2020版高考物理一轮复习单元质检08 恒定电流(含解析)

单元质检八　恒定电流

(时间:45分钟　满分:100分)

一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48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6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)

1.

某电路如图所示,已知电池组的总内阻r=1 Ω,外电路电阻R=5 Ω,理想电压表的示数U=3.0 V,则电池组的电动势E等于              (　　)

A.3.0 V B.3.6 V

C.4.0 V D.4.2 V

答案B

解析由欧姆定律得I=A=0.6A,又由闭合电路的欧姆定律得E=I(R+r)=0.6×(5+1)V=3.6V。

2.右图为一玩具起重机的电路示意图。电源电动势为6 V,内阻为0.5 Ω,电阻R=2.5 Ω。当电动机以0.5 m/s的速度匀速向上提升一质量为320 g的物体时(不计一切摩擦阻力,g取10 m/s2),标有“3 V　0.6 W”的灯泡正好正常发光。则电动机的内阻为(　　)

A.1.25 Ω B.3.75 Ω C.5.625 Ω D.1 Ω

答案A

解析电动机输出功率P出=mgv=1.6W,灯泡中电流IL==0.2A,干路电流I==1A,电动机中电流IM=I-IL=0.8A,电动机的功率P=IMUM=IMU额=RM+P出,计算得RM=1.25Ω,所以A正确。

3.

如图所示,E为内阻不能忽略的电池,R1、R2、R3均为定值电阻,V与A均为理想电表;开始时开关S闭合,V与A均有读数,某时刻V和A的读数均变大,则电路中可能出现的故障是(　　)

A.R1断路 

B.R2断路

C.R1短路 

D.R3短路

答案B

解析当R1断路时,电流表示数变为0,A错误;当R2断路时,外电路的总电阻变大,故路端电压变大,即电压表读数变大,电路的总电流减小,故R1上的电压减小,R3两端电压变大,故电流表读数变大,与题目所给的现象吻合,故电路是R2断路,B正确;当R1短路或R3短路时,外电路电阻变小,路端电压变小,即电压表示数变小,C、D错误。

4.

某电池对纯电阻供电的输出功率P随电流I变化的图像如图所示。则下列说法正确的是(　　)

A.该电源的电动势E=2 V

B.该电源的内阻r=1 Ω

C.若I=2 A时,则外电阻R=1 Ω

D.同一输出功率P可对应两个不同的电流I1、I2,即对应两个不同的外电阻R1、R2,且r=R1·R2

答案A

解析对于电源,输出功率P=EI-I2r=-r,则当I=时,输出功率最大,为P=,结合图像有=2A,=2W,联立解得E=2V,r=0.5Ω,故A正确,B错误;若I=2A,根据闭合电路欧姆定律,有I=,2A=,解得R=0.5Ω,故C错误;结合图像,同一输出功率P可对应两个不同的电流I1、I2,即对应两个不同的外电阻R1、R2,有R1=R2,解得r2=R1·R2,故D错误。

5.

如图所示,电源电动势为E、内阻r,R1、R2为定值电阻,调节电阻箱R的阻值,使电压表V的示数增大ΔU,在此过程中(　　)

A.路端电压增加,增加量一定等于ΔU

B.电阻R2两端的电压减小,减少量一定等于ΔU

C.通过电阻R1的电流增加,增加量一定等于

D.通过电阻R2的电流减小,但减少量一定大于

答案C

解析电压表V的示数增大ΔU,由E=U+IR2+Ir可知R2两端的电压及电源内电压减小ΔU,所以干路电流减小,则R2两端的电压减少,所以路端电压的增加量一定小于ΔU,故A错误;由于电源的内电压也减小,所以R2两端的电压减少量一定小于电压表V的示数增大量ΔU,故B错误;电压表V的示数增大,则通过R1的电流增加,由于R1是定值电阻,所以其电流增加量一定等于,故C正确;由于R2两端的电压减小量小于ΔU,R2是定值电阻,所以电流减少量一定小于,故D错误。

6.

如图所示,曲线C1、C2分别是直流电路中内、外电路消耗的电功率随电流变化的图线,由该图可知,下列说法正确的是(　　)

A.电源的电动势为4 V

B.电源的内阻为1 Ω

C.电源的输出功率最大为8 W

D.电源被短路时,电源消耗的功率为16 W

答案ABD

解析由题图可知,当电流为2A时,内电路消耗功率为4W,由I2r=4W可得电源的内阻为r=1Ω,选项B正确;当电流为2A时,外电路消耗功率也为4W,外电路路端电压U=2V,由E=U+Ir可得电源的电动势为E=4V,选项A正确;由U=IR可得外电路电阻R=1Ω时,电源输出功率最大,最大值为4W,选项C错误;电源被短路时,短路电流为=4A,电源消耗的功率为I2r=16W,选项D正确。

7.

