内容正文:
淄博四中高2024级高二上学期阶段性测试
物理·试卷
本试题分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分,共18题,8页,满分100分,考试用时90分钟。考试结束后只将答题卡交回。
注意事项:
1.答题前,务必将本人班级、姓名、考号、考场、座号用正楷字体填写在答题卡相应位置。
2.答第Ⅰ卷时,必须使用2B铅笔填涂答题卡上相应题目的答案涂黑,修改时,要用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号,写在试卷上的答案无效。
3.答第Ⅱ卷时,必须使用0.5毫米的黑色签字笔书写,作图时,可用2B铅笔,要求字体工整,笔迹清晰。务必在题号所指示的答题区域内作答,写在试卷及草稿纸上的答案无效。
第Ⅰ卷(共40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目要求。
1. 下列对基本概念、规律的认识正确的是( )
A. 电荷定向移动的方向即为电流的方向
B. 电流总是从高电势流向低电势
C. 电流既有大小又有方向,所以电流是矢量
D. 电动势的大小反映的是电荷通过电源时,有多少焦耳的其他形式的能转化为电能
2. 如图是小区内常见的售水机。居民购水时,先通过手机扫码(闭合)或投币(闭合)解锁售水机,此时照明灯亮起,接着按下出水按钮(闭合),启动电动机完成自动售水。下列四个电路中,能满足上述功能的是( )
A. B.
C. D.
3. 如图所示为小灯泡通电后其电流Ⅰ随电压U变化的图像,Q、P为图像上两点,坐标分别为(U1,I1)、(U2,I2),PN为图像上Р点的切线。下列说法正确的是( )
A. 随着所加电压的增大,小灯泡的电阻减小
B. 当小灯泡两端的电压为U1时,小灯泡的电阻
C. 当小灯泡两端的电压为U2时,小灯泡的电阻
D. 当小灯泡两端的电压为U2时,小灯泡的功率数值上等于图像与横轴围成的面积大小
4. 如图电路中,材质相同的金属导体a和b,横截面积分别为、,长度分别为、。闭合开关后,a和b中自由电子定向移动的平均速率之比为( )
A. B. C. D.
5. 如图所示,两个定值电阻、串联后接在电压稳定于的直流电源上,有人把一个内阻不是远大于、的电压表接在两端,电压表的示数为。如果他把电压表改接在两端,则电压表的示数将( )
A. 小于 B. 等于
C. 大于小于 D. 等于或大于
6. 如图,电动势E、内阻r的电源与定值电阻R1和可变电阻R2串联,下列说法正确的是( )
A. 当时,定值电阻R1消耗的功率最大
B. 当时,可变电阻R2消耗的功率最大
C. 当时,电源的效率最大
D. 若R1<r,则电源输出功率一定随R2的增大而增大
7. 图甲是多用电表内部结构示意图,图乙是刻度盘,通过选择开关分别与1、2、3、4,5、6相连,以改变电路结构,分别成为电流表,电压表和电阻表,下列说法正确的是( )
A. A是黑表笔、B是红表笔
B. 作电流表时1比2量程大,作电压表时6比5量程小
C. 如图乙指针所示,若选电阻挡,则读数为;若选直流电压挡,则读数为
D. 当选择开关与3或4相连时是电阻表,测电阻之前需欧姆调零,测电阻换挡要重新欧姆调零
8. 如图甲所示电路中,闭合开关,将滑动变阻器的滑片从左端逐渐滑至右端时,电压表和的示数随电流表示数变化的图像如图乙所示,图线中ab、cd段均为直线。已知电动机两端电压达到某一值时才能开始转动,各电表均为理想电表,下列说法正确的是( )
A. 电源的内阻为2.0Ω
B. 电动机内部线圈的电阻值为1.0Ω
C. 滑动变阻器的可调范围是
D. 电流表示数最大时,电动机的输出功率为6.75W
二、多项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9. 下列说法正确的是( )
A. 适用于任何电路
B. 焦耳定律适用于一切电路的焦耳热的求解
C. 非纯电阻电路中的电功不可能等于焦耳热
D. 公式、都适用于任何电路,因此W一定等于Q
10. 在如图所示的电路中,电源的电动势E和内阻r恒定,闭合开关S后灯泡能够发光,经过一段时间后灯泡突然变亮,若电路中仅有一处故障,则出现这种现象的原因可能是( )
A. 电阻R1短路 B. 电阻R2断路
C. 电阻R2短路 D. 电容器C断路
11. 如图所示为简单电阻表原理示意图,其中电流表的满偏电流、内阻,可变电阻R的最大阻值为,电池的电动势、内阻,下列说法正确的是( )
A. 按正确使用方法测量电阻时,指针指在刻度盘的正中央,则
B. 测量电阻时,若双手手指分别与两表笔金属部分接触,则会导致测量值偏小
