1、2016年全国100所名校单元测试示范物理试卷（十）一、选择题部分共10小题在每小题给出的四个选项中，1-5小题只有一个选项正确，7-10小题有多个选项正确；全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分1关于电流，下列说法中正确的是（）A通过导体截面的电荷量越多，电流越大B电流是自由电荷的定向移动形成的，其速率接近光速C电流越大，单位时间内通过导体截面的电荷量就越多D电流的方向与电子移动的方向相同2下列关于电源电动势的说法正确的是（）A电源是通过静电力把其它形式的能转化为电能的装置B在电源内部正电荷从低电势处向高电势处移动C电源电动势反映了电源内部非静电力做功的本领D把同一电源接在不
2、同的电路中，电源的电动势随外电阻的增大而增大3研究小组描绘一个柱状电阻的电流随电压的变化关系图线，描绘出的曲线的一端如图中AB段曲线所示，则以下说法正确的是（）A曲线上B点对应的电阻为12B曲线上B点对应的电阻为40C在AB段中，导线的电阻因温度的影响改变了1D在AB段中，导线的电阻因温度的影响改变了94LED灯已逐渐走入千家万户，与普通光源相比，LED灯更节能环保，发光时发热量极低；实验小组研究图甲所示的某种LED灯得到如图乙所示的UI图线，这种LED灯工作时需要达到开启电压U0，当达到开启电压，灯亮后，即使电压升高很大，电流只略有增大，因此LED灯普遍使用的是恒流电源现测得此LED灯工作时
3、电流为I1，下列说法正确的是（）ALED灯为线性元件BLED灯为纯电阻元件CLED灯在P点工作时其电阻RP在数值上等于过P点的切线的斜率DLED灯在P点工作时其功率为PP=U1I15如图所示，直线A是电源的路端电压和电流的关系图线，直线B、C分别是电阻R1、R2的两端电压与电流的关系图线，若这两个电阻分别接到这个电源上，则（）AR1接在电源上时，电源的效率高BR2接在电源上时，电源的效率高CR1接在电源上时，电源的输出功率大D电源的输出功率一样大6平行板电容器的两极板水平放置并接入如图所示电路中，其中R1、R2均为可变电阻现闭合开关，电路达到稳定时，平行板电容器间一个带电油滴悬浮在两板之间保持
4、静止不动下列做法仍能使油滴保持静止不动的是（）A增大R1的阻值B增大R2的阻值C断开开关D增大两板间的距离7关于电阻率，下列说法正确的是（）A电阻率与导体的长度L和横截面积S有关B电阻率表征了导体材料导电能力的强弱，由导体的材料决定，与温度有关C导体的电阻率越大，电阻也越大D某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电阻8一个微型吸尘器的直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，将它接在电动势为E，内阻为r的直流电源的两极间，电动机恰好能正常工作，则（）A电动机消耗的总功率为UIB电动机消耗的热功率为C电源的输出功率为EID电源的效率为19在校园冬季安全大检查中，某研究
5、性学习小组发现学校宿舍楼的火警报警装置的电路如图所示R1为热敏电阻，温度升高时，R1急剧减小，当电铃两端电压达到一定值时，电铃会响，则下列说法正确的是（）A若报警器的电池老化（内阻变大，电动势不变），不会影响报警器的安全性能B若实验时发现当有火时装置不响，应把R2的滑片P向下移C若实验时发现当有火时装置不响，应把R2的滑片P向上移D增大电源的电动势，会使报警的临界温度降低10实验小组利用如图电路研究电压的变化U与电流的变化I的关系，电流表、电压表均为理想电表，D为理想二极管，C为电容器闭合开关S至电路稳定后，将滑动变阻器滑片P向左移动一小段距离，结果发现电压表V1的示数改变量大小为U1，电压表
6、V2的示数改变量大小为U2，电流表A的示数改变量大小为I，则下列判断正确的有（）A的值变大B的值变大的值不变，且始终等于电源内阻rC电压表V1的示数与电流表示数的比值变大D滑片向左移动的过程中，电容器的电容减少，带电荷量也减少二、科学探究与实验题（本题共2小题，共计15分）11实验室购买了一捆标称长度为100m的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度该同学首先测得导线横截面积为1.0mm2，查得铜的电阻率为1.7108m，再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻Rx，从而确定导线的实际长度可供使用的器材有：电流表：量程0.6A，内阻约0.2；电压表：量程3V，内阻约9k；滑动变阻器R1：最大阻值5；
