高中同步测控优化训练（二）

高中同步测控优化训练（二）
第十四章  恒定电流（B卷）
说明：本试卷分为第Ⅰ、Ⅱ卷两部分，请将第Ⅰ卷选择题的答案填入题后括号内，第Ⅱ卷可在各题后直接作答.共100分，考试时间90分钟.
第Ⅰ卷（选择题  共40分）
一、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，有的小题只有一个选项正确，有的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.有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为q.此时电子的定向移动速度为v，在t时间内，通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为
A.nvSt         B.nvt
C.It/q         D.It/Sq
解析：由N=nv体=nSvt可知A是正确的，由电流I= 得C是正确的.
答案：AC
2.一个8.4 Ω的电阻跟一个42.6 Ω的电阻并联，等效电阻的阻值可能是
A.4 Ω         B.7 Ω
C.12 Ω         D.51 Ω
解析：可利用"若两个不等值的电阻并联，其总电阻大于最小电阻的一半,且小于最小电阻"的结论，不必经过繁杂的运算.B是正确的.
答案：B
3.如图所示，设电源输出电压不变，R2=9R3.当开关断开时，通过R2的电流为I，欲使开关S闭合时，通过R2的电流近似为I/10，那么R1和R2的关系应满足
 
A.R1=R2         B.R1＞＞R2
C.R1＜＜R2        D.R2=R1/10
解析：S闭合时，R2与R3并联，由并联电路电流分配关系可知I3=9I2≈ I，即干路电流I′≈I几乎不变.因电源电压不变，所以总电阻几乎不变,故应有R1＞＞R2.
答案：B
4.如图所示，在滑动变阻器的触头由a点向b点移动的过程中，灯泡L将
 
A.一直变暗        B.一直变亮
C.先亮后暗        D.先暗后亮
解析：两电阻之和保持不变的情况下，当两电阻的值相等时，其乘积为最大，所以总电阻是先增大后减小.则电流是先减小后增大,D是正确的.
答案：D
5.两根材料和长度都相同的均匀电阻丝R1和R2，R1横截面积较大，在它们上面用少许凡士林粘几根火柴棒，当两端并联在电源上后，若不计散热，则
A.R1的火柴棒先掉下来
B.R2的火柴棒先掉下来
C.R1、R2上的火柴棒同时掉下来
D.无法判断哪根电阻丝上的火柴棒先掉下来
解析：由焦耳定律Q=I2Rt，对纯电阻又有Q= t，不计散热，电热全部被电阻丝吸收而升温，故得：
 ·t=cmΔt
R=ρ （ρ为电阻率）
m=ρ′·L·S（ρ′为密度）
因此Δt=U2t/cρ′ρL2.对两根电阻丝，U、c、ρ′、ρ、L均相同，在t时间内升温       相同.
答案：C
6.一电压表由电流表A和电阻R串联而成,如图所示.若在使用中发现此表读数比准确值稍大些,采用下列哪种措施可以加以改进
 
A.在R上并联一个比R小得多的电阻
B.在R上并联一个比R大得多的电阻
C.在R上串联一个比R小得多的电阻
D.在R上串联一个比R大得多的电阻
解析:使用时,改装电压表的示数比准确值偏大,说明电流表的电流稍偏大,要减小电流表中的电流,在电压一定的条件下,应增大分压电阻R的阻值,即串联一个比R小得多的电阻.
答案:C
7.如图所示,M、N间电压恒定,当开关S合在a点时,电压表示数为10 V,电流表示数为  0.2 A;当开关S合在b点时,电压表示数为12 V,电流表示数为0.15 A.可以推断
 
A.Rx较准确的测量值是50 Ω
B.Rx较准确的测量值是80 Ω
C.Rx的真实值是70 Ω
D.电流表的内阻是20 Ω
解析:由于M、N间电压恒定,当开关S合在b点时,电压表示数为12 V,知道M、N间电压恒为12 V.再由第一次测量结果可知电流表的分压为12 V-10 V=2 V,电流表内阻RA= =10 Ω.Rx的真实值Rx= -RA=70 Ω.在先、后两次测量值 =  50 Ω、 =80 Ω之中，Rx的真实值比较接近80 Ω.
答案：BC
8.如图所示，闭合开关S并调节滑动变阻器滑片P的位置，使A、B、C三灯亮度相同.若继续将P向下移动，则三灯亮度变化情况为
 
