2024-2025學年高中物理第二章直流電路單元評估練習含解析教科版選修3-1

PAGEPAGE12其次章直流電路單元評估時間：90分鐘分值：100分一、選擇題(1～7為單選，每小題3分；8～10為多選，每小題4分，共33分)1．關(guān)于電阻和電阻率的說法中，正確的是(B)A．導體對電流的阻礙作用叫電阻，只有電流通過導體時才有電阻B．電阻率表征導體的導電性能的強弱，由導體的材料確定，且與溫度有關(guān)C．將一根導線等分為兩段，則半根導線的電阻、電阻率都是原來的二分之一D．電阻率小的導體對電流的阻礙作用就小解析：導體的電阻由導體自身確定，與是否通電無關(guān)，A錯誤．電阻率的大小和導體的幾何形態(tài)無關(guān)，只和材料及溫度有關(guān)，故B正確，C錯誤．電阻率小的導體導電性能好，但電阻不肯定小，所以對電流的阻礙作用不肯定小，D錯誤．2．現(xiàn)有一個燈泡，額定電壓標識12V清楚，額定功率標識字跡不清，某同學為了確定該燈泡的額定功率，設(shè)計了四個方案，哪個方案最精確(C)A．把該燈泡干脆與標有額定功率的燈泡(額定電壓12V)進行外觀上和燈絲粗細程度的比較，得出該燈泡的額定功率B．把該燈泡接在12V的直流電源上使其發(fā)光，再與有標記的燈泡進行亮度比較，得出該燈泡的額定功率C．把該燈泡接在12V的直流電源上使其發(fā)光，通過串聯(lián)的電流表讀出電流值，并聯(lián)的電壓表讀出電壓值，再由公式P＝UI求出額定功率D．用該燈泡、電流表、電壓表、一節(jié)干電池等器材設(shè)計試驗，用伏安法測出該燈泡的阻值，再用公式P＝eq\f(U2,R)得出該燈泡的額定功率解析：把該燈泡干脆與標有額定功率的燈泡(額定電壓12V)進行外觀上和燈絲粗細程度的比較，肉眼很難精確推斷電功率的大小，故A錯誤；把該燈泡接在12V的直流電源上使其發(fā)光，再與有標記的燈泡進行亮度比較，還是通過肉眼進行推斷，不夠精確，故B錯誤；把該燈泡接在12V的直流電源上使其發(fā)光，通過串聯(lián)的電流表讀出電流值，并聯(lián)的電壓表讀出電壓值，再由公式P＝UI求出額定功率，較為精確，故C正確；用該燈泡、電流表、電壓表、一節(jié)干電池等器材設(shè)計試驗，用伏安法測出該燈泡的阻值，再用公式P＝eq\f(U2,R)，得出該燈泡的額定功率，由于不同電壓下電阻不同，故不夠精確，故D錯誤．所以C正確，A、B、D錯誤．3．兩根材料相同的勻稱導線A和B，其長度分別為L和2L，串聯(lián)在電路中時沿長度方向電勢的變更如圖所示，則A和B導線的橫截面積之比為(B)A．23B．13C．12D．31解析：由圖象可知兩導線電壓降分別為UA＝6V，UB＝4V；由于它們串聯(lián)，則eq\f(RA,RB)＝eq\f(UA,UB)＝eq\f(3,2)；由電阻定律可知eq\f(RA,RB)＝eq\f(LASB,LBSA)，解得eq\f(SA,SB)＝eq\f(1,3)，B正確．4．如圖所示，把兩個相同的燈泡分別接在甲、乙電路中，甲電路兩端的電壓為8V，乙電路兩端的電壓為16V．調(diào)整變阻器R1和R2使兩燈都正常發(fā)光，此時變阻器消耗的功率分別為P1和P2，兩電路中消耗的總功率分別為P甲和P乙．下列關(guān)系中正確的是(A)A．P甲＝P乙 B．P甲>P乙C．P1>P2 D．P1<P25．在橫截面積為S的粗細勻稱的銅導體中流過恒定電流I，銅的電阻率為ρ，電子的電荷量為e，則電子在銅導體中運動時受到的電場作用力為(B)A．0 B．Iρe/SC．IS/ρe D．Ie/ρS解析：設(shè)導體內(nèi)部場強為E，導體長度為l，則U＝El，由I＝eq\f(U,R)＝eq\f(El,ρ\f(l,S))＝eq\f(ES,ρ)，得E＝eq\f(Iρ,S)，所以電子受電場力F＝Ee＝eq\f(Iρe,S)，故B項正確．6．在如圖所示的電路中，A、B、C分別表示志向電流表或電壓表，它們的示數(shù)以安或伏為單位．當電鍵S閉合后，A、B、C三表示數(shù)分別為1、2、3時，燈L1、L2均正好正常發(fā)光．已知燈L1、L2的額定功率為31，則可推斷(D)A．A、B、C均為電流表B．