人教版高中物理新教材同步讲义 必修第三册 第12章　章末检测试卷(四)（含解析）

这是一份人教版高中物理新教材同步讲义 必修第三册 第12章　章末检测试卷(四)（含解析），共12页。

章末检测试卷(四)
(满分：100分)
一、单项选择题(本题共8小题，每小题4分，共32分)
1．关于电动势，下列说法正确的是(　　)
A．电源电动势等于电源正、负极之间的电势差
B．用电压表直接测量电源两极间电压得到的数值，实际上总略大于电源电动势的准确值
C．电源电动势总等于内、外电路上的电压之和，所以它的数值与外电路的组成有关
D．电源电动势越大说明电源把其他形式的能转化为电能的本领越大
答案　D
解析　电源电动势等于电源没有接入电路时正、负两极间的电势差，故A错误；当用电压表直接测量电源两极电压时，因电源有内阻，内电路有电压，所以电压表测得的电压数值略小于电源电动势的准确值，故B错误；电源电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量，只与电源本身有关，与外电路无关，电源电动势越大，电源把其他形式的能转化为电能的本领越大，故C错误，D正确．
2．有三个用电器，分别为日光灯、电烙铁和电风扇，它们的额定电压和额定功率均为“220 V　60 W”．现让它们在额定电压下工作相同时间，产生的热量(　　)
A．日光灯最多 B．电烙铁最多
C．电风扇最多 D．一样多
答案　B
解析　电烙铁是纯电阻用电器，即以发热为目的，电流通过它就是用来产生热量的，而日光灯和电风扇是非纯电阻用电器，电流通过它们时产生的热量很少，电能主要转化为其他形式的能(光能和叶片动能)．综上所述，B正确．
3.在如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，R1、R2为定值电阻，电流表、电压表均为理想电表，现使R3阻值增大，则(　　)

A．电压表读数变大 B．电流表读数变大
C．R1两端的电压升高 D．流过R2的电流减小
答案　A
解析　由题图可知，R2与R3并联，再与R1串联，当R3阻值增大时，电路中总阻值增大，由闭合电路欧姆定律可知，电路中总电流减小，故电流表示数减小，故B错误；总电流减小，由U＝E－Ir可知，路端电压增大，电压表示数增大，故A正确；因总电流减小，故R1两端的电压降低，故C错误；因内电压以及R1两端的电压降低，故并联部分电压升高，R2中电流增大，故D错误．
4.(2022·黑龙江宾县第二中学高二期末)如图所示，直线A为电源的U－I图线，电源电动势为E，内阻为r，曲线B为灯泡的U－I图线，现将该小灯泡接在该电源两端，此时灯泡电阻为R，则以下说法正确的是(　　)

A．R＝2 Ω
B．E＝3 V，r＝0.5 Ω
C．电源的输出功率为6 W
D．含有灯泡的电路是非纯电阻电路
答案　B
解析　由欧姆定律得灯泡电阻R＝＝1 Ω，故A错误；由题图可得，电源电动势为E＝3 V，内阻r＝ Ω＝0.5 Ω，故B正确；此时电源的输出功率P＝UI＝2×2 W＝4 W，故C错误；灯泡将所消耗的电能全部转化为焦耳热，含有灯泡的电路是纯电阻电路，故D错误．
5.(2022·云南丘北县第一中学校高二开学考试)如图所示的电路中，闭合开关后各元件处于正常工作状态，当某灯泡突然出现故障时，电流表读数变小，电压表读数变大．下列关于故障原因或故障后其他物理量的变化情况的说法中正确的是(　　)

A．L1灯丝突然短路
B．L2灯丝突然烧断
C．电源的输出功率一定变小
D．电容器C上电荷量减少
答案　B
解析　电流表在干路上，读数变小，说明总电阻变大．L1灯丝突然短路，总电阻减小，电流表读数变大，A错误；L2灯丝突然烧断，总电阻增大，电流表读数变小，电压表读数变大，B正确；电源的输出功率P＝UI，电压增大而电流减小，输出功率不一定变小，C错误；电流表读数变小，L1的分压减小，并联支路的电压增大，电容器两端的电压增大，根据Q＝CU知电容器的带电荷量增大，D错误．
6.如图所示，一直流电动机与阻值R＝9 Ω的电阻串联在电源上，电源的电动势E＝30 V，内阻r＝1 Ω，闭合开关，用理想电压表测出电动机两端电压U＝10 V，已知电动机线圈的电阻RM＝1 Ω，则下列说法中正确的是(　　)

