必修 第三册第3章 恒定电流本章综合与测试随堂练习题

第3章　恒定电流

本章达标检测

(满分:100分;时间:90分钟)

一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分)

1.(2021河北唐县第一中学高二月考)关于电流,下列各种说法中正确的是 (　　)

A.电流的定义式I=,适用于任何电荷的定向移动形成的电流

B.由I=nqSv可知,金属导体中自由电荷的定向移动速率越大,电流一定越大

C.电荷定向移动的方向就是电流的方向

D.因为电流有方向,所以电流是矢量

2.(2021陕西西安经开第二中学高二期中)某兴趣小组探究发现导电液体电阻变化规律与金属电阻相同。如图所示,将横截面积之比为3∶5,长度相同的两段玻璃管注满相同的盐水,封闭构成盐水柱a和b并联接入电路中,忽略温度对电阻的影响,则下列说法正确的是              (　　)

A.盐水柱a和b电阻之比为3∶5

B.通过盐水柱a和b电流之比为3∶5

C.盐水柱a和b中自由电荷定向移动速率之比为3∶5

D.电路稳定时盐水柱中电场强度处处为零

3.(2020海南华侨中学三亚学校检测)如图为某品牌的扫地机器人,其内部电机的电阻为0.5 Ω,额定功率为24 W,额定工作电压为8 V,扫地机器人的锂电池容量为9 A·h,则该机器人正常工作时              (　　)

A.额定工作电流为3 A

B.额定工作电流为16 A

C.充满电后最长工作时间约为9 h

D.每秒消耗能量为128 J

4.(2019海南海口调研)电子式互感器是数字变电站的关键设备之一。如图所示,某电子式电压互感器探头的原理为电阻分压,a、c间的电阻是c、d间电阻的(n-1)倍,某次测量中输出端数字电压表的示数为U,则输入端的电压为              (　　)

A.nU      B.

C.(n-1)U D.

5.(2020安徽合肥第一六八中学检测)把表头G改装成大量程电流表时,下列说法正确的是              (　　)

A.改装原理为并联电阻能增大通过G的电流

B.改装后,表头G两端允许加的电压增大了

C.改装后,表头G自身的电阻减小了

D.改装后使用时,表头G本身的参量都不改变,整个并联电路允许通过的最大电流增大了

6.(2020福建福州第一中学检测)如图所示的电路中,A1和A2为理想电流表,示数分别为I1和I2,R1∶R2∶R3=1∶2∶3;当a、b两点间加以恒定的电压U后,下列结论正确的是              (　　)

A.I1∶I2=3∶4

B.I1∶I2=4∶9

C.将A1、A2换成理想电压表,其示数之比为3∶5

D.将A1、A2换成理想电压表,其示数之比为1∶1

7.(2019黑龙江双鸭山一中检测)如图甲所示,电路中电源电动势为3.0 V,内阻不计,L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡,小灯泡的U-I图线如图乙所示。当开关闭合后,下列说法中正确的是              (　　)

A.L1的电流为L2电流的2倍

B.L3的电阻约为0.33 Ω

C.L3的电功率约为1.2 W

D.L2和L3的总电功率约为3 W

8.(2020江苏南京高三联考)如图所示为某家庭使用的智能电饭锅的铭牌。假定该家庭用此电饭锅每天煮饭两次,每次在额定功率下工作30分钟,电价1 kW·h为0.54元。则该电饭锅              (　　)

A.工作时的额定电流为0.41 A

B.保温时的电流为0.2 A

C.每次煮饭需消耗电能4.5 kW·h

D.一年因煮饭而产生的电费约为177元

9.(2020海南,4)一车载加热器(额定电压为24 V)发热部分的电路如图所示,a、b、c是三个接线端点,设ab、ac、bc间的功率分别为Pab、Pac、Pbc,则              (　　)

A.Pab>Pbc B.Pab=Pac

C.Pac=Pbc D.Pab<Pac

10.(2020重庆巴蜀中学检测)一个电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220 V的交流电源上(电源内阻忽略不计),均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0 A,通过洗衣机电动机的电流是0.50 A,则下列说法中正确的是              (　　)

