第十章 恒定电流（综合训练）（山东专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

第十章　恒定电流（综合训练） 本试题卷分选择题和非选择题两部分，满分100分，考试时间90分钟。 注意事项： 1、答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置，认真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。 2、选择题答案必须使用2B铅笔正确填涂；非选择题答案必须使用0.5毫米黑色签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。 3、请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁，不折叠、不破损。 第Ⅰ卷（共40分） 一、单选（第1~8题只有一项符合题目要求，每小题3分） 1．人体接触高压线极其危险，如图所示小鸟站在一条通电的铝质裸露的高压线上却平安无事。小明为搞清楚其中的原因，查阅相关数据知：导线横截面积为150 mm2，导线上通过的电流为350 A，鸟两爪间的距离为5 cm，铝的电阻率为3 × 10−8 Ω⋅m。结合数据分析正确的是（　　） A．小鸟的双脚绝缘，没有电流通过小鸟，所以小鸟不会触电 B．小鸟两脚间的输电线电阻约为1.0 × 10−4 Ω C．小鸟两脚间电压约为3.5 × 10−3 V D．小鸟两脚间电压约为3.5 × 10−4 V 2．如图甲，图线1、2分别表示长度相同、半径之比ra∶rb=2∶3 的同种材料均匀铜导线a、b的伏安特性曲线，当它们按图乙方式接入电路时，以下说法正确的是（     ） A．a、b总电阻的I-U图线应在区域I B．通过a、b导线的自由电荷定向移动速率之比为9∶4 C．单位时间通过a、b导线横截面的电量之比为9∶4 D．a、b两端电压之比为4∶9 3．有一电池，外电路断开时的端电压为，外电路接上阻值为的负载电阻后的端电压降为，则可以确定电池的电动势E和内阻r为（     ） A．， B．， C．， D．， 4．一质量为m、电荷量为q的带电粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中做圆周运动，其效果相当于一环形电流，则此环形电流为多大（ ） A． B． C． D． 5．研究发现电解液导电时也满足欧姆定律。图甲为一测量电解液的电阻率的长方体玻璃容器，X、Y为电极，边长，当里面注满待测电解液，在X、Y间加上不同电压后，其伏安特性曲线如图乙所示。忽略电解液的热膨胀，则下列说法正确的是（　　） A．电压时，电解液的电阻是 B．电压时，电解液的热功率是 C．电压时，电解液的电阻率是 D．电压U增大时，电解液的电阻率将增大 6．如图所示，甲、乙是改装成电流表和电压表的电路，则（　　） A．甲图中，R减小时量程减小 B．乙图中，R减小时量程增大 C．甲图中，若改装后的电表示数略微偏大，可将R值稍微调小 D．乙图中，若改装后的电表示数略微偏大，可将R值稍微调小 7．如图所示，六根完全一样的电阻丝，电阻值均为R，依次连接构成一个正六边形，连接处接触良好并形成六个接线柱，将其任意两个接线柱接入到电路中，则两接线柱间的等效电阻的最大值和最小值分别是（     ） A． B． C． D． 8．某一导体的伏安特性曲线（图中段曲线）如图所示，由图像可知（　　） A．导体两端电压为6V时，电阻为 B．该导体的电阻随电压的升高而减小 C．导体两端电压为12V时，电阻为 D．由到过程中，导体的电阻因温度的影响改变了 二、多选题（第9~12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．某研究小组对某款新手机的直流电池进行性能测试，测试过程中电池输出的图像如图，其中P为电池的输出功率，I为通过电池的电流。该电池容量为6000mA·h，充电功率为100W，充电额定电压为20V，则该电池（　　） A．内阻为0.25Ω B．电动势为24V C．最大输出功率为288W D．从空电状态充满需要大约需要1.2h 10．