(時間：60分鐘 滿分：100分)


一、選擇題(本題共8小題，每小題7分，共56分。其中1～4 題為單項選擇題，5～8題為多項選擇題。全部選對的得7分，選對但不全的得4分，有選錯的得0分。)


1.兩個電





源的U－I圖像如圖所示，從圖像中可以看出( )


A.電池a的電動勢較大，內(nèi)電阻較大


B.電池a的電動勢較小，內(nèi)電阻較小


C.電池b的電動勢較小，內(nèi)電阻較大


D.電池b的電動勢較大，內(nèi)電阻較小


解析 根據(jù)閉合電路歐姆定律知U＝E－Ir，故U－I圖像中圖像與縱軸的交點(diǎn)等于電源的電動勢，由題圖可知，a的電動勢較大，圖像斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻，a的斜率的絕對值較大，故a的內(nèi)阻較大，故A正確，B、C、D錯誤。


答案 A


2.如圖所示，R4是半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻，電阻率隨溫度的升高而減小，這就是一個火警報警器的電路，電流表是安放在值班室的顯示器，電源兩極之間接一個報警器，當(dāng)R4所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流I和報警器兩端的電壓U的變化情況是( )





A.I變大，U變小 B.I變大，U變大


C.I變小，U變大 D.I變小，U變小


解析 當(dāng)R4所在處出現(xiàn)火情時，R4阻值變小，外電路總電阻變小，則總電流變大，電源的內(nèi)電壓變大，路端電壓變小，即U變小。電路中并聯(lián)部分的電壓U并＝


E－I 總(R1＋r)，I總變大，則U并變小，流經(jīng)R3的電流減小，所以電流表示數(shù)變大。故A項正確。


答案 A


3.如圖所示的電路中，電表都為理想電表，閉合開關(guān)并待所有電表讀數(shù)穩(wěn)定后，將滑動變阻器的滑片P向右滑動一段距離后，發(fā)現(xiàn)電路中電表示數(shù)都有明顯的變化，三個電流表和電壓表讀數(shù)變化量的絕對值依次為ΔI1、ΔI2、ΔI3和ΔU。已知電源內(nèi)阻r的阻值小于定值電阻R的阻值，下列說法正確的是( )








A.R消耗的功率將變小 B.電流表A3的示數(shù)增大


C.eq \f(ΔU,ΔI3)>eq \f(ΔU,ΔI2) D.eq \f(ΔU,ΔI3)＝r


解析 當(dāng)滑動變阻器滑片向右滑動后，變阻器接入電路的電阻增大，外電路總電阻增大，則總電流減小，所以電流表A3的示數(shù)減小。根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，外電路電壓增加，即并聯(lián)部分電壓增大，所以電壓表V的示數(shù)和電流表A2的示數(shù)都變大，再根據(jù)P＝eq \f(U2,R)可知，R消耗的功率將變大，故選項A、B都錯誤；根據(jù)閉合電路歐姆定律U＝E－I3r可知，eq \f(ΔU,ΔI3)＝r，由部分電路的歐姆定律可知eq \f(ΔU,ΔI2)＝R，據(jù)題R>r，故選項D正確，C錯誤。


答案 D


4.如圖所示為多用電表歐姆擋的原理示意圖。其中，電流表的滿偏電流為300 μA，電阻rg＝100 Ω，調(diào)零電阻最大值R＝50 kΩ，串聯(lián)的定值電阻R0＝50 Ω，電池電動勢E＝1.5 V。用它測量電阻Rx，能準(zhǔn)確測量的阻值范圍是( )





A.30 kΩ～80 kΩB.3 kΩ～8 kΩ


C.300 Ω～800 ΩD.30 Ω～80 Ω


解析 歐姆表的中值電阻附近刻度最均勻，讀數(shù)誤差最??；


歐姆表的中值電阻R中等于歐姆表的內(nèi)電阻R總，根據(jù)閉合電路歐姆定律，滿偏時，Ig＝eq \f(E,R總) 半偏時，eq \f(1,2)Ig＝eq \f(E,R總＋R中)


聯(lián)立解得R中＝R總＝eq \f(E,Ig)＝eq \f(1.5 V,300×10－6 A)＝5 000 Ω＝5 kΩ。


答案 B


5.如圖所示，圖線a是某一電源的U－I圖線，圖線b是一定值電阻的U－I圖線。若將該電源與該定值電阻連成閉合電路(已知該電源的內(nèi)阻r＝2.0 Ω)，則下列說法正確的是( )








A.該定值電阻為6 Ω


B.該電源的電動勢為20 V


C.將2只這種電阻串聯(lián)作為外電阻，電源輸出功率最大


D.將3只這種電阻并聯(lián)作為外電阻，電源輸出功率最大


解析 由圖線b可知該定值電阻的阻值R＝eq \f(U,I)＝6 Ω，A正確；由圖讀出交點(diǎn)的電壓U＝15 V，電流I＝2.5 A，根據(jù)閉合電路歐姆定律得，電源的電動勢E＝U＋I(xiàn)r＝15 V＋2.5×2 V＝20 V，B正確；對于電源，當(dāng)內(nèi)外電路的電阻相等時輸出功率最大，故將3只這種電阻并聯(lián)作為外電阻，電源輸出功率最大，C錯誤，D正確。


