1、全章闯关检测一、选择题1.在输液时,药液有时会从针口流出体外,为了及时发现,设计了一种报警装置,电路如图所示。M是贴在针口处的传感器,接触到药液时其电阻RM发生变化,导致S两端电压U增大,装置发出警报,此时()A.RM变大,且R越大,U增大越明显B.RM变大,且R越小,U增大越明显C.RM变小,且R越大,U增大越明显D.RM变小,且R越小,U增大越明显答案C当传感器接触药液时,其阻值发生变化,导致S两端电压U增大,则M两端电压减小,可知RM应变小;R与RM构成并联电路,其并联总电阻为R并=RMRRM+R=RM1+RMR,可知当R越大,RM减小相同值时,R并减小得越多,因此S两端电压增大越明显,
2、选项C正确。2.功率为10 W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60 W的白炽灯相当。根据国家节能战略,2016年前普通白炽灯应被淘汰。假设每户家庭有2只60 W的白炽灯,均用10 W的LED灯替代,估算出全国一年节省的电能最接近()A.8108 kWh B.81010 kWhC.81011 kWh D.81013 kWh答案B假设每户每天只亮灯5个小时,每户每年节电E=2(60-10)10-35365 kWh=182.5 kWh。假设每户有3口人,全国有4亿户左右。节电总值为E总=4108182.5 kWh=7.31010 kWh,故B正确。3.如图所示,C为两极板水平放置的平行板电容器
3、,闭合开关S,当滑动变阻器R1、R2的滑片处于各自的中点位置时,悬在电容器C两极板间的带电尘埃P恰好处于静止状态。要使尘埃P向下加速运动,下列方法中可行的是()A.把R2的滑片向左移动B.把R2的滑片向右移动C.把R1的滑片向左移动D.把开关S断开答案A尘埃P处于静止状态,则重力与电场力平衡。若尘埃向下加速运动,则电场力减小,电容器两极板间的电压减小,故向左移动R2的滑片可以实现这种变化,A正确、B错。由于稳定时R1支路无电流,故无论如何移动R1的滑片,电容器两极板间的电压都不会改变,故尘埃仍平衡,C错误。断开开关S,电容器两极板间电压增大,极板间场强增大,尘埃所受电场力增大,其向上加速运动,
4、故D错。4.当电阻两端加上某一稳定电压时,通过该电阻的电荷量为0.3 C,消耗的电能为0.9 J。为在相同时间内使0.6 C的电荷量通过该电阻,在其两端需加的电压和消耗的电能分别是()A.3 V1.8 JB.3 V3.6 JC.6 V1.8 JD.6 V3.6 J答案D设两次加在电阻R上的电压分别为U1和U2,通电的时间都为t。由公式W1=U1q1和W1=U12Rt可得U1=3 V,tR=0.1。再由W2=U2q2和W2=U22Rt可求出U2=6 V,W2=3.6 J,故选项D正确。5.一根长为L、横截面积为S的金属棒,其材料的电阻率为,棒内单位体积自由电子数为n,电子的质量为m,电荷量为e。
5、在棒两端加上恒定的电压时,棒内产生电流,自由电子定向运动的平均速率为v,则金属棒内的电场强度大小为()A.mv22eLB.mv2SneC.nevD.evSL答案C金属棒的电阻R=LS,自由电子定向移动形成的电流I=neSv,金属棒两端电压U=IR,故金属棒内的电场强度E=UL=neSvLLS=nev,选项C正确。6.如图所示,电源内阻不可忽略,电路中接有一小灯泡和一电动机。小灯泡L上标有“6 V12 W”字样,电动机的线圈电阻RM=0.50 。若灯泡正常发光时,电源的输出电压为12 V,此时()A.整个电路消耗的电功率为24 WB.电动机的热功率为12 WC.电动机的输出功率为12 WD.电动
6、机的输入功率为12 W答案D小灯泡正常发光,由I=PUL=2 A,得电路中电流为2 A,电动机的热功率Q=I2RM=2 W,B错误。电源的输出功率P出=UI=122 W=24 W,因电源内阻不可忽略,故整个电路消耗的电动率大于24 W,A错误。电动机的输入功率P入=(U-UL)I=(12-6)2 W=12 W,D正确,C错误。7.电源的效率定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比。在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图所示,图中U为路端电压,I为干路电流,a、b为图线上的两点,相应状态下电源的效率分别为a、b。由图可知a、b的值分别为()A.34、14 B.13、23 C.12、