在如图所示的图像中，直线Ⅰ为某电源路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻的图线。用该电源与电阻连接成闭合电路，由图像可知（     ） A．的阻值为 B．电源内阻为 C．改变R的阻值大小，可以使电源的输出功率达到2W D．电源的效率为50% 11．在如图所示的电路中，电源电动势和内阻为定值，为定值电阻，为滑动变阻器，闭合电键S，理想电流表A的示数为，理想电压表、和的示数分别为、和，当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时，各电表示数变化量分别为、、、，下列说法正确的是（     ） A．变大，变大 B．不变，不变 C．G表电流的方向从流向 D．电源的总功率增大 12．2024年1月5日，在青海省格尔木市开展的高海拔风电叶片真空灌注技术研究试验取得成功，刷新了全球最高海拔风电叶片的纪录。若风力发电机单个叶片长度为L，该地区的风速是，风向与叶片转动形成的圆面垂直，风吹过该圆面后风速方向不变，大小变为v，已知空气的密度为，该风力发电机发电效率为，则（     ） A．单位时间内通过发电机叶片扫过的圆面的气流的体积为 B．此风力发电机的叶片单位时间内受到的风的冲量大小为 C．单位时间内通过发电机叶片的风的动能减少量为 D．此风力发电机的发电功率为 第Ⅱ卷（共60分） 三、实验题：本题共2小题，共14分 13．实验室有一只电流表，满偏电流为200μA，内电阻约200Ω。某同学欲用半偏法测量该电流表的内电阻，然后把这只电流表改装成量程为6V的电压表。 实验室还能提供实验器材规格如下： A．滑动变阻器（0~50kΩ） B．滑动变阻器（0~10Ω） C．电阻箱（0~9999Ω） D．电源（电动势为6V，内阻不计） E.开关两个、导线若干 (1)滑动变阻器应选用______（填选项序号）。 (2)将测电流表内电阻的实物连线图补充完整。 (3)实验时进行的主要步骤有： ①把滑动变阻器阻值调到最大，在开关断开的前提下，闭合开关； ②调节滑动变阻器的触头，使电流表指针偏转到满刻度； ③闭合开关，在滑动变阻器阻值保持不变的前提下，调节电阻箱使得电流表指针指向表盘中央刻度； ④记下电流表指针指向表盘中央刻度时电阻箱的读数； 根据以上实验得到的数据，电流表内阻的测量值______，的测量值与真实值相比______（填“偏大”或“偏小”）。 (4)把这只电流表改装成量程为6V的电压表需要______（填“串联”或“并联”）一只阻值为______Ω的定值电阻。 14．人体脂肪测量仪是通过测量人体电阻来判断脂肪所占比重。某同学想在实验室测量人体电阻。 (1)该同学先利用如图（a）所示的多用电表粗测人体电阻，下列关于多用电表欧姆挡的使用说法正确的是（　　）。 A．测量电阻前，不需要进行欧姆调零 B．更换欧姆挡倍率后，必须重新进行欧姆调零 C．测量结束后，选择开关应置于欧姆挡最高倍率处 (2)该同学设计电路更精确地测量人体电阻，已知人体电阻大约为。实验室提供的器材如下： 电压表（量程，内阻） 电压表（量程，内阻） 电流表（量程，内阻） 滑动变阻器（额定电流，最大阻值） 电源（电动势，内阻不计）开关，导线若干，请完成下列实验步骤： ①为使待测人体电阻两端电压可以从零开始连续调节，本实验图（b）中开关应_________（选填“断开”或“闭合”）。 ②为了更精确地测量人体电阻，请你选择合适的电表，其中表1为_________，表2为_________。（选填，或） ③选择合适的电表，按要求进行实验。若选择的电表为，或，相应的电表测量值分别记为、和，则测得的人体电阻__________。（用本题给出的物理量符号表达） 四、计算题：本题共4小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。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。 15．如图甲所示，电动势为、内阻为的电源与的定值电阻、滑动变阻器、开关S组成串联回路，已知滑动变阻器消耗的功率与其接入电路的有效阻值的关系如图乙所示。