答案 ABD


6.一個電動勢為E，內(nèi)電阻為r的電池，接上負(fù)載電阻R，構(gòu)成閉合電路，下列說法正確的是( )


A.當(dāng)R＝r時，路端電壓為U＝eq \f(E,2)


B.當(dāng)R＝0時，路端電壓為U＝E


C.當(dāng)R＝r時，電源輸出的功率最大


D.當(dāng)R＝r時，電源的效率為η＝50%


解析 當(dāng)R＝r時，路端電壓與內(nèi)電壓相等，而兩者之和等于電動勢E，則路端電壓為U＝eq \f(E,2)，選項A正確；當(dāng)R＝0時，外電路短路，路端電壓為U＝0，選項B錯誤；R獲得的功率P出＝I2R＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(E,R＋r)))eq \s\up12(2)R，根據(jù)數(shù)學(xué)知識可知，當(dāng)R＝r時，P出有最大值，選項C正確；當(dāng)R＝r時，電源的效率η＝eq \f(UI,EI)×100%＝50%，選項D正確。


答案 ACD


7.如圖所示的電路中，電源電動勢為12 V，內(nèi)阻為2 Ω，四個電阻的阻值已在圖中標(biāo)出。閉合開關(guān)S，下列說法正確的有( )








A.路端電壓為10 V


B.電源的總功率為10 W


C.a、b間電壓的大小為5 V


D.a、b間用導(dǎo)線連接后，電路的總電流為1 A


解析 根據(jù)串并聯(lián)電路的特點(diǎn)可得，外電路總電阻為10 Ω，根據(jù)閉合電路歐姆定律得通過電源的電流為I＝eq \f(12,2＋10) A＝1 A，則路端電壓為U＝IR外＝10 V，選項A正確；電源的總功率P＝EI＝12 W，選項B錯誤；若取電源負(fù)極的電勢為0，則a點(diǎn)電勢為φA＝2.5 V，b點(diǎn)電勢為φB＝7.5 V，a、b間電壓的大小為5 V，選項C正確；若a、b間用導(dǎo)線連接起來，根據(jù)串并聯(lián)電路的特點(diǎn)可得，外電路總電阻為7.5 Ω，根據(jù)閉合電路歐姆定律得電路的總電流為I＝eq \f(12,2＋7.5) A≈1.26 A，選項D錯誤。


答案 AC


8.如圖所示，電源的電動勢E＝2 V，內(nèi)阻r＝2 Ω，兩個定值電阻均為8 Ω，平行板電容器的電容C＝3×10－6 F，則( )








A.開關(guān)斷開時兩極板間的電壓為eq \f(4,3) V


B.開關(guān)斷開時電容器所帶電荷量為4×10－6 C


C.開關(guān)接通時兩極板間的電壓為eq \f(4,3) V


D.開關(guān)接通時電容器所帶電荷量為4×10－6 C


解析 電容器兩極板間的電壓等于R2兩端的電壓，開關(guān)S斷開時，電路中的總電流為I＝eq \f(E,R2＋r)＝eq \f(2,8＋2) A＝0.2 A，電容器兩極板間的電壓為U＝IR2＝0.2×8 V＝


1.6 V，此時電容器所帶電荷量為Q＝CU＝3×10－6×1.6 C＝4.8×10－6 C，故選項A、B錯誤；開關(guān)接通時兩定值電阻并聯(lián)R外＝eq \f(R1·R2,R1＋R2)＝eq \f(8×8,8＋8) Ω＝4 Ω，電容器兩極板間的電壓等于路端電壓，電路中的總電流I′＝eq \f(E,R外＋r)＝eq \f(2,4＋2) A＝eq \f(1,3) A，電容器的兩極板間的電壓U′＝I′R外＝eq \f(1,3)×4 V＝eq \f(4,3) V，此時電容器所帶的電荷量Q′＝CU′＝3×10－6×eq \f(4,3) C＝4×10－6 C，故選項C、D正確。


答案 CD


二、實(shí)驗題(本題共1個小題，共15分)


9.在一次課外實(shí)踐活動中，某課題研究小組收集到數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)等電子產(chǎn)品中的一些舊電池以及從廢舊收音機(jī)上拆下的電阻、電容、電感線圈等電子元件?，F(xiàn)從這些材料中選取兩個待測元件，一是電阻R0(約為2 kΩ)，二是手機(jī)中常用的鋰電池(電動勢E標(biāo)稱值為3.7 V，允許最大放電電流為100 mA )。在操作臺上還準(zhǔn)備了如下實(shí)驗器材：


A.電壓表(量程4 V，電阻RV約為4.0 kΩ)


B.電流表A1(量程100 mA，內(nèi)阻不計)


C.電流表A2(量程2 mA，內(nèi)阻不計)