C. 测量电阻时,如果指针偏转角度过大,应将选择开关拨至倍率较大的挡位,重新欧姆调零后测量
D. 若该电阻表使用一段时间后,电池电动势变小,但此表仍能调零,则测量的阻值时,测量值比真实值大
12. 在如图所示电路中,闭合开关S,当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,四个理想电表的示数都发生变化,电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示,电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示。下列判断正确的是( )
A. , B. 不变,变小
C. 变小,不变 D. 变小,变小
第Ⅱ卷(共60分)
三、非选择题:本题共6小题,共60分。
13. 某同学用伏安法测量某金属丝的电阻率(该金属丝阻值约为)。实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材:
电流表(量程,内阻约);电流表(量程,内阻约);
电压表V(量程,内阻约);滑动变阻器;电源(电源电压)。
(1)为了调节方便,测量准确,实验中电流表应选__________(填器材的字母符号),电流表应__________(填“内接”或“外接”);
(2)该同学用刻度尺测量金属丝的长度,测得金属丝的直径如图所示,则该金属丝直径的测量值__________;
(3)该同学将金属丝接入电路,测得金属丝两端电压及流过金属丝的电流,利用以上测量数据,得到这种材料的电阻率,考虑到(1)中的实验电路,则该电阻率测量值与真实值相比会__________(选填“偏大”或“偏小”)。
14. 某兴趣小组准备测量一节干电池的电动势和内阻,实验室提供了以下器材:
待测干电池
电压表(量程0-3V,内阻很大)
电流表(量程0-0.6A,内阻
滑动变阻器(阻值范围)
开关S、导线若干
(1)该小组利用给定的器材设计了甲、乙两种电路,为减小实验误差,应使用图______(选填“甲”或“乙”)进行测量;
(2)根据选择的电路,请将图丙中的实物连线补充完整;
(3)闭合开关S后,改变滑动变阻器的阻值,得到多组电压表的示数U和对应的电流表示数I,作出的图像如图丁所示,若测得该图像的横截距为a,纵截距为b,则该电源的电动势______。内阻______(用a、b、表示);
(4)若测得电源的电动势为1.4V,内阻为1.0Ω,将两节相同的干电池串联后,直接给伏安特性曲线如图戊所示的小灯泡供电(额定电压为4V),试推断该电池组的效率为______(保留2位有效数字)。
15. 如图甲为一测量电解液电阻率的玻璃容器,P、Q为电极,设,,,当里面注满某电解液,且P、Q间加上电压后,其图像如图乙所示,当时,求电解液的电阻率ρ是多少?
16. 如图所示,把两只完全相同的表头进行改装,已知表头内阻为100Ω,求:
(1)甲电路中表头的满偏电流和b点与“-”之间的电压;
(2)乙电路中电阻和的阻值。(结果可用分数表示)
17. 通过电动机提升重物的电路如图所示,电源电动势E=12V,电源内阻r=2Ω,电阻R=3.5Ω。当重物质量很大时,闭合开关S,电动机未能提起重物,理想电压表的示数为8V;当重物质量m=1kg时,闭合开关S,稳定后电动机以恒定速度提升重物,此时电压表的示数为10V。转轴与细绳间不打滑,不计阻力,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)电动机的内阻r0:
(2)重物匀速上升时电动机消耗的功率:
(3)重物匀速上升的速度大小。
18. 如图甲所示的电路中,R2=6Ω,电容器的电容C=5μF,开关S闭合、S1断开。将滑动变阻器的滑片从a端缓慢移动到b端的过程中,电压表的示数U随电流表的示数I变化的关系如图乙所示。电压表和电流表均为理想电表。
(1)求电源的电动势E、内阻r和电阻R1的阻值;
(2)求滑动变阻器R消耗的最大功率P;
(3)将滑动变阻器的滑片置于中间,电路稳定后,闭合开关S1,电路再次稳定后,求通过电阻R3的电荷量Q。
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淄博四中高2024级高二上学期阶段性测试
物理·试卷
本试题分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分,共18题,8页,满分100分,考试用时90分钟。考试结束后只将答题卡交回。
注意事项:
1.答题前,务必将本人班级、姓名、考号、考场、座号用正楷字体填写在答题卡相应位置。