A.电饭煲的电阻为44 Ω,洗衣机电动机线圈的电阻为440 Ω

B.电饭煲消耗的电功率为1 555 W,洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 W

C.1 min内电饭煲消耗的电能为6.6×104 J,洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103 J

D.电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍

二、非选择题(共3小题,40分)

11.(14分)(2021山东济宁实验中学高二月考)暑假期间,某学校课题研究小组为了撰写关于未知材料电阻率的实验报告,设计了一个测量电阻率(被测电阻丝Rx的阻值约为25 Ω)的实验方案,可提供的器材有:

A.电流计G(内阻Rg=120 Ω,满偏电流Ig=3 mA)

B.电流表A(内阻约为0.2 Ω,量程为0~0.6 A)

C.螺旋测微器

D.电阻箱R0(0~9 999 Ω,0.5 A)

E.滑动变阻器R(5 Ω,2 A)

F.干电池组(3 V,0.05 Ω)

G.一个开关和导线若干

他们进行了以下操作:

(1)用螺旋测微器测量电阻丝的直径,其示数部分如图甲所示,请读出该次测量中测得电阻丝的直径d=　　　　mm; 

(2)把电流计G与电阻箱串联改装成电压表使用,最大测量电压为3 V,则电阻箱的阻值应调为R0=　　　Ω; 

(3)请用改造完的电压表设计一个精确测量电阻率的实验电路,根据提供的器材和实验需要,请将图乙中电路图补画完整;

(4)实验数据的测量与电阻率的计算:如果电阻丝的长度用L表示,电路闭合后,调节滑动变阻器的滑片到合适位置,电流计G的示数为I1,电流表A的示数为I2,请用已知量和测量量写出计算电阻率的表达式ρ=　　　　　　。 

12.(8分)(2020山东莱州第一中学检测)一电流表并联分流电阻R1=100 Ω时,电流表的量程扩大到I1=3 A;当该电流表串联一分压电阻R2=300 Ω时,测电压的量程扩大到原来的4倍,问要使该电流表的电流量程扩大到7.5 A,应并联一个多大的分流电阻?

13.(18分)(2020山东师大附中检测)有一个用直流电动机提升重物的装置,重物的质量m=50 kg,电路电压为120 V,当电动机以v=0.9 m/s的恒定速度向上提升重物时,电路中的电流I=5 A,(取g=10 m/s2)求:

(1)电动机线圈的电阻R等于多少;

(2)电动机对该重物的最大提升速度是多少;

(3)若因故障电动机不能转动,这时通过电动机的电流是多大,电动机消耗的电功率又为多大。

答案全解全析

本章达标检测

一、选择题

1.A　电流的定义式I=采用的是比值定义法,公式普遍适用,即适用于任何电荷的定向移动形成的电流,故A正确。由I=nqSv可知,电流的大小由导体的材料(决定n)、导体的横截面积(S)和自由电荷定向移动的速率(v)共同决定,故B错误。物理学中把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向,负电荷定向移动的反方向为电流的方向,故C错误。电流有大小和方向,运算时遵循代数运算法则,其方向不同于矢量的方向,故电流是标量,D错误。

2.B　根据电阻定律R=ρ可知,由于注满盐水的两玻璃管长度相同,横截面积之比为3∶5,则电阻之比为5∶3,故A错误;两个导体两端的电压相同,由欧姆定律得电流之比为3∶5,故B正确;由电流的微观表达式I=neSv,结合电流与横截面积关系可知自由电荷定向移动速率之比为1∶1,故C错误;导体中自由电荷在电场力作用下沿力的方向定向移动形成持续电流,电场强度不为零,故D错误。

3.A　扫地机器人的额定功率为24 W,额定工作电压为8 V,所以额定电流为I==3 A,选项A正确,B错误;锂电池容量为9 A·h,工作电流为3 A,由Q=It可知,充满电后机器人最长能够工作3 h,选项C错误;由扫地机器人的额定功率为24 W知,每秒消耗能量为24 J,选项D错误。

