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教科版物理优化方案选修3-1测试:第2章章末综合检测


(时间:90 分钟,满分:100 分) 一、选择题(本题共 10 小题,每小题 4 分,共 40 分.在每小题给出的四个选项中,至 少有一个选项正确.全部选对的得 4 分,选对但不全的得 2 分,有选错或不答的得 0 分) 1.关于导体的电阻,下列说法正确的是( ) A.导体的电阻仅由导体两端的电压决定 B.导体的电阻在一定温度下仅由长度和横截面积决定 C.导体的电阻在一定温度下由导体的长度、粗细及材料决定 D.导体的电阻与导体所通电流的大小有关 解析:选 C.导体的电阻由材料的电阻率、长度、横截面积决定,与电压、电流无关.因 此 A、B、D 错误,C 正确. 2.一个电池组的电动势为 E,内阻为 r,用它给一电阻为 R 的直流电动机供电,当电 动机正常工作时,通过电动机的电流为 I,电动机两端的电压为 U,经 t s 后,则( ) 2 A.电源在内外电路做的功为(I ·r+IU)t B.电池消耗的化学能为 IEt C.电动机输出的机械能为 IEt-I2(R+r)t U-Ir D.电池组的效率为 E 解析:选 ABC. 由闭合电路欧姆定律和能量守恒定律知,电池消耗的化学能提供了 电源在内外电路所做的功 W,W=IEt=I(U+Ir)t=(IU+I2r)t. 电动机的机械能 E 机=UIt-I2Rt=(E-Ir)It-I2Rt =EIt-I2(R+r)t. 电池组的效率 UI U η= ×100%= ×100%. EI E 3.如图 2-8 所示,直线 a 为某电源的路端电压随电流的变化图线,直线 b 为电阻 R 两 端的电压随电流强度的变化图线, 用该电源和该电阻组成的闭合电路, 电源的输出功率和电 源的内电阻分别是( )

图 2-8 A.4 W,0.5 ? B.6 W,1 ? C.4 W,1 ? D.2 W,0.5 ? 解析:选 A.由题图知组成的闭合电路电流为 2 A,路端电压为 2 V,电动势为 3 V,内 E 3 阻 r= = ?=0.5 ?,电源输出功率为 P=UI=2×2 W=4 W,故 A 正确. I0 6 4.有四盏灯,接入如图 2-9 所示电路中,L1 和 L2 上都标有“220 V 100 W”字样,L3 和 L4 上都标有“220 V 40 W”字样,把电路接通后,最暗的灯将是( )

图 2-9 A.L1 C.L3 B.L2 D.L4

U2 解析:选 C.由每个灯泡额定电压,额定功率及 P= 可得 R3=R4>R1=R2,由串并联 R 电路特点得电流关系 I1=I4>I2>I3;L2 与 L3 并联电阻小于 R2,故电压关系 U4>U1>U2= U3;由 P=UI 可知,L4 功率最大,最亮,L3 功率最小,最暗,故 C 正确. 5.(2011 年淮安高二检测)如图 2-10 所示,R1 为定值电阻,R2 为可变电阻,E 为电源 电动势,r 为电源内电阻,以下说法中正确的是( )

图 2-10 A.当 R2=R1+r 时,R2 获得最大功率 B.当 R1=R2+r 时,R1 获得最大功率 C.当 R2=0 时,R1 上获得最大功率 D.当 R2=0 时,电源的输出功率最大 解析:选 AC.把 R1 归到内电路中去,当内、外电阻相等时,即 R2=R1+r 时,R2 消耗 的功率最大,A 正确;R1 是定值电阻,电流最大时消耗的功率最大,当 R2=0 时,R1 中的 电流最大,则 C 选项正确,将 R1+R2 看做外电阻,当内外电阻相等时,电源的输出功率最 大,故 D 错. 6.如图 2-11 所示,一直流电动机与阻值 R=9 ? 的电阻串联在电源上,电源电动势 E =30 V,内阻 r=1 ?,用理想电压表测出电动机两端电压 U=10 V,已知电动机线圈电阻 RM=1 ?,则下列说法中错误的是( )

