第十二章测评

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第十二章测评(时间:75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,只有一个选项符合题目要求)1.如图甲所示为一款儿童电动汽车,该款电动汽车的部分参数如图乙所示,则下列说法正确的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　A.电源规格中标有“4.5 A·h”,A·h是能量的单位B.电机的输出功率不大于24 WC.电机线圈的电阻为6 ΩD.行驶过程中电机突发故障,被卡住无法转动,此时通过电机的电流为2 A答案B解析A·h是电流与时间的乘积,是电荷量的单位,所以A错误;电机的额定功率P=UI=12×2 W=24 W,可知电机的输出功率不大于24 W,所以B正确;电机为非纯电阻元件,不能由欧姆定律求出电机线圈的电阻值,所以C错误;知道电机的额定电压,不知道电机的电阻值,所以当电机突发故障,被卡住无法转动时,不能求出通过电机的电流值,所以D错误。2.某直流电路中电压随电流变化的图像如图所示,其中a、b分别表示路端电压、负载电阻上电压随电流变化的情况,下列说法正确的是(　　)A.阴影部分的面积表示电源输出功率B.阴影部分的面积表示电源的内阻上消耗的功率C.当满足α=β时,电源效率最高D.当满足α=β时,电源效率小于50%答案A解析根据闭合电路的欧姆定律和U-I图像特点可知,阴影部分的面积表示负载电阻消耗的功率,即电源输出功率,A正确,B错误;当满足α=β时,负载电阻等于电源内阻,电源的效率为50%,输出功率最大,C、D错误。3.如图所示,当变阻器R3的滑动触头P向b端移动时(　　)A.电压表示数变小,电流表示数变大B.电压表示数变小,电流表示数变小C.电压表示数变大,电流表示数变大D.电压表示数变大,电流表示数变小答案A解析当变阻器R3的滑动触头P向b端移动时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,电路中总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可得,电路中总电流增大,内电压增大,因此路端电压减小,故电压表示数变小;将R1等效为内阻,则可知并联部分电压一定减小,故流过R2的电流减小,因总电流增大,故电流表示数变大;故A正确,B、C、D错误。4.图中虚线框内是一个未知电路,测得它的两端点a、b之间电阻是R,在a、b之间加上电压U,测得流过电路的电流为I,则未知电路的电功率一定是(　　)A.I2R B.C.UI D.UI-I2R答案C解析选项A、B的表达式只适用于纯电阻电路,D选项表达式表示在非纯电阻电路中的输出功率,虚线框中不知道是哪种元件,功率P=UI总是适用的,C正确。 5.电子产品制作车间里常常使用电烙铁焊接电阻器和电容器等零件,技术工人常将电烙铁和一个灯泡串联使用,灯泡还和一只开关并联,然后再接到恒压电源上(如图所示),下列说法正确的是(　　)A.开关接通时比开关断开时消耗的总电功率大B.开关接通时,灯泡熄灭,只有电烙铁通电,可使消耗的电功率减小C.开关断开时,灯泡发光,电烙铁也通电,消耗的总功率增大,但电烙铁发热较少D.开关断开时,灯泡发光,可供在焊接时照明使用,消耗总功率不变答案A解析开关接通时,灯泡被短路,灯泡熄灭,电路的总电阻变小,电路的总功率P=变大,电烙铁的功率变大,A正确,B、C、D错误。6.在温控电路中,通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制。如图所示,R1为电阻箱,R2为半导体热敏电阻,C为电容器。已知热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,则有(　　)A.若R1固定,当环境温度降低时电压表的示数减小B.若R1固定,当环境温度降低时R1消耗的功率增大C.若R1增大,环境温度不变,则电容器C的电荷量增大D.若R1固定,环境温度不变,当电容器C两极板间的距离增大时极板之间的电场强度减小答案D解析当环境温度降低时R2增大,外电路总电阻增大,根据闭合电路欧姆定律分析得到,总电流I减小,路端电压U=E-Ir,E、r不变,则U增大,电压表的读数增大,故A错误;R1消耗的功率P=I2R1,I减小,R1不变,则P减小,故B错误;若环境温度不变,当电阻箱R1的阻值增大时,外电路总电阻增大,根据闭合电路欧姆定律分析得到,总电流I减小,则UC减小,电容器C的带电荷量减小,故C错误;若R1固定,环境温度不变,电容器C两板间的电压不变,当电容器C两极板间的距离增大时,由E=知电场强度减小,故D正确。7.如图甲所示,M为一电动机,在滑动变阻器R的滑片从一端滑到另一端的过程中,两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示。已知电流表读数在0.2 A以下时,电动机没有发生转动。不考虑电表对电路的影响,以下判断正确的是(　　)A.电源的电动势为3.4 VB.滑动变阻器滑片向右滑动时,V2读数逐渐减小C.电路中电动机的最大输出功率为0.9 WD.