2.答第Ⅰ卷时,必须使用2B铅笔填涂答题卡上相应题目的答案涂黑,修改时,要用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号,写在试卷上的答案无效。
3.答第Ⅱ卷时,必须使用0.5毫米的黑色签字笔书写,作图时,可用2B铅笔,要求字体工整,笔迹清晰。务必在题号所指示的答题区域内作答,写在试卷及草稿纸上的答案无效。
第Ⅰ卷(共40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目要求。
1. 下列对基本概念、规律的认识正确的是( )
A. 电荷定向移动的方向即为电流的方向
B. 电流总是从高电势流向低电势
C. 电流既有大小又有方向,所以电流是矢量
D. 电动势的大小反映的是电荷通过电源时,有多少焦耳的其他形式的能转化为电能
【答案】D
【解析】
【详解】A.正电荷定向移动的方向为电流方向,若电荷为负(如电子),其移动方向与电流方向相反,故A错误;
B.在电源外部,电流从高电势流向低电势,但在电源内部,电流从低电势流向高电势,故B错误;
C.电流虽有方向,但不符合矢量运算规则,所以电流是标量,故C错误;
D.电动势定义式为,其中为非静电力将电荷通过电源所做的功,即其他形式的能转化为电能的量,即电动势的大小反映的是电荷通过电源时,有多少焦耳的其他形式的能转化为电能,故D正确。
故选D。
2. 如图是小区内常见的售水机。居民购水时,先通过手机扫码(闭合)或投币(闭合)解锁售水机,此时照明灯亮起,接着按下出水按钮(闭合),启动电动机完成自动售水。下列四个电路中,能满足上述功能的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由题可知,手机扫码()或投币()都可以控制照明灯,出水按钮()控制电动机,且照明灯与电动机之间互不影响,二者为并联方式。
故选A。
3. 如图所示为小灯泡通电后其电流Ⅰ随电压U变化的图像,Q、P为图像上两点,坐标分别为(U1,I1)、(U2,I2),PN为图像上Р点的切线。下列说法正确的是( )
A. 随着所加电压的增大,小灯泡的电阻减小
B. 当小灯泡两端的电压为U1时,小灯泡的电阻
C. 当小灯泡两端的电压为U2时,小灯泡的电阻
D. 当小灯泡两端的电压为U2时,小灯泡的功率数值上等于图像与横轴围成的面积大小
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据欧姆定律有
可知,图像中,图线上各点与坐标原点连线的斜率的绝对值表示小灯泡不同状态时的电阻的倒数,根据图像可知,随着所加电压的增大,图线上各点与坐标原点连线的斜率的绝对值减小,即小灯泡的电阻增大,A错误;
BC.根据欧姆定律有
可知,图像中某点与坐标原点连线的斜率表示该状态的电阻的倒数,则对应点,小灯泡的电阻为
则对应点,小灯泡的电阻为
B正确,C错误;
D.小灯泡消耗的功率为,可知小灯泡的功率为图中过点的矩形所围面积大小,D错误。
故选B。
4. 如图电路中,材质相同的金属导体a和b,横截面积分别为、,长度分别为、。闭合开关后,a和b中自由电子定向移动的平均速率之比为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据电阻定律
可得,;
两支路并联有,结合电流的微观表达式;对于同种材料n、q相同;
联立可得;
即
故选B。
5. 如图所示,两个定值电阻、串联后接在电压稳定于的直流电源上,有人把一个内阻不是远大于、的电压表接在两端,电压表的示数为。如果他把电压表改接在两端,则电压表的示数将( )
A. 小于 B. 等于
C. 大于小于 D. 等于或大于
【答案】A
【解析】
【详解】将电压表与电阻并联时,电压表的读数为,则电阻两端的电压为;若将电压表与电阻并联,则其并联的总电阻小于,根据串联电阻的电压分配可知,电压表的读数将小于,故选A。
6. 如图,电动势E、内阻r的电源与定值电阻R1和可变电阻R2串联,下列说法正确的是( )
A. 当时,定值电阻R1消耗的功率最大
B. 当时,可变电阻R2消耗的功率最大
C. 当时,电源的效率最大
D. 若R1<r,则电源输出功率一定随R2的增大而增大
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据可知当电流最大时,定值电阻消耗的功率最大,由闭合电路欧姆定律
可知当时,电路电流最大,定值电阻R1消耗的功率最大,故A错误;
B.根据可知
故当时,可变电阻R2消耗的功率最大,B正确。
C.电源的效率为
当闭合电路的外电路电阻越大,电源的效率越大,故C错误;