4.A　Rac与Rcd串联,电流I=,则输出端电压Ucd=U=IRcd==,即输入端电压为Uab=nU。选项A正确。

5.D　把表头G改装成大量程的电流表时,只是并联了一个分流电阻,使整体并联电路允许通过的最大电流增大,但表头的各参考量都不变,故D对,A、B、C错。

6.C　电源接在a、b两点时,电路图如图甲所示:

并联电路中各支路两端的电压相等,且干路电流等于各支路电流之和,图中==,选项A、B错误;将A1、A2换成理想电压表,如图乙所示成为串联电路,UR1∶UR2∶UR3=1∶2∶3,==,选项C正确,D错误。

7.C　当开关闭合后,灯泡L1两端的电压U1=3 V,由图乙读出其电流I1=1.0 A,则灯泡L1的电阻R1=3 Ω,灯泡L2、L3串联,电压U2=U3=1.5 V,由图乙读出其电流I2=I3=0.8 A,故A项错误;灯泡L2、L3的电阻均为R= Ω=1.875 Ω,故B项错误;L3的电功率P=U3I3=1.5×0.8 W=1.2 W,L2和L3的总电功率为2.4 W,C项正确,D项错误。

8.D　由题中所给信息知:额定电流I===4.1 A,选项A错误;保温时电流I'===0.14 A,选项B错误;每次煮饭消耗电能E1=900×10-3 kW× h=0.45 kW·h,选项C错误;一年因煮饭而产生的电费为0.45×2×365×0.54元=177.39元,选项D正确。

9.D　接a、b时,电路的总电阻为Rab==,

接a、c时,电路的总电阻为Rac==,

接b、c时,电路的总电阻为Rbc==,

由题知,不管接哪两个点,电压不变,为U=24 V,根据P=,可知Pab=Pbc<Pac。

10.C　由于电饭煲是纯电阻用电器,所以R1==44 Ω,P1=UI1=1 100 W,其在1 min内消耗的电能W1=UI1t=6.6×104 J,洗衣机为非纯电阻用电器,所以R2≠=440 Ω,P2=UI2=110 W,其在1 min内消耗的电能W2=UI2t=6.6×103 J,由于洗衣机内阻未知,故无法比较二者的发热功率,只有选项C正确。

二、非选择题

11.答案　(1)0.268(0.267~0.269均可)(3分)　(2)880 (3分)

(3)见解析图(3分)

(4)(5分)

解析　(1)螺旋测微器的固定部分的读数为0,可动部分的读数为26.8×0.01 mm=0.268 mm,所以读数为0.268 mm;

(2)由电压表改装原理知R0=-Rg=880 Ω;

(3)由于要求精确测量电阻,所以电流表选用外接法,滑动变阻器采用分压式接法,电路图如图所示

(4)由电路接法知=I2-I1,

根据电阻定律得Rx=ρ,

联立得ρ=。

12.答案　25 Ω

解析　设电流表的满偏电流为I0,内阻为R0,当并联R1时,

I0R0=(I1-I0)R1, ①(2分)

串联R2时,I0R2=3I0R0 ②(2分)

代入数据解①②得:R0=100 Ω,I0=1.5 A, (2分)

要使电流表的量程扩大到7.5 A,即扩大到原来的5倍,需并联的分流电阻为R== Ω=25 Ω。              (2分)

13.答案　(1)6 Ω　(2)1.2 m/s　(3)20 A　2 400 W

解析　(1)电动机提升重物时,根据能量守恒定律得

P电=P热+P机

即:UI=I2R+mgv (2分)

计算得出:R= Ω=6 Ω。 (2分)

(2)根据P电=P热+P机得:

P机=P电-P热=UI-I2R=-R+ (2分)

当I=时,P机有最大值, (2分)

即I= A=10 A时,P机max= W=600 W(2分)

根据P机max=mgvmax得: (2分)

vmax= m/s=1.2 m/s。 (2分)

(3)若因故障电动机不能转动,则由欧姆定律得通过电动机线圈的电流为:

I'== A=20 A(2分)

电动机消耗的电功率为:P'电=I'2R=2 400 W。 (2分)