A．通过电动机的电流为10 A
B．电动机的输入功率为2 W
C．电源的输出功率为4 W
D．电动机的输出功率为16 W
答案　D
解析　由E＝30 V，电动机两端电压为10 V可得电阻R和电源内阻上分担的电压为20 V，则I＝＝ A＝2 A，故A错误；电动机的输入功率P＝UI＝10×2 W＝20 W，故B错误；电源的热功率Pr＝I2r＝22×1 W＝4 W，电源的输出功率为P出＝IE－Pr＝(2×30－4) W＝56 W，故C错误；电动机的热功率P热＝I2RM＝22×1 W＝4 W，电动机的输出功率P出′＝P－P热＝20 W－4 W＝16 W，故D正确．
7.(2022·浙江高二期中)如图所示的电路中，电源的电动势为E、内阻为r，C为电容器，R1和R2为定值电阻，R3为光敏电阻(电阻随光照强度的增大而减小)，A为理想电流表，G为灵敏电流计，当开关S闭合且电路稳定后，在逐渐增大对R3的光照强度的过程中(　　)

A．R1两端电压减小
B．A表的示数变小
C．电源的效率一定变小
D．G表中有从a至b的电流
答案　C
解析　增大对R3的光照强度，其电阻减小，电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的干路电流增大，则A表的示数变大，故B错误；由η＝＝＝知，电源的效率一定变小，故C正确；因为干路电流增大，所以电源内电压和R1两端电压增大，由闭合电路欧姆定律U并＝E－I(R1＋r)可知，并联部分电压减小，即电容器两端电压减小，所以电容器处于放电过程，G表中有从b至a的电流，故A、D错误．
8．如图甲所示电路，电源E＝12 V，内阻不计，灯泡L的额定电压为9 V，其伏安特性曲线如图乙所示，滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω.则(　　)

A．灯泡L的阻值随电流的增大而减小
B．灯泡L消耗电功率的最小值是4 W
C．滑动变阻器接入电路的阻值应至少为6 Ω
D．灯泡L的额定功率为13.5 W
答案　D
解析　I－U图线上各点与坐标原点连线的斜率等于电阻的倒数，则灯泡L的阻值随电流的增大而增大，所以A错误；由题图乙可知，U＝9 V时，电流等于1.5 A，则灯泡的额定功率为P＝UI＝9×1.5 W＝13.5 W，所以D正确；由R＝＝ Ω＝2 Ω，则滑动变阻器接入电路的阻值至少为2 Ω，所以C错误；当滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω时，回路中的电流最小，灯泡消耗的功率最小，此时灯泡两端的电压为U＝E－IR＝12－10I，在I－U图线中作出该直线，如图所示，两线的交点坐标就是灯泡的实际电压、电流，则此时灯泡的最小功率为Pmin＝UminImin＝2×1.0 W＝2 W，所以B错误．

二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分)
9．一闭合电路中的电源电动势恒定，下列说法中正确的是(　　)
A．路端电压一定大于内电路的电压
B．路端电压随外电阻的增大而增大
C．外电路断路时，路端电压等于电源电动势
D．外电路短路时，路端电压为零
答案　BCD
解析　根据闭合电路欧姆定律知，路端电压为：U＝IR＝R，当内电阻大于外电阻时，路端电压小于内电路的电压，故A错误；根据路端电压U＝R＝，可知路端电压与R不成正比，但随外电阻增大而增大，故B正确；外电路断路时，电路中电流I为零，内电压为零，路端电压等于电源电动势，故C正确；外电路短路时，电源内电压等于电源电动势，路端电压为零，故D正确．
10.如图所示，曲线C1、C2分别是纯电阻电路中，内、外电路消耗的电功率随电流变化的图线．由该图可知下列说法中正确的是(　　)