D.根据可知
故当时,电源输出功率越大,由于R1<r,则电源输出功率随的增大而先增大后减小,故D错误。
故选B。
7. 图甲是多用电表内部结构示意图,图乙是刻度盘,通过选择开关分别与1、2、3、4,5、6相连,以改变电路结构,分别成为电流表,电压表和电阻表,下列说法正确的是( )
A. A是黑表笔、B是红表笔
B. 作电流表时1比2量程大,作电压表时6比5量程小
C. 如图乙指针所示,若选电阻挡,则读数为;若选直流电压挡,则读数为
D. 当选择开关与3或4相连时是电阻表,测电阻之前需欧姆调零,测电阻换挡要重新欧姆调零
【答案】D
【解析】
【详解】AD.当选择开关与3、4相连时,多用电表是欧姆表,测量电阻之前和换挡后均需进行欧姆调零。内置电源的正极应与黑表笔相连,电源的负极应与红表笔相连,所以A为红表笔,B为黑表笔,故A错误,D正确;
B.当选择开关与1、2相连时,多用电表是电流表,接1时并联电阻较小,电流表的量程较大;当选择开关与5,6相连时,多用电表是电压表,接6时串联电阻较大,电压表的量程较大,故B错误;
C.如图乙所示的指针位置,若选择电阻挡,则读数为190Ω;若选择直流电压10V挡,则最小分度为0.2V,根据读数规则可知,指针读数为4.4V,故C错误。
故选D。
8. 如图甲所示电路中,闭合开关,将滑动变阻器的滑片从左端逐渐滑至右端时,电压表和的示数随电流表示数变化的图像如图乙所示,图线中ab、cd段均为直线。已知电动机两端电压达到某一值时才能开始转动,各电表均为理想电表,下列说法正确的是( )
A. 电源的内阻为2.0Ω
B. 电动机内部线圈的电阻值为1.0Ω
C. 滑动变阻器的可调范围是
D. 电流表示数最大时,电动机的输出功率为6.75W
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据闭合电路的欧姆定律有
U2=E-Ir
可知,电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值等于电源的内阻,有
A错误;
B.由图像可知,电动机两端的电压从1.0V到2.0V时电动机没有转动,为纯电阻,则电动机内部线圈的电阻为
B错误;
C.由图像可知,当电流表示数为1.5A时,滑动变阻器连入电路的阻值为零,当电流表示数为0.5A时,滑动变阻器全部连入电路,故滑动变阻器的最大阻值为
故滑动变阻器的可调范围是,C正确;
D.电流表示数最大值为1.5A,故电动机的输出功率为
D错误。
故选C。
二、多项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9. 下列说法正确的是( )
A. 适用于任何电路
B. 焦耳定律适用于一切电路的焦耳热的求解
C. 非纯电阻电路中的电功不可能等于焦耳热
D. 公式、都适用于任何电路,因此W一定等于Q
【答案】B
【解析】
【详解】A.在纯电阻电路中,根据和,可以得到,故该式只能适用于纯电阻电路,故A错误;
B.焦耳定律适用于任何电路中的焦耳热的计算,故B正确;
CD.公式计算电功,公式计算焦耳热,二者均适用于任何电路。在纯电阻电路中,。在非纯电阻电路中,电能会转化为内能和其他形式的能,一般情况下,但在特殊情况(如电动机堵转)下,。故CD错误。
故选B。
10. 在如图所示的电路中,电源的电动势E和内阻r恒定,闭合开关S后灯泡能够发光,经过一段时间后灯泡突然变亮,若电路中仅有一处故障,则出现这种现象的原因可能是( )
A. 电阻R1短路 B. 电阻R2断路
C. 电阻R2短路 D. 电容器C断路
【答案】AB
【解析】
【详解】A.若电阻R1短路,电路中总电阻减小,总电流增大,灯泡与R2并联部分的电压增大,则灯泡变亮,故A正确;
B.若电阻R2断路,则电路中总电阻增大,总电流减小,R1及电源内阻分得的电压减小,灯泡两端的电压增大,故灯泡变亮,故B正确;
C.若电阻R2短路,灯泡被短路,不亮,故C错误;
D.若电容器C断路,对灯泡亮度没有影响,故D错误。
故选AB。
11. 如图所示为简单电阻表原理示意图,其中电流表的满偏电流、内阻,可变电阻R的最大阻值为,电池的电动势、内阻,下列说法正确的是( )
A. 按正确使用方法测量电阻时,指针指在刻度盘的正中央,则
B. 测量电阻时,若双手手指分别与两表笔金属部分接触,则会导致测量值偏小
C. 测量电阻时,如果指针偏转角度过大,应将选择开关拨至倍率较大的挡位,重新欧姆调零后测量
D. 若该电阻表使用一段时间后,电池电动势变小,但此表仍能调零,则测量的阻值时,测量值比真实值大
