第二章 电路及其应用 章末检测试卷(二)(Word教参)-【步步高】2024-2025学年高一物理必修第三册学习笔记（教科版）

该高中物理单元复习讲义通过概念辨析、图像分析、实验探究、综合计算四维框架构建电学知识体系，用对比表格梳理纯电阻与非纯电阻电路公式适用条件，借助I-U特性曲线、电源U-I图线呈现电路规律内在联系，突出电功电功率、动态分析、实验技能等重难点。 讲义亮点在于“概念-图像-实验-计算”递进式练习设计，如通过I-U曲线辨析元件特性培养科学思维，结合测电动势实验误差分析强化科学探究，滑动变阻器功率计算深化能量观念。基础题巩固概念，综合题提升能力，助力分层教学与自主复习。

章末检测试卷(二) (满分：100分) 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1．下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中不正确的是(　　) A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多 B．W＝UIt适用于任何电路，而W＝I2Rt＝t只适用于纯电阻电路 C．在非纯电阻电路中，UI>I2R D．焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路 答案　A 解析　电功率公式P＝，表示电功率越大，电流做功越快，对于一段电路，有P＝IU，则焦耳热Q＝()2Rt，可见Q与P、U、t、R都有关，所以P越大，Q不一定越大，A错误；W＝UIt是电功的定义式，适用于任何电路，而I＝、W＝I2Rt＝t只适用于纯电阻电路，B正确；在非纯电阻电路中，W＝Q＋W其他，所以W>Q，故UI>I2R，C正确；Q＝I2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路，D正确。 2.(2022·运城市高二期末)如图所示是三种元件的I－U特性曲线，下列说法正确的是(　　) A．1代表标准电阻，温度升高，电阻不变，其斜率等于电阻 B．三条线代表的元件都是线性元件 C．2代表某些半导体元件，随着电压、电流的升高，电阻减小 D．3代表小灯泡的I－U特性曲线，电阻率随温度的变化而保持不变 答案　C 解析　元件1的伏安特性曲线是直线，说明其电阻不随电压、电流、温度的变化而变化，是标准电阻，在I－U图像中，图线上的点与坐标原点连线的斜率的倒数等于电阻，故A错误；三条线中的2、3是曲线，说明其代表的元件不是线性元件，故B错误；曲线2中反映的特性是，随着电压、电流的增大，电阻逐渐减小，说明该元件是半导体元件，故C正确；曲线3中反映的特征是，随着电压、电流的增大，电阻逐渐增大，这符合小灯泡的I－U特性曲线，其电阻率随温度的升高而增大，故D错误。 3.(2023·遂宁射洪中学高二月考)如图所示，其中电流表A的量程为0.6 A，内阻为5 Ω；R1的阻值等于电流表内阻的；R2的阻值等于电流表内阻的2倍。若用接线柱1、2测电流，1、3测电压，则下列分析正确的是(　　) A．将接线柱1、2接入电路时，改装成的电流表的量程为2 A B．将接线柱1、2接入电路时，改装成的电流表的量程为1.2 A C．将接线柱1、3接入电路时，改装成的电压表的量程为9 V D．将接线柱1、3接入电路时，改装成的电压表的量程为21 V 答案　D 解析　将接线柱1、2接入电路时，电流表A与R1并联，根据并联分流规律可知R1最大分流为1.2 A，故改装成的电流表的量程为I＝0.6 A＋1.2 A＝1.8 A，A、B错误；将接线柱1、3接入电路时，A与R1并联后与R2串联，电流表的量程为0.6 A，改装后的电流表量程为1.8 A，此时改装成的电压表的量程为U＝IARA＋IR2＝0.6×5 V＋1.8×10 V＝21 V，C错误，D正确。 4.如图所示，A、B分别为电源E和电阻R的U－I图线，虚线C是过图线A、B交点的曲线B的切线。现将电源E与电阻R及开关、导线组成闭合电路，由图像可知(　　) A．R的阻值随电压升高而增大，此时的阻值为1 Ω B．此时电阻的热功率为4 W C．电源的效率为50 % D．