图 2-11 A.通过电动机的电流为 10 A B.电动机的输入功率为 20 W C.电动机的热功率为 4 W D.电动机的输出功率为 16 W 解析:选 A.由 E=30 V,电动机两端电压 10 V 可得 R 和电源内阻上分担电压为 20 V, 20 则 I= A=2 A,故 A 错;电动机输入功率 P=UI=10 V×2 A=20 W,故 B 正确;由 P 9+1 2 热=I RM=4×1 W=4 W,故 C 正确;由 P 输出=P-P 热=20 W-4 W=16 W,故 D 正确. 7.在如图 2-12 所示的电路中,电源的电动势为 E,内阻为 r.当可变电阻的滑片 P 向 b 移动时,电压表 V1 的读数 U1 与电压表 V2 的读数 U2 的变化情况是( )

图 2-12 A.U1 变大,U2 变小

B.U1 变大,U2 变大 C.U1 变小,U2 变小 D.U1 变小,U2 变大 解析:选 A.当滑片 P 向 b 移动时,电路中总电阻变大,由闭合电路的欧姆定律可知电 路中总电流 I 变小,由欧姆定律得 U2=IR 变小,再由闭合电路欧姆定律得 U1=E-Ir 变大, 故本题应选 A. 8.如图 2-13 所示,电流表 A1(0~3 A)和 A2(0~0.6 A)是由两个相同的灵敏电流计改装 而成,现将这两个电流表并联后接入电路中.闭合开关 S,调节滑动变阻器,下列说法中正 确的是( )

图 2-13 A.A1、A2 的读数之比为 1∶1 B.A1、A2 的读数之比为 5∶1 C.A1、A2 的指针偏转角度之比为 1∶1 D.A1、A2 的指针偏转角度之比为 1∶5

Ug 解析: BC.由电表 A1、 2 量程之比 5∶1, 选 A 则其内阻由 R= 可得内阻之比为 1∶5.A1、 Ig A2 并联故流经 A1、 2 电流之比与内阻成反比为 5∶1, A 所以读数之比为 5∶1, B 正确. 故 由 电表改装原理可得 A1、A2 并联如图所示.故流经电流计电流相等,两指针偏转角度相等, 故 C 正确,D 错. 9.在如图 2-14 所示电路中,开关 S1、S2、S3、S4 均闭合,C 是极板水平放置的平行 板电容器,板间悬浮着一油滴 P,断开哪个开关后 P 会向下运动( )

图 2-14 A.S1 B.S2 C.S3 D.S4 解析:选 C.油滴 P 悬浮时,重力与电场力平衡,开关均闭合时,电容器两极板间的电 压为电阻 R3 两端电压.若 S1 断开,电容器两极板电压不变,油滴不动.若 S2 断开,两极板 电压等于电动势,油滴可能不动(电源内阻 r=0 时),也可能向上运动(电源内阻 r≠0 时).若 S3 断开,则电路与电源断开,电容器相当于电源,电容器放电,板间电压逐渐减小,油滴 向下运动.若 S4 断开,电容器电压不变,油滴不动.故 C 对. 10.某同学设计了一路灯控制电路如图 2-15 所示,光照射光敏电阻 RG 时,其阻值变 小.设白天时继电器两端电压为 U1,夜晚为 U2,以下说法正确的有( )

图 2-15

A.U1>U2 B.U1<U2 C.要使路灯比平时早一些亮起来,应增大 R1 D.要使路灯比平时早一些亮起来,应减小 R1 解析:选 BD.在白天时,光敏电阻的阻值小,故光敏电阻分得的电压小,并联电路两端 的电压大.但逻辑电路为非门,故对应的电压低,要使路灯比平时早一些亮,则并联电路两 端所分得的电压要小,所以应减小可变电阻 R1,故 A、C 错,B、D 正确. 二、填空题(本题共 2 小题,共 16 分,按题目要求作答) 11.(4 分)在如图 2-16 所示的电路中,闭合开关时,小灯泡不亮,已经确定是小灯泡 断路或短路引起的,在不能拆开电路的情况下(开关可闭合,可断开),现用一个多用电表的 直流电压挡、直流电流挡和欧姆挡分别对故障电路作了如下检查并作出判断(如下表所示):