A、B、C均為電壓表C．B為電流表，A、C均為電壓表D．B為電壓表，A、C均為電流表解析：若三個電表都是電流表，則兩個燈泡都被短路了；若三個電表都是電壓表，則兩燈都不能正常工作；若B為電流表，A、C均為電壓表，這時流過兩燈的電流相同，L1和L2兩燈的電壓之比為13，則兩燈的額定功率之比為13，不符合題中的條件，C項錯；若B為電壓表，A、C均為電流表，則L1和L2燈的電壓相同，電流之比為31，那么兩燈的功率之比為31，D選項對．7．如圖所示的電路中，電源電動勢為E、內(nèi)電阻為r，閉合開關(guān)S，待電流達到穩(wěn)定后，電流表示數(shù)為I，電壓表示數(shù)為U，電容器C所帶電荷量為Q.將滑動變阻器的滑動觸頭P從圖示位置向a端移動一些，待電流達到穩(wěn)定后，則與P移動前相比(B)A．U變小B．I變小C．Q不變D．Q減小解析：當電流穩(wěn)定后，電容器可視為斷路，當P向左滑時，滑動變阻器連入電路的阻值R增大，依據(jù)閉合電路歐姆定律得，電路中的電流I＝eq\f(E,R＋R2＋r)減小，電壓表的示數(shù)U＝E－I(R2＋r)增大，A錯B對；對于電容器，電荷量Q＝CU增大，C、D均錯．8．如圖為一電路板的示意圖，a、b、c、d為接線柱，a、d與220V的溝通電源連接，ab間、bc間、cd間分別連接一個電阻．現(xiàn)發(fā)覺電路中沒有電流，為檢查電路故障，用一溝通電壓表分別測得b、d兩點間以及a、c兩點間的電壓均為220V，由此可知(CD)A．a(chǎn)b間電路通，cd間電路不通B．a(chǎn)b間電路不通，bc間電路通C．a(chǎn)b間電路通，bc間電路不通D．bc間電路不通，cd間電路通解析：由于用溝通電壓表測得b、d兩點間為220V，這說明ab間電路是通的，bc間電路不通或cd間電路不通；由于用溝通電壓表測得a、c兩點間為220V，這說明cd間電路是通的，ab間電路不通或bc間電路不通；綜合分析可知bc間電路不通，ab間電路通和cd間電路通，即選項C、D正確．9.如圖所示，直線A為電源a的路端電壓與電流的關(guān)系圖象；直線B為電源b的路端電壓與電流的關(guān)系圖象；直線C為一個電阻R的兩端電壓與電流關(guān)系的圖象．將這個電阻R分別接到a、b兩電源上，那么(BC)A．R接到a電源上，電源的效率較高B．R接到b電源上，電源的效率較高C．R接到a電源上，電源的輸出功率較大D．R接到b電源上，電源的輸出功率較大解析：由圖象可知，電源a的電動勢較大，內(nèi)阻較大．由電源效率公式，η＝U/E，R接到a電源上，電源的效率較低；R接到b電源上，電源的效率較高；選項A錯誤B正確．電源輸出功率，P＝UI，R接到a電源上，電源的輸出功率較大，R接到b電源上，電源的輸出功率較小，選項C正確D錯誤．10．儀器中常用兩個阻值不同的可變電阻來調(diào)整電路的電流，一個作粗調(diào)，一個作細調(diào)，這兩個變阻器可以按圖甲串聯(lián)起來或按圖乙并聯(lián)起來再接入電路．已知R1總阻值較大，R2總阻值較小，則(AC)A．圖甲中R1作粗調(diào)B．圖甲中R1作細調(diào)C．圖乙中R2作粗調(diào)D．圖乙中R2作細調(diào)解析：圖甲中兩個電阻串聯(lián)，依據(jù)歐姆定律，調(diào)整R1時，電阻變更大，故電流變更大，是粗調(diào)，故A正確，B錯誤；圖乙中兩個電阻并聯(lián)，電阻小的電流大，則調(diào)整電阻R2時是粗調(diào)，故C正確，D錯誤．二、非選擇題(共67分)11．(6分)要測繪一個標有“3V0.6W”小燈泡的伏安特性曲線，燈泡兩端的電壓須要由零漸漸增加到3V，并便于操作．已選用的器材有：電池組(電動勢為4.5V，內(nèi)阻約1Ω)；電流表(量程為0～250mA，內(nèi)阻約5Ω)；電壓表(量程為0～3V，內(nèi)阻約3kΩ)；電鍵1個、導線若干．(1)試驗中所用的滑動變阻器應選下列中的A.(填字母代號)A．滑動變阻器(最大阻值20Ω，額定電流1A)B．滑動變阻器(最大阻值1750Ω，額定電流0.3A)(2)試驗的電路圖應選用下列的圖B.(填字母代號)(3)試驗得到小燈泡的伏安特性曲線如圖所示．