高中同步测试卷·人教物理选修3－1：高中同步测试卷（四） Word版含解析

这是一份人教版 (新课标)选修3选修3-1本册综合课时练习，共9页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，计算题等内容，欢迎下载使用。

第四单元 电路基本知识


(时间：90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．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确．)


1．有一只电熨斗，内部电路如图甲所示，其中M为旋钮的内部接线端子，旋钮有“高”“中”“低”“关”四个挡，每个挡内部接线有如图乙中所示的四种方式，下列判断中正确的是( )





A．a方式为“高”挡 B．b方式为“低”挡


C．c方式为“关”挡 D．d方式为“中”挡


2．现标有“110 V 40 W”的灯泡L1和标有“110 V 100 W”的灯泡L2及一只最大阻值为500 Ω的滑动变阻器R，将它们接在220 V的电路中，在如图所示的几种接法中，最合理的是( )





3.图甲为测量某电源电动势和内阻时得到的U－I图线．用此电源与三个阻值均为3 Ω的电阻连接成电路，测得路端电压为4.8 V．则该电路可能为图乙中的( )








4．一个微型直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，将它接在电动势为E、内阻为r的直流电源的两极间，电动机恰好能正常工作，则( )


A．电动机消耗的总功率为EI B．电动机消耗的热功率为eq \f(U2,R)


C．电源的输出功率为EI D．电源的效率为1－eq \f(Ir,E)


5．如图所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，V与A分别为电压表与电流表．初始时S0与S均闭合，现将S断开，则( )





A．V的读数变大，A的读数变小 B．V的读数变大，A的读数变大


C．V的读数变小，A的读数变小 D．V的读数变小，A的读数变大


6．如图所示，灯泡L1、L2原来都正常发光，在两灯突然熄灭后，用电压表测得c、d间电压比灯泡正常发光时的电压高，故障的原因可能是(假设电路中仅有一处故障)( )





A．a、c间断路 B．c、d间断路


C．b、d间断路 D．b、d间短路


7．如图所示，当滑动变阻器R2的滑动触头P向左滑动时，下列说法中错误的是( )





A．电阻R3消耗功率变大


B．电容器C上的电荷量变大


C．灯L变暗


D．R1两端的电压变化量的绝对值小于R2两端的电压变化量的绝对值


二、多项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分，在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意．)


8．已知磁敏电阻在没有磁场时电阻很小，有磁场时电阻变大，并且磁场越强阻值越大．为探测磁场的有无，利用磁敏电阻作为传感器设计了如图所示电路，电源的电动势E和内阻r不变，在没有磁场时调节变阻器R使灯泡L正常发光．若探测装置从无磁场区进入强磁场区，则( )





A．灯泡L变亮 B．灯泡L变暗


C．电流表的示数变小 D．电流表的示数变大


9．在如图甲所示的电路中，电源电动势为3.0 V，内阻不计，L1、L2、L3为三只相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示．当开关闭合后，下列判断正确的是( )





A．灯泡L1的电阻为12 Ω


B．通过灯泡L1的电流为灯泡L2的电流的2倍


C．灯泡L1消耗的电功率为0.75 W


D．灯泡L2消耗的电功率为0.30 W


10．滑动变阻器的原理如图所示，则下列说法中正确的是( )





A．若将a、c两端连在电路中，则当滑片OP向右滑动时，变阻器接入电路中的阻值增大


B．若将a、d两端连在电路中，则当滑片OP向右滑动时，变阻器的阻值减小


C．将滑动变阻器以限流式接法接入电路时，必须连入三个接线柱


D．将滑动变阻器以分压式接法接入电路时，必须连入三个接线柱


11.某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标系上，如图中的a、b、c所示，以下判断正确的是( )





