1、单元素养评价(二)(第二章)(90分钟 100分)一、选择题(本题共12小题,其中19为单选,1012为多选,每小题4分,共48分)1.下列关于电源的说法,正确的是()A.电源向外提供的电能越多,表示电动势越大 B.电动势就是电源两端的电压 C.电源的电动势与外电路有关,外电路电阻越大,电动势就越大 D.电动势越大的电源,将其他形式的能转化为电能的本领越大【解析】选D。电源向外提供的电能除与电动势有关之外,还与输出的电流、通电时间有关,故选项A错误;只有当外电路断路时,电动势才等于电源两端的电压,故选项B错误;电源的电动势由电源自身的性质决定,与有无外电路无关,故选项C错误;电动势是反映电源把
2、其他形式能转化为电能本领的物理量,故选项D正确。【加固训练】一随身听,电池给其供电的电流是8 mA,其意义说明()A.1 min电池供给1 C的电荷量 B.1 000 s电池供给8 C的电荷量 C.1 s电池供给8 C的电荷量 D.1 min电池供给8 C的电荷量【解析】选B。电流I=8 mA=810-3A,根据q=It可知:1 s供给810-3 C的电荷量、1 000 s供给8 C的电荷量、1 min 供给0.48 C的电荷量,故B正确,A、C、D错误。2.下列各物理量的表达式中,是用比值法定义该物理量的是()A.加速度a=B.电功率P=C.电场强度E=D.电流强度I=Fm2URFqUR【解
3、析】选C。a=是牛顿第二定律的表达式,表明加速度与所受的合力成正 比,与质量成反比,a=不属于比值定义法,故A错误;公式P=是纯电阻电路 中求解电功率的变形公式,不属于比值定义法,故B错误;电场强度是电荷在电场 中所受的电场力与其电荷量的比值,是用比值定义法定义的,故C正确;公式I=是欧姆定律的数学表达式,表明导体中的电流与导体两端的电压成正比,与这段 导体的电阻成反比,不属于比值定义法,故D错误。FmFm2URUR3.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,b点=,则下列说法中正确的是()A.在c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.
4、从a到b时,角增大,电源的总功率和输出功率都将增大 D.从b到c时,角增大,电源的总功率和输出功率都将减小 【解析】选D。在b点=说明此时外电阻R等于内阻,电源有最大输出功率,A错;电源总功率P总=IE,则电流越大,总功率越大,B、C错,D正确。4.如图所示,虚线框内是实用电压表电路图,当a、b间电压为4 V时,电流表指针偏转到最大刻度;当a、b间电压变为3 V时,仍欲使电流表指针偏转到最大刻度,可行的办法是()A.减小R1,减小R2 B.R2不变,减小R1 C.增大R1,减小R2 D.R1不变,增大R2 【解析】选C。电路两端总电压降低了,想要电流不变:R1不变,减小R2时,R2两端的电压变
5、小,G两端电压可能保持不变,通过G的电流可能不变,G指针仍能偏转到最大刻度,故A项错误;R2不变,其两端电压不变,R1两端电压减小,为使通过G的电流不变,应增大R1的电阻,故B项错误;增大R1,电流表满偏,其两端电压不变,通过R1时减小,通过R2的电流减小,其两端电压需要减小,R2的阻值可能减小,故C项正确;R1不变,电流表满偏,电路总电流不变,G两端电压不变,总电路电压减小,则R2的阻值需要减小,故D项错误。5.光伏产业是新能源产业的重要发展方向之一,光伏市场的发展对于优化我国能源结构、促进能源生产和消费革命、推动能源技术创新等方面都有重要的意义。如图所示,是某户居民楼顶平台安装的12块太阳
6、能电池板。据楼主介绍,利用这些电池板收集太阳能发电,发电总功率可达3 kW,工作电压为380 V,设备使用年限在25年以上;发电总功率的30%供自家使用,还有富余发电以0.4元/度(1度=1 kWh)价格并入国家电网。则下列说法可能正确的是()A.该光伏项目年发电量约为2.6104 kWh B.该光伏项目的工作总电流约为0.3 A C.该光伏项目平均每天的发电量大约可供一盏60 W的白炽灯工作600小时 D.该光伏项目富余发电的年收入约为7 000元【解析】选C。按照一天光照12 h计算,该光伏项目年发电量约为:W=Pt=3 kW 12 h365=1.314104 kWh,故A错误;根据P=U