7、滑动变阻器R2：最大阻值20；定值电阻：R0=3；电源：电动势6V，内阻可不计；开关、导线若干回答下列问题：（1）实验中滑动变阻器应选（填“R1”或“R2”），闭合开关S前应将滑片移至端（填“a”或“b”）（2）在实物图中，已正确连接了部分导线，请根据图甲电路完成剩余部分的连接（3）调节滑动变阻器，当电流表的读数为0.50A时，电压表示数如图乙所示，读数为V（4）导线实际长度为m（保留2位有效数字）12研究性学习小组在测量电源的电动势和内阻的实验中，选用如下器材：待测电源甲（电动势约为9V）；待测电源乙和丙；定值电阻R0=10；电压表（量程3V，可视为理想电压表）；灵敏电流计；电阻箱R（099
8、9.9）；开关S（1）某同学设计了如图甲所示的实验电路图测量电源甲实验时，应先将电阻箱的电阻调到（选填“最大值”“最小值”或“任意值”）（2）根据实验数据描点，绘出的R图象是一条直线若直线的斜率为k，在坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E=V，内阻r=（用k、b和R0表示）（3）选用合适的器材，利用图乙所示的电路分别测定电源乙和丙的电动势和内阻，实验时改变电阻箱的阻值，记录外电路的总电阻R，用灵敏电流计A测得对应的电流值I多次测量后分别得到如图丙所示的两条R关系图象A和B由图象A可知电池乙的电动势E乙=V，内阻r乙=若该同学在处理实验数据时，误将R作为外电路的总电阻R，漏算了R0，则最终将得
9、到电池丙的电动势测量值真实值（填“大于”“等于”或“小于”）三、论述计算题（本题解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤只写出最后答案的不能得分有数据计算的题，答案中必须明确写出数值和单位共4小题，共45分）13一台小型电动机在3V电压下工作，用此电动机提升所受重力为4N的物体时，通过它的电流是0.2A在30s内可使该物体被匀速提升3m若不计除电动机线圈生热之外的能量损失，求：（1）电动机的输入功率；（2）在提升重物的30s内，电动机线圈所产生的热量；（3）线圈的电阻14如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1=300，R2阻值未知，R3为一滑动变阻器当其滑片P从左端滑至右
10、端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P分别在变阻器的左右两个端点得到的求：（1）电源的电动势和内阻；（2）定值电阻R2的阻值；（3）滑动变阻器的最大阻值15有一种“电测井”技术，用钻头在地上钻孔，通过在钻孔进行的电特性测量，可以反映地下的有关情况，如图为一钻孔，其形状为均匀圆柱体，半径为10cm，设里面充满浓度均匀的盐水，其电阻率=0.314m现在，在钻孔的上表面和底部加上电压U=100V，测得电流I=100mA，求：（1）钻孔的深度；（2）若截取一段含盐水的圆柱体与某一电源（电动势200V，内阻100）相连，通电10分钟，当截取圆柱体的长度为多少
11、时，盐水产生的热量最多，最多为多少？16一个内阻为1、电动势未知的电源接入如图所示电路，已知两定值电阻R1和R2的阻值分别为2和6，小灯泡L规格“3V 1.5W”，且忽略温度对小灯泡电阻的影响当滑动变阻器R3的滑片P移到最右端a时，理想电流表示数为1A，灯L能正常发光（1）求电源的电动势（2）求当P移到最左端b时，电流表的示数；（3）当滑动变阻器的Pb段电阻多大时，变阻器R3上消耗的功率最大？最大值多大？附加题（15分，不计入试卷总分）17如图所示是一个货物运输装置示意图，BC是平台，AB是长L=12m的传送带，BA两端的高度差h=2.4m传送带在电动机M的带动下顺时针匀速转动，安全运行的最大