A.A灯变亮       B.B灯变亮
C.A灯最亮       D.C灯最亮
解析：当滑片向下移动时，
R↓→R总↓→I↑→UB↓→IB↓→IC↑
↓   ↓         ↓
PA↑ PB↓       PC↑
由于P=I2R，三灯功率相同时IA>IC可知RC>RA，滑片下移后，ΔIC=|ΔIA|+|ΔIB|>ΔIA，因此PC>PA.
答案：AD
9.如图所示，直线OAC为某一直流电源的总功率P总随电流I变化的图线，抛物线OBC为同一直流电源内部热功率Pr随电流I变化的图线.若A、B对应的横坐标为2 A，那么线段AB表示的功率及I=2 A对应的外电阻是
 
A.2 W，0.5 Ω       B.4 W,2 Ω
C.2 W,1 Ω        D.6 W,2 Ω
解析：由图象可知，在C点两图线相交，表明P总=Pr，意味着电源短路，所以r=P总/I2= 1 Ω，E=Ir= 3 V.AB对应电流I=2 A，根据闭合电路欧姆定律可得R+r=E/I=1.5 Ω，所以R= 0.5 Ω，其功率P=I2R=2 W.
答案：A
10.如图所示电路，将两个相同的电流表分别改装成A1（0~3 A）和A2（0~0.6 A）的电流表，把两个电流表并联接入电路中测量电流.则下列说法中正确的是
 
A.A1的指针半偏时，A2的指针也半偏
B.A1的指针还没有满偏，A2的指针已经满偏
C.A1的读数为1 A时，A2的读数为0.6 A
D.A1的读数为1 A时，干路中的电流I为1.2 A
解析：由于两个电流表并联接入电路中，则加在两电流表上的电压相等，所以指针偏转的角度相同.因此A、D是正确的.
答案：AD
第Ⅱ卷（非选择题  共60分）
二、本题共5小题，每小题4分，共20分，把答案填在题中的横线上.
11.如图甲所示电路中，不计电表内阻的影响，改变滑动变阻器滑动片的位置，图乙为电压表V1、V2示数随电流表A示数变化的两条图线，其中表示电压表V1与电流表A示数变化关系的图象是_________；由图线可求出电池的内电阻r=_________.
 
解析：V1测量电源的路端电压U，A测量电路中总电流,根据闭合电路欧姆定律U=E-Ir可知,电压表V1和电流表A示数变化关系的图象是a.从乙图可知：U2=E-I2r，U3=E-I1r.故解得r=(U3-U2)/(I2-I1).
答案：a  (U3-U2)/(I2-I1)
12.两个额定电压为220 V的白炽灯L1和L2的U-I特性曲线如图所示.L2的额定功率约为_________W;现将L1和L2串联后接在220 V的电源上,电源内阻忽略不计.此时L2的实际功率约为_________W.
 
解析：由图线可知U=220 V时，I2=0.45 A,故L2的额定功率P2=UI=99 W.据串联电路的特征可知通过L1和L2的电流相等,同时两者电压之和应为220 V,从图线可知,符合上述条件的电流值应为I=0.25 A.此时L2对应的电压U2=70 V,故L2的实际功率P2′=U2·I=70×    0.25 W=17.5 W.
答案:99  17.5
13.如图所示的电路中，a、b两端的电压U=75 V，若在c、d间接上理想电流表，其示数为3 A;若在c、d间接上电阻R3，三个电阻消耗的电功率相等.则R1=_________；R2=_________.
 
解析：在c、d间接上理想电流表时，R1= =25 Ω；在c、d间接上电阻R3，三个电阻消耗的电功率相等，则R2=R3，所以R2=R3=4R1=100 Ω.
答案：25 Ω  100 Ω
14.如图所示电路，电源的电动势E=10 V，内阻可忽略，电阻R1=10 Ω，R2=15 Ω，电容C=2 μF，开关S是断开的.在S闭合瞬间，流过R2的电流是_________A；随着时间的增长，电流达到稳定后，最后通过R2的电流为_________A；经过足够长时间，在断开S的时刻，通过R2的电流为_________A；再经过足够长时间内通过R2的电荷量是_________C.
 
解析：S闭合瞬间，C上的电压为零，R2上的电压也为零；S断开瞬间，C上电压仍为6 V，R2上的电压与C相等，故电流仍为0.4 A；以后电容器放电，流经R2的电荷量即为电容器在稳定时的带电荷量.
答案：0  0.4  0.4  1.2×10-5
15.电动势为E=12 V的电源与电压表和电流表串联成闭合回路,如果将一电阻与电压表并联,则电压表读数减小为原来的 ,电流表的读数增大为原来的3倍.由此可推知电压表原来的读数为_________.
解析:设电压表和电流表的原来读数分别为U、I,电源和电流表的内阻分别为r1和r2.由闭合电路欧姆定律得
E=U+I(r1+r2)
E= U+3I(r1+r2)
代入数据解得U=9 V.
答案：9 V
三、本题共4小题，每题10分，共40分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.
16.如图所示电路，R1、R2表示输电线对地的绝缘电阻.电源电压U=600 V，R为负载电阻.将S接到1时，电压表示数为-300 V；当S接2时，电压表示数为+120 V.已知电压表内阻RV=200 kΩ,求电阻R1、R2的值（导线电阻不计）.
 