7、I,该光伏项目的工作总电流 I=7.9 A,故B错误;根据能量守恒,该光伏项目平均每天的发电量 大约可供一盏60 W的白炽灯工作时间:t白=600 h,故C正确;该光伏项目年发电量约为:W=Pt=3 kW12 h365=1.314104 kWh,发电总功 率的30%供自家使用,还有富余发电以0.4元/度(1度=1 kWh)价格并入国家电 网,故该光伏项目富余发电的年收入:x=1.31410470%0.4=3 679.2元,故D 错误。P3 000 WU380 VLP t3 kW 12 hP0.06 kW6.如图所示是某晶体二极管的伏安特性曲线,下列说法正确的是()A.加正向电压时,二极管电阻较
8、小,且随着电压的增大而增大 B.加反向电压时,二极管电阻较大,无论加多大电压,电流都很小 C.无论是加正向电压还是加反向电压,电压和电流都不成正比,所以二极管是非线性元件 D.二极管加正向电压时,电流随电压变化是一条直线 【解析】选C。由题图可知,二极管加正向电压时电流较大,电阻较小,且随电压的增大,图线的斜率在增大,故电阻在减小,加反向电压时开始电流很小,但当反向电压很大时,二极管被击穿,电流剧增,选项C正确。7.如图为实用型高温超导电缆,利用超导电缆可实现无损耗输电。现有一直流电路,输电线的总电阻为0.4 ,它提供给用电器的电功率为40 kW,电压为 800 V。若用临界温度以下的超导电缆
9、替代原来的输电线,保持供给用电器的功率和电压不变,那么节约的电功率为()A.1 kW B.10 kW C.1.6 kW D.1.6103 kW 【解析】选A。根据P=UI可得输电线上的输电电流I=50 A,则输 电线上损失的电功率P=I2R=5020.4 W=1 000 W,则用超导电缆可节约的电能 为1 kW,故选项A正确。3P40 10 AU8008.用半导体材料制成热敏电阻,在温度升高时,电阻会迅速减小,如图所示,将一热敏电阻接入电路中,接通开关后,随温度的升高会观察到()A.电流表示数不变 B.电流表示数减小 C.电压表示数增大 D.电压表示数减小 【解析】选D。接通开关后,热敏电阻的
10、温度升高,电阻减小,总电阻减小,由 I总=得I总增大,电流表示数变大,故选项A、B错误。R1中电流I1不变,R2支路 的电流I2增大,UR2增大,又U=UR2+U热,则U热减小,电压表的示数减小,故选项C错 误,D正确。UR总9.某同学设计了一个转向灯电路,如图所示。其中L为指示灯,L1、L2分别为左、右转向灯,S为单刀双掷开关,E为电源。当S置于位置1时,以下判断正确的是()A.L的功率小于额定功率 B.L1亮,其功率等于额定功率 C.L2亮,其功率等于额定功率 D.含L支路的总功率较另一支路的大 【解析】选A。由电路结构可知,当S置于1位置时,L与L2串联后再与L1并联,由灯泡的额定电压和
11、额定功率可知,L1和L2的电阻相等。L与L2串联后的总电阻大于L1的电阻,由于电源电动势为6 V,本身有电阻,所以L1两端电压和L与L2的总电压相等,且都小于6 V,所以三只灯都没有正常发光,三只灯的实际功率都小于额定功率。含L的支路的总电阻大于L1支路的电阻,由于两条支路的电压相等,所以含L的支路的总功率小于另一支路的功率。10.如图所示的电路中,当滑动变阻器的触头向上滑动时,则()A.电源的功率变小 B.电容器贮存的电荷量变小 C.电源内部消耗的功率变大 D.电阻R消耗的电功率变小 【解析】选B、C。由闭合电路欧姆定律可知,当滑动触头向上滑动时,R总变小,I总增大,U端减小,而R1分压U1
12、增大,所以电容器上的电压减小。电源功率P总=I总E 增大,A错误;Q=CU减小,B正确;电源内部消耗功率P内=r增大,C正确;电阻R1消 耗的功率增大,R上消耗的功率无法确定,D错误。2I总11.如图所示的电路,电源内阻不能忽略,电阻R1=8 ,R2=10 ,当开关S接a端时,电压表读数为2.0 V,当开关S接到b端时,电压表读数可能为()A.1.8 V B.2.2 V C.2.4 V D.2.7 V 【解析】选B、C。当开关S从a端改接b端时,由于外电阻R2R1,故电压表读数必 增大,即U2.0 V;若电源的内阻rR外时,可视电源为恒流电源,则U外最大为 Umax=U1=2.5 V,故U2.