A．直线a表示电源的总功率PE－I图线


B．曲线c表示电源的输出功率PR－I图线


C．电源的电动势E＝3 V，内电阻r＝1 Ω


D．电源的最大输出功率Pm＝2 W


12.如图所示连接的电路中，闭合开关调节电阻箱，使电压表的示数增大ΔU，已知电源的内阻不能忽略，用I1、I2分别表示流过R1、R2的电流，ΔI1、ΔI2分别表示流过R1、R2的电流的变化量，U1、U2分别表示R1、R2两端的电压．则下列说法正确的是 ( )





A．ΔI1>0，且ΔI1＝eq \f(ΔU,R1)


B．U2减小，且ΔU2＝ΔU


C．I2减小，且ΔI2

D．电源的输出电压增大，且增大量为ΔU


三、计算题(本题共4小题，共42分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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．)


13．(10分)如图所示的电路中，电炉电阻R＝10 Ω，电动机线圈的电阻r＝1 Ω，电路两端电压U＝100 V，电流表的示数为30 A，问通过电动机的电流大小为多少？通电一分钟，电动机做的有用功为多少？




















14．(10分)如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝100 Ω，R2阻值未知，R3为一滑动变阻器，当其滑片P从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化的图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的．求：





(1)电源的电动势和内阻；


(2)定值电阻R2的阻值；


(3)滑动变阻器的最大阻值．




















15．(10分)如图所示，E＝10 V，C1＝C2＝30 μF，R1＝4.0 Ω，R2＝6.0 Ω，电池内阻忽略不计．先闭合开关S，待电路稳定后，再将开关断开，则断开S后流过R1的电荷量为多大？




















16．(12分)如图所示电路中，电阻R1＝9 Ω，R2＝15 Ω，电源电动势E＝12 V，内阻r＝1 Ω.求：





(1)当电流表示数为0.4 A时，变阻箱R3的阻值多大？


(2)当R3阻值多大时，它消耗的电功率最大？


(3)当R3阻值多大时，电源的输出功率最大？

















参考答案与解析


1．[导学号66870049] 【解析】选B.导体消耗电功率，在电压一定的情况下，根据公式P＝U2/R可知，P与导体的电阻值R成反比；观察电熨斗内部电路图可知，甲图中有两个电阻R1和R2，根据导体的串并联性质可知，它们串联时电阻最大，消耗的功率最少，应为最低挡；并联时总电阻最小，为最高挡；如果旋钮的内部接线端子M不接时，电路为断路，即挡位为“关”；结合乙图中四种接法，可以看出a接线方式为“关”；b接线方式为“低”；c接线方式为“中”；d接线方式为“高”；综上确定答案为B.


2．[导学号66870050] 【解析】选C.L1(110 V 40 W)和L2(110 V 100 W)的额定电压相同，由P＝eq \f(U2,R)可知R1>R2，由串、并联电路电流、电压特点可知A、D中L1、L2一定不会同时正常发光，虽然B、C能使L1、L2同时正常发光，但B中P总＝2(P1＋P2)，C中P总＝2P2，故选C.


3．[导学号66870051] 【解析】选B.由题图甲可知电源电动势为6 V，电源内阻为r＝eq \f(6－4,4) Ω＝0.5 Ω.对A图，I＝eq \f(E,R外＋r)＝eq \f(6,1.5) A＝4 A ，U＝IR外＝4 V；对B图，I＝eq \f(E,R外＋r)＝2.4 A ，U＝IR外＝4.8 V；对C图，I＝eq \f(E,R外＋r)＝0.63 A，U＝5.67 V；对D图，I＝eq \f(E,R外＋r)＝1.2 A，U＝5.4 V．故B项正确．


4．[导学号66870052] 【解析】选D.电动机消耗的总功率应该用P＝IU来计算，所以总功率为IU，所以A错误；电动机消耗的热功率应该用P＝I2R来计算．所以热功率P＝I2R，所以B错误；电源的输出功率等于电动机的输入功率，得P出＝UI，故C错误；电源的总功率为IE，内部发热的功率为I2r，所以电源的效率为eq \f(IE－I2r,IE)＝1－eq \f(Ir,E)，所以D正确．


