W， 电路的总功率为P总＝EI＝6 W， 则效率为η＝×100%＝83.3%。 答案：(1)1 A　1 Ω　(2)5 W　83.3% 15．(15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 $$