7、12 D.23、13答案D电源的效率=UIEI=UE。a点对应的路端电压U为4个格所对应的值,而电动势E为6个格所对应的值。因此a=23;b点对应的路端电压为2个格所对应的值,因此b=13。故D项正确。8.某一电源的路端电压与电流的关系和电阻R1、R2的电压与电流的关系如图所示。用此电源和电阻R1、R2组成电路。R1、R2可以同时接入电路,也可以单独接入电路。为使电源输出功率最大,可采用的接法是()A.将R1单独接到电源两端B.将R2单独接到电源两端C.将R1、R2串联后接到电源两端D.将R1、R2并联后接到电源两端答案A由题意知电源的电动势E=3 V,内阻r=0.5 ,R1=0.5 ,R2=
8、1 ,由电源的输出功率特点可知A对。9.利用金属导体的电阻随温度变化的特点可以制成电阻温度计。如图甲所示为某种金属导体的电阻R随温度t变化的图线。如果用这种金属导体做成测温探头,再将它连入如图乙所示的电路中,随着测温探头处待测温度的变化,电流表示数也会发生变化。则在t1t2温度范围内()A.待测温度越高,电流表的示数越大B.待测温度越高,电流表的示数越小C.待测温度升高,电流表的示数均匀增大D.待测温度升高,电流表的示数均匀减小答案B温度越高电阻R越大,电流越小,故B正确,A错误。由甲图可知,电阻随温度的变化关系可写成R=R0+kt,电路中电流I=Er+R=Er+R0+kt,因此待测温度升高,
9、电流表示数减小,但不会均匀减小,C、D错误。10.在“测量电源的电动势和内阻”的实验中,某同学作出了两个电源路端电压U与电流I的关系图线,如图所示。两个电源的电动势分别为E1、E2,内阻分别为r1、r2。如果外电路分别接入相同的电阻R,则两个电源的()A.路端电压和电流不可能同时相等B.输出功率不可能相等C.总功率不可能相等D.效率不可能相等答案D路端电压U=E-rI,由此得出1、2图线在纵轴上的截距分别为E1、E2,且E1E2,斜率的绝对值表示两电源内阻,r1r2,当外电路分别接入相同电阻R时,若R的U-I图线为图线3(如图所示),斜率k=R,则两个电源的路端电压和电流相等,大小为U3、I3
10、,两电源输出功率(P=U3I3)相等,选项A、B错;若定值电阻R的U-I图线为图线4(如图所示),则该电阻接在E1和E2电源上时的总功率分别为P总1=E1I1,P总2=E2I2,因为E1E2,而I1I2,故有可能P总1=P总2,C选项错误;电源效率=RR+r100%,R相同而r不同,效率不可能相等,D选项正确。二、非选择题11.电学实验中经常需要测量电阻的阻值:(1)测电阻的方法有很多种,现在有一只标“220 V 40 W”的灯泡,它正常工作时的电阻为。若用多用电表欧姆挡来测量这只灯泡的电阻,则测出的电阻值(选填“大于”“等于”或“小于”)灯泡正常工作时的电阻值。(2)用下列器材设计一个实验,
11、测量该灯泡正常工作时的电阻值。A.220 V交流电源B.单刀双掷开关一只C.电阻箱一只(0999.9 ,额定电流0.5 A)D.固定电阻一只(0.5 k,额定电流0.3 A)E.交流电流表一只(00.3 A)请在方框内画出电路原理图。答案(1)1 210小于(2)见解析解析(1)正常工作时电压为额定电压,故有P=U2R,所以R=U2P=1 210 ;灯泡在正常工作时发热,灯丝电阻率增大,电阻增大,因而用欧姆挡测量时阻值应小于正常工作时的电阻值。(2)应用替代法。因电阻箱的最大阻值小于灯泡正常工作电阻值,故应串联一固定电阻,电路原理图如图。12.某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池。该同学想
12、测量一下这个电池的电动势E和内电阻r,但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9 ,可当标准电阻用)、一只电流表(量程Ig=0.6 A,内阻rg=0.1 )和若干导线。(1)请根据测定电动势E和内电阻r的要求,设计图甲中器件的连接方式,画线把它们连接起来。(2)接通开关,逐次改变电阻箱的阻值R,读出与R对应的电流表的示数I,并作记录。当电阻箱的阻值R=2.6 时,其对应的电流表的示数如图乙所示。处理实验数据时,首先计算出每个电流值I的倒数 1I;再制作R-1I 坐标图,如图丙所示,图中已标注出了R,1I的几个与测量对应的坐标点。请你将与图乙实验数据对应的坐标点也标注在图丙上。
