教科版高中物理必修第三册第二章电流及其应用测试(A)含答案

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第二章测评(A)(时间:60分钟　满分:100分)一、选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一项符合题目要求,第6~8题有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.两个小灯泡,分别标有“1 A　4 W”和“2 A　1 W”的字样,则它们均正常发光时的电阻阻值之比为(　　)A.2∶1 B.16∶1C.4∶1 D.1∶16答案:B解析:由P=I2R知R=PI2,所以R1∶R2=41∶14=16∶1。2.在正常照射下,太阳能电池的光电转换效率可达23%。单片单晶硅太阳能电池可产生0.6 V的电动势,可获得0.1 A的电流,则每秒照射到这种太阳能电池上的太阳光的能量是(　　)A.0.24 J B.0.25 J C.0.26 J D.0.28 J答案:C解析:根据W=UIt可得每秒太阳能电池产生的能量为W=0.6×0.1×1 J=0.06 J,设太阳能每秒照射的能量为Q,则由能量守恒定律得Q×23%=W,所以Q=0.26 J。3.如图所示,电池电动势为E,内阻为r。当可变电阻的滑片P向b点移动时,电压表V1的读数U1与电压表V2的读数U2的变化情况是(　　)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变大答案:A解析:滑片P向b移动时,总电阻变大,干路中I=ER+r变小。由于路端电压U=E-Ir,U增大,即V1表示数U1变大。由于V2表示数U2=IR,U2减小,所以A正确。4.导体中电流I的表达式I=nqSv,其中S为导体的横截面积,n为导体每单位体积内的自由电荷数,q为每个自由电荷所带的电荷量,v是(　　)A.导体运动的速率B.导体传导的速率C.电子热运动的速率D.自由电荷定向移动的速率答案:D解析:从微观上看,电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速率,还与导体的横截面积有关,公式I=nqSv中的v就是自由电荷定向移动的速率。故选D。5.一电流表(表头)并联一个分流电阻后就改装成一个大量程的电流表,当把它和标准电流表串联后去测某电路中的电流时,发现标准电流表读数为1 A时,改装电流表的读数为1.1 A,稍微偏大一些,为了使它的读数准确,应 (　　)A.在原分流电阻上再并联一个较大的电阻B.在原分流电阻上再串联一个较小的电阻C.在原分流电阻上再串联一个较大的电阻D.在原分流电阻上再并联一个较小的电阻答案:A解析:改装电流表的读数比标准电流表读数稍微偏大一些,说明改装电流表的内阻稍微偏大一些,要使内阻稍微变小一些,需要在原分流电阻上再并联一个较大的电阻,故A正确,B、C、D错误。6.某学生做研究串联电路电压特点的实验时,接成如图所示的电路,接通S后,他将多用电表电压挡的红、黑表笔并联在A、C两点间时,电压表读数为U;当并联在A、B两点间时,电压表读数也为U;当并联在B、C两点间时,电压表读数为零,故障的原因可能是(　　)A.AB段断路 B.BC段断路C.AB段短路 D.BC段短路答案:AD解析:由题意可得UAB=UAC=U,说明由A、B至电源的线路均已接通。若BC段完好,则AB段断路;若BC段短路,则AB段可能断路,也可能完好。又由题述得UBC=0,因而可能AB段断路,或BC段短路,也有可能出现两者同时发生的情况。分析时考虑要全面,要把故障的可能原因全部找出来,不要漏掉正确选项。7.如图所示,已知电源电动势E=12 V,内阻r=1 Ω,定值电阻R=2 Ω,通过小灯泡的电流为1 A,已知小灯泡的电阻为3 Ω,小型直流电动机的线圈电阻为1 Ω,则(　　)A.电动机两端的电压为1 VB.电动机两端的电压为6 VC.电动机的输入功率为6 WD.电动机的输出功率为5 W答案:BCD解析:电动机两端的电压UM=E-I(R+RL+r)=12 V-1×(2+3+1)V=6 V,故选项A错误,选项B正确;电动机的输入功率P=UMI=6×1 W=6 W,P出=P-I2rM=6 W-1 W=5 W,故选项C、D正确。8.一个直流电动机所加电压为U,电流为I,线圈内阻为R,当它工作时,下述说法错误的是(　　)A.电动机的输出功率为U2RB.电动机的发热功率为I2RC.电动机的输出功率为IU-I2RD.电动机的功率可写作IU=I2R=U2R答案:AD解析:电动机输入功率P=UI,输出功率P出=UI-I2R,故A错误,C正确;发热功率即线圈发热功率为I2R,B正确;又电动机并非纯电阻元件,故IU≠I2R≠U2R,D错误。二、实验题(本题共2小题,共20分)9.(10分)在测量金属丝的电阻率的实验中:(1)如图所示,用螺旋测微器测金属丝的直径为　　　　 mm。 (2)已知电阻丝的电阻约为10 Ω,现备有下列器材供测量该电阻丝的电阻时选用,应选用的器材有　　　　(只填代号)。 A.量程是0~0.6 A,内阻是0.5 Ω的电流表B.量程是0~3 A,内阻是0.1 Ω的电流表C.量程是0~3 V,内阻是6 kΩ的电压表D.量程是0~15 V,内阻是30 kΩ的电压表E.阻值为0~1 kΩ,额定电流为0.5 A的滑动变阻器F.