1、单元检测五电路欧姆定律电功率(时间:60分钟满分:100分)一、选择题(本题共12小题,每小题3分,共36分)1.通常情况下,下列物体中属于绝缘体的是()A.铅笔芯B.盐水C.铜丝D.橡胶答案:D解析:铅笔芯、盐水、铜丝都容易导电,所以它们在通常情况下都属于导体。而橡胶在通常情况下不容易导电,所以它属于绝缘体。故A、B、C不符合题意,D符合题意。2.实验小组为医院病房设计呼叫电路,在病人需要护理时,闭合床头开关,就能及时通知值班室里的护士,图中最合理的设计方案是()答案:B解析:A图和C图不能识别是哪个病床呼叫,故A、C错误;B图中,各病床的灯为并联,电铃在干路上,无论哪个病床闭合床头开关,所
2、控制的灯与电铃连通,电铃响,灯发光,就能及时通知值班室里的护士,B正确;D图虽然也能满足要求,但用了三个电铃,不够合理,D错误。3.在右图所示电路中,R1的阻值为4 ,当开关S1和S2都闭合时,电流表示数为3 A;当只闭合S2时,电流表示数为2 A,下列说法正确的是()A.电源电压为6 VB.R2的阻值为1 C.S1和S2都闭合时,R2消耗的功率为18 WD.只闭合S2时,电路消耗的总功率为24 W答案:D4.在做电学实验时,有时会遇到电路元件接触不良现象,一般要利用电压表来检测故障发生的位置。小强同学连接了如图所示的电路,开关闭合后灯泡不亮,电流表的示数为零,此时用电压表测得a、d间的电压不
3、为零,a、c间的电压为零,c、d间的电压不为零,这说明()A.电源接线柱接触不良B.开关的触片或接线柱接触不良C.电流表接线柱接触不良D.灯泡灯丝断了或灯座接触不良答案:B解析:开关闭合后,电灯不亮,电流表无示数,说明电路中出现断路现象;用电压表检测时,发现a、d间的电压不为零,说明a、d之间无断路;c、d间的电压不为零,而a、c两点间的电压为零,说明a、c之间无断路,因此是开关出现断路现象。5.手机工作原理可简化为如图所示电路,R是阻值已知的定值电阻,U是手机工作部件两端电压,I是电路中的电流。手机在工作过程中,电池的电压会发生变化,U与I的比值随I的变化而变化,手机正常工作时,要对U和I进
4、行监测。若测量出R两端电压UR,则()A.只能监测UB.只能监测IC.既能监测U,也能监测ID.既不能监测U,也不能监测I答案:B解析:由题意可知,R是阻值已知的定值电阻,与手机工作部件串联,测量出UR,则根据欧姆定律可得知I的值,故可监测I。由于电池电压是变化的,则根据串联电路的电压特点无法监测手机工作部件两端的电压U;且U与I的比值随I的变化而变化,即手机工作部件的电阻是变化的,故也无法根据串联电路的分压原理监测U,故只能监测I,选项B正确。6.在右图所示的电路中,当闭合开关S后,发现两灯都不亮,电流表的指针几乎指在零刻度线,电压表指针则有明显偏转。经检查除小灯泡外,其余器材的连接良好,造
5、成这种情况的原因可能是()A.灯泡L2短路B.灯泡L2断路C.灯泡L1断路D.两个灯泡都断路答案:B解析:从题图可看出,电路为串联电路,电压表测灯L2两端的电压,而电流表无示数,且灯泡不亮,则判断电路出现了断路,又由于电压表有示数,则可判断电压表与电源的两极连接完好,因此只有灯L2出现了断路,选项B正确。7.如图所示的电路中,电源电压恒定,R1为定值电阻,闭合开关S,滑动变阻器R2的滑片P由b端移到a端的过程中,下列说法正确的是()A.电压表和电流表的示数都变大B.电压表和电流表的示数都变小C.电压表的示数变大,电流表的示数变小D.电压表的示数变小,电流表的示数变大答案:A解析:定值电阻R1与
6、滑动变阻器R2串联,电流表测量的是整个电路中的电流,电压表测量的是定值电阻两端的电压。滑动变阻器的滑片P由b端移到a端的过程中,滑动变阻器接入电路的阻值变小,由串联电路电阻的特点可知,电路中的总电阻变小,由欧姆定律I=UR可知,电路中的电流变大,即电流表的示数变大。定值电阻R1的阻值不变,而电路中的电流变大,由公式U=IR可知,定值电阻R1两端的电压变大,即电压表的示数变大。故正确的选项为A。8.在右图所示电路中,电源电压保持不变,只闭合开关S,电流表的示数为0.2 A,再闭合开关S1,电流表的示数变化了0.3 A。那么闭合S、S1后,R1与R2的电功率之比是()A.23B.32C.52D.1