13、(3)在图丙上把描绘出的坐标点连成图线。(4)根据图丙描绘出的图线可得出这个电池的电动势E=V,内电阻r=。答案(1)见图甲甲乙(2)见图乙(3)见图乙(4)1.5(1.461.54)0.3(0.250.35)解析(1)(2)(3)见答案(4)由欧姆定律I=ER+r+rg 得R=EI-(r+rg),由图像斜率和截距可得答案。13.如图甲所示为一测量电解液电阻率的玻璃容器,P、Q为电极,设a=1 m,b=0.2 m,c=0.1 m,当里面注满某电解液,且P、Q加上电压后,其U-I图线如图乙所示,当U=10 V时,求电解液的电阻率是多少?答案40 m解析由题图乙可求得U=10 V时电解液的电阻为R
14、=UI=10510-3 =2 000 由题图甲可知电解液长为l=a=1 m横截面积为S=bc=0.02 m2结合电阻定律R=lS得=RSl=2 0000.021 m=40 m。14.(2017顺义二模)对于金属导体,从宏观上看,其电阻定义式为:R=UI。金属导体的电阻满足电阻定律:R=LS。在中学教材中,我们是从实验中总结出电阻定律的,而“金属经典电子论”认为,电子定向运动是一段一段加速运动的接替,各段加速都是从定向速度为零开始。设有一段通电金属导体,其长为L,横截面积为S,自由电子电荷量为e、质量为m,单位体积内自由电子数为n,自由电子两次碰撞之间的时间为t0。试利用“金属经典电子论”,从理
15、论上推导金属导体的电阻RLS。答案见解析解析设导体两端的电压为U,自由电子定向运动的平均速率为v;由牛顿运动定律和运动学规律得v=vm2=at02=eE2mt0从微观上看,电流I=neSv综上,由电阻的定义式得R=UI=ELneSv=ELneSat02=ELneSeE2mt0=2mne2t0LS所以RLS15.如图所示,是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图。电动机内电阻r=0.8 ,电路中另一电阻R=10 ,直流电压U=160 V,电压表示数 UV=110 V。试求:(1)通过电动机的电流;(2)输入电动机的电功率;(3)若电动机以v=1 m/s匀速竖直向上提升重物,求该重物的质量。(g取
16、10 m/s2)答案(1)5 A(2)550 W(3)53 kg解析(1)由电路中的电压关系可得电阻R两端电压UR=U-UV=(160-110) V=50 V流过电阻R的电流IR=URR=5010 A=5 A则通过电动机的电流IM=IR=5 A(2)电动机两端电压UM=UV=110 V输入电动机的电功率P电=IMUM=550 W(3)电动机的发热功率P热=IM2r=20 W电动机输出的机械功率P机=P电-P热=530 W又因P机=mgv,所以m=P机gv=53 kg16.在如图所示的电路中,R1=2 ,R2=R3=4 ,当开关K接a时,R2上消耗的电功率为4 W,当开关K接b时,电压表示数为4
17、.5 V。试求:(1)当开关K接a时,通过电源的电流和电源两端的电压;(2)电源的电动势和内电阻;(3)当开关K接c时,通过R2的电流。答案(1)1 A4 V(2)6 V2 (3)0.5 A解析(1)开关K接a时,R1被短路,电路为R2的简单电路,由P2=I2R2得通过电源的电流为I=P2R2=1 A电源两端的电压等于R2两端的电压为:U=IR2=14 V=4 V(2)由闭合电路欧姆定律得当开关K接a时,有:E=U+Ir代入得E=4+r当开关K接b时,电压表示数为4.5 V,R外=R1+R2=6 I=UR外=0.75 A此时E=4.5+0.75r联立解得E=6 V,r=2 (3)当开关K接c时
18、,R2与R3并联后与R1串联R23=R2R3R2+R3R总=R1+r+R23=6 总电流I=ER总=1 A通过R2的电流为I2=12I=0.5 A17.在如图所示的电路中,电池的电动势E=5 V,内电阻r=10 ,固定电阻R=90 ,R0是可变电阻。在R0由0增加到 400 的过程,求:(1)可变电阻R0上消耗热功率最大的条件和最大热功率;(2)电池的内电阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和。答案见解析解析(1)可变电阻R0上消耗的热功率P1=I2R0=ER+R0+r2R0=25R0(R0+100)2=25(R0-100)2R0+400由上式可得:当R0=100 时,P1有最大值P1m=25400 W=116 W。(2)r与R上消耗的热功率之和P2=I2(R+r)=25(R0+100)2100由上式可知,R0最大时,P2最小,即当R0=400 时,P2有最小值P2min=25(400+100)2100 W=0.01 W。
