教科版高中物理必修第三册电路及其应用检测试题含答案

电路及其应用　检测试题

(时间:90分钟　满分:100分)

一、选择题(共12小题,每小题4分,共48分。1～6小题为单项选择题,7～12小题为多项选择题,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有错误的不得分)

1.如图所示,a、b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀的电阻丝的伏安特性曲线,下列判断中正确的是(　C　)

A.a电阻丝的阻值小于b电阻丝的阻值

B.a代表的电阻丝较粗

C.b代表的电阻丝较粗

D.图线表示的电阻丝的阻值与电压成正比

解析:由R=知a的电阻大于b的电阻,选项A错误;由R=ρ得a电阻丝的横截面积小于b电阻丝的横截面积,选项B错误,C正确;电阻丝的阻值与电压无关,选项D错误。

2.半径为R的橡胶圆环均匀带正电,总电荷量为Q,现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动,则由环产生的等效电流的大小为(　C　)

A.Q       B.    C.     D.

解析:正电荷均匀分布在橡胶圆环上,在环上任取一横截面,则转动一周的过程中通过圆环该横截面的电荷量为Q,而t=T=,所以等效电流I==,故选项C正确。

3.如图所示为一个将电流表改装成欧姆表的示意图,此欧姆表已经调零,用该欧姆表测一阻值为R的电阻时,指针偏转至满刻度的处。现用该欧姆表测一阻值未知的电阻Rx的阻值,指针偏转到满刻度的处,可知该电阻的阻值为(　C　)

A.4R   B.3R   C.9R   D.27R

解析:设改装后的欧姆表电动势为E,内阻为R内,电流表的满偏电流为Ig,欧姆表调零时有Ig=,测阻值为R的电阻时有Ig=,测阻值未知的电阻Rx时有Ig=,解得Rx=9R,选项C正确。

4.锂电池因能量高、环保无污染而广泛使用在手机等电子产品中。现用充电器为一手机锂电池充电,等效电路如图所示,充电器电源的输出电压为U,输出电流为I,手机电池的内阻为r,下列说法正确的是(　C　)

A.电能转化为化学能的功率为UI

B.充电器输出的电功率为UI+I2r

C.电池产生的热功率为I2r

D.充电器的充电效率为×100%

解析:电能转化为化学能的功率为UI-I2r,充电器输出的电功率为UI,选项A,B错误;电池产生的热功率为I2r,选项C正确;充电器的充电效率为×100%,选项D错误。

5.在如图所示的电路中,开关S闭合后,由于电阻元件发生短路或断路故障,理想电压表和理想电流表的读数都增大,则可能出现了下列哪种故障(　A　)

A.R1短路 B.R2短路

C.R3短路 D.R1断路

解析:若R1短路,则外部电路的电阻只有R3,故总电阻减小,总电流变大,电流表的示数变大,电压表的示数变大,A正确;若R2短路,电流表的示数为零,故B错误;若R3短路,电压表的示数为零,故C错误;若R1断路,电流表的示数为零,D错误。

6.额定电压都是110 V,额定功率PA=100 W,PB=40 W的电灯两盏,若接在电压是220 V的电路上,使两盏电灯均能正常发光,且电路中消耗功率最小的电路是(　C　)

解析:对灯泡有P=UI=,可知RA<RB,对于A电路,由于RA<RB,所以UB>UA,且有UB>110 V,B灯被烧毁,故选项A错误;对于B电路,由于RB>RA,A灯又并联变阻器,并联电阻更小于RB,所以UB>U并,B灯被烧毁,故选项B错误;对于C电路,B灯与变阻器并联电阻可能等于RA,所以可能UA=UB=110 V,两灯可以正常发光;对于D电路,若变阻器的有效电阻等于A,B的并联电阻,则UA=UB=110 V,两灯可以正常发光;比较C,D两个电路,由于C电路中变阻器功率为(IA-IB)×110 V,而D电路中变阻器功率为(IA+IB)×110 V,所以C电路消耗电功率最小,故选项C正确。

7.一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同,都通过相同的电流,在相同时间内(　ABD　)