5．[导学号66870053] 【解析】选B.S断开，相当于电阻变大，总电流减小，故路端电压增大，V的读数变大，把R1归为内阻，则R3两端的电压也增大，流过R3的电流也增大，A的读数变大．


6．[导学号66870054] 【解析】选B.因电路中L1、L2、R及电源串联，电路中只有一处故障且两灯不亮，电路中必是断路，故D错误．电路中无电流，但c、d间电压升高，是因为c、d间断路，c、d两点分别与电源正、负极等电势．故正确答案为B.


7．[导学号66870055] 【解析】选A.滑动变阻器R2的滑片P向左滑动时，R2的阻值变小，电路中的总电流变大，路端电压变小，通过R3的电流变小，故R3消耗的功率变小，A错误；流过R1中的电流变大，则R1两端的电压变大，即电容器两端的电压也变大，故电容器上电荷量变大，B正确；而灯L两端的电压变小，故灯L变暗，C正确；由于路端电压变小，故R1两端的电压变化量的绝对值小于R2两端的电压变化量的绝对值，D正确．


8．[导学号66870056] 【解析】选AC.探测装置进入强磁场区以后磁敏电阻阻值变大，回路总电阻变大，总电流变小，电流表示数变小，电源内阻分压变小，路端电压变大，灯泡L变亮，正确选项为A、C.


9．[导学号66870057] 【解析】选ACD.由于电源电动势为3.0 V，内阻不计，所以当开关闭合后，达到稳定状态时，加在小灯泡两端的电压应为3.0 V，由小灯泡的伏安特性曲线可以看出当电压为3.0 V时，流过小灯泡的电流为0.25 A，由此求得灯泡L1的电阻为12 Ω.由P＝UI可以求得灯泡L1消耗的电功率为0.75 W，选项A、C正确．L2、L3两端的总电压为3 V，所以流过L2、L3的电流为0.20 A，选项B错误．L2、L3的功率为P＝UI＝0.30 W，选项D正确．


10．[导学号66870058] 【解析】选AD.若将a、c两端连在电路中，aP部分将连入电路，则当滑片OP向右滑动时，该部分的导线长度变长，变阻器接入电路中的阻值将增大，A正确．若将a、d两端连在电路中，也是aP部分将连入电路，则当滑片OP向右滑动时，该部分的导线长度变长，变阻器接入电路中的阻值将增大，B错误．A、B两个选项中均为限流式接法，可见在限流式接法中，a、b两个接线柱中任意选一个，c、d两个接线柱中任意选一个，接入电路即可，C错误．在滑动变阻器的分压式接法中，a、b两个接线柱必须接入电路，c、d两个接线柱中任意选一个接入电路即可，D正确．


11．[导学号66870059] 【解析】选AD.电源的总功率PE＝EI，直线a表示电源的总功率PE－I图线，选项A正确．电源的输出功率PR＝UI＝(E－Ir)I＝EI－I2r，曲线b表示电源的输出功率PR－I图线，曲线c表示电源内阻消耗的功率，选项B错误．由直线a的斜率可得电源的电动势E＝4 V，选项C错误．当I＝1 A时，电源的输出功率最大，为Pm＝2 W，选项D正确．


12．[导学号66870060] 【解析】选AC.R1是定值电阻，电压表V的示数增大ΔU的过程，通过R1的电流增加，增加量ΔI＝eq \f(ΔU,R1)，故A正确；电压表V的示数增大，电阻箱电阻增大，外电路总电阻增大，干路电流减小，R2两端电压减小，路端电压增大，则R2两端电压减少量一定小于ΔU，故B错误；由欧姆定律得：通过R2的电流的减少量一定小于eq \f(ΔU,R2)，故C正确；电压表示数增加，R2电压减小，路端电压增加量一定小于ΔU，故D错误．


13．[导学号66870061] 【解析】题图中的两个支路分别为纯电阻电路(电炉)和非纯电阻电路(电动机)．在纯电阻电路中可运用欧姆定律I＝eq \f(U,R)直接求出电流的大小，而非纯电阻电路中的电流只能运用干路和支路中电流的关系求出．在非纯电阻电路中，电功大于电热，两者的差值才是有用功．根据欧姆定律，通过电炉的电流为I1＝eq \f(U,R)＝eq \f(100,10) A＝10 A.