电源的电动势为3 V，内阻为1 Ω 答案　D 解析　根据电阻R＝，可知电阻大小等于U－I图线上的点与原点O连线的斜率，可知R随电压的升高而增大，两图线的交点表示该电源直接与电阻R相连组成闭合电路时工作状态，由图读出：路端电压U＝1 V，电流I＝2 A，此时电阻值R＝＝ Ω＝0.5 Ω，故A错误；电源的U－I图像纵截距表示电源的电动势，由图读出电源的电动势E＝3 V，内阻r＝||＝1 Ω，电源的输出功率为P出＝UI＝2 W，电源的总功率为P总＝EI＝3×2 W＝6 W，此时电源内部消耗的电功率为P内＝I2r＝4 W，电阻消耗的热功率P热＝UI＝2 W，电源的效率为η＝×100 %＝×100 %＝33.3 %，故B、C错误，D正确。 5.(2024·哈尔滨师范大学附中高二月考)如图，电路中闭合开关S后，灯泡L1和L2均正常发光。由于某种原因L2的灯丝突然烧断，其余用电器均未损坏。电路再次稳定后，下列说法正确的是(　　) A．电流表示数变小 B．电容器C所带电荷量不变 C．电源的输出功率一定变大 D．电源的工作效率一定变大 答案　D 解析　灯泡L2灯丝突然烧断，外电路总电阻增大，总电流减小，故电源的内电压减小，路端电压增大，即灯泡L1和电容器两端的电压增大，故知电流表的读数变大，根据C＝可知，电容器所带电荷量增大，A、B错误；电源的内阻等于外电阻时，电源的输出功率最大，由于电源的内阻与外电阻关系未知，电源的输出功率可能变大，也可能变小，C错误；电源的工作效率η＝＝，路端电压U增大，电源电动势E不变，故电源的工作效率增大，D正确。 6．(2023·浙江长兴县教育研究中心高二期中)某城市新装了一批节能路灯(图甲)，该路灯通过光控开关实现自动控制电灯亮度，如图乙为其内部电路简化原理图，电源电动势为E，内阻为r，Rt为光敏电阻(光照强度增加时，其电阻值减小)，电流表为理想电流表。当光照强度增加时，下列说法正确的是(　　) A．A灯亮度不变，B灯变暗 B．流经Rt的电流减小 C．电源的输出功率增大 D．流经Rt的电流变化量大于R0上的电流变化量 答案　D 解析　光照强度增大，光敏电阻阻值减小，电路总电阻减小，故电路总电流I增大，路端电压U＝E－Ir减小，即A灯两端电压减小，通过A灯的电流IA减小，所以A灯变暗；通过定值电阻R0的电流I0＝I－IA增大，所以R0两端的电压增大，B灯两端的电压UB＝U－I0R0减小，B灯变暗，故A错误；由前面的分析可知B灯变暗，流过B灯的电流减小，则流经Rt的电流It＝I0－IB增大，故B错误；电源电动势不变，电路总电流I增大，但路端电压U减小，因为不知道电源内阻与外电阻之间的具体关系，所以电源的输出功率变化情况无法确定，故C错误；通过R0的电流等于通过光敏电阻Rt的电流与通过B灯的电流之和，即I0＝It＋IB，根据前面的分析，通过B灯的电流IB减小，通过定值电阻R0的电流I0增大，故Rt上的电流变化量大于R0上电流变化量，故D正确。 7．如图甲所示电路，电源电动势E＝12 V，内阻不计，灯泡L的额定电压为9 V，其I－U特性曲线如图乙所示，滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω。则(　　) A．灯泡L的阻值随电流的增大而减小 B．灯泡L消耗电功率的最小值是4 W C．滑动变阻器接入电路的阻值应至少为6 Ω D．灯泡L的额定功率为13.5 W 答案　D 解析　I－U图线上各点与坐标原点连线的斜率等于电阻的倒数，则灯泡L的阻值随电流的增大而增大，所以A错误；由题图乙可知，U＝9 V时，电流等于1.5 A，则灯泡的额定功率为P＝UI＝9×1.5 W＝13.5 W，所以D正确；由R＝＝ Ω＝2 Ω，则滑动变阻器接入电路的阻值至少为2 Ω，所以C错误；当滑动变阻器R为最大阻值10 Ω时，回路中的电流最小，灯泡消耗的电功率最小，此时灯泡两端的电压为U＝E－IR＝12－10I，在I－U图线中作出该直线，如图所示，两线的交点坐标就是灯泡的实际电压、电流，则此时灯泡的最小电功率为Pmin＝UminImin＝2×1.0 W＝2 W，所以B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.