13、5 V,故选项B、C正确。21RR12.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上,如图中的a、b、c所示,根据图线可知()A.反映Pr变化的图线是c B.电源电动势为8 V C.电源内阻为2 D.当电流为0.5 A时,外电路的电阻为6 【解析】选A、C、D。因PE=EI,故反映PE变化的图线是a,且8=2E,故电源电动 势为4 V,B错;而Pr=I2r,故反映Pr变化的图线是c,A正确;反映PR变化的图线是b,当电流为1 A时,输出功率最大,此时R=r,根据I=得r=2,C正确;当电流 为0.5 A时,总电阻为8,外电路的电阻为6,
14、D正确。ERr二、实验题(本题共2小题,共12分)13.(6分)(2019全国卷)某小组利用图(a)所示的电路,研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系,图中V1和V2为理想电压表;R为滑动变阻器,R0为定值电阻(阻值100 );S为开关,E为电源。实验中二极管置于控温炉内,控温炉内的温度t由温度计(图中未画出)测出。图(b)是该小组在恒定电流为50.0 A时得到的某硅二极管U-t关系曲线。回答下列问题:(1)实验中,为保证流过二极管的电流为50.0 A,应调节滑动变阻器R,使电压表V1的示数为U1=mV;根据图(b)可知,当控温炉内的温度t升高时,硅二极管正向电阻 (选填“变大
15、”或“变小”),电压表V1示数 (选填“增大”或“减小”),此时应将R的滑片向 (选填“A”或“B”)端移动,以使V1示数仍为U1。(2)由图(b)可以看出U与t成线性关系,硅二极管可以作为测温传感器,该硅二极 管的测温灵敏度为|=10-3 V/(保留2位有效数字)。Ut【解析】(1)U1=IR0=5010-6100 V=5.0010-3 V=5.00 mV;由于R=,I不 变,据图(b)可知,当t升高时,正向电压U减小,故R变小;由于R变小,总电阻减小,电流增大;R0两端电压增大,即V1表示数变大;只有增大电阻才能使电流减小,故 滑动变阻器滑片向右调节,即向B端调节。(2)由图(b)可得图线
16、的斜率|=V/=2.810-3 V/。答案:(1)5.00 变小 增大 B(2)2.8 UIUt0.440.30803014.(6分)(2020全国卷)某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx,所用电压表的内阻为1 k,电流表内阻为0.5 ,该同学采用两种测量方案,一种是将电压表跨接在图(a)所示电路的O、P两点之间,另一种是跨接在O、Q两点之间。测量得到如图(b)所示的两条U-I图线,其中U与I分别为电压表和电流表的示数。回答下列问题:(1)图(b)中标记为的图线是采用电压表跨接在 (选填“O、P”或“O、Q”)两点的方案测量得到的。(2)根据所用实验器材和图(b)可判断,由图线 (选填
17、“”或“”)得到的结果更接近待测电阻的真实值,结果为 (保留1位小数)。(3)考虑到实验中电表内阻的影响,需对(2)中得到的结果进行修正,修正后待测电阻的阻值为 (保留1位小数)。【解析】(1)若将电压表跨接在O、P之间,I=,解得U=I,根 据一次函数关系可知对应斜率为 ,且 Rx,结 合图像的斜率可知kIkII,所以图线是采用电压表跨接在O、P之间。(2)、(3)因为待测电阻为几十欧姆的电阻,通过图像斜率估算待测电阻为50 左右,而 =20、=100,则 说明电流表的分压较小,电压表的分流较大,所以电压表应跨接在O、Q之间,所以选择图线I得到的结果 较为准确。VxUURRxVxVR RRR
18、xVxVR RRRxVxVR RRRVR1 000R50 xAR50R0.5VxxARRRR，根据图像可知Rx+RA=50.5,考虑电流表内阻,修正后待测 电阻的阻值Rx=50.5-0.5=50.0。答案:(1)O、P(2)I 50.5(3)50.0s 3 V 1 V59.6 mA 20 mA【方法技巧】电流表内、外接法的选择(1)阻值比较法:先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较,若Rx较 小,宜采用电流表外接法;若Rx较大,宜采用电流表内接法。简单概括为“大内偏 大,小外偏小”。(2)临界值计算法:Rx 时,用电流表内 接法。VAR RVAR R(3)实验试探法:如图,让电压表一
19、根接线柱P先后与a、b处接触一下,如果电压表的示数有较大的变化,而电流表的示数变化不大,则可采用电流表外接法;如果电流表的示数有较大的变化,而电压表的示数变化不大,则可采用电流表内接法。三、计算题(本题共4小题,共40分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)15.(6分)一个量程为15 V的电压表,串联一个R1=3 k 的电阻后,测量某电路两端的电压时,电压表示数为12 V,若已知该电路两端的实际电压为15 V,试求:(1)该电压表的内阻RV;(2)将该电压表改装成量程为090 V的电压表,应串联电阻的阻值R2。【解析】(1)当电压表串联电阻测量某电路两端的电压时,电压表两端