根据并联电路中的干路电流和支路电流的关系，则通过电动机的电流为I2＝30 A－I1＝20 A.


电动机的总功率为P＝UI2＝100×20 W＝2×103 W.


因发热而损耗的功率为P′＝Ieq \\al(2,2)·r＝0.4×103 W.


电动机的有用功率(机械功率)为P″＝P－P′＝1.6×103 W，电动机通电1 min做的有用功为W＝P″t＝1.6×103×60 J＝9.6×104 J.


【答案】20 A 9.6×104 J


14．[导学号66870062] 【解析】(1)题图乙中AB延长线交U轴于20 V处，交I轴于1.0 A处，所以电源的电动势为E＝20 V


内阻r＝eq \f(E,I短)＝20 Ω.


(2)当P滑到R3的右端时，电路参数对应题图乙中的B点


即U2＝4 V、I2＝0.8 A


得R2＝eq \f(U2,I2)＝5 Ω.


(3)当P滑到R3的左端时，由题中图乙知此时U外＝16 V，I总＝0.2 A


所以R外＝eq \f(U外,I总)＝80 Ω


因为R外＝eq \f(R1R3,R1＋R3)＋R2


所以滑动变阻器的最大阻值为R3＝300 Ω.


【答案】(1)20 V 20 Ω (2)5 Ω (3)300 Ω


15．[导学号66870063] 【解析】闭合开关S时两电容器所带电荷量分别为Q1＝C1U2＝C1Eeq \f(R2,R1＋R2)＝30×10－6×10×eq \f(6.0,4.0＋6.0) C＝1.8×10－4 C，Q2＝0.


断开开关S后，两电容器所带电荷量分别为


Q1′＝C1E＝30×10－6×10 C＝3.0×10－4 C，


Q2′＝C2E＝30×10－6×10 C＝3.0×10－4 C.


所以断开S后流过R1的电荷量为


ΔQ＝Q1′＋Q2′－Q1＝4.2×10－4 C.


【答案】4.2×10－4 C


16．[导学号66870064] 【解析】(1)设干路电流为I，根据并联电路的分流原理I2＝eq \f(R3,R2＋R3)I，外电路的总电阻R＝R1＋eq \f(R2R3,R2＋R3)，由闭合电路欧姆定律得I＝eq \f(E,R＋r).由以上各式求得R3＝30 Ω.


(2)设阻值为R3′时，它消耗的功率最大为P3，此时外电路总电阻为R′＝R1＋eq \f(R2R3′,R2＋R3′)，干路电流I′＝eq \f(E,R′＋r)，I3′＝eq \f(R2,R2＋R3′)I′，P3＝I′eq \\al(2,3)·R3′.由以上各式得：P3＝eq \f(362·R3′,25（R′eq \\al(2,3)＋12R3′＋36）)＝eq \f(362,25\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(R3′＋\f(36,R3′)＋12))).当eq \f(36,R3′)＝R3′时，消耗的功率最大，即R3′＝6 Ω.


(3)设阻值为R3″时，电源输出功率最大为Pm，Pm＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(E,R＋r)))eq \s\up12(2)R.当外电路的总电阻R＝r时，电源输出功率最大．因R＞r，所以，当R越接近r时输出功率越大．故只有当R3″＝0时，R最接近r，此时电源输出功率最大．


【答案】(1)30 Ω (2)6 Ω (3)0


题号
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5
6
7
8
9
10
11
12
答案