A．电源的电动势为4 V
B．电源的内电阻为1 Ω
C．电源输出功率最大值为8 W
D．电源被短路时，电源消耗的最大功率可达16 W
答案　ABD
解析　由题图图线的交点可知PR＝I2R＝Pr＝I2r＝4 W，而I＝2 A，故R＝r＝1 Ω，E＝I(R＋r)＝4 V，A、B正确；电源被短路时，电源消耗的最大功率Pr′＝＝16 W，D正确；电源输出的最大功率为Pmax＝＝4 W，C错误．
11.(2022·江西上高二中高二阶段练习)如图所示，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻r，闭合开关K，将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔV1、ΔV2、ΔV3，理想电流表示数变化量的绝对值为ΔI，则下列结论正确的是(　　)

A．A的示数减小
B．V2的示数减小
C．|ΔV3|与|ΔI|的比值等于r
D．|ΔV1|与|ΔI|的比值大于|ΔV2|与|ΔI|的比值
答案　BD
解析　根据理想电压表电阻无穷大，相当于断路，理想电流表电阻为零，相当于短路，所以R与滑动变阻器串联，电压表V1、V2、V3分别测R、路端电压、变阻器电压，当滑动变阻器滑片向下滑动时，接入电路的电阻减小，电路电流增大，则A的示数增大，A错误；电路中电流增大，电源的内电压增大，则路端电压减小，所以V2的示数减小，B正确；根据闭合电路欧姆定律得U3＝E－I(R＋r)，则得＝R＋r>r，则|ΔV3|和|ΔI|的比值大于r，C错误；根据闭合电路欧姆定律得U2＝E－Ir，则得＝r，＝R，又R>r，则>，故|ΔV1|与|ΔI|的比值大于|ΔV2|与|ΔI|的比值，D正确．
12.如图所示的电路，闭合开关，灯L1、L2正常发光．由于电路出现故障，突然发现L1变亮，L2变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障不可能是(　　)

A．R1断路 B．R2断路
C．R3短路 D．R4短路
答案　BCD
解析　等效电路如图所示：若R1断路，总外电阻变大，总电流减小，路端电压变大，L1两端电压变大，L1变亮；ab部分电路结构没变，电流仍按原比例分配，总电流减小，通过L2、R4的电流都减小，故A符合题意；若R2断路，总电阻变大，总电流减小，ac部分电路结构没变，电流仍按原比例分配，R1、L1中电流都减小，与题意相矛盾，故B不符合题意；若R3短路或R4短路，总电阻减小，总电流增大，A中电流变大，与题意相矛盾，故C、D不符合题意．

三、非选择题(本题共5小题，共52分)
13.(8分)(2022·株洲二中高二阶段练习)物理兴趣小组成员根据手头的实验器材设计了如图所示的欧姆表电路，通过调节开关S，可使欧姆表具有“×1”和“×10”的两种倍率，可用器材如下：

A．干电池(电动势E＝1.5 V，内阻不计)
B．电流表G(满偏电流Ig＝1 mA，内阻Rg＝90 Ω)
C．定值电阻R0(阻值为5.0 Ω)
D．滑动变阻器R1(最大阻值为150 Ω)
E．定值电阻Ra、Rb
G．开关一个，红、黑表笔各一支，导线若干
(1)该兴趣小组成员按照如图所示电路图连接好实验电路．当开关S合向________(填“a”或“b”)时，欧姆表的倍率是“×10”倍率．
(2)已知欧姆表为“×1”倍率时的中值电阻为15 Ω，则定值电阻Ra＝________ Ω，Rb＝________ Ω.
(3)将开关S合向b，第一步：将红、黑表笔短接，调节滑动变阻器R1，电流表电流达到满偏电流．第二步：在红、黑表笔间接入待测电阻Rx，发现电流表指针指向的位置，则待测电阻Rx＝________ Ω.
答案　(1)b　(2)1　9　(3)300(每空2分)
解析　(1)把虚线框内的电路等效成一个电流表，当开关S合向a端时，满偏电流为Ia，当开关S合向b端时，满偏电流为Ib，根据串并联电路的特点可知(Ia－Ig)Ra＝Ig(Rg＋Rb)，(Ib－Ig)(Ra＋Rb)＝IgRg
可以看出Ia>Ib，当开关S合向b时，欧姆表的倍率是“×10”倍率．
(2)当开关S合向a端时，
则中值电阻为R中a＝15 Ω，
则Ia＝＝ A＝100 mA
当开关S合向b端时，则中值电阻为R中b＝150 Ω，
则Ib＝＝ A＝10 mA，
联立可解得Ra＝1 Ω，Rb＝9 Ω
(3)根据闭合电路的欧姆定律得Ib＝，在红、黑表笔间接入待测电阻Rx，发现电流表指针指向的位置，干路电流I＝，
则Ib＝，解得Rx＝300 Ω.
14．(8分)(2022·天津静海一中高二期末)(1)某同学要测量一新材料制成的均匀圆柱体的电阻(圆柱体的电阻约为6 Ω)．
①如图所示，使用螺旋测微器测其直径为________ mm.