滑动变阻器的最大阻值为30 Ω答案D解析由题图知,电压表V2测量路端电压,电流增大时,内电压增大,路端电压减小,所以上面的图线表示V2的电压与电流的关系,此图线的斜率的绝对值等于电源的内阻,为r= Ω=2 Ω,当电流I=0.1 A时,U=3.4 V,则电源的电动势E=U+Ir=(3.4+0.1×2)V=3.6 V,故A错误;滑动变阻器滑片向右滑动时,R阻值变大,总电流减小,内电压减小,路端电压即V2读数逐渐增大,故B错误;由题图可知,电动机的电阻rM= Ω=4 Ω,当I=0.3 A时,U=3 V,电动机的输入功率最大,最大输入功率为P=UI=3×0.3 W=0.9 W,则最大的输出功率一定小于0.9 W,故C错误;当I=0.1 A时,电路中电流最小,滑动变阻器的电阻为最大值,所以R=-r-rM=-2-4Ω=30 Ω,D正确。二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)8.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(　　)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答案AC解析当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时,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,选项A正确,B错误;把定值电阻R0看作电源内阻,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,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。9.某额温枪及其技术参数如图所示,它以2节干电池为电源,工作电流为5 mA,能通过传感器检测人体向外辐射的红外线,根据红外线能量的强弱快速、准确且无接触地测量体温,那么关于该额温枪的说法正确的是(　　)A.额温枪工作时,电池组两极间的电压为3 VB.额温枪工作时,电路中每通过1 C电荷量,每节电池都能把1.5 J化学能转化为电能C.额温枪工作时,电源的输出功率为15 mWD.若换用两节充满电的800 mA·h的充电电池,则最多可测温的次数约为1×106次答案BD解析额温枪工作时,电池组两极间的电压为路端电压,小于电源的电动势,故电池组两极间电压小于3 V,A错误;每节电池的电动势为1.5 V,根据电动势的定义可知电路中每通过1 C电荷量,消耗的电能为W=qE=1×1.5 J=1.5 J,则有1.5 J的化学能转化为电能,B正确;额温枪工作时电源的总功率为P=2EI=2×1.5 V×5 mA=15 mW,电源的输出功率小于电源的总功率,C错误;若换用两节充满电的800 mA·h的充电电池,最多可测温的次数为n=2×=1×106次,D正确。10.如图所示,U-I图线上,a、b、c各点均表示该电路中有一个确定的工作状态,已知α=β,则下列说法中正确的是(　　)A.在b点时,电源有最大输出功率B.在b点时,电源的总功率最大C.从a到b时,β角增大,电源的总功率和输出功率都将增大D.从b到c时,β角增大,电源的总功率和输出功率都将减小答案AD解析α=β说明此时外电阻R等于电源内阻,电源有最大输出功率,A正确;电源总功率P总=IE,则电流越大,总功率越大,B、C错误,D正确。三、非选择题(本题共5小题,共54分)11.(7分)(1)如图甲所示是简易多用电表的内部电路图。图中E是电池;R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻;表头的满偏电流为500 μA,内阻Rg=200 Ω,R1=20 Ω,R2=180 Ω。虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连。A端与　　　(选填“红”或“黑”)色表笔相连接。该多用电表5个挡位为直流电压50 V挡和500 V挡,直流电流1 mA挡和10 mA挡,欧姆×1 Ω挡。B接　　　(选填“1”或“2”)为10 mA挡,R4=　　　 kΩ。若电源电动势为1.5 V,内阻忽略不计,R3=400 Ω,则欧姆挡中值电阻为　　　 Ω。 (2)如图乙,如果用欧姆挡来测电阻,当用×100 Ω挡测量时,若指针指在∞刻线附近,则应换用　　　(选填“×1”“×10”或“×1 k”)挡,换挡之后应先将红、黑表笔短接,调节部件　　　(选填“S”或“T”),进行　　　　　　(选填“欧姆调零”或“机械调零”),使指针对准电阻的“0”刻线,再将待测电阻接入红黑表笔之间。 答案(1)黑　1　49.9　1 500　(2)×1 k　T　欧姆调零解析(1)多用电表欧姆挡内部电源的正极接黑表笔,所以A端与黑表笔相连接;根据并联分流规律可知表头和电阻并联可以改装为电流表,小电阻分大电流,当B端和1相连接时,表头和R2串联后与R1并联,并联电阻较小,分流较大,电流表量程较大;B端和4相连,电流表量程为1 mA,根据串联分压规律可知,大电阻分大电压,B端和4串联后改装为50 V的电压表,根据欧姆定律50 V=1 mA×+R4,解得R4= Ω- Ω=49.9 kΩ;接入中值电阻后,表头指针偏转量程的一半,中值电阻R中等于欧姆挡内部电阻R内,根据×1 mA=,解得R中=R内==1 500 Ω。