当=10时滑动变阻器消耗的功率达到最大值0.4W；滑动变阻器接入阻值为4与时，消耗的功率相等。 (1)求电源的电动势E和内阻r； (2)求图乙中Rx的大小； (3)调节滑动变阻器，求该电源能够获得的最大输出功率。 16．某一用直流电动机提升重物的装置，重物的质量m=50kg，电源电压为120V，当电动机以恒定的速度向上提升重物时，电动机线圈的发热功率是150W，电流I=5A。g取．则 (1)电动机线圈的电阻R等于多少？ (2)若电动机因故障不能转动，这时通过电动机线圈的电流为多大？电动机消耗的电功率又为多大？ (3)保持电源电压不变，求该电动机的最大输出机械功率，以及提升该重物对应的最大提升速度。 17．R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，3个电阻采用如图甲所示方式接在E＝8 V、r＝2 Ω的电源上。现利用电压传感器（相当于电压表）和电流传感器（相当于电流表）研究R3上的电压与电流变化关系，任意滑动R3上的滑片，通过数据采集器将电压与电流信号输入计算机后，在屏幕上得到的U－I图像为如图乙所示的一条直线（实线部分）。求： (1)R1的阻值。 (2)R2的阻值。 (3)R3的最大阻值。 18．在如图所示的电路中，电源的电动势，内阻，电阻，，，C为平行板电容器，其电容，虚线到两极板的距离相等，极板长，两极板的间距。（g取） (1)若开关S处于断开状态，则将其闭合后，流过的电荷量为多少？ (2)若开关S断开时，有一个带电微粒沿虚线方向以的初速度射入平行板电容器的两极板间，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，问：当开关S闭合后，此带电微粒以相同的初速度沿虚线方向射入两极板间，能否从极板间射出？ 15 / 18 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十章　恒定电流（综合训练） 本试题卷分选择题和非选择题两部分，满分100分，考试时间90分钟。 注意事项： 1、答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置，认真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。 2、选择题答案必须使用2B铅笔正确填涂；非选择题答案必须使用0.5毫米黑色签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。 3、请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁，不折叠、不破损。 第Ⅰ卷（共40分） 一、单选（第1~8题只有一项符合题目要求，每小题3分） 1．人体接触高压线极其危险，如图所示小鸟站在一条通电的铝质裸露的高压线上却平安无事。小明为搞清楚其中的原因，查阅相关数据知：导线横截面积为150 mm2，导线上通过的电流为350 A，鸟两爪间的距离为5 cm，铝的电阻率为3 × 10−8 Ω⋅m。结合数据分析正确的是（　　） A．小鸟的双脚绝缘，没有电流通过小鸟，所以小鸟不会触电 B．小鸟两脚间的输电线电阻约为1.0 × 10−4 Ω C．小鸟两脚间电压约为3.5 × 10−3 V D．小鸟两脚间电压约为3.5 × 10−4 V 【答案】C 【详解】A．小鸟双脚间的电压太小，通过小鸟的电流太小，小鸟才不会触电的，A错误； B．小鸟双脚间输电线的电阻 B错误； CD．小鸟两脚间的电压约为 C正确，D错误。 故选C。 2．如图甲，图线1、2分别表示长度相同、半径之比ra∶rb=2∶3 的同种材料均匀铜导线a、b的伏安特性曲线，当它们按图乙方式接入电路时，以下说法正确的是（     ） A．a、b总电阻的I-U图线应在区域I B．通过a、b导线的自由电荷定向移动速率之比为9∶4 C．单位时间通过a、b导线横截面的电量之比为9∶4 D．a、b两端电压之比为4∶9 【答案】B 【详解】A．导线的电阻 两导线串联后的总电阻大于任一导线的电阻。图线的斜率为，故总电阻的图线斜率小于图线1、2，应位于区域III，故A错误； B．两导线串联，电流相等。