②除待测圆柱体外，实验室还备有的实验器材如下，为了在设备安全的情况下多测几组实验数据，电压表应选A，电流表应选______________，滑动变阻器应选______________．(填写器材前对应的序号字母)
A．电压表V1(量程3 V，内阻约为15 kΩ)
B．电压表V2(量程15 V，内阻约为75 kΩ)
C．电流表A1(量程0.6 A，内阻约为1 Ω)
D．电流表A2(量程3 A，内阻约为0.2 Ω)
E．滑动变阻器R1(0～5 Ω，0.6 A)
F．滑动变阻器R2(0～2 000 Ω，0.1 A)
G．1.5 V的干电池两节，内阻不计
H．开关S，导线若干
③下图所设计的实验电路图中最合理的是___________________________________________．


(2)某同学设计实验测量一块铭牌数字模糊电池的电动势．
①他先用多用表直流电压10 V挡直接接在该电池两极粗测电动势，读数如图甲，读出电源电动势为________ V；

②为了更准确地测量该电池的电动势，他从实验室里找到了下列实验器材：
A．电流表A1，量程0.6 A，内阻r1＝1.5 Ω
B．电流表A2，量程100 mA，内阻r2＝20 Ω
C．滑动变阻器RL(0～5 Ω)
D．定值电阻R1＝5 Ω
E．定值电阻R2＝50 Ω
F．开关一个、导线若干
③该同学设计了如图乙所示的实验电路：

a．定值电阻R应当选择______；(填“R1”或“R2”)
b．闭合电键，调整滑动变阻器触头位置，把电流表A1的读数记作I1，电流表A2的读数记作I2，记录多组实验数据如下：
组别
1
2
3
4
5
6
I1(A)
0.54
0.48
0.43
0.39
0.37
0.35
I2(mA)
0
22.9
39.1
51.5
61.3
69.1

c.在坐标系中描点，并作出该电路的I1－I2图像如图丙．

d．根据图丙得该电池的电动势E＝________ V．(结果保留两位有效数字)
答案　(1)①1.847(1.846～1.848均可)(1分)　②C(1分)　E(1分)　③A(1分)
(2)①3.6(1分)　③R1(1分)　3.8(3.8～3.9均可)(2分)
解析　(1)①螺旋测微器的读数为
1.5 mm＋0.01×34.7 mm＝1.847 mm，
②回路中的最大电流为I＝＝ A＝0.5 A，电流表选择A1，故选C；
为了测量多组数据，滑动变阻器选择分压式接法，因此滑动变阻器选择R1，故选E；
③为了测量多组数据，滑动变阻器选择分压式接法，待测电阻阻值较小，为了减小误差，选择外接法，故选A；
(2)①根据题图甲，电源电动势为3.6 V；
③由于回路中最大电流不能超过0.6 A，电动势约为3.6 V，根据欧姆定律可知回路中最小电阻约为6 Ω，为了保护电路，定值电阻选择R1；
根据闭合电路欧姆定律可知
I1(r1＋R1＋r)＋I2r2＝E
整理得I1＝－I2
根据图像可知＝0.54 A，
图像斜率大小：＝≈2.86，
联立解得E≈3.8 V.
15．(10分)(2022·丽江市教育科学研究所高二期末)利用电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势E＝6 V，电源内阻r＝1 Ω，电动机内阻r0＝2 Ω，电阻R＝3 Ω，重物质量m＝0.10 kg.当电动机以稳定的速度匀速提升重物时，理想电压表的示数为U＝5.5 V．不计空气阻力和摩擦，取g＝10 m/s2.求：