20、的电压为 U=12 V,电阻分得的电压为U1=3 V 据 得RV=R1=12 k。(3分)(2)将这个电压表改装成量程为90 V的电压表,原电压表两端最大分得的电压为 UV=15 V,串联电阻分得的电压U2=75 V 据 得R2=60 k。(3分)答案:(1)12 k(2)60 k V11RUUR1UUVV22URUR16.(9分)电动自行车因其价格相对于摩托车低廉,而且污染小,受到人们的喜爱。某品牌电动自行车的铭牌如下表所示。(1)求此车所装电动机的线圈的电阻;(2)求此车所装电动机在额定电压下正常工作时的效率;(3)一个60 kg的人骑着此车,如果电动自行车所受阻力为车和人总重量的0.02
21、,求在平直的公路上行驶的最大速度是多大?(g取10 m/s2)规格 后轮驱动直流永磁电机 车型:20 电动机输出功率:175 W 整车质量:40 kg 额定工作电压:36 V 最大载重量:120 kg 额定工作电流:5 A【解析】(1)由铭牌上的信息可得电动机的输出功率P出=175 W,而线圈的发热功 率P热=I2R,(1分)电动机工作时,由能量守恒定律,有P=P出+P热,(1分)即IU=175 W+I2R,解得R=0.2。(2分)(2)电动机在额定电压下正常工作时的效率=97%。(2分)(3)当电动自行车达到最大速度时,合外力为零,即 F=Ff=(M+m)g,又P出=Fv,解得v=8.75
22、m/s。(3分)答案:(1)0.2 (2)97%(3)8.75 m/s P175 WIU5 A 36 V出fPF出17.(10分)利用电动机通过如图所示的电路提升重物,已知电源电动势E=6 V,电源内阻r=1 ,电阻R=3 ,重物质量m=0.10 kg,当将重物固定时,理想电压表的示数为5 V,当重物不固定,且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时,电压表的示数为5.5 V,(不计摩擦,g取10 m/s2)。求:(1)串联入电路的电动机内阻为多大?(2)重物匀速上升时的速度大小。(3)匀速提升重物3 m需要消耗电源多少能量?【解析】(1)由题,电源电动势E=6 V,电源内阻r=1,当将重物固定时
23、,电压表 的示数为5 V,则根据闭合电路欧姆定律得,电路中电流为:I=(2分)电动机的电阻:RM=2(2分)(2)当重物匀速上升时,电压表的示数为U=5.5 V,电路中电流为:I=0.5 A(1分)电动机两端的电压为:UM=E-I(R+r)=6 V-0.5(3+1)V=4 V(1分)故电动机的输入功率:P=UMI=40.5 W=2 W(1分)根据能量转化和守恒定律得:UMI=mgv+I2RM 代入解得,v=1.5 m/s(1分)EU65 Ar1UIR5 1 3I1 EUr(3)匀速提升重物3 m所需要的时间:t=2 s(1分)则消耗的电能:W=EIt=60.52 J=6 J(1分)答案:(1)
24、2 (2)1.5 m/s(3)6 J h3 sv1.518.(15分)在如图甲所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100 ,R2的阻值未知,R3是一滑动变阻器,在其滑片从最左端滑至最右端的过程中,测得电源的端电压U随干路电流I的变化图线如图乙所示。其中图线上的A、B两点是滑动变阻器的滑片在两个不同端点时分别得到的。求:(1)电源的电动势和内阻;(2)定值电阻R2的值;(3)滑动变阻器R3的最大值;(4)上述过程中R1上得到的最大功率以及电源的最大输出功率。【解析】(1)由闭合电路欧姆定律 U=E-Ir,(1分)将图象中A、B两点的电压和电流代入,解得 E=20 V,r=20 。(2分
25、)(2)当R3的滑片滑到最右端时,R3、R1均被短路,此时外电路电阻等于R2,且对应于 图线上B点,故由B点的U、I值可求出R2的阻值为 R2=5 。(2分)BBU4I0.8(3)滑动变阻器的滑片置于最左端时,R3阻值最大。设此时外电路总电阻为R,由 图象中A点坐标求出 R=80(2分)又R=+R2(1分)代入数据可解得R3=300。(2分)AAU16I0.21313R RRR(4)R3调到最大值时,R1、R3两端的电压达到最大值,R1消耗的功率也达到最大。由于此时对应于图象上A点,故电路中总电流I=0.2 A。(1分)R1两端的最大电压为 UR1=E-I(R2+r)=20 V-0.2(5+20)V=15 V。(1分)R1消耗的最大功率为 PR1=2.25 W。(1分)当R3的滑片从最右端滑至最左端时,外电路总电阻从小于电源内阻r变至大于r,当外电阻和内阻相等时,电源输出功率最大,其值为 Pmax=5 W。(2分)22R11U15 WR10022E20W4r4 20答案:(1)20 V 20 (2)5 (3)300 (4)2.25 W 5 W