阻值为0~20 Ω,额定电流为2 A的滑动变阻器G.蓄电池(6 V)H.开关一个,导线若干答案:(1)0.350(2)ACFGH解析:(1)读数:该金属丝的直径为0.350 mm。(2)仪器的选择:①选电源:题目中只给了一个直流电源G,所以G应选。②选电流表:电源选定后可估算总电流,不连入滑动变阻器,干路电流最大值Imax=610 A=0.6 A。若选电流表B,0.6 A没有超过其量程1/3,读数误差较大,而电流表A更合适。③选电压表:若选电压表C,量程为3 V,则干路电流要被控制在0.3 A以下,由以上所选电流表为A,指针偏转可达到满刻度的一半。若选电压表D,虽然电压表指针能达到满刻度1/3~2/3,满足实验器材选择的要求,但用15 V量程时,精确度太低,为了实现电压表和电流表精确度的匹配,应选用电压表C而不选电压表D。④选滑动变阻器:由于电阻丝阻值为10 Ω,为了在3 V、0.3 A以下范围内调节滑动变阻器,读取几组测量值,滑动变阻器应选0~20 Ω为宜,所以应选F。故选用器材为A、C、F、G、H。10.(10分)用伏安法测量一个定值电阻的电阻值,现有的器材规格如下:A.待测电阻Rx(大约100 Ω)B.直流毫安表A1(量程0~10 mA,内阻约100 Ω)C.直流毫安表A2(量程0~40 mA,内阻约40 Ω)D.直流电压表V1(量程0~3 V,内阻约5 kΩ)E.直流电压表V2(量程0~15 V,内阻约15 kΩ)F.直流电源(输出电压4 V,内阻不计)G.滑动变阻器R(阻值范围0~50 Ω,允许最大电流1 A)H.开关一个、导线若干(1)根据器材的规格和实验要求,为使实验结果更加准确,直流毫安表应选　　　,直流电压表应选　　　。 (2)在方框内画出实验电路图,要求电压和电流的变化范围尽可能大一些。(3)用铅笔按电路图将实物图连线。答案:(1)C　D　(2)电路图见解析　(3)实物图见解析解析:(1)由于直流电源的电动势为4 V,待测电阻Rx阻值约100 Ω,故通过Rx的最大电流约为40 mA,所以直流毫安表应选C;直流电压表若选15 V量程,则读数误差较大,故应选D。(2)由于要求电压和电流的变化范围尽可能大一些,所以滑动变阻器采用分压式接法;由于RVRx=5 000100=50>RxRA=10040=2.5,故电流表采用外接法。电路图如图:(3)根据电路图,实物图连线如图:三、计算题(本题共3小题,共40分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)11.(10分)如图所示电路中,电源电动势E=12 V,内电阻r=1.0 Ω,电阻R1=9.0 Ω,R2=15 Ω,电流表A的示数为0.4 A,求电阻R3的阻值和它消耗的电功率。答案:30 Ω　1.2 W解析:并联电路的电压U2=I2R2=6 V根据闭合电路欧姆定律有E=U2+I(R1+r),得流过电源的电流为I=0.6 A流过R3的电流I3=I-I2=0.2 AR3的阻值为R3=U3I3=U2I3=30 Ω消耗的功率是P3=U3I3=1.2 W。12.(14分)如图所示,滑动变阻器R1的最大值是200 Ω,R2=R3=300 Ω,A、B两端电压UAB=8 V。 (1)当开关S断开时,移动滑片P,R2两端可获得的电压变化范围是多少?(2)当开关S闭合时,移动滑片P,R2两端可获得的电压变化范围又是多少?答案:(1)4.8~8 V　(2)3.43 ~8 V解析: (1)当开关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上的最大电压等于UAB=8 V。当滑片P在最下端时,R1的全部与R2串联,此时R2上的电压最小,UR2=R2R1+R2UAB=4.8 V,所以R2上的电压变化范围为4.8~8 V。(2)当开关S闭合时,滑动变阻器R1为分压式接法。当滑片P在最下端时,R2上的电压最小,此时R2与R3并联,再与R1的全部串联,R2与R3的并联电阻R'=R22=150 Ω,电压为U'=R'R1+R'UAB=150200+150×8 V=3.43 V。当滑片P在最上端时,R2上的电压最大,等于UAB=8 V,所以R2上的电压范围为3.43~8 V。13.(16分)如图(a)所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100 Ω,R2阻值未知,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像如图(b)所示,其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的。求:(a)(b)(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。答案:(1)20 V　20 Ω　(2)5 Ω　(3)300 Ω解析:(1)将题图(b)中AB线延长,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=EI短=20 Ω。(2)当P滑到R3的右端时,电路参数对应题图(b)中的B点,即U2=4 V、I2=0.8 A,得R2=U2I2=5 Ω。(3)当P滑到R3的左端时,由题图(b)知此时U外=16 V,I总=0.2 A,所以R外=U外I总=80 Ω。因为R外=R1R3R1+R3+R2,所以滑动变阻器的最大阻值为R3=300 Ω。