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.两表笔短接时,待测电阻为零,电流表调至满偏电流Ig,设此时表内阻为R内,则
解得
当指针指在刻度盘的正中央时,满偏电流的一半,结合闭合电路欧姆定律得
联立以上解得,故A正确;
B.测量电阻时,如果双手手指与两表笔金属部分接触,相当于在被测电阻两端并联了一个电阻,从而会导致测量值偏小,故B正确;
C.测量电阻时,如果指针偏转角度过大,则说明待测电阻较小,应将选择开关拨至倍率较小的挡位重新调零后再进行测量,故C错误;
D.当电池电动势变小时,欧姆表要重新调零,由于满偏电流Ig不变,由
可知欧姆表内阻R内变小,待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的,由
由于R内变小,电流I变小,指针跟原来的位置相比偏左了,欧姆表的示数变大了,即测量值比真实值大,故D正确;
故选ABD。
12. 在如图所示电路中,闭合开关S,当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,四个理想电表的示数都发生变化,电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示,电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示。下列判断正确的是( )
A. , B. 不变,变小
C. 变小,不变 D. 变小,变小
【答案】AC
【解析】
【详解】B.根据欧姆定律得,
当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,R1不变,不变,不变,B错误;
C.根据欧姆定律得
根据闭合电路欧姆定律得
解得
当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,R2变小,r+R1不变,所以变小,不变,C正确;
D.根据欧姆定律得
根据闭合电路欧姆定律得
解得
当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,R2变小,r不变,R1不变,所以变小,不变,D错误;
A.根据,,
解得,,A正确。
故选AC。
第Ⅱ卷(共60分)
三、非选择题:本题共6小题,共60分。
13. 某同学用伏安法测量某金属丝的电阻率(该金属丝阻值约为)。实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材:
电流表(量程,内阻约);电流表(量程,内阻约);
电压表V(量程,内阻约);滑动变阻器;电源(电源电压)。
(1)为了调节方便,测量准确,实验中电流表应选__________(填器材的字母符号),电流表应__________(填“内接”或“外接”);
(2)该同学用刻度尺测量金属丝的长度,测得金属丝的直径如图所示,则该金属丝直径的测量值__________;
(3)该同学将金属丝接入电路,测得金属丝两端电压及流过金属丝的电流,利用以上测量数据,得到这种材料的电阻率,考虑到(1)中的实验电路,则该电阻率测量值与真实值相比会__________(选填“偏大”或“偏小”)。
【答案】(1) ①. ②. 外接
(2)####
(3)偏小
【解析】
【小问1详解】
[1]由于通过待测金属丝的最大电流约为,所以电流表应选择A1;
[2]又因,所以电流表应采用外接法。
【小问2详解】
螺旋测微器的分度值为0.01mm,由图可知金属丝的直径为
【小问3详解】
因为(1)中选用的是电流表外接法,由于电压表的分流使得电流表的示数大于通过金属丝的电流,则电阻测量值偏小,根据可知,电阻率测量值偏小。
14. 某兴趣小组准备测量一节干电池的电动势和内阻,实验室提供了以下器材:
待测干电池
电压表(量程0-3V,内阻很大)
电流表(量程0-0.6A,内阻
滑动变阻器(阻值范围)
开关S、导线若干
(1)该小组利用给定的器材设计了甲、乙两种电路,为减小实验误差,应使用图______(选填“甲”或“乙”)进行测量;
(2)根据选择的电路,请将图丙中的实物连线补充完整;
(3)闭合开关S后,改变滑动变阻器的阻值,得到多组电压表的示数U和对应的电流表示数I,作出的图像如图丁所示,若测得该图像的横截距为a,纵截距为b,则该电源的电动势______。内阻______(用a、b、表示);
(4)若测得电源的电动势为1.4V,内阻为1.0Ω,将两节相同的干电池串联后,直接给伏安特性曲线如图戊所示的小灯泡供电(额定电压为4V),试推断该电池组的效率为______(保留2位有效数字)。
【答案】(1)甲 (2)
(3) ①. b ②.