7、2答案:A解析:由题图可知,当只闭合开关S时,只有R1接入电路中,电流表的示数即通过电阻R1的电流I1=0.2A;当闭合S、S1后,R1与R2并联,电流表的示数变化了0.3A,则通过R2的电流I2=0.3A,R1与R2的电功率之比P1P2=UI1UI2=I1I2=23,则滑动变阻器连入电路的最小阻值R滑=4.5V-2.5V0.5A=4,故正确的选项为A。9.下图所示的实例中,符合安全用电要求的是()答案:B解析:用湿布擦拭工作的台灯容易发生触电事故,选项A错误;发生触电事故时先切断电源,选项B正确;使用绝缘层破损的导线,容易漏电或发生触电事故,选项C错误;在输电线上晾晒衣服,容易发生短路,引起
8、火灾等事故,选项D错误。10.实验中绘出了小灯泡的电流与电压关系的U-I图像如图甲所示,则图乙中有关此小灯泡功率P与U2或P与I2的图像可能正确的是()甲乙答案:D解析:由题图甲可知,电阻随着电压和电流的增大而增大。由P=U2R可知,在P-U2图像上某点与原点连线相对于横轴的倾斜程度反映了该点电阻的倒数,因随电压变大,电阻的倒数会变小,故选项A、B错误。由P=I2R可知,在P-I2图像上某点与原点的连线相对于横轴的倾斜程度反映了物体在该点电阻的大小,因物体的电阻随电流的增大而增大,故其倾斜程度应越来越大,故选项C错误D正确。11.如图所示,在研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验中,下
9、列分析正确的是()A.甲、乙两次实验都应用了控制变量法B.甲实验通电一段时间后,左侧容器内空气吸收的热量更多C.乙实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系D.乙实验通电一段时间后,右侧U形管中液面的高度差比左侧的大答案:A解析:甲、乙两次实验中用到的研究物理问题的方法是控制变量法和转换法,故选项A正确;甲实验两电阻丝串联,则通过电阻丝的电流和通电时间相同,右侧电阻阻值大,由焦耳定律Q=I2Rt可知,右侧电阻产生热量多,则右侧容器内空气吸收的热量多,故选项B错误;乙实验,右侧电阻丝与另一电阻丝并联,故左右容器中电阻丝的电阻和通电时间相同,但通过电阻的电流不同,所以研究电流产生的热量与电流的关系,
10、故选项C错误;乙实验,右侧电阻丝与另一电阻丝并联,故左右容器中电阻丝的电阻和通电时间相同,由焦耳定律Q=I2Rt可知,左侧电阻产生热量多,则左侧容器内空气吸收的热量多,气体压强大,即左侧U形管中液面的高度差比右侧的大,故选项D错误。12.图甲所示的电路中,R为滑动变阻器,R0为定值电阻,电源电压为8 V恒定不变。(不计温度对电阻的影响)在滑片P滑动过程中,电压表与电流表的示数变化如图乙所示,则根据图像信息,下列说法错误的是()A.R0阻值是5 B.电路的最大总功率是12.8 WC.电路的最小总功率是0.8 WD.滑动变阻器的最大阻值是35 答案:C解析:当滑动变阻器接入电路的电阻最小时,电路为
11、R0的简单电路,由题图乙可知I最大=1.6A,由欧姆定律得R0=UI最大=8V1.6A=5,故选项A正确;电路的最大功率P最大=UI最大=8V1.6A=12.8W,故选项B正确;当滑动变阻器接入电路的电阻最大时,电路中的电流最小,由题图乙可知I最小=0.2A,电路的总电阻为R总=UI最小=8V0.2A=40,滑动变阻器的最大阻值为R=R总-R0=40-5=35,故选项D正确;电路的最小功率为P最小=UI最小=8V0.2A=1.6W,故选项C错误,符合题意。二、填空题(本题每空2分,共22分)13.某定值电阻两端加上10 V的电压时,测得通过它的电流为2 A,则其阻值为 。若电压为0,则它的阻值
12、为 。答案:5514.图甲所示电路中,当闭合开关S后,两个电压表指针偏转角度相同,指针位置如图乙所示。电阻R2两端的电压为 V,电阻R1、R2的阻值之比为。答案:1.64115.(2021四川达州中考)小星学习电功率知识后,想利用电能表测量家中电热水壶工作时的实际功率。他仔细观察了家中的电能表,表盘参数如图所示,则小星家允许加载的用电器的最大功率为 W。他关闭家中其他用电器,只让电热水壶烧水,发现电热水壶工作1 min,电能表转盘转过60转,则该电热水壶的实际功率为 W。答案:4 4001 20016.在下图所示电路中,电源电压不变,电灯L标有“6 V1.2 W”字样。当开关S1、S2均闭合时