12、速度为vm=6m/s假设断电后，电动机和传送带都立即停止运动现把一个质量为20kg的货物，轻轻放上传送带上的A点，然后被传送带运输到平台BC上，货物与传送带之间的动摩擦因数为0.4由于传送带较为平坦，可把货物对传送带的总压力的大小近似等于货物的重力：由于轮轴等方面的摩擦，电动机（转化为机械功）的效率为80%取g=10m/s2求：（1）要使该货物能到达BC平台，求电动机需工作的最短时间（2）要把货物尽快地运送到BC平台，电动机的最大输出功率至少能多大？（3）如果电动机接在输出电压为120V的恒压电源上，电动机的内阻r=6，在把货物最快地运送到BC平台的过程中，电动机消耗的电能共有多少？2016年
13、全国100所名校单元测试示范物理试卷（十）参考答案与试题解析一、选择题部分共10小题在每小题给出的四个选项中，1-5小题只有一个选项正确，7-10小题有多个选项正确；全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分1关于电流，下列说法中正确的是（）A通过导体截面的电荷量越多，电流越大B电流是自由电荷的定向移动形成的，其速率接近光速C电流越大，单位时间内通过导体截面的电荷量就越多D电流的方向与电子移动的方向相同【考点】电流、电压概念【分析】明确电流的定义，知道电流大小取决于电量与时间的比值，与电量无关；同时知道电流的方向为正电荷定向移动的方向相同【解答】解：A、根据电流的定义I=可知，单位
14、时间内通过导体截面上的电荷量越多，则电流越大；故A错误，C正确；B、电流是由自由电荷的定向移动形成的，但是电荷定向移动的速率远小于光速；故B错误；D、电流的方向与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反；故D错误；故选：C2下列关于电源电动势的说法正确的是（）A电源是通过静电力把其它形式的能转化为电能的装置B在电源内部正电荷从低电势处向高电势处移动C电源电动势反映了电源内部非静电力做功的本领D把同一电源接在不同的电路中，电源的电动势随外电阻的增大而增大【考点】电源的电动势和内阻【分析】电源没有接入外电路时两极间的电压等于电源电动势电动势表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小，反
15、映了电源内部非静电力做功的本领，电动势与外电路无关【解答】解：A、电源是通过内部非静电力把其它形式的能转化为电能的装置，故A错误；B、在电源内部，电流方向从负极指向正极，所以正电荷从低电势处向高电势处，故B正确；C、电动势表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小，反映了电源内部非静电力做功的本领，故C正确；D、把同一电源接在不同的电路中，电源的电动势不变，故D错误故选：BC3研究小组描绘一个柱状电阻的电流随电压的变化关系图线，描绘出的曲线的一端如图中AB段曲线所示，则以下说法正确的是（）A曲线上B点对应的电阻为12B曲线上B点对应的电阻为40C在AB段中，导线的电阻因温度的影响改变了1D在A
16、B段中，导线的电阻因温度的影响改变了9【考点】欧姆定律【分析】由图得出AB两点对应的坐标，再根据欧姆定律即可求得两点的电阻值，从而求出电阻的改变量【解答】解：A、曲线上B点对应的电阻为：R=40；故A错误；B正确；C、由A点电阻RA=30，则说明导线电阻因温度改变了15；故CD错误；故选：B4LED灯已逐渐走入千家万户，与普通光源相比，LED灯更节能环保，发光时发热量极低；实验小组研究图甲所示的某种LED灯得到如图乙所示的UI图线，这种LED灯工作时需要达到开启电压U0，当达到开启电压，灯亮后，即使电压升高很大，电流只略有增大，因此LED灯普遍使用的是恒流电源现测得此LED灯工作时电流为I1，
17、下列说法正确的是（）ALED灯为线性元件BLED灯为纯电阻元件CLED灯在P点工作时其电阻RP在数值上等于过P点的切线的斜率DLED灯在P点工作时其功率为PP=U1I1【考点】欧姆定律；电功、电功率【分析】线性元件指图线为直线的元件；LED灯为半导体元件；根据欧姆定律求出电阻值；根据电功率的公式P=UI计算电功率【解答】解：A、线性元件指图线为直线的元件，由图可知，LED灯不是线性元件故A错误；B、LED灯为半导体元件，特点伏安特性曲线不同与纯电阻元件故B错误；C、根据欧姆定律可知，LED灯在P点工作时其电阻RP在数值上等于P点与坐标原点的连线的斜率，即：故C错误；D、根据电功率的计算公式可知