(2023·成都市树德中学高二期中)如图所示，电阻R1＝2 Ω，小灯泡L上标有“3 V,1.5 W”字样，电源内阻r＝1 Ω，滑动变阻器的最大阻值为R0。当触头P滑动到最上端a时，电流表的读数为1 A，小灯泡L恰好正常发光，不考虑小灯泡电阻的变化，则下列说法正确的是(　　) A．滑动变阻器的最大阻值R0＝8 Ω B．电源电动势E＝6 V C．当触头P滑动到最下端b时，电源的输出功率P出＝8 W D．当触头P滑动到最下端b时，电源的总功率P总＝2.4 W 答案　BC 解析　当触头P滑到a端时，流过小灯泡的电流为IL＝＝ A＝0.5 A，流过滑动变阻器的电流为I0＝IA－IL＝1 A－0.5 A＝0.5 A，滑动变阻器的最大阻值为R0＝＝ Ω＝6 Ω，故A错误；电源电动势为E＝UL＋IA(R1＋r)＝3 V＋1×(2＋1) V＝6 V，故B正确；当P滑到b端时，滑动变阻器和小灯泡均被短路，电流总电流为I＝＝ A＝ 2 A，电源总功率为P总＝EI＝6×2 W＝12 W，内阻消耗的功率为P＝I2r＝4 W，则输出功率为P出＝12 W－4 W＝8 W，故C正确，D错误。 9．(2023·成都市树德中学月考)如图所示，电路中定值电阻R的阻值大于电源内阻r的阻值，开关S闭合，将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3的示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想电流表A1示数变化量的绝对值为ΔI1，下列说法正确的是(　　) A．理想电流表A2中有从a流向b的瞬间电流 B.>> C．电源的输出功率减小 D．电源的效率变小 答案　ABD 解析　将电流表看作导线，将电压表看作断路，发现滑动变阻器与定值电阻及电源串联，将滑动变阻器滑片向下滑动，则滑动变阻器接入电路阻值减小，根据串联分压原理，滑动变阻器两端电压减小，则电容器两端电压减小，则电容器放电，则理想电流表A2中有从a流向b的瞬间电流，故A正确；根据闭合电路欧姆定律U3＝E－I1(R＋r)，U1＝I1R，U2＝E－I1r，由此可得＝R＋r，＝R，＝r，电路中定值电阻R的阻值大于电源内阻r的阻值，故>>，故B正确；设滑动变阻器接入电路阻值为R′，电源的输出功率P出＝()2(R＋R′)＝ 当R＋R′＝r时，电源输出功率最大，因为R＋R′一定大于r，故随着R′减小，电源的输出功率增大，故C错误；电源的效率η＝＝＝，由以上分析可知，滑动变阻器滑片向下滑动，R′减小，电源的效率变小，故D正确。 10.(2024·绵阳市实验高级中学高二期末)如图所示，电源电动势E＝6 V，小灯泡L的规格为“3 V,0.9 W”，开关S接1，当滑动变阻器调到R＝8 Ω时，小灯泡L正常发光，现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作，已知电动机的线圈电阻R0＝1 Ω，则下列说法错误的是(　　) A．电源内阻为2 Ω B．电动机正常工作的电压为0.3 V C．电动机输入功率为0.63 W D．开关分别接1、2，两种情况电源的效率不同 答案　BCD 解析　灯泡正常发光时流过灯泡的电流为I＝ A＝0.3 A，灯泡电阻为RL＝＝ Ω＝10 Ω，开关S当接1时，由闭合电路欧姆定律可知E＝I(RL＋R＋r)，代入数据解得r＝2 Ω，故A正确；当开关S接2时灯泡正常发光，小灯泡的额定电流为I＝0.3 A，电源内电压为Ur＝Ir＝0.3×2 V＝0.6 V，电动机分的电压为UM＝E－UL－Ur＝6 V－3 V－0.6 V＝2.4 V，故B错误；当开关S接2时，电动机输入功率P出＝UMI＝2.4×0.3 W＝0.72 W，故C错误；开关分别接1、2，小灯泡L均正常发光，电流I相同，电源效率η＝相同，故D错误。 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11．(9分)(2024·南充市嘉陵第一中学高二月考)为了测一节干电池的电动势E和内阻r，某同学设计了如图甲所示的实验电路，已知电流表内阻与电源内阻相差不大。 (1)(1分)连接好实验电路，开始测量之前，滑动变阻器R的滑片P应调到____________(选填“a”或“b”)端。 (2)闭合开关S1，S2接位置1，改变滑片P的位置，记录多组电压表、电流表示数。 (3)重复(1)操作，闭合开关S1，S2接位置2，改变滑片P的位置，记录多组电压表、电流表示数。 (4)(8分)建立U－I坐标系，在同一坐标系中分别描点作出S2接位置1、2时图像如图乙所示。 ①S2接2时的U－I图线是图乙中的______________(选填“A”或“B”)线。 ② 每次测量操作都正确，读数都准确。由于S2接位置1，电压表的分流作用，S2接位置2，电流表的分压作用，分别测得的电动势和内阻与真实值不相等。则由图乙中的A和B图线，可得电动势和内阻的真实值，E＝______________ V，r＝______________ Ω。(保留3位有效数字) ③进一步对该实验误差进行分析，下列说法中正确的是________。 A．开关S2接1时，电池电动势的测量值等于真实值，电池内阻的测量值小于真实值。 B．开关S2接1时，电池电动势的测量值小于真实值，电池内阻的测量值大于真实值。 C．开关S2接2时，电池电动势的测量值等于真实值，电池内阻的测量值大于真实值。 D．开关S2接2时，电池电动势的测量值小于真实值，电池内阻的测量值小于真实值。 答案　(1)a　(4)①A　②1.50　1.50　③C 解析　(1)为保护电流表，开始测量之前，滑动变阻器R的滑片P应调到阻值最大的a端； (4)①当S2接1位置时，可把电压表与电源并联看作一个等效电源，设电压表内阻为RV，则电动势和内阻测量值分别为E测＝E，r测＝，可知电动势和内阻的测量值小于真实值； 当S2接2位置时，可把电流表与电源串联看作一个等效电源，设电流表内阻为RA，则电动势和内阻测量值分别为E测＝E，r测＝RA＋r，可知电动势的测量值等于真实值，内阻的测量值大于真实值；则S2接2时的U－I图线是图乙中的A线。 ②当S2接2位置时，电动势测量值等于真实值，U－I图线是A线，则有E真＝UA＝1.50 V。 当S2接1位置时，U－I图线的B线对应的短路电流为真实值，为I短＝IB＝1.00 A，内阻的真实值为r真＝＝ Ω＝1.50 Ω。 ③开关S2接1时，可把电压表与电源并联看作一个等效电源，可知电动势和内阻的测量值均小于真实值；故A、B错误； 开关S2接2时，可把电流表与电源串联看作一个等效电源，可知电动势的测量值等于真实值，内阻的测量值均大于真实值；故C正确，D错误。 12．(10分)(2023·江门市培英高级中学高二期中)电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量。某同学在实验室测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率。 (1)(3分)用螺旋测微器测量其横截面直径如图甲所示，由图可知其直径为________ mm；如图乙所示，用游标卡尺测其长度为________ cm；用多用电表“×10 Ω”挡粗测其电阻，发现指针偏转太大，换挡后，进行电阻调零，如图丙所示，重新测量其电阻为________ Ω。 (2)(3分)为了减小实验误差，需进一步测量圆柱体的电阻，除待测圆柱体Rx外，实验室还备有的实验器材如下，要求待测电阻两端的电压调节范围尽量大，则电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________。(均填器材前的字母代号) A．电压表V1(量程3 V，内阻约为15 kΩ) B．电压表V2(量程15 V，内阻约为75 kΩ) C．电流表A1(量程0.6 A，内阻约为1 Ω) D．电流表A2(量程3 A，内阻约为0.2 Ω) E．滑动变阻器R1(阻值范围0～5 Ω，1.0 A) F．滑动变阻器R2(阻值范围0～2 000 Ω，0.1 A) G．直流电源U(电压为3 V) H．开关S，导线若干 (3)(2分)请设计合理的实验电路，并将电路图画在虚线框中，并在图中完成实物连接图。 (4)(2分)若流经圆柱体的电流为I，圆柱体两端的电压为U0，圆柱体横截面的直径和长度分别用D、L表示，则用D、L、I、U0表示该圆柱体电阻率的关系式为ρ＝________。 