A.电炉放热与电动机放热相等 

B.电炉两端电压小于电动机两端电压

C.电炉两端电压等于电动机两端电压 

D.电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率

解析:电炉属于纯电阻,电动机属于非纯电阻,对于电炉有U=IR,放热Q=I2Rt,消耗功率P=I2R;对于电动机有U>IR,放热Q=I2Rt,消耗功率P=UI>I2R。

8.如图所示,电阻R1=20 Ω,电动机的电阻 R2=10 Ω。当开关断开时,电流表的示数是0.5 A,当开关闭合后,电动机转动起来,电路两端的电压不变,此时电流表的示数I和电路消耗的电功率P应是(　BD　)

A.I=1.5 A B.I<1.5 A

C.P=15 W  D.P<15 W

解析:开关断开时,电流表示数为0.5 A,则U=I1R1=10 V;开关闭合后,电动机接入电路,因电动机为非纯电阻用电器,故I2<=1 A,则电流表的示数I=I1+I2<1.5 A,电路总功率P=UI<10×1.5 W=15 W。

9.如图所示是有两个量程的电流表,当使用a和b或a和c两个端点时,有两个量程,其中一个量程为1 A,另一个量程为0.1 A,已知表头G的满偏电流Ig=2 mA,满偏电压Ug=0.4 V,下列说法正确的是(　AC　)

A.当使用a、b时量程为1 A

B.当使用a、c时量程为1 A

C.电阻R1=0.41 Ω

D.电阻R2=0.41 Ω

解析:当使用a、b时,R1起分流作用为一支路,G与R2串联为一支路,此时量程I1=Ig+;当使用a、c时,R1+R2为一支路起分流作用,G为一支路,此时量程I2=Ig+,比较两式可知I1>I2,所以当使用a、b时量程为1 A,故A正确,B错误;由题意可知I1=Ig+=1 A,I2=

Ig+=0.1 A,联立以上两式可得R1=0.41 Ω,R2=3.67 Ω,故C正确,D错误。

10.如图所示为火警报警装置,R1为热敏电阻,若温度升高,则R1的阻值会急剧减小,从而引起电铃两端电压的增大,当电铃两端电压达到一定值时,电铃会响,下列说法正确的是(　BD　)

A.要使火警报警器的临界温度升高,可以适当增大电源的电动势

B.要使火警报警器的临界温度降低,可以适当增大电源的电动势

C.要使火警报警器的临界温度升高,可以把R2的滑片P适当向下移

D.要使火警报警器的临界温度降低,可以把R2的滑片P适当向下移

解析:要使火警报警器的临界温度升高,R1对应的阻值减小,电路中电流会增大,电铃两端的电压会增大,而电铃两端电压达到一定值时,电铃会响,要使电铃不响就要减小电铃两端的电压,故可适当减小电源的电动势,或适当减小R2接入电路的阻值(滑片P适当上移)以减小R2和电铃并联部分两端的电压;相反,要使火警报警器的临界温度降低,可以适当增大电源的电动势,或把R2的滑片P适当向下移动。

11.如图所示,电动势为E,内阻为r的电池与定值电阻R0、滑动变阻器R串联,已知R0=r,滑动变阻器的最大阻值是2r。当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时,下列说法正确的是(　AC　)

A.电路中的电流变大

B.电源的输出功率先变大后变小

C.滑动变阻器消耗的功率变小

D.定值电阻R0上消耗的功率先变大后变小

解析:当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时,其接入电路的阻值变小,外电路电阻减小,电路中的电流变大,当滑片位于b端时,r=R外,电源的输出功率最大,故电源的输出功率一直变大,选项A正确,B错误;当把定值电阻R0看做电源内阻时,当滑动变阻器的滑片P位于a端时,滑动变阻器消耗的功率最大,故由a端向b端滑动时,滑动变阻器消耗的功率变小,选项C正确;由P=I2R0知,定值电阻R0上消耗的功率变大,选项D错误。

12.某一热敏电阻其阻值随温度的升高而减小。在一次实验中,将该热敏电阻与一小灯泡串联,通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示,M为两元件的伏安特性曲线的交点。关于热敏电阻和小灯泡,下列说法中正确的是(　BD　)