图 2-16 操作步骤 现象和结论 闭合开关,选直流电压挡, 指针偏转,灯泡断路;指 1 红、黑表笔分别接 a、b 针不偏转,灯泡短路 闭合开关,选直流电流挡, 指针偏转,灯泡断路;指 2 红、黑表笔分别接 a、b 针不偏转,灯泡短路 闭合开关,选欧姆挡,红、 指针不偏转,灯泡断路; 3 黑表笔分别接 a、b 指针偏转,灯泡短路 断开开关,选欧姆挡,红、 指针不偏转,灯泡断路; 4 黑表笔分别接 a、b 指针偏转最大,灯泡短路 以上操作和判断正确的是________________. A.1 B.2 C.3 D.4 解析:选 ABD.选直流电压挡时,红、黑表笔分别接高、低电势点,若指针偏转,说明 a、b 两点有电压,其他地方完好而 a、b 之间有断路;若指针不偏转,说明 a、b 两点电势 相等,a、b 之间必短路,1 正确.选直流电流挡时,若指针偏转说明有电流流过表头,而灯 泡不亮,则灯泡必断路;若不偏转,则 a、b 两点电势相等,灯泡必短路,2 正确.选欧姆 挡时,已启用欧姆表内电源,必须将外电路电源断开,故 3 是错误的,而 4 正确,故选项 A、 B、D 正确. 12.(12 分)在测定金属丝的电阻率的实验中,若估测金属丝的电阻 Rx 约为 3 ?,为减小 误差,并尽可能测量多组数据,要求金属丝的发热功率 P<0.75 W,备有器材如下: 次序

图 2-17 A.6 V 直流电源; B.直流电流表 A1(0~0.6 A,内阻为 0.5 ?); C.直流电流表 A2(0~3 A,内阻为 0.01 ?); D.直流电压表 V1(0~3 V,内阻为 1 k?); E.直流电压表 V2(0~15 V,内阻为 5 k?); F.滑动变阻器 R1(0~100 ?,最大允许电流 1 A); G.滑动变阻器 R2(0~20 ?,最大允许电流 1 A);

H.开关、导线若干. (1)上述器材应选用__________(用字母表示). (2)画出实验电路图. (3)在图 2-17 中连接实物图. 解析:(1)首先选出唯一性的器材,即 A、H. P 0.75 < A=0.5 A, 要求 P<0.75 W,故 Imax= Rx 3 所以电流表选用 B(0~0.6 A,内阻为 0.5 ?), 又 Umax= PRx< 0.75×3V=1.5 V, 所以电压表选用 D(0~3 V,内阻为 1 k?), 若采用限流接法, 提供的两个滑动变阻器都不便于调节, 而题目中要求尽量减小实验误 差,故采用滑动变阻器分压接法,滑动变阻器选择 G(0~20 ?,最大允许电流 1 A).故器材 应选用 A、B、D、G、H. (2)因为 RV?Rx,所以采用电流表外接法.电路图如图甲所示. (3)实物连接图如图乙所示.

答案:(1)A、B、D、G、H (2)如解析图甲所示 (3)如解析图乙所示 三、计算题(本题共 4 小题,共 44 分,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得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位) 13.(10 分)如图 2-18 所示,滑动变阻器 R1 的最大值是 200 ?,R2=R3=300 ?,A、B 两端电压 UAB=8 V.