18、，LED灯在P点工作时其功率为PP=U1I1故D正确故选：D5如图所示，直线A是电源的路端电压和电流的关系图线，直线B、C分别是电阻R1、R2的两端电压与电流的关系图线，若这两个电阻分别接到这个电源上，则（）AR1接在电源上时，电源的效率高BR2接在电源上时，电源的效率高CR1接在电源上时，电源的输出功率大D电源的输出功率一样大【考点】路端电压与负载的关系；电功、电功率【分析】电源的效率等于电源输出功率与电源总功率的百分比根据效率的定义，找出效率与电源路端电压的关系，由图读出路端电压，就能求出效率电源与电阻的UI图线的交点，表示电阻接在电源上时的工作状态，可读出电压、电流，算出电源的输出功率，
19、进而比较大小【解答】解：A、B，电源的效率=，效率与路端电压成正比，R1接在电源上时路端电压大，效率高，故A正确，B错误 C、D，由图线的交点读出，R1接在电源上时U=U0，I=I0，电源的输出输出功率P1=UI=U0I0；R2接在电源上时U=U0，I=I0，电源的输出输出功率P2=UI=U0I0，故C、D均错误故选：A6平行板电容器的两极板水平放置并接入如图所示电路中，其中R1、R2均为可变电阻现闭合开关，电路达到稳定时，平行板电容器间一个带电油滴悬浮在两板之间保持静止不动下列做法仍能使油滴保持静止不动的是（）A增大R1的阻值B增大R2的阻值C断开开关D增大两板间的距离【考点】闭合电路的欧姆
20、定律；电容；带电粒子在混合场中的运动【分析】电路稳定时，电容器的电压等于可变电阻R1的电压，改变本题关键分析电容器的电压是否变化以及知道电容器两端的电压等于R3两端的电压对电容器的电压没有影响根据欧姆定律确定电容器电压如何变化，即可进行判断【解答】解：A、增大R1，R1分担的电压变大，则电容器两端的电压增大，电容器板间场强增大，油滴所受的电场力增大，油滴将向上运动，故A错误B、R2对电容器的电压没有影响，则增大R2的阻值时电容器板间电压和场强不变，油滴仍静止不动；故B正确C、断开开关时，电容器要放电，板间场强减小，油滴将向下运动，故C错误D、增大两板间的距离时，电容器的电压不变，由E=知，板间
21、场强减小，油滴将向下运动，故D错误故选：B7关于电阻率，下列说法正确的是（）A电阻率与导体的长度L和横截面积S有关B电阻率表征了导体材料导电能力的强弱，由导体的材料决定，与温度有关C导体的电阻率越大，电阻也越大D某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电阻【考点】电阻定律【分析】电阻率是描述材料导电能力的物理量，材料的电阻率由材料本身性质决定，与材料长度和横截面积无关，受温度影响【解答】解：A、电阻率与导体的长度L和横截面积S无关，故A错误；B、电阻率表征了导体材料导电能力的强弱，由导体的材料决定，与温度有关，故B正确；C、导体电阻与导体电阻率、导体长度、横截面积决定，导体的电阻
22、率越大，电阻不一定越大，故C错误；D、某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电阻，故D正确；故选BD8一个微型吸尘器的直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，将它接在电动势为E，内阻为r的直流电源的两极间，电动机恰好能正常工作，则（）A电动机消耗的总功率为UIB电动机消耗的热功率为C电源的输出功率为EID电源的效率为1【考点】电功、电功率【分析】在计算电功率的公式中，总功率用P=IU来计算，发热的功率用P=I2R来计算，如果是计算纯电阻的功率，这两个公式的计算结果是一样的，但对于电动机等非纯电阻，第一个计算的是总功率，第二个只是计算发热的功率，这两个的计算结果是不
23、一样的【解答】解：A、电动机消耗的总功率应该用P=IU来计算，所以总功率为IU，所以A正确；B、电动机消耗的热功率应该用P=I2R来计算，所以热功率P=I2R，所以B错误C、电源的输出功率等于电动机的输入功率，得P出=UI故C错误D、电源的总功率为IE，内部发热的功率为I2r，所以电源的效率为=l，所以D正确故选AD9在校园冬季安全大检查中，某研究性学习小组发现学校宿舍楼的火警报警装置的电路如图所示R1为热敏电阻，温度升高时，R1急剧减小，当电铃两端电压达到一定值时，电铃会响，则下列说法正确的是（）A若报警器的电池老化（内阻变大，电动势不变），不会影响报警器的安全性能B若实验时发现当有火时装置