13、,电灯L恰能正常发光,电流表示数为0.5 A。则:(1)电动机两端的电压为 V,通过电动机的电流为 A。(2)通电1 min电路消耗电能 J。答案:(1)60.3(2)180解析:(1)并联电路两端的电压等于电源电压,小灯泡正常发光,电压即为额定电压6V,通过小灯泡的电流IL=PLUL=1.2W6V=0.2A。并联电路中,干路中的电流等于各支路电流之和,所以通过电动机的电流IM=I总-IL=0.5A-0.2A=0.3A。(2)通电1min电路消耗电能W=Pt=UIt=6V0.5A60s=180J。17.下表为某电烤箱铭牌的部分参数,电烤箱的简化电路如图所示。当开关S闭合时,电烤箱处于温挡。当电
14、烤箱在高温挡工作时,1 min消耗的电能是 J。额定电压220 V额定功率高温挡1 100 W低温挡440 W答案:高6.6104解析:根据电功率公式P=U2R,在电源电压一定的情况下,总电阻越小,总功率越大;开关闭合,R2短路,电路中只有R1发热,比开关断开时(R1与R2串联)电阻小,电路消耗的总功率变大,所以电烤箱处于高温挡,此时通电1min消耗的电能W=Pt=1100W60s=6.6104J。三、实验及探究题(本题共20分)18.(6分)在探究相同电压下,电流与电阻的关系的实验中,老师提供的实验器材有电源(电压恒为4.5 V),电流表、电压表各一个,开关一个,四个定值电阻(5 、10 、
15、15 、20 ),两只滑动变阻器(规格分别为“20 2 A”“50 1 A”),导线若干。(1)请根据图甲的电路图用笔画线将图乙实物图连接完整(注意电流表的量程选择)。(2)小李实验时,在a、b间先接入5 的电阻,闭合开关,移动滑片P,使电压表的示数为1.5 V,并记下相应的电流值;再改接10 的电阻,此时滑片P应向(选填“E”或“F”)端移动,小李移动变阻器滑片P的目的是。(3)小李为完成用四个定值电阻进行的实验,他应选择的滑动变阻器规格是。他这样选择的理由是。答案:(1)如图所示(2)F保持定值电阻两端的电压为1.5 V不变(3)“50 1 A”当20 的电阻接入a、b间时,为使电压表的示
16、数为1.5 V,滑动变阻器接入电路中的阻值是40 。若选用规格为“20 2 A”的滑动变阻器,无论怎样移动滑片P,电压表的示数始终无法达到1.5 V解析:(1)保持定值电阻两端的电压为1.5V,若5电阻接入时,电路中的电流为0.3A,所以电流表应选00.6A量程,在图乙中将电流表的“-”接线柱跟b连接,将电流表的“0.6”接线柱跟开关的右端接线柱连接即可。(2)研究电流跟电阻的关系时,应保持定值电阻两端的电压不变,若将5的电阻换成10的电阻,如果滑动变阻器的滑片不移动,则它两端的电压会增大,为了使其两端电压不变,应将滑动变阻器的滑片向阻值增大即F端移动,目的是保持定值电阻两端的电压为1.5V不
17、变。19.(6分)南南同学用两节干电池串联作为电源来测量额定电压为2.5 V的小灯泡的电功率,电路图如图所示,拟分别测量小灯泡两端电压为2 V、2.5 V、3 V时的实际功率。(1)按要求连接好电路,在闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于端;(2)闭合开关,移动滑片P,完成了2 V、2.5 V的测量后,南南同学发现将滑片移到A端时,电压表的示数也只达到2.8 V,不能达到3 V,你认为可能的原因是;(3)南南同学记录的实际数据如下表所示,则小灯泡的额定功率为 W;次数123电压/V2.02.52.8电流/A0.280.300.31(4)南南同学分析1、2、3组数据,发现三次小灯泡的电阻逐渐增大,
18、你认为造成小灯泡电阻增大的原因是灯丝发生了变化。答案:(1)B(2)干电池为旧电池(3)0.75(4)温度20.(8分)为了比较方便地测量出未知电阻的阻值,某物理兴趣小组的同学设计了一个“电阻测量盒”:将一个电源(电压不变)、一个阻值为R0的定值电阻、一个开关和一个电流表用导线连接起来装入一个盒内,并引出两根导线到盒外,如图甲所示。未使用时,盒内开关断开,电流表无示数。使用时,将盒外的两根导线分别与待测电阻Rx的两端相连,读取开关闭合时电流表的示数I1、开关断开时电流表的示数I2,经计算得知Rx的阻值。请你解答如下问题:(1)在图乙的虚线框内画出测量盒中符合上述设计要求的两种可能的电路图;(2