图 2-18 (1)当开关 S 断开时,移动滑动片 P,R2 两端可获得的电压变化范围是多少? (2)当 S 闭合时,移动滑动片 P,R2 两端可获得的电压变化范围又是多少? 解析:(1)当 S 断开时,滑动变阻器 R1 为限流式接法,R3 及 R1 的下部不接在电路中, 当滑动片 P 在最上端时,R2 上获得的电压最大,此时 R1 接入电路的电阻为零,因此 R2 最大 电压等于 UAB=8 V,当滑动片 P 在最下端时,R1 的全部与 R2 串联,此时 R2 上的电压最小, R2 UR2= U =4.8 V,所以 R2 上的电压变化范围为 4.8 V~8 V. R1+R2 AB (2)当 S 闭合时, 滑动变阻器 R1 为分压式接法, 当滑动片在最下端时, 2 上的电压最小, R R2 此时 R2 与 R3 并联,再与 R1 的全部串联,R2 与 R3 的并联电阻 R′= =150 ?,电压为 U′ 2 R′ 150 = U = ×8 V=3.43 V,当滑动片在最上端时,R2 上的电压最大等于 UAB R1+R′ AB 200+150 =8 V,所以 R2 上的电压范围为 3.43 V~8 V. 答案:(1)4.8 V~8 V (2)3.43 V~8 V 14.(10 分)如图 2-19 所示电路中,电源电动势 E=9 V,内阻 r=2 ?,定值电阻 R1= 6 ?,R2=10 ?,R3=6 ?,电容器的电容 C=10 ?F.

图 2-19 (1)保持开关 S1、S2 闭合,求电容器的带电荷量; (2)保持开关 S1 闭合,将开关 S2 断开,求断开开关 S2 后流过电阻 R2 的电荷量. E 解析:(1)S1、S2 闭合,则 R1、R2 串联,电容器与 R1 并联,UC=U1=I1·R1= ·R R1+R2+r 1 9 = ×6 V=3 V, 6+10+2 故电容器所带电荷量 - - Q=C·UC=10×10 6×3 C=3×10 5 C. (2)S1 闭合,S2 断开后,UC=E, 电容器所带电荷量为 - - Q′=C·E=10×10 6×9 C=9×10 5 C, 增加电荷量流过电阻 R2,故流过电阻 R2 的电荷量 - ?Q=Q′-Q=6×10 5 C. - - 答案:(1)3×10 5 C (2)6×10 5 C 15.(12 分)(2011 年天津高二检测)如图 2-20 所示,R 为电阻箱,V 为理想电压表,当 电阻箱读数为 R1=2 ? 时,电压表读数为 U1=4 V;当电阻箱读数为 R2=5 ? 时,电压表读 数为 U2=5 V.求:

图 2-20 (1)电源的电动势 E 和内阻 r; (2)当电阻箱 R 读数为多少时,电源的输出功率最大?最大值 Pm 为多少? 解析:(1)由闭合电路欧姆定律得 U1 E=U1+ r① R1 U2 E=U2+ r② R2 联立①②并代入数据解得 E=6 V,r=1 ?. E2 (2)由电功率表达式 P= R③ (R+r)2 2 E 将③式变形为 P= ④ (R-r)2 +4r R 由④式可知,当 R=r=1 ? 时 P 有最大值 E2 Pm= =9 W. 4r 答案:(1)6 V 1 ? (2)1 ? 9 W 16.(12 分)如图 2-21 所示,电阻 R3=4 ?,电表为理想电表.开始时 R1、R2、R3 中都 有电流通过,电压表示数为 2 V,电流表示数为 0.75 A.后来三个电阻中有一个发生断路, 使电压表示数变为 3.2 V,电流表示数变为 0.8 A.

图 2-21 (1)哪个电阻断路? (2)求电阻 R1、R2 的阻值各为多少? (3)电源电动势和内阻各为多少? 解析:(1)由于电流表、电压表的示数都不为零,所以断路的电阻为 R1. (2)R1 断路后,电压表的示数即为 R2 两端电压. U2′ 3.2 所以 R2= = ?=4 ?. I2′ 0.8 R1 断路前 R2 两端电压 U2=I2R2=0.75×4 V=3 V, R3 两端电压 U3=U2-U1=(3-2)V=1 V. R1 U 1 由串联电阻的分压特点 = , R3 U 3 U1 2 所以 R1= ·R3= ×4 ?=8 ?. U3 1 (3)R1 断路前,通过 R1、R3 的电流 U1 2 I1= = A=0.25 A. R1 8 R1 断路前 E=U2+(I1+I2)r=3+(0.75+0.25)r R1 断路后 E=U2′+I2′r=3.2+0.8r 联立以上两式得 E=4 V,r=1 ?. 答案:(1)R1 断路 (2)8 ? 4 ? (3)4 V 1 ?

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