24、不响，应把R2的滑片P向下移C若实验时发现当有火时装置不响，应把R2的滑片P向上移D增大电源的电动势，会使报警的临界温度降低【考点】闭合电路的欧姆定律；传感器在生产、生活中的应用【分析】若报警器的电池老化（内阻变大）电动势不变，报警器的电压变小，电铃将不会响若试验时发现有火点时装置不响，说明报警器的电压较小，要增大其电压，必须R2的滑片P向上移增大电源的电动势，会使报警的临界温度降低【解答】解：A、若报警器的电池老化（内阻变大）电动势不变，报警器的电压变小，电铃将不会响，所以会影响报警器的安全性能故A错误B、C若试验时发现有火点时装置不响，说明报警器的电压较小，要增大其电压，根据串联电路分压的
25、特点可知，必须增大R2，应把R2的滑片P向上移故B错误，C正确D、增大电源的电动势，报警器的电压变大，相当于电动势不变，R1变小，所以会使报警的临界温度降低故D正确故选：CD10实验小组利用如图电路研究电压的变化U与电流的变化I的关系，电流表、电压表均为理想电表，D为理想二极管，C为电容器闭合开关S至电路稳定后，将滑动变阻器滑片P向左移动一小段距离，结果发现电压表V1的示数改变量大小为U1，电压表V2的示数改变量大小为U2，电流表A的示数改变量大小为I，则下列判断正确的有（）A的值变大B的值变大的值不变，且始终等于电源内阻rC电压表V1的示数与电流表示数的比值变大D滑片向左移动的过程中，电容器
26、的电容减少，带电荷量也减少【考点】闭合电路的欧姆定律；电容【分析】由电路图先明确电路的结构，再根据滑动变阻器的移动明确电阻的变化；由闭合电路欧姆定律可知电路电流的变化，则可分析内电压、路端电压及各部分电压的变化【解答】解：由图可知R1与R串联，V1测R两端的电压，V2测路端的电压A、若将P向左端移动，则滑动变阻器接入电阻增大，由闭合电路欧姆定律可知，电路中总电流减小，则内电压减小，路端电压增大，即电压表V2的示数增大，R1两端的电压减小，所以V1的示数增大根据闭合电路欧姆定律得：U1=EI（R1+r），则=R1+r，所以不变；故A错误B、根据闭合电路欧姆定律得：由U2=EIr，则=r，所以不变
27、故B正确C、根据欧姆定律得等于滑动变阻器的阻值，所以比值变大，故C正确；D、滑片向左移动的过程中，电容器的电压减小，由于理想二极管具有单向导通作用，所以电容器所带的电荷量不变，故D错误；故选：BC二、科学探究与实验题（本题共2小题，共计15分）11实验室购买了一捆标称长度为100m的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度该同学首先测得导线横截面积为1.0mm2，查得铜的电阻率为1.7108m，再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻Rx，从而确定导线的实际长度可供使用的器材有：电流表：量程0.6A，内阻约0.2；电压表：量程3V，内阻约9k；滑动变阻器R1：最大阻值5；滑动变阻器R2：最大阻值20；
28、定值电阻：R0=3；电源：电动势6V，内阻可不计；开关、导线若干回答下列问题：（1）实验中滑动变阻器应选R2（填“R1”或“R2”），闭合开关S前应将滑片移至a端（填“a”或“b”）（2）在实物图中，已正确连接了部分导线，请根据图甲电路完成剩余部分的连接（3）调节滑动变阻器，当电流表的读数为0.50A时，电压表示数如图乙所示，读数为2.3V（4）导线实际长度为94m（保留2位有效数字）【考点】伏安法测电阻【分析】（1）本实验采用限流法测电阻，所以滑动变阻器的最大阻值应为R0和Rx总阻值的4倍以上，闭合开关S前应将滑片移至阻值最大处；（2）根据实验电路图，连接实物图；（3）根据图乙读出电压，注意