(4)86%
【解析】
【小问1详解】
[1]甲电路中,将电流表和电源看作一个等效电源,电流表测量的是干路电流,电压表测量的是路端电压,测得等效电源内阻为,由于题中电流表内阻已知,可避免电流表内阻对测量结果的影响,即,可得准确阻值;乙电路中,将电压表和电源看作一个等效电源,由于电压表内阻不明确,不能消除电压表的误差,不能得出准确阻值;故应使用图甲进行测量。
【小问2详解】
【小问3详解】
由闭合电路欧姆定律得
整理得
由上式可知中截距为电源电动势
斜率大小为
则电源内阻为
【小问4详解】
在小灯泡的伏安特性曲线图像中作出电源得曲线,如下图所示
由图示可知,小灯泡两端实际电压
实际电流
该电池组的效率为
15. 如图甲为一测量电解液电阻率的玻璃容器,P、Q为电极,设,,,当里面注满某电解液,且P、Q间加上电压后,其图像如图乙所示,当时,求电解液的电阻率ρ是多少?
【答案】
【解析】
【详解】由题图乙可求得时,电解液的电阻
由题图甲可知电解液容器长
截面积
结合电阻定律得
16. 如图所示,把两只完全相同的表头进行改装,已知表头内阻为100Ω,求:
(1)甲电路中表头的满偏电流和b点与“-”之间的电压;
(2)乙电路中电阻和的阻值。(结果可用分数表示)
【答案】(1),
(2),
【解析】
【小问1详解】
根据图甲
解得
点与“-”之间的电压
解得
【小问2详解】
根据图乙,
其中,
解得,
17. 通过电动机提升重物的电路如图所示,电源电动势E=12V,电源内阻r=2Ω,电阻R=3.5Ω。当重物质量很大时,闭合开关S,电动机未能提起重物,理想电压表的示数为8V;当重物质量m=1kg时,闭合开关S,稳定后电动机以恒定速度提升重物,此时电压表的示数为10V。转轴与细绳间不打滑,不计阻力,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)电动机的内阻r0:
(2)重物匀速上升时电动机消耗的功率:
(3)重物匀速上升的速度大小。
【答案】(1)0.5Ω
(2)6.5W (3)0.6m/s
【解析】
【小问1详解】
电动机不转时相当纯电阻,则通过电动机的电流
电动机的内阻
【小问2详解】
重物匀速上升时通过电动机的电流
电动机消耗的功率
【小问3详解】
由能量关系
解得v=0.6m/s
18. 如图甲所示的电路中,R2=6Ω,电容器的电容C=5μF,开关S闭合、S1断开。将滑动变阻器的滑片从a端缓慢移动到b端的过程中,电压表的示数U随电流表的示数I变化的关系如图乙所示。电压表和电流表均为理想电表。
(1)求电源的电动势E、内阻r和电阻R1的阻值;
(2)求滑动变阻器R消耗的最大功率P;
(3)将滑动变阻器的滑片置于中间,电路稳定后,闭合开关S1,电路再次稳定后,求通过电阻R3的电荷量Q。
【答案】(1)E=6V,r=2Ω,R1=2Ω
(2)P=2.25W (3)
【解析】
【小问1详解】
依题开关S闭合、S1断开,根据闭合电路欧姆定律
结合图像,得
解得
E=6V,r=2Ω
图像可知,当滑动变阻器的滑片滑到b处时,R1电压为3V,流过R1电流为1.5A,故
【小问2详解】
将R1等效为电源内阻一部分,故电源等效内阻
此时外电路只有滑动变阻器,结合闭合闭合电路欧姆定律可知,滑动变阻器消耗功率
可知R滑=r等效时,功率最大,即
【小问3详解】
结合图像当滑动变阻器的滑片置于a端时,外电阻
解得
R滑=8Ω
将滑动变阻器的滑片置于中间,电路稳定后,此时电容器两端电压为滑动变阻器电压
将滑动变阻器的滑片置于中间,电路稳定后,闭合开关S1,电路再次稳定后,干路电流
故通过R1的电流为
此时电容器两端电压为R1两端电压,又因为极板间所带正负电荷与之前相反,即
故求通过电阻R3的电荷量
Q=C(UC1-UC2)
解得
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