A.图中图线a是小灯泡的伏安特性曲线,图线b是热敏电阻的伏安特性曲线

B.图中图线b是小灯泡的伏安特性曲线,图线a是热敏电阻的伏安特性曲线

C.图线中的M点,表示该状态下小灯泡的电阻大于热敏电阻的阻值

D.图线中M点对应的状态,小灯泡的功率与热敏电阻的功率相等

解析:小灯泡灯丝温度会随着通电电流增大而升高,电阻也随着增大,所以图线b是小灯泡的伏安特性曲线,则图线a是热敏电阻的伏安特性曲线,A错误,B正确;两图线的交点M对应两元件不仅电流相同,电压也相同,所以此时两元件功率相同,C错误,D正确。

二、非选择题(共6小题,共52分)

13.(6分)在“描述小灯泡的伏安特性曲线”实验中,需要用伏安法测定小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流,除开关、导线外,还有如下器材:

A.小灯泡“6 V　3 W”

B.直流电源6～8 V

C.电流表(量程3 A,内阻约0.2 Ω)

D.电流表(量程0.6 A,内阻约1 Ω)

E.电压表(量程6 V,内阻约20 kΩ)

F.电压表(量程20 V,内阻约60 kΩ)

G.滑动变阻器(0～20 Ω,2 A)

H.滑动变阻器(0～1 kΩ,0.5 A)

(1)把实验所用到的器材按字母的先后顺序填入空中:　　　　　　。

(2)在下面的虚线框内画出最合理的实验原理图。

解析:(1)灯泡额定电流I===0.5 A,电流表应选D;灯泡额定电压

6 V,电压表应选E;为方便实验操作,滑动变阻器应选G。

(2)描绘灯泡伏安特性曲线实验中滑动变阻器应采用分压接法;

灯泡正常工作时电阻为R===12 Ω,==12,=≈

1 666.7,>,电流表应采用外接法,实验电路图如图所示。

答案:(1)ABDEG　(2)见解析图

14.(8分)某同学测定一根金属丝的电阻率。

(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径如图甲所示,则该金属丝的直径为　　　　mm。 

(2)该同学先用多用电表粗测其电阻。他将选择开关调到欧姆挡“×10”挡位并调零,测量时发现指针向右偏转角度太大,这时他应该:

a.将选择开关换成欧姆挡的“　　     　　”挡位(选填“×100”或“×1”)。 

b.将红、黑表笔短接,调节　　　　旋钮,使欧姆表指针指在表盘右端零刻度处。 

c.再次测量电阻丝的阻值,其表盘及指针所指位置如图乙所示,则此段电阻丝的电阻为　　　　Ω。 

(3)现要进一步精确测量其阻值,实验室提供了以下各种器材:4 V的直流电源、3 V量程的直流电压表(内阻约为3 000 Ω)、开关、导线等。还有电流表与滑动变阻器各两个以供选用:

A.电流表A1(量程0.3 A,内阻约1 Ω)

B.电流表A2(量程0.6 A,内阻约0.3 Ω)

C.滑动变阻器R1(最大阻值为10 Ω)

D.滑动变阻器R2(最大阻值为500 Ω)

为了尽可能提高测量准确度且要求电压从0开始调节。电流表应选　　　,滑动变阻器应选　　　　。(填器材前面的字母) 

(4)请在图丙实物图中连线,完成本实验。

解析:(1)d=0.5 mm+19.8×0.01 mm=0.698 mm。

(2)指针向右偏转角度大,说明待测电阻阻值较小,应换用较小的“×1”挡位;换挡之后要重新进行欧姆调零;电阻丝的电阻为12×1 Ω=

12 Ω。

(3)通过待测电阻的最大电流约为I== A=0.25 A,故电流表应选A1;电压从0开始调节,故滑动变阻器应采用分压接法,为方便调节,滑动变阻器应选用R1。

(4)滑动变阻器采用分压接法;待测电阻阻值较小,电流表应采用外

接法。

答案:(1)0.698(0.696～0.699均可)　