同种材料中自由电荷数密度相同，由 整理得，故B正确； C．由 可知，在相同时间内通过两导线横截面的电量之比为，故C错误； D．两导线电阻之比 串联时电压之比，故D错误。 故选B。 3．有一电池，外电路断开时的端电压为，外电路接上阻值为的负载电阻后的端电压降为，则可以确定电池的电动势E和内阻r为（     ） A．， B．， C．， D．， 【答案】C 【详解】外电路断开时，路端电压等于电池的电动势，因此， 根据闭合电路欧姆定律的分压规律，路端电压满足 代入已知、、，得 ，解得 故选C。 4．一质量为m、电荷量为q的带电粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中做圆周运动，其效果相当于一环形电流，则此环形电流为多大（ ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】粒子在磁场中匀速圆周运动，有 即 粒子运动的周期为 等效电流为 选项A正确。 5．研究发现电解液导电时也满足欧姆定律。图甲为一测量电解液的电阻率的长方体玻璃容器，X、Y为电极，边长，当里面注满待测电解液，在X、Y间加上不同电压后，其伏安特性曲线如图乙所示。忽略电解液的热膨胀，则下列说法正确的是（　　） A．电压时，电解液的电阻是 B．电压时，电解液的热功率是 C．电压时，电解液的电阻率是 D．电压U增大时，电解液的电阻率将增大 【答案】C 【详解】A．电压时，电流为 由图乙可求得电解液的电阻为 A错误； C．由图甲可知电解液长为 截面积为 根据 解得 C正确； B．电解液的热功率 B错误； D．电压U增大时，导线的电阻值随电流的增大而减小，所以电解液的电阻率随其通过的电流的增大而减小，D错误。 故选C。 6．如图所示，甲、乙是改装成电流表和电压表的电路，则（　　） A．甲图中，R减小时量程减小 B．乙图中，R减小时量程增大 C．甲图中，若改装后的电表示数略微偏大，可将R值稍微调小 D．乙图中，若改装后的电表示数略微偏大，可将R值稍微调小 【答案】C 【详解】AC．由电表的改装可知，电流表应是G与R并联（甲图），改装后加在G两端的最大电压Ug = IgRg不变，所以并联电阻R越大，越小，即量程越小；若改装后的电表示数略微偏大，说明所并联电阻的分流偏小，则分流电阻阻值偏大，可将R值稍微调小，故A错误，C正确； BD．对于电压表应是G与R串联（乙图），改装后量程U = IgRg + IgR，可知 R越大，量程越大；若改装后的电表示数略微偏大，说明所串联电阻的分压偏小，则分压电阻阻值偏小，可将R值稍微调大，故BD错误。 故选C。 7．如图所示，六根完全一样的电阻丝，电阻值均为R，依次连接构成一个正六边形，连接处接触良好并形成六个接线柱，将其任意两个接线柱接入到电路中，则两接线柱间的等效电阻的最大值和最小值分别是（     ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】每一个电阻丝为R，如果以A接线柱为准，连接的方法中AF与AB的构成电阻值相同；等效电路如图所示 其总电阻为 连接的方法中AC与AE的构成电阻值相同；等效电路如图所示 其总电阻为 连接的方法中接AD时；等效电路如图所示 其总电阻为 由上分析可知,电阻的最大值为，电阻的最小值为，故B正确，ACD错误。 故选B。 8．某一导体的伏安特性曲线（图中段曲线）如图所示，由图像可知（　　） A．导体两端电压为6V时，电阻为 B．该导体的电阻随电压的升高而减小 C．导体两端电压为12V时，电阻为 D．由到过程中，导体的电阻因温度的影响改变了 【答案】A 【详解】A．导体电阻的定义为，导体两端有一定电压时，电压与其上电流的比值。伏安曲线上某点的电阻对应的是该点与原点连线的斜率的倒数，切线斜率没有实际含义。导体两端电压为时，其上电流为，由欧姆定律得，，故A正确； B．由图可知，随着电压升高，伏安曲线上一点与原点相连的直线斜率逐渐减小。斜率的倒数对应电阻，因此电阻逐渐变大，故B错误； C．导体两端电压为时，由欧姆定律得，，故C错误； D．点和点的电阻之差为，故D错误。 故选A。 二、多选题（第9~12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．