D.滑動變阻器R1(0～2 kΩ，額定電流0.1 A)


E.電阻箱R2(0～999.9 Ω)


F.開關(guān)S一只，導(dǎo)線若干。





(1)為了測定電阻R0的阻值，小組的一位成員設(shè)計了如圖甲所示的電路原理圖，所選取的相應(yīng)器材(電源用待測的鋰電池)均標(biāo)在圖上，其器材選取中有不妥之處，你認(rèn)為應(yīng)該怎樣調(diào)整？


(2)如果在實(shí)際操作過程中，發(fā)現(xiàn)滑動變阻器R1、電壓表已損壞，用余下的器材測量鋰電池的電動勢E和內(nèi)阻r。


①請你在圖乙方框中畫出實(shí)驗電路原理圖(標(biāo)注所用器材符號)；


②該實(shí)驗小組的同學(xué)在實(shí)驗中取得多組數(shù)據(jù)，然后作出如圖丙所示的線性圖像處理數(shù)據(jù)，則電源電動勢為________ V，內(nèi)阻為________ Ω。


解析 (1)根據(jù)閉合電路歐姆定律，當(dāng)滑動變阻器短路時，電流為I＝eq \f(E,R0＋r)＝eq \f(3.7 V,r＋2 000 Ω)≤1.85×10－3 A，故用電流表A1量程太大，讀數(shù)不準(zhǔn)確；故答案為用A2替換A1。


(2)①根據(jù)題意可知，要利用給定的條件測量電動勢和內(nèi)電阻，故應(yīng)采用電流表和電阻箱串聯(lián)進(jìn)行測量；如圖所示。








②根據(jù)閉合電路歐姆定律，電流的表達(dá)式為I＝eq \f(E,r＋R2)，即R2＝E·eq \f(1,I)－r


結(jié)合圖像可得r＝7 Ω，E＝3.5 V


答案 (1)用A2替換A1 (2)①見解析圖 ②3.5 7.0


三、計算題(本大題共2小題，共29分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)


10.(14分)如圖所示的電路中，電源的電動勢E＝12 V，內(nèi)阻未知，R1＝8 Ω，R2＝1.5 Ω，L為規(guī)格“3 V，3 W”的燈泡，開關(guān)S斷開時，燈泡恰好正常發(fā)光。(不考慮溫度對燈絲電阻的影響)試求：





(1)燈泡的額定電流和燈絲電阻；


(2)電源的內(nèi)阻；


(3)開關(guān)S閉合時，燈泡實(shí)際消耗的功率。


解析 (1)燈泡的額定電流I0＝eq \f(P0,U0)＝eq \f(3,3) A＝1 A


燈絲電阻RL＝eq \f(Ueq \\al(2,0),P0)＝eq \f(32,3) Ω＝3 Ω


(2)斷開S時，燈L正常發(fā)光，即I1＝I0，根據(jù)閉合電路歐姆定律E＝I0(R1＋RL＋r)


得r＝eq \f(E,I0)－(R1＋RL)＝[eq \f(12,1)－(8＋3)] Ω＝1 Ω


(3)閉合S時，設(shè)外電路總電阻為R外


R外＝eq \f(RLR2,RL＋R2 )＋R1＝9 Ω


干路電流為I總＝eq \f(E,R外＋r)＝1.2 A


燈泡兩端的電壓UL＝I總·eq \f(RLR2,RL＋R2)＝1.2 V


燈泡實(shí)際消耗的功率P＝eq \f(Ueq \\al(2,L),RL)＝0.48 W


答案 (1)1 A 3 Ω (2)1 Ω (3)0.48 W


11.(15分)如圖所示，甲、乙兩電路中電源電動勢均為E＝12 V，內(nèi)阻均為r＝3 Ω，電阻R0＝1 Ω，直流電動機(jī)內(nèi)阻R0′＝1 Ω，調(diào)節(jié)滑動變阻器R1、R2，使甲、乙兩電路的電源輸出功率均為最大，且此時電動機(jī)剛好正常工作，已知電動機(jī)的額定功率為6 W，求：





(1)電動機(jī)的熱功率P熱；


(2)此時滑動變阻器R1、R2連入電路部分的阻值。


解析 (1)題圖乙是非純電阻電路，電源的輸出功率


P＝UI＝(E－Ir)I＝－I2r＋EI


當(dāng)I＝eq \f(E,2r)＝eq \f(12,2×3) A＝2 A時，電源的輸出功率最大，此時電動機(jī)的熱功率P熱＝I2R0′＝4 W。


(2)純電阻電路中，當(dāng)電路的外電阻等于內(nèi)阻時，電源的輸出功率最大，所以題圖甲中，R1＝r－R0＝3 Ω－1 Ω＝2 Ω


題圖乙中，根據(jù)閉合電路歐姆定律，有


E＝Ir＋I(xiàn)R2＋eq \f(P額,I)


代入數(shù)據(jù)，解得R2＝1.5 Ω。


答案 (1)4 W (2)2 Ω 1.5 Ω





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第4節(jié) 科學(xué)用電

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