19、)在你所设计的电路中任选一种,推导出待测电阻Rx的数学表达式。(请注明所选择的电路,Rx表达式用已知量和测量量表示)答案:见解析解析:(1)将电流表、定值电阻、开关、电源可能组成的两种电路如图所示。(2)若使用第一种电路,开关闭合时,被测电阻Rx与R0并联,电流表测干路中电流,开关断开时,电路中只有Rx,可得U=(I1-I2)R0U=I2Rx联立可得Rx=I1-I2I2R0若使用第二种电路,开关闭合时,R0被短接,电路中只有Rx,当开关断开时,Rx与R0串联,则U=I1RxU=I2(R0+Rx)联立解得Rx=I2I1-I2R0。四、综合题(本题共22分)21.(6分)如图甲所示的电路中,定值电
20、阻R1为10 ,R2为滑动变阻器,电源电压保持不变,闭合开关S后,滑片P从b端移动到a端的过程,电压表示数U与电流表示数I的关系图像如图乙所示。求:(1)电源电压;(2)滑动变阻器的最大阻值。答案:(1)6 V(2)20 解析:(1)当变阻器滑片P移动到a端时,电路中的电流为0.6A,U=I1R1=0.610V=6V。(2)当变阻器滑片P移动到b端时,变阻器接入电路中的电阻R2最大,R2=U2I2=40.2=20。22.(8分)小蕊同学在学习了电学知识后,观察到生活中的许多电热器都有多个挡位,于是他利用电压恒为10 V的电源和两个阻值不同的定值电阻,设计了如图所示的电路来探究电热器的多挡位问题
21、。已知R1=20 、R2=30 ,请计算:(1)S2闭合,S1、S3断开时,电路中的电流;(2)S3断开,S1、S2闭合时,通电5 min电路消耗的电能;(3)该电路的最大功率和最小功率之比。答案:(1)0.2 A(2)1 000 J(3)256解析:(1)当S2闭合,S1、S3断开时,两电阻串联,则总电阻R串=R1+R2=20+30=50所以,电路中的电流I=UR串=10V50=0.2A。(2)S3断开,S1、S2闭合时,电阻R1短路,只有R2连入电路,则通电5min电路消耗的电能W2=U2R2t=(10V)230560s=1000J。(3)当S2闭合,S1、S3断开时,两电阻串联,此时电路
22、的总电阻最大,根据P=U2R可知此时总功率最小,所以,P最小=U2R串=(10V)250=2W当S1、S3闭合,S2断开时,两电阻并联,此时电路中的总电阻最小,根据P=U2R可知此时总功率最大,因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,所以此时的总电阻R并=R1R2R1+R2=203020+30=12P最大=U2R并=(10V)212=253W则P最大P最小=253W2W=256。23.(8分)小益家的豆浆机铭牌和简化电路如图所示。豆浆机工作时加热器先加热,待水温达到64 时温控开关闭合,电动机开始打磨且加热器继续加热,直到产出豆浆成品,电源开关自动断开。小益用初温20 ,质量1 kg的水
23、和少量豆子制作豆浆,设电源电压为220 V恒定不变,不计导线的电阻。(1)从物理学的角度解释热气腾腾的豆浆散发出香味的原因。(2)求加热器单独工作时电路中的电流。(3)求质量为1 kg的水从20 加热到64 需要吸收的热量c水=4.2103 J/(kg)。(4)本次制作豆浆共计用时9 min。如果在温控开关闭合前加热器产生的热量70%被水吸收,且不计豆子吸收的热量。求本次制作豆浆共消耗的电能。豆浆机铭牌最大容积2 L额定频率50 Hz额定电压220 V加热器功率880 W电动机功率120 W答案:(1)见解析(2)4 A(3)1.848105 J(4)5.04105 J解析:(1)由于扩散现象
24、(或分子热运动),具有豆浆气味的分子进入空气中。(合理即可)(2)加热器单独工作时电路中的电流为I=P1U=880W220V=4A。(3)水吸收的热量Q=c水m(t末-t初)=4.2103J/(kg)1kg(64-20)=1.848105J。(4)豆浆机的水温升到64前只有加热器工作,加热器单独工作时消耗的电能W1=Q70%=1.848105J70%=2.64105J加热器单独工作的时间t1=W1P1=2.64105J880W=300s加热器和电动机一起工作的时间为t2=t-t1=960s-300s=240s9min豆浆机消耗的电能为W=W1+(P1+P2)t2=2.64105J+(880W+120W)240s=5.04105J。