解析：画等效电路如图所示.S接1时，○V示数大小为300 V,为电源电压的一半，所     以得：
 =R2
S接2时，○V示数为120 V，由电路图可知：
 
R2RV/（R2+RV）∶R1=1∶4
解得：R1=300 kΩ，R2=120 kΩ.
答案：R1=300 kΩ，R2=120 kΩ
17.如图所示的电路中，电源的电动势E=80 V，内电阻r=2 Ω，R1=4 Ω，R2为滑动变阻器.问：
 
（1）R2阻值为多大时，它消耗的功率最大？
（2）如果电源内阻损耗功率不超过总功率的20%，R2应取多少？
（3）如果要求电源输出功率为600 W，外电路电阻R2应取多少？此时电源效率为多少？
（4）该电路中R2取多大时，R1上功率最大？
解析：（1）将R2视为电源的内电阻处理，则根据电源的输出功率随外电阻变化的特点，知道当R2=R1+r时电源的输出功率最大（即外电阻R2消耗的电功率最大）：
R2=R1+r=(4+2) Ω=6 Ω；
（2）由η= = ≤20%和I= 得：R2≥4 Ω;
(3)P=I2R=（ ）2·（R1+R2）
=（ ）2·（4+R2）=600 W
R2=2 Ω；
I=  A=10 A
η= ×100%= ×100%=75%.
（4）可将R1视为电源的内电阻处理，则根据电源的输出功率随外电阻变化的特点，知道当R1=R2+r时电源的输出功率最大（即外电阻R1获得的电功率最大）:
R2=R1-r=(4-2) Ω=2 Ω.
答案：（1）6 Ω  （2）R2≥4 Ω  （3）2 Ω  75%  （4）2 Ω
18.小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大.某同学为研究这一现象,用实验得到如下数据(I和U分别表示小灯泡上的电流和电压):
I/A 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38
U/V 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
I/A 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50
U/V 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00
(1)在左下框中画出实验电路图.可用的器材有：电压表、电流表、滑动变阻器（变化范围0~10 Ω)、电源、小灯泡、电键、导线若干.
(2)在右下图中画出小灯泡的U-I曲线.
 
（3）把该小灯泡接在电动势为1.5 V、内阻是2.0 Ω的电池两端,小灯泡的实际功率是多少?
解析:(1)本实验一般要求加在小灯泡两端的电压由零开始增大,所以滑动变阻器应接成分压式供电电路.从表格的数据可以计算出小灯泡的电阻比较小,应采用电流表外接法的测量电路.
(2)先在U-I坐标系中描出各组(I,U)的坐标点,然后再把各点用平滑的曲线连接起来,就得到小灯泡的U-I曲线.
(3)在上述U-I坐标系中,画出电源的U=E-Ir的图线,该图线与小灯泡的U-I曲线的交点的坐标数值表示把小灯泡接在该电源两端时,流过小灯泡的电流IL及加在小灯泡两端的电压UL,故小灯泡的实际功率PL=UL·IL.
答案:(1)见下图
 
(2)见下图
 
(3)作出U=E-Ir图线,可得小灯泡的工作电流为0.35 A,工作电压为0.80 V,故小灯泡的实际功率为0.28 W.
19.用伏安法测电阻Rx（约为5 Ω）的值，已知电流表内阻为1 Ω，量程为0.6 A，电压表内阻几千欧，量程3 V，电源电动势为9 V，滑动变阻器为0~6 Ω，额定电流为5 A.试画出测量Rx的原理图.
解析：对于安培表的内外接法，若Rx、RA、RV的约值已知，可用下述方法选择：
（1）若RV/Rx>Rx/RA：说明Rx比RV小得多，采用外接电路.
（2）若RV/Rx<Rx/RA：说明Rx比RA大得多，采用内接电路.
（3）若RV/Rx=Rx/RA：内、外接均可.
对于滑动变阻器的选择，若采用限流接法,负载Rx的电压变化范围为（45/12~9）V，显然所提供的电压表量程不够，应采用分压电路.
答案：如图