答案　(1)1.850　4.240　6　(2)A　C　E　(3)见解析图　见解析图　(4) 解析　(1)由题图甲知，圆柱体的直径为D＝1.5 mm＋35.0×0.01 mm＝1.850 mm 由题图乙知，长度为L＝42 mm＋8×0.05 mm＝42.40 mm＝4.240 cm 由题图丙知，其电阻为6×1 Ω＝6 Ω (2)电源电压为3 V，所以电压表选3 V量程的。 电路中最大电流约为I＝＝0.5 A，所以电流表量程应该选0.6 A的。 待测电阻大约为6 Ω，若用滑动变阻器R2(阻值范围0～2 000 Ω，0.1 A)调节非常不方便，且额定电流太小，所以应选滑动变阻器R1(阻值范围0～5 Ω，1.0 A)。 (3)要求待测电阻两端的电压调节范围尽量大，滑动变阻器应用分压式接法，电压表内阻较大，而待测圆柱体的电阻较小，故采用电流表外接法误差较小，根据以上分析设计的电路图以及实物连接图如图所示 (4)由I＝，Rx＝ρ，S＝πD2，联立解得该圆柱体电阻率的关系式为ρ＝。 13．(10分)(2023·成都市高二期末)如图为一小型起重机的电路示意图，电源的电动势为E＝25 V，照明灯的规格为“22 V,44 W”，电动机的内阻为R＝0.5 Ω。装置工作时，照明灯正常工作，理想电流表的示数为6 A，不考虑照明灯灯丝电阻随温度的变化。求： (1)(4分)电源的内阻r； (2)(6分)电动机的输出功率P出。 答案　(1)0.5 Ω　(2)80 W 解析　(1)根据闭合电路欧姆定律，有E＝Ir＋U， 照明灯正常工作，代入数据解得r＝0.5 Ω (2)设流过照明灯的电流为I1，由P1＝UI1 解得I1＝2 A 设流过电动机的电流为I2，由I＝I1＋I2 解得I2＝4 A 电动机的输入功率P2＝UI2 解得P2＝88 W 电动机的输出功率P出＝P2－I22R 解得P出＝80 W。 14．(12分)如图所示，甲图中滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙中的AC、BC两直线所示。不考虑电表对电路的影响。 (1)(3分)电压表V1、V2的示数随电流表示数的变化图像应分别为U－I图像中的哪一条直线？ (2)(3分)定值电阻R0、变阻器的总电阻R分别为多少？ (3)(3分)求出电源的电动势和内阻。 (4)(3分)滑动变阻器的最大功率是多少？ 答案　(1)V1对应AC　V2对应BC (2)3 Ω　12 Ω (3)8 V　1 Ω　(4)4 W 解析　(1)由题图分析可得V1测R0两端电压对应AC、V2测路端电压对应BC (2)由题意得R0＝＝ Ω＝3 Ω 当滑动变阻器取最大值时， 电流最小Imin＝0.5 A 而UR＝U2－U1＝7.5 V－1.5 V＝6 V 所以Rmax＝＝ Ω＝12 Ω (3)根据闭合电路欧姆定律，路端电压与电流的关系是U2＝E－Ir 所以BC直线斜率的绝对值表示电源内阻，即 r＝＝ Ω＝1 Ω 所以E＝U2＋Ir＝7.5 V＋0.5×1 V＝8 V (4)当R＝R0＋r＝4 Ω时，滑动变阻器的功率最大，最大功率是Pm＝＝ W＝4 W。 15．(13分)如图所示，电阻R1＝10 Ω，R2＝3 Ω，R3＝6 Ω，R4＝4 Ω，电压U＝24 V，问： (1)(7分)若在a、b间接入一个理想电压表，则它的读数是多少？ (2)(6分)如果在a、b间接入一个理想电流表，则它的读数是多少？ 答案　见解析 解析　(1)在a、b间接入一个理想电压表，相当于a、b间断路，电压表测量的是R2和R3上的电压之和，其等效电路如图甲所示。 R3、R4串联又与R1并联，其等效电阻为 R134＝＝5 Ω。 R134与R2串联，由串联电路分压原理， 知＝， 又U2＋U134＝U，则 U2＝U＝9 V， U134＝U＝15 V。 由于R3与R4串联，根据串联电路分压原理， 知U3＝U134＝9 V。 所以Uab＝U2＋U3＝18 V。 (2)在a、b间接入理想电流表。这时a、b间相当于短路，电流表测量的是流经R4和R3的电流之和，其等效电路如图乙所示。 I4＝＝6 A。 另一支路等效电阻为 R123＝R1＋＝12 Ω。 该支路电流I1＝＝2 A。 由于R2与R3并联，根据并联电路分流原理， 流过R3的电流I3＝I1≈0.67 A。 所以电流表的读数为Iab＝I3＋I4＝6.67 A。 学科网（北京）股份有限公司 $