29、估读；（4）根据欧姆定律及电阻定律即可求解【解答】解：（1）本实验采用限流法测电阻，所以滑动变阻器的最大阻值应为R0和Rx总阻值的4倍以上，R0=3，所以滑动变阻器选R2，闭合开关S前应将滑片移至阻值最大处，即a处；（2）根据实验电路图，连接实物图，如图所示：（3）电压表量程为3V，由图乙所示电压表可知，其分度值为0.1V所示为：2.30V；（4）根据欧姆定律得：R0+Rx=4.6，则Rx=1.6由电阻定律：Rx=可知：L=，代入数据解得：L=94m；故答案为：（1）R2，a；（2）如图所示；（3）2.30；（4）9412研究性学习小组在测量电源的电动势和内阻的实验中，选用如下器材：待测电源甲
30、（电动势约为9V）；待测电源乙和丙；定值电阻R0=10；电压表（量程3V，可视为理想电压表）；灵敏电流计；电阻箱R（0999.9）；开关S（1）某同学设计了如图甲所示的实验电路图测量电源甲实验时，应先将电阻箱的电阻调到最大值（选填“最大值”“最小值”或“任意值”）（2）根据实验数据描点，绘出的R图象是一条直线若直线的斜率为k，在坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E=V，内阻r=R0（用k、b和R0表示）（3）选用合适的器材，利用图乙所示的电路分别测定电源乙和丙的电动势和内阻，实验时改变电阻箱的阻值，记录外电路的总电阻R，用灵敏电流计A测得对应的电流值I多次测量后分别得到如图丙所示的两条R关系
31、图象A和B由图象A可知电池乙的电动势E乙=2.0V，内阻r乙=0.5若该同学在处理实验数据时，误将R作为外电路的总电阻R，漏算了R0，则最终将得到电池丙的电动势测量值相等真实值（填“大于”“等于”或“小于”）【考点】测定电源的电动势和内阻【分析】（1）实验中应保证开始时的电流最小，可以保证电路安全，由闭合电路欧姆定律可知应如何调节滑动变阻器；（2）由题意及闭合电路欧姆定律可得出R的关系，结合图象可知其斜率及截距的含义，从而可以得出电动势和内电阻（3）根据电路图应用欧姆定律求出函数表达式，根据函数表达式与图象求出电源电动势与内阻再根据实验原理分析实验误差【解答】解：（1）电路为限流接法，开始时应
32、让电流最小，然后再逐渐增大，故开始时滑动变阻器应达到最大值处； （2）由闭合电路欧姆定律可得：U=R0， =+；由函数知识可知：图象的斜率k=，故E=；图象与纵坐标的交点b=+，r=R0；（3）由图甲所示图象可知，在闭合电路中，电源电动势E=I（R+r）=I（R0+R1+r），则=R+，由数学知识得，纵轴截距表示，斜率表示电动势的倒数，由图示图线a可知：斜率k=0.5，则电源电动势E=2.0V，电源内阻r=0.5若该同学在处理实验数据时，误将R作为外电路的总电阻阻值R，漏算了R0，即将R0和r等效看成为电源的内阻故测量的内阻偏大，但由于外电路断路时，内阻不再分压，故测量值即为电源的电动势，故电
33、动势没有误差； 故答案为：（1）最大值；（2）；R0；（3）2.0；0.5；相等三、论述计算题（本题解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤只写出最后答案的不能得分有数据计算的题，答案中必须明确写出数值和单位共4小题，共45分）13一台小型电动机在3V电压下工作，用此电动机提升所受重力为4N的物体时，通过它的电流是0.2A在30s内可使该物体被匀速提升3m若不计除电动机线圈生热之外的能量损失，求：（1）电动机的输入功率；（2）在提升重物的30s内，电动机线圈所产生的热量；（3）线圈的电阻【考点】电功、电功率；能量守恒定律【分析】（1）由P=UI求出电动机的输入功率（2）电动机总功率等
34、于热功率与输出功率之和，由P=Fv求出电动机的输出功率，然后求出线圈的热功率（3）由电功率公式Q=I2r的变形公式求出线圈电阻【解答】解：（1）电动机的输入功率P入=UI=0.23 W=0.6 W（2）电动机提升重物的机械功率P机=Fv=（43/30）W=0.4 W根据能量关系P入=P机+PQ，得生热的功率PQ=P入P机=（0.60.4）W=0.2 W所生热量Q=PQt=0.230 J=6 J（3）由焦耳定律Q=I2Rt，得线圈电阻R=5答：（1）电动机的输入功率为0.6W（2）线圈电阻产生的热量为6J（3）线圈电阻为514如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1=300，R2阻值未