(2)×1　欧姆调零　12.0　(3)A　C

(4)如图所示

15.(10分)在如图所示的电路中,四节干电池串联(电动势为6 V),小灯泡A、B的规格均为“3.8 V,0.3 A”,闭合开关S后,无论怎样移动滑片P,A、B灯都不亮。

(1)①用多用电表的直流电压挡检查故障,量程应该选　　　　。 

A.2.5 V    B.10 V     C.50 V   D.250 V

②测得c、d间电压约为6 V,e、f间电压为0,则故障可能是　　　　。

A.B灯丝断路  B.A灯丝断路

C.d、e间断路 D.B灯被短路

(2)断开开关S,用多用电表测小灯泡的电阻。将多用电表的选择开关置于测电阻挡的“×1”挡。某次测量结果如图所示,测得灯泡电阻为　　　　 Ω。换掉损坏的元件,电路正常接通。将多用电表选择开关置于

“250 mA”挡,断开开关S,将两表笔分别与a、b两接线柱接触,稳定时其指针也恰好指在同一位置上,则通过灯泡的电流是　　　　 mA。

解析:(1)①因为电源电动势为6 V,要使电压挡选择的量程安全又准确,则选择开关应选择10 V的量程,故B正确。

②小灯泡不发光说明电路有断路存在,电路中没电流,B灯不会短路,c、d间电压等于电源电动势,说明A灯断路,其他处连接良好,选项B

正确。

(2)欧姆表的读数为R=7×1 Ω=7 Ω。电流表读数为175 mA。

答案:(1)①B　②B　(2)7　175

16.(10分)一位同学用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻r,所用电路如图甲所示,测得的6组数据如下表所示。

(1)试根据这些数据在图乙中作出UI图线。

(2)根据图线求出电池的电动势E=　   　　　 V,电池的内阻r=

　　　　 Ω。

(3)若该同学未画出图线,只选用其中相邻两组U和I数据,利用公式E=U+Ir算出E和r,这样做可能得出误差较大的结果。当选用的数据中包含第　　　组数据时,求得E、r的误差最大。 

解析:(1)作图时先建立坐标系,建立坐标系时纵轴的电压应从1.00 V开始取点,再进行描点、连线。在连线时发现坐标(0.32 A,1.18 V)显然不在直线上,所以应将此点舍掉,连线如图所示。

(2)图线在纵轴上的截距为1.46 V,即电池的电动势为1.46 V。电池的内阻等于这条直线斜率的绝对值,即r=|| Ω=0.71 Ω。

(3)由图知,第4组数据点与图线偏离最大,因此选用的数据中包含第4组数据时求得的结果误差最大。

答案:(1)图见解析　(2)1.46　0.71　(3)4

17.(8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,通过电动机的电流及电动机消耗的功率。

解析:(1)S断开时,电源与定值电阻构成串联回路。

由闭合电路欧姆定律有E=I1(R+r),

则电源内阻r=-R=1 Ω。

(2)S闭合后,定值电阻与电动机构成并联电路,电流表测干路电流路端电压

U=E-I2r=36 V。

通过定值电阻的电流I2′==1.5 A,

通过电动机的电流I2″=I2-I2′=2.5 A,

电动机消耗的总功率即电动机的电功率

P=UI2″=90 W。

答案:(1)1 Ω　(2)2.5 A　90 W

18.(10分)如图所示,电路中定值电阻R1=9 Ω,R2=30 Ω,开关S闭合后,电压表的示数为 11.4 V,电流表的示数为0.2 A。开关断开后,电流表的示数变为 0.3 A。求:

(1)定值电阻R3的阻值;

(2)电源的电动势E和内电阻r。

解析:(1)S闭合时,R2两端电压

U2=I2R2=0.2×30 V=6 V,

R1两端电压为U1=U-U2=(11.4-6)V=5.4 V,

流过R1的电流I1== A=0.6 A,

I3=I1-I2=0.6 A-0.2 A=0.4 A,

R3== Ω=15 Ω。

(2)S闭合时,R并==10 Ω,

E=(R1+R并+r),

S断开时,E=I(R1+R2+r),

解得E=12 V,

r=1 Ω。

答案:(1)15 Ω　(2)12 V　1 Ω