某研究小组对某款新手机的直流电池进行性能测试，测试过程中电池输出的图像如图，其中P为电池的输出功率，I为通过电池的电流。该电池容量为6000mA·h，充电功率为100W，充电额定电压为20V，则该电池（　　） A．内阻为0.25Ω B．电动势为24V C．最大输出功率为288W D．从空电状态充满需要大约需要1.2h 【答案】AD 【详解】AB．电池的输出功率 变形可得 根据图像得， A正确，B错误； C．当外电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，最大输出功率为 所以该电源的最大输出功率为 C错误； D．充电电流为 充电时间为 D正确。 故选AD。 10．在如图所示的图像中，直线Ⅰ为某电源路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻的图线。用该电源与电阻连接成闭合电路，由图像可知（     ） A．的阻值为 B．电源内阻为 C．改变R的阻值大小，可以使电源的输出功率达到2W D．电源的效率为50% 【答案】BD 【详解】A．由于电源的路端电压与电流的关系图线Ⅰ和电阻的图线Ⅱ都为直线，所以电阻的图线 Ⅱ 的斜率等于电阻的阻值， A错误； B．电源的路端电压与电流的关系图线 Ⅰ 的斜率的绝对值等于电源内阻， B正确； C．由直线Ⅰ可知该电源的电动势 改变的阻值大小，当时，该电源的输出功率达到最大，为 C错误； D．电源的路端电压与电流的关系图线和电阻的图线交点纵、横坐标的乘积表示电源的输出功率，电源的输出功率为 而电源的总功率 故该电源的效率 D正确； 故选BD。 11．在如图所示的电路中，电源电动势和内阻为定值，为定值电阻，为滑动变阻器，闭合电键S，理想电流表A的示数为，理想电压表、和的示数分别为、和，当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时，各电表示数变化量分别为、、、，下列说法正确的是（     ） A．变大，变大 B．不变，不变 C．G表电流的方向从流向 D．电源的总功率增大 【答案】BC 【详解】A．当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时，电路中总电阻变大，则总电流I减小，内压减小，外压U3增大，因定值电阻R的电压减小，故U2变大，故A错误； B．根据欧姆定律有 根据闭合电路欧姆定律有 两式相减可得 可知，故B正确； C．电容器两端电势差等于外压U3变大，根据可知电容器电荷量变大，电容充电，G表电流的方向从a流向b，故C正确； D．电源的总功率为，总电流I减小，则总功率变小，故D错误。 故选BC。 12．2024年1月5日，在青海省格尔木市开展的高海拔风电叶片真空灌注技术研究试验取得成功，刷新了全球最高海拔风电叶片的纪录。若风力发电机单个叶片长度为L，该地区的风速是，风向与叶片转动形成的圆面垂直，风吹过该圆面后风速方向不变，大小变为v，已知空气的密度为，该风力发电机发电效率为，则（     ） A．单位时间内通过发电机叶片扫过的圆面的气流的体积为 B．此风力发电机的叶片单位时间内受到的风的冲量大小为 C．单位时间内通过发电机叶片的风的动能减少量为 D．此风力发电机的发电功率为 【答案】AD 【详解】A．叶片扫过圆面的半径为，横截面积为，单位时间内风沿风向前进的距离为，故单位时间内通过叶片扫过圆面的气流体积为，故A正确； B．单位时间内通过叶片扫过圆面的空气质量为 空气通过叶片后速度由变为，根据动量定理，叶片单位时间内受到的风的冲量大小为，故B错误； C．单位时间内通过叶片的空气初动能与末动能之差为 代入解得 选项所给表达式为，故C错误； D．风力发电机的发电功率等于单位时间内风的动能减少量与发电效率的乘积，根据能量守恒定律有 解得，故D正确。 故选AD。 第Ⅱ卷（共60分） 三、实验题：本题共2小题，共14分 13．实验室有一只电流表，满偏电流为200μA，内电阻约200Ω。某同学欲用半偏法测量该电流表的内电阻，然后把这只电流表改装成量程为6V的电压表。 实验室还能提供实验器材规格如下： A．滑动变阻器（0~50kΩ） B．