35、知，R3为一滑动变阻器当其滑片P从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P分别在变阻器的左右两个端点得到的求：（1）电源的电动势和内阻；（2）定值电阻R2的阻值；（3）滑动变阻器的最大阻值【考点】闭合电路的欧姆定律【分析】（1）电源的路端电压随电流的变化图线斜率大小等于电源的内阻，由闭合电路欧姆定律求出电动势（2）当滑片滑到最右端时，R1被短路，外电路的电阻最小，电流最大，读出电流和电压，由欧姆定律求出R2的阻值；（3）滑动变阻器阻值最大时，外电阻最大，电流最小，由图读出电压和电流，由欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值【解答】解：（1）因为题
36、图乙中AB的延长线交U轴于20 V处，交I轴于1.0 A处 所以电源的电动势为：E=20 V，内阻：r=20（2）当P滑到R3的右端时，电路参数对应题图乙中的B点，即U2=4 V、I2=0.8 A，得R2=5（3）当P滑到R3的左端时，由题图乙知此时U外=16 V，I总=0.2 A 所以R外=80 因为R外=+R2所以 R3=100 答：（1）电源的电动势为20V，内阻为20；（2）定值电阻R2的阻值为5；（3）滑动变阻器的最大阻值为10015有一种“电测井”技术，用钻头在地上钻孔，通过在钻孔进行的电特性测量，可以反映地下的有关情况，如图为一钻孔，其形状为均匀圆柱体，半径为10cm，设里面充满
37、浓度均匀的盐水，其电阻率=0.314m现在，在钻孔的上表面和底部加上电压U=100V，测得电流I=100mA，求：（1）钻孔的深度；（2）若截取一段含盐水的圆柱体与某一电源（电动势200V，内阻100）相连，通电10分钟，当截取圆柱体的长度为多少时，盐水产生的热量最多，最多为多少？【考点】电阻定律；闭合电路的欧姆定律【分析】（1）由欧姆定律求出电阻，由电阻定律求出深度；（2）当电源的内、外电阻相等时，电源的输出功率最大，根据电阻定律求解长度，根据焦耳定律求解热量【解答】解：（1）盐水电阻R=1000由电阻定律R=、S=r2=3.14102m2解得：h=100m（2）当圆柱体的电阻与电源的内电阻
38、相等时，电源的输出功率最大，盐水产生的热量最多，电源内电阻R=100，则截取圆柱体的电阻也应该有R=100；此时截取圆柱体长度：l=则圆柱体与电源所组成的电路的电流为：I=1A热量最多为：Q=I2Rt=121001060J=6104J答：（1）钻孔的深度为100m；（2）当截取圆柱体的长度为10m时，盐水产生的热量最多，最多为6104J16一个内阻为1、电动势未知的电源接入如图所示电路，已知两定值电阻R1和R2的阻值分别为2和6，小灯泡L规格“3V 1.5W”，且忽略温度对小灯泡电阻的影响当滑动变阻器R3的滑片P移到最右端a时，理想电流表示数为1A，灯L能正常发光（1）求电源的电动势（2）求当
39、P移到最左端b时，电流表的示数；（3）当滑动变阻器的Pb段电阻多大时，变阻器R3上消耗的功率最大？最大值多大？【考点】闭合电路的欧姆定律【分析】（1）根据闭合电路欧姆定律，即可求解电源的电动势；（2）根据外电路只有R1时，结合公式I=，即可求解；（3）根据电路的串并联电阻值求法，结合闭合电路欧姆定律，及数学知识，即可求解【解答】解：（1）根据闭合电路欧姆定律，则有：E=I（R1+r）+UL=1（2+1）+3=6V（2）当外电路只有R1时，那么电路中电流I=2A（3）灯泡的电阻为：RL=6灯泡与变阻器并联阻值为：RL3=电路中的总电流：I= 将已知量代入，化简，解得：I=而U3=IRL3=所以，
40、变阻器消耗的功率为：P3=所以，当R3=2，变阻器消耗的功率最大为：P3m=2W；答：（1）电源的电动势6V；（2）当P移到最左端b时，电流表的示数2A；（3）当滑动变阻器的Pb段电阻2时，变阻器R3上消耗的功率最大，最大值为2W附加题（15分，不计入试卷总分）17如图所示是一个货物运输装置示意图，BC是平台，AB是长L=12m的传送带，BA两端的高度差h=2.4m传送带在电动机M的带动下顺时针匀速转动，安全运行的最大速度为vm=6m/s假设断电后，电动机和传送带都立即停止运动现把一个质量为20kg的货物，轻轻放上传送带上的A点，然后被传送带运输到平台BC上，货物与传送带之间的动摩擦因数为0.