(1)电源的总功率；
(2)电动机的输入功率P入；
(3)重物匀速上升时的速度v.
答案　(1)3 W　(2)2 W　(3)1.5 m/s
解析　(1)由闭合电路欧姆定律可得
电路中的电流为I＝＝0.5 A，(2分)
电源的总功率为P＝EI＝3 W(1分)
(2)电动机两端的电压为U2＝U－IR＝4 V(2分)
电动机的输入功率为P入＝U2I＝2 W(1分)
(3)电动机的热功率为P热＝I2r0＝0.5 W(1分)
电动机的输出功率为P出＝P入－P热＝1.5 W，(1分)
重物匀速上升时有P出＝mgv，(1分)
解得v＝1.5 m/s.(1分)
16．(12分)如图所示的电路中，R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，R3＝1.5 Ω，C＝20 μF.当开关S断开时，电源的总功率为2 W；当开关S闭合时，电源的总功率为4 W，求：

(1)电源的电动势和内电阻；
(2)闭合S时，电源的输出功率；
(3)S断开和闭合时，电容器极板上的电荷量各是多少．
答案　(1)4 V　0.5 Ω　(2)3.5 W　(3)6×10－5 C　0
解析　(1)S断开，R2、R3串联，
根据闭合电路欧姆定律可得
I＝(2分)
总功率为P＝IE＝＝2 W，(1分)
S闭合，R1、R2并联再与R3串联，
总外电阻R′＝＋R3＝3.5 Ω，(1分)
根据闭合电路欧姆定律可得
I′＝＝，所以总功率为(1分)
P′＝EI′＝＝4 W，(1分)
联立解得E＝4 V，r＝0.5 Ω(1分)
(2)闭合S，总外电阻R′＝3.5 Ω，干路电流为I′＝＝1 A，电源输出功率(1分)
P出＝EI′－I′2r＝4×1 W－12×0.5 W＝3.5 W(1分)
(3)S闭合时电容器两端电压为零，电容器极板上的电荷量为零；S断开时，C两端电压等于电阻R2两端电压I＝＝0.5 A，UC＝IR2＝3 V，(2分)
Q＝CUC＝6×10－5 C．(1分)
17．(14分)如图所示，甲图中滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙中的AC、BC两直线所示．不考虑电表对电路的影响．

(1)电压表V1、V2的示数随电流表示数的变化图像应分别为U－I图像中的哪一条直线？
(2)定值电阻R0、变阻器的总电阻R分别为多少？
(3)求出电源的电动势和内阻．
(4)滑动变阻器的最大功率是多少？
答案　(1)V1对应AC　V2对应BC
(2)3 Ω　12 Ω
(3)8 V　1 Ω　(4)4 W
解析　(1)当滑动变阻器的滑片向左移动时，变阻器接入电路的电阻减小，电路中电流增大，定值电阻R0的电压增大，路端电压减小，由题图分析可得V1对应AC、V2对应BC.(2分)
(2)由题意得R0＝＝ Ω＝3 Ω，(1分)
当滑动变阻器取最大值时，
电流最小Imin＝0.5 A，(1分)
而UR＝U2－U1＝7.5 V－1.5 V＝6 V，(2分)
所以Rmax＝＝ Ω＝12 Ω.(2分)
(3)根据闭合电路欧姆定律，路端电压与电流的关系是U2＝E－Ir，(2分)
所以BC直线斜率的绝对值表示电源内阻，即
r＝＝ Ω＝1 Ω，(1分)
所以E＝U2＋Ir＝7.5 V＋0.5×1 V＝8 V．(1分)
(4)当R＝R0＋r＝4 Ω时，滑动变阻器的功率最大，最大功率是Pm＝＝ W＝4 W．(2分)