滑动变阻器（0~10Ω） C．电阻箱（0~9999Ω） D．电源（电动势为6V，内阻不计） E.开关两个、导线若干 (1)滑动变阻器应选用______（填选项序号）。 (2)将测电流表内电阻的实物连线图补充完整。 (3)实验时进行的主要步骤有： ①把滑动变阻器阻值调到最大，在开关断开的前提下，闭合开关； ②调节滑动变阻器的触头，使电流表指针偏转到满刻度； ③闭合开关，在滑动变阻器阻值保持不变的前提下，调节电阻箱使得电流表指针指向表盘中央刻度； ④记下电流表指针指向表盘中央刻度时电阻箱的读数； 根据以上实验得到的数据，电流表内阻的测量值______，的测量值与真实值相比______（填“偏大”或“偏小”）。 (4)把这只电流表改装成量程为6V的电压表需要______（填“串联”或“并联”）一只阻值为______Ω的定值电阻。 【答案】(1)A (2) (3) 180 偏小 (4) 串联 29820 【详解】（1）在滑动变阻器阻值远大于电阻箱阻值的前提下，闭合，此时电阻箱阻值对电路中总电阻的影响很小，可认为干路中的电流没有发生变化，且滑动变阻器B阻值较小，采用限流式接法会烧坏电流表。 故选A。 （2）根据实验步骤，开关断开，闭合开关；电流表工作，则可知电流表串联在电路中，闭合开关，在滑动变阻器阻值保持不变的前提下，调节电阻箱使得电流表半偏；说明电阻箱和开关与电流表并联，其实物连线图如图所示。 （3）[1]若接入电阻箱后干路中电流近似不变，调节电阻箱使得电流表半偏，则流经电阻箱的电流和流经电流表的电流相等，且电阻箱和电流表并联，因此。 故填。 [2]在并入电阻箱后，电路总电阻减小，干路电流将会增大。流过电流表的电流为，所以流过电阻箱的电流要大于，所以，测量值小于真实值。 故填“偏小”。 （4）[1]电流表改装成电压表串联一个大电阻。 故填“串联”。 [2]由公式知 代入得 故填“29820”。 14．人体脂肪测量仪是通过测量人体电阻来判断脂肪所占比重。某同学想在实验室测量人体电阻。 (1)该同学先利用如图（a）所示的多用电表粗测人体电阻，下列关于多用电表欧姆挡的使用说法正确的是（　　）。 A．测量电阻前，不需要进行欧姆调零 B．更换欧姆挡倍率后，必须重新进行欧姆调零 C．测量结束后，选择开关应置于欧姆挡最高倍率处 (2)该同学设计电路更精确地测量人体电阻，已知人体电阻大约为。实验室提供的器材如下： 电压表（量程，内阻） 电压表（量程，内阻） 电流表（量程，内阻） 滑动变阻器（额定电流，最大阻值） 电源（电动势，内阻不计）开关，导线若干，请完成下列实验步骤： ①为使待测人体电阻两端电压可以从零开始连续调节，本实验图（b）中开关应_________（选填“断开”或“闭合”）。 ②为了更精确地测量人体电阻，请你选择合适的电表，其中表1为_________，表2为_________。（选填，或） ③选择合适的电表，按要求进行实验。若选择的电表为，或，相应的电表测量值分别记为、和，则测得的人体电阻__________。（用本题给出的物理量符号表达） 【答案】(1)B (2) 闭合 【详解】（1）A．测量电阻前，需要短接红黑表笔进行欧姆调零。故A错误； B．更换欧姆挡倍率后，必须重新进行欧姆调零。故B正确； C．测量结束后，将多用电表的选择开关置于交流电压最高挡（或OFF挡）。故C错误。 故选B。 （2）[1]为使待测人体电阻两端电压可以从零开始连续调节，电路图应该采用分压式，则图（b）中开关应闭合。 [2]电源电动势，则表1应该选量程的； [3]通过电阻的最大电流 显然比电流表的量程小很多，所以表2应该选量程的充当电流表。 [4]根据并联电路电压相等得 解得 四、计算题：本题共4小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。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。 15．如图甲所示，电动势为、内阻为的电源与的定值电阻、滑动变阻器、开关S组成串联回路，已知滑动变阻器消耗的功率与其接入电路的有效阻值的关系如图乙所示。当=10时滑动变阻器消耗的功率达到最大值0.4W；滑动变阻器接入阻值为4与时，消耗的功率相等。 (1)求电源的电动势E和内阻r； (2)求图乙中Rx的大小； (3)调节滑动变阻器，求该电源能够获得的最大输出功率。 【答案】(1)4V,4 (2)25 (3)0.96W 【详解】（1）当=10时，滑动变阻器消耗的功率达到最大值0.4W。滑动变阻器消耗的功率为 当时有最大功率，最大功率为 因此功率最大时满足 代入数据解得电源的内阻为 输出功率最大值满足 代入数据解得电源的电动势为 （2）对于等效电源，若两个不同外阻、对应的输出功率相等，可推导得 代入数据解得 （3）当外电路电阻与内阻相等时，电源输出功率最大，本题中定值电阻的阻值已经大于内阻的阻值，故滑动变阻器的阻值为零时，电源的输出功率最大，最大功率为 【点睛】 16．某一用直流电动机提升重物的装置，重物的质量m=50kg，电源电压为120V，当电动机以恒定的速度向上提升重物时，电动机线圈的发热功率是150W，电流I=5A。g取．则 (1)电动机线圈的电阻R等于多少？ (2)若电动机因故障不能转动，这时通过电动机线圈的电流为多大？电动机消耗的电功率又为多大？ (3)保持电源电压不变，求该电动机的最大输出机械功率，以及提升该重物对应的最大提升速度。 【答案】(1) (2)20A，2400W (3)600W， 【详解】（1）由能量关系 故 （2）电动机转动时为非纯电阻，此时或，当因故障停止转动后，电动机转化为纯电阻，此时电流增大了，或，故此时电流 电动机消耗的电功率为 （3）由，得 因为电动机线圈电阻，电源电压，均为定值，调节输入电动机线圈的电流I，可有最大值，因此对上式进行配方，有 当时，有最大值，即时，电动机获得的最大机械功率 由，得重物的最大提升速度 17．R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，3个电阻采用如图甲所示方式接在E＝8 V、r＝2 Ω的电源上。现利用电压传感器（相当于电压表）和电流传感器（相当于电流表）研究R3上的电压与电流变化关系，任意滑动R3上的滑片，通过数据采集器将电压与电流信号输入计算机后，在屏幕上得到的U－I图像为如图乙所示的一条直线（实线部分）。求： (1)R1的阻值。 (2)R2的阻值。 (3)R3的最大阻值。 【答案】(1)2 Ω (2)12 Ω (3)6 Ω 【详解】（1）由题图乙可知，当时，，此时阻值为，根据闭合电路的欧姆定律则有 代入数据解得。 （2）根据图乙，若无限增大时，电压的时候电流为，此时视为断路，则有 联立解得。 （3）根据图像和电路图的动态变化判断，可获得的最大电压是，此时最大，则有 联立解得。 18．在如图所示的电路中，电源的电动势，内阻，电阻，，，C为平行板电容器，其电容，虚线到两极板的距离相等，极板长，两极板的间距。（g取） (1)若开关S处于断开状态，则将其闭合后，流过的电荷量为多少？ (2)若开关S断开时，有一个带电微粒沿虚线方向以的初速度射入平行板电容器的两极板间，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，问：当开关S闭合后，此带电微粒以相同的初速度沿虚线方向射入两极板间，能否从极板间射出？ 【答案】(1) (2)不能，微粒先撞到下极板 【详解】（1）开关断开且电路稳定时，电容器支路无电流，无压降，板间电压等于两端电压。由闭合电路欧姆定律，流过和的电流为 断开时的板间电压为 闭合并再次达到稳定后，与并联，电容器支路仍无电流，外电路等效电阻为 由闭合电路欧姆定律，路端电压为 流过的电流为 闭合后的板间电压为 由电容定义式，两次稳态分别有和 上极板所带电荷量减少，经流过的电荷量为 （2）断开时上极板电势较高，板间电场向下。设微粒质量为、电荷量的绝对值为；由于微粒沿中线匀速运动，电场力须向上，故微粒带负电。板间为匀强电场，满足，由竖直方向的受力平衡得 闭合并重新稳定后，板间场强满足。取竖直向下为正，由牛顿第二定律得 联立两种状态的关系，得 水平方向保持匀速。若微粒能到达板端，所需时间为 此时按竖直方向初速度为零的匀加速运动，微粒下降的距离为 而中线到下极板的距离为 下降距离超过中线到下极板的距离，微粒先碰到下极板，如图所示 因此微粒不能从极板间射出。 15 / 18 学科网（北京）股份有限公司 $