假如將這個小燈泡接到電動勢為1.5V，內(nèi)阻為5Ω的電源兩端，小燈泡消耗的功率是0.1W.解析：(1)測繪小燈泡的伏安特性曲線，要求能在較大范圍內(nèi)測量數(shù)據(jù)，所以限制電路部分應用分壓式接法，滑動變阻器應用最大阻值小、額定電流大的A.(2)燈泡正常工作時的電阻R＝eq\f(U2,P)＝15Ω，額定電流I＝eq\f(P,U)＝0.2A，由R＝15Ω<eq\r(RARV)＝eq\r(15000)Ω，可知電流表應采納外接法，故選B.(3)在燈泡的I-U圖上作出電源的I-U圖線，交點即為這個電源給這個燈泡供電時的電流和電壓，此時P燈＝IU＝0.1×1W＝0.1W.12．(9分)有一根圓臺狀勻稱質(zhì)量合金棒如圖甲所示，某同學揣測其電阻的大小與該合金棒的電阻率ρ、長度L和兩底面直徑d、D有關(guān)．他進行了如下試驗：(1)用游標卡尺測量合金棒的兩底面直徑d、D和長度L.圖乙中游標卡尺(游標尺上有20個等分刻度)的讀數(shù)L＝9.925cm.(2)測量該合金棒電阻的實物電路如圖丙所示(相關(guān)器材的參數(shù)已在圖中標出)．該合金棒的電阻約為幾歐姆．圖中有一處連接不當?shù)膶Ь€是⑥.(用標注在導線旁的數(shù)字表示)(3)改正電路后，通過試驗測得合金棒的電阻R＝6.72Ω.依據(jù)電阻定律計算電阻率為ρ、長為L、直徑分別為d和D的圓柱狀合金棒的電阻分別為Rd＝13.3Ω、RD＝3.38Ω.他發(fā)覺：在誤差允許范圍內(nèi)，電阻R滿意R2＝Rd·RD，由此推斷該圓臺狀合金棒的電阻R＝eq\f(4ρL,πdD).(用ρ、L、d、D表示)解析：(1)游標卡尺的讀數(shù)，按步驟進行則不會出錯．首先，確定游標卡尺的精度為20分度，即為0.05mm，然后以毫米為單位從主尺上讀出整毫米數(shù)99.00mm，留意小數(shù)點后的有效數(shù)字要與精度一樣，再從游標尺上找出對的最齊一根刻線，精度×格數(shù)＝0.05×5mm＝0.25mm，最終兩者相加，依據(jù)題目單位要求換算為須要的數(shù)據(jù)，99.00mm＋0.25mm＝99.25mm＝9.925cm.(2)本試驗為測定一個幾歐姆的電阻，在用伏安法測量其兩端的電壓和通過電阻的電流時，因為電流表的內(nèi)阻較小，為了減小誤差，應用電流表外接法，⑥線的連接運用的是電流表內(nèi)接法．(3)依據(jù)電阻定律計算電阻率為ρ、長為L、直徑分別為d和D的圓柱狀合金棒的電阻分別為Rd＝13.3Ω、RD＝3.38Ω.即Rd＝ρeq\f(L,π\(zhòng)b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))2)，RD＝ρ·eq\f(L,π\(zhòng)b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(D,2)))2)，而電阻R滿意R2＝RdRD，將Rd、RD代入得R＝eq\f(4ρL,πdD).13．(10分)某同學要測定一電源的電動勢E和內(nèi)電阻r，試驗器材有：1只DIS電流傳感器(可視為志向電流表、測得的電流用I表示)、1只電阻箱(阻值用R表示)、1只開關(guān)和若干導線．該同學設(shè)計了如圖甲所示的電路進行試驗和采集數(shù)據(jù)．(1)該同學設(shè)計試驗的原理表達式是E＝I(R＋r)(用r、I、R表示)；(2)該同學在閉合開關(guān)之前，應先將電阻箱調(diào)到最大值(填“最大值”“最小值”或“隨意值”)，試驗過程中，將電阻箱調(diào)至如圖乙所示位置，則此時電阻箱接入電路的阻值為21Ω；(3)該同學依據(jù)試驗采集到的數(shù)據(jù)作出如圖丙所示的eq\f(1,I)-R圖象，則由圖象可求得，該電源的電動勢E＝6.0(5.8～6.2均對)V，內(nèi)阻r＝2.4(2.3～2.5均對)Ω.(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)解析：(1)由閉合電路歐姆定律知，電源的電動勢E＝I(R＋r)．