(2)用×100 Ω挡测量时,若指针指在∞刻线附近,说明待测电阻阻值较大,因此应换用倍率高的挡位,换挡后重新进行欧姆调零。12.(9分)某同学用图甲所示的电路测量一节干电池的电动势和内电阻。(1)图甲中虚线框内是满偏电流为100 mA、表头电阻为9 Ω的毫安表改装成的量程为0.6 A的电流表,则电阻R1的电阻值为　　　　 Ω。 (2)某次测量时毫安表的示数如图乙所示,则此时通过电池的电流为　　　　 A。 (3)实验得到的电压表示数U与毫安表示数I的关系图线如图丙所示。则电源的电动势E=　　　 V,内阻r=　　　　 Ω。(结果均保留到小数点后两位) 答案(1)1.80　(2)0.24　(3)1.50　2.22解析(1)电阻R1= Ω=1.80 Ω;(2)毫安表量程为100 mA,由题图所示表盘可知,其分度值为0.2 mA,则示数为40.0 mA,毫安表内阻为R1阻值的5倍,则流过R1的电流是流过毫安表电流的5倍,则流过电池的电流为:40.0 mA+40.0 mA×5=240.0 mA=0.24 A;(3)由图示电源U-I图像可知,电源电动势为:E=1.50 V电源内阻为:r= Ω=2.22 Ω。13.(10分)在如图所示的电路中,电阻箱的阻值R是可变的,电源的电动势为E,电源的内阻为r,其余部分的电阻均可忽略不计。(1)闭合开关S,写出电路中的电流I和电阻箱的电阻R的关系表达式。(2)若电源的电动势E为3 V,电源的内阻r为1 Ω,闭合开关S,当把电阻箱R的阻值调节为14 Ω时,电路中的电流I为多大?此时电源两端的电压(路端电压)U为多大?答案(1)I=　(2)0.2 A　2.8 V解析(1)由闭合电路的欧姆定律,得关系表达式:I=(2)将E=3 V,r=1 Ω,R=14 Ω,代入上式得电流I= A=0.2 A电源两端的电压U=IR=2.8 V14.(12分)图中电源电动势E=12 V,内电阻r=0.5 Ω。将一盏额定电压为8 V、额定功率为16 W的灯泡与一只线圈电阻R=0.5 Ω的直流电动机并联后和电源相连,灯泡刚好正常发光,通电100 min。(1)电源提供的能量是多少?(2)电流对灯泡和电动机所做的功各是多少?(3)灯丝和电动机线圈产生的热量各是多少?答案(1)5.76×105 J　(2)9.6×104 J　2.88×105 J(3)9.6×104 J　1.08×105 J解析(1)灯泡两端电压等于电源两端电压,且U=E-Ir得总电流I==8 A电源提供的能量E电=IEt=8×12×100×60 J=5.76×105 J(2)通过灯泡的电流I1==2 A电流对灯泡所做的功W1=Pt=16×100×60 J=9.6×104 J通过电动机的电流I2=I-I1=6 A电流对电动机所做的功W2=I2U2t=6×8×100×60 J=2.88×105 J(3)灯丝产生的热量Q1=W1=9.6×104 J电动机线圈产生的热量Q2=Rt=36×0.5×6 000 J=1.08×105 J15.(16分)如图所示是某温控装置的简化电路图,工作电路由电压为220 V的电源和阻值R=88 Ω的电热丝组成;控制电路由电源(内阻不计)、电磁铁(线圈电阻R0=20 Ω)、开关、滑动变阻器R2(取值范围0~80 Ω)和热敏电阻R1组成;R1阻值随温度变化的关系如表所示,当控制电路电流I≥50 mA时,衔铁被吸合切断工作电路;当控制电路电流I≤40 mA时,衔铁被释放接通工作电路。温度/℃908066605046403635R1/Ω102040507080100120130 (1)工作电路正常工作时,R在1 min内产生的热量是多少?(2)当温度为60 ℃,滑动变阻器R2=50 Ω时,衔铁恰好被吸合,控制电路的电源电压是多少?(3)若控制电路的电源电压不变,此装置可控制的温度最大范围是多少?答案(1)3.3×104 J　(2)6 V　(3)35~80 ℃解析(1)工作电路由电压为220 V的电源和阻值R=88 Ω的电热丝组成,则R在1 min内产生的热量为:Q=·t=×1×60 J=3.3×104 J;(2)当温度为60 ℃时,由表格数据可知R1=50 Ω,已知此时滑动变阻器R2=50 Ω,则控制电路的总电阻为:R总=R1+R2+R0=50 Ω+50 Ω+20 Ω=120 Ω,此时衔铁恰好被吸合,则控制电路的电流为:I=50 mA=0.05 A,由欧姆定律可得,控制电路的电源电压为:U=IR总=0.05 A×120 Ω=6 V;(3)当控制电路电流I≥50 mA时,衔铁被吸合切断工作电路,由欧姆定律可得,控制电路的总电阻最大为:R大= Ω=120 Ω,滑动变阻器R2(取值范围0~80 Ω)取最大电阻80 Ω时,根据串联电阻的规律,热敏电阻R1的阻值最小(此时温度最高):R1=R大-R2-R0=120 Ω-80 Ω-20 Ω=20 Ω,由表中数据知可控制的最高温度为80 ℃;当控制电路电流I≤40 mA时,衔铁被释放接通电路,由欧姆定律得控制电路总电阻最小为R小= Ω=150 Ω,当R2最小时,热敏电阻阻值最大R1'=150 Ω-20 Ω=130 Ω,对应表中的温度为35 ℃。