41、4由于传送带较为平坦，可把货物对传送带的总压力的大小近似等于货物的重力：由于轮轴等方面的摩擦，电动机（转化为机械功）的效率为80%取g=10m/s2求：（1）要使该货物能到达BC平台，求电动机需工作的最短时间（2）要把货物尽快地运送到BC平台，电动机的最大输出功率至少能多大？（3）如果电动机接在输出电压为120V的恒压电源上，电动机的内阻r=6，在把货物最快地运送到BC平台的过程中，电动机消耗的电能共有多少？【考点】动能定理的应用；牛顿第二定律；功率、平均功率和瞬时功率【分析】（1）要使时间最短，货物应一直加速，根据牛顿第二定律求解加速度，然后根据位移时间关系公式列式求解时间；（2）已知货物的
42、质量可以得到重力，已知重力和上升高度，利用W=Gh计算克服重力做的功；已知克服重力做的功和转化效率，可以得到电动机做的功；利用电动机做的功和做功时间，得到电动机的输出功率；（3）电动机消耗的总电能包括两部分：克服重力做的功和产生热量消耗的电能，根据等量关系列出方程求解正常工作电流；根据W=UIt计算消耗的总电能【解答】解：（1）要使时间最短，货物应一直加速，设匀加速上行的加速度为a1，则有：mgcosmgsin=ma1把sin=0.2，cos1代入上式得：a1=2m/s2由于受最大速度vm=6m/s的限制，易知经过t1=3s后货物匀速运动加速位移：l1=vm t1=9m，此后货物还得运动：l2
43、=12m9m=3m假设此后电动机不工作，根据牛顿第二定律，有：mgcos+mgsin=ma2解得：a2=6m/s2货物能够上滑的最大距离为：S=3m，刚好能够到达平台，假设正确该货物能到达BC平台，电动机需工作的最短时间为：tmin=t1=3s（2）要把货物尽快地运送到BC平台，由第（1）小题可知货物应该先加速后匀速，在加速过程中，传送带受到的摩擦力：f1=mgcos=80N需提供的最大功率：P1=f1vm=806W=480W之后匀速运动，受到的摩擦力：f2=mgsin=40N电动机功率：P2=f2vm=406W=240W考虑到效率，电动机的输出功率不得小于Pm=600W（3）由上述分析可知，
44、匀加速运动时间t1=3s，此过程电动机的输出功率为P1=600W由P1=UI1I12r，解得I1=10A消耗电能：E1=UI1 t1=120103J=3600J匀速运动过程：t2=0.5s此过程电动机的输出功率为：P2=P2/0.80=300W由P2=UI2I22r解得：I2=（105）A消耗电能：E2=UI2 t2=120（105）0.5J=J总消耗电能E=E1+E2=J=3776J答：（1）要使该货物能到达BC平台，电动机需工作的最短时间为3s（2）要把货物尽快地运送到BC平台，电动机的输出功率至少为600W（3）如果电动机接在输出电压为120V的恒压电源上，电动机的内阻r=6，在把货物最快地运送到BC平台的过程中，电动机消耗的电能共有3776J2016年4月26日