(2)在閉合開關(guān)之前，應先將電阻箱調(diào)到最大值．調(diào)至圖乙位置時電阻箱的阻值為(2×10＋1)Ω＝21Ω.(3)由E＝I(R＋r)得eq\f(1,I)＝eq\f(R＋r,E)＝eq\f(1,E)R＋eq\f(r,E)，由圖象可得：斜率k＝eq\f(1,E)＝eq\f(5.4－0.4,30)＝eq\f(1,6)，則E＝6.0V．縱坐標截距eq\f(r,E)＝0.4，則電源的內(nèi)阻r＝0.4E＝2.4Ω.14．(14分)某學生試驗小組利用圖甲所示電路，測量多用電表內(nèi)電池的電動勢和電阻“×1k”擋內(nèi)部電路的總電阻．運用的器材有：多用電表；電壓表：量程5V，內(nèi)阻十幾千歐；滑動變阻器：最大阻值5kΩ；導線若干．回答下列問題：(1)將多用電表擋位調(diào)到電阻“×1k”擋，再將紅表筆和黑表筆短接，調(diào)零點．(2)將圖甲中多用電表的紅表筆和1(選填“1”或“2”)端相連，黑表筆連接另一端．(3)將滑動變阻器的滑片調(diào)到適當位置，使多用電表的示數(shù)如圖乙所示，這時電壓表的示數(shù)如圖丙所示．多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為15.0kΩ和3.60V.(4)調(diào)整滑動變阻器的滑片，使其接入電路的阻值為零．此時多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為12.0kΩ和4.00V．從測量數(shù)據(jù)可知，電壓表的內(nèi)阻為12.0kΩ.(5)多用電表電阻擋內(nèi)部電路可等效為由一個無內(nèi)阻的電池、一個志向電流表和一個電阻串聯(lián)而成的電路，如圖丁所示．依據(jù)前面的試驗數(shù)據(jù)計算可得，此多用電表內(nèi)電池的電動勢為9.00V，電阻“×1k”擋內(nèi)部電路的總電阻為15.0kΩ.解析：(1)歐姆表每次運用都須要將紅、黑表筆短接進行歐姆調(diào)零．(2)由于紅表筆接歐姆表內(nèi)置電源的負極，紅表筆也應當與電壓表的負接線柱相連，故應和1端相連．(3)歐姆表讀數(shù)須要“×1k”倍率，因此電阻為15.0kΩ.電流表示數(shù)為3.60V，最小刻度是1的須要精確到最小刻度的下一位．(4)當滑動變阻器電阻為零的時候，歐姆表測得的是電壓表的內(nèi)阻，因此是12.0kΩ.(5)依據(jù)歐姆表中間刻度可以推斷歐姆表的內(nèi)阻為15.0kΩ，依據(jù)(4)中的數(shù)據(jù)可知，當測12kΩ的電壓表內(nèi)阻時，電壓表示數(shù)是4.00V，所以I＝eq\f(U,RV)＝eq\f(1,3)mA，可得E＝I(RV＋R內(nèi))＝9.00V.15.(10分)某輛以蓄電池為驅(qū)動能源的環(huán)保汽車，總質(zhì)量m＝3×103kg.當它在水平路面上以v＝36km/h的速度勻速行駛時，蓄電池的輸出電流I＝50A，輸出電壓U＝200V．在此行駛狀態(tài)下，該環(huán)保汽車能夠?qū)⑿铍姵剌敵龉β实?0%轉(zhuǎn)化為用于牽引汽車前進的機械功率P機．(g取10m/s2)(1)求汽車所受阻力；(2)若該環(huán)保汽車的驅(qū)動電機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，其中R1＝0.1Ω，R2＝1950Ω，求電動機M的熱功率．答案：(1)900N(2)730.5W解析：(1)蓄電池輸出功率P＝UI＝200×50W＝104W．90%P＝Fv，解得：汽車所受阻力F＝900N.(2)電動機M兩端電壓U′＝U－IR1＝195V.R2中電流I2＝U′/R2＝0.1A，電動機輸入電流I′＝I－I2＝49.9A.電動機輸入功率P＝U′I′＝9730.5W，輸出機械功率P機＝90%P＝9000W.電動機M的熱功率P熱＝P－P機＝730.5W.16．(8分)如圖所示，電路中電源內(nèi)阻不計，水平放置的平行金屬板A、B間的距離為d，金屬板長為L.在兩金屬板左端正中間位置M，有一個小液滴以初速度v0水平向右射入兩板間，已知小