如图所示电路中,电源电动势为E、内阻为r、R0为定值电阻,电容器的电容为C。闭合开关S,增大可变电阻R的阻值,电压表示数的变化量为ΔU,电流表示数的变化量为ΔI,则(　　)

A.变化过程中ΔU和ΔI的比值保持不变

B.电压表示数U和电流表示数I的比值不变

C.电阻R0两端电压减小,减小量为ΔU

D.电容器所带的电荷量增大,增加量为CΔU

答案AD

解析闭合开关S,增大可变电阻R的阻值,电流表示数减小,电压表示数增大,变化过程中ΔU和ΔI的比值等于定值电阻R0与电源内阻r之和,保持不变;电压表示数U和电流表示数I的比值等于可变电阻R的阻值,逐渐增大,选项A正确,B错误;电阻R0两端电压减小,减小量小于ΔU,选项C错误;电容器所带的电荷量增大,增加量为CΔU,选项D正确。

8.用标有“6 V　3 W”的灯泡L1和“6 V　6 W”的灯泡L2与理想电压表和理想电流表连接成如图甲所示的实验电路,其中电源电动势E=9 V。图乙是通过两个灯泡的电流随两端电压变化的曲线。当其中一个灯泡正常发光时(　　)

A.电流表的示数为0.5 A　　B.电压表的示数约为6 V

C.电路输出功率为6 W D.电源内阻为2 Ω

答案AD

解析两个灯泡串联,所以电流相等,L1的额定电流为I1==0.5A,L2的额定电流为I2==1A,所以只有L1正常发光,电路中电流为0.5A,A正确;从图像中可以看出,电流为0.5A时,两灯的电压分别为6V和2V,因RL1>RL2,由串联分压原理知,L1两端电压为6V,L2两端电压为2V,电压表示数为2V,B错误;电路中输出功率为P=UI=(2+6)×0.5W=4W,C错误;电源内阻r==2Ω,D正确。

二、实验题(52分)

9.(8分)(1)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中,利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示,校零时的读数为　　　　mm,合金丝的直径为　　　　mm。 

(2)为了精确测量合金丝的电阻Rx,设计出如图甲所示的实验电路图,按照该电路图完成图乙中的实物电路连接。

甲

乙

答案(1)0.007　0.638　(2)如解析图所示

解析(1)校零时的读数为0.7×0.01mm=0.007mm;根据螺旋测微器的读数规则可知,测量的读数为0.5mm+14.5×0.01mm=0.645mm,所以合金丝的直径为0.645mm-0.007mm=0.638mm。

(2)实物连接如图所示。

10.(10分)(2018·全国卷Ⅲ)一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值,图中R0为标准定值电阻(R0=20.0 Ω);V可视为理想电压表;S1为单刀开关,S2为单刀双掷开关;E为电源;R为滑动变阻器。采用如下步骤完成实验:

(1)按照实验原理线路图甲,将图乙中实物连线。

甲

乙

(2)将滑动变阻器滑片置于适当的位置,闭合S1。

(3)将开关S2掷于1端,改变滑动变阻器滑片的位置,记下此时电压表V的示数U1;然后将S2掷于2端,记下此时电压表V的示数U2。

(4)待测电阻阻值的表达式Rx=　　　　　　　　　(用R0、U1、U2表示)。 

(5)重复步骤(3),得到如下数据:

(6)利用上述5次测量所得的平均值,求得Rx=　　　　Ω。(保留1位小数) 

答案(1)实物连线如图

(4)-1R0　(6)48.2

解析(4)开关S2置于1端时,电压表测量的是R0两端的电压,此时电路中的电流为I=;开关S2置于2端时,电压表的读数为R0和Rx串联后的总电压,因此待测电阻两端的电压为Ux=U2-U1;前后电流大小不变,所以待测电阻的阻值为Rx==-1R0。

(6)Rx=-1R0,由表格中5次的数据可得,的平均值为3.41,代入上式得Rx=(3.41-1)×20.0Ω=48.2Ω。

11.(11分)某同学想测量某导电溶液的电阻率,先在一根均匀的长玻璃管两端各装一个电极(接触电阻不计),两电极相距l=0.700 m,其间充满待测的导电溶液。用如下器材进行测量:电压表(量程15 V,内阻约30 kΩ)、电流表(量程300 μA,内阻约50 Ω)、滑动变阻器(100 Ω,1 A)、电池组(电动势E=12 V,内阻r=6 Ω)、单刀单掷开关一个、导线若干。下表是他测量通过管中导电液柱的电流及两端电压的实验数据。实验中他还用20分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径,结果如图乙所示。

甲

乙

根据以上所述请回答下面的问题:

(1)

丙

玻璃管内径d的测量值为　　　　cm。 

(2)根据表中数据在图丙的坐标中已描点,请作出U-I图像,根据图像求出电阻R=　　　　　Ω(保留两位有效数字)。 

(3)计算导电溶液的电阻率表达式ρ=　　　　(用R、d、l表示),测量值为　　　　Ω·m(保留两位有效数字)。 

(4)请在虚线框内画出测量导电溶液电阻的电路图,并在图甲中补画出未连接的导线。

答案(1)3.065　(2)见解析图甲　4.6×104(4.4×104~4.8×104均正确)　(3)　48(45~53均正确)　(4)见解析图乙、丙

解析(1)玻璃管内径d=30mm+0.05mm×13=30.65mm=3.065cm。

(2)根据描点,连线如图甲所示,由图可求出电阻R=4.6×104Ω。

甲

(3)由R=ρ和S=πd2可得ρ=,代入数据可求得ρ=48Ω·m。

(4)因为,所以电流表应选内接法;由于滑动变阻器的最大阻值远小于待测阻值,故滑动变阻器应用分压式接法,电路图及实物图分别如图乙、丙所示。

乙

丙

12.(11分)某同学设计了如图甲所示的电路来测量电源电动势E、内阻r和电阻R1的阻值。实验器材有:待测电源(电动势为E,内阻为r);待测电阻R1;电压表V(量程0~1.5 V,内阻很大);电阻箱R(0~99.99 Ω);开关S1;单刀双掷开关S2;导线若干。

(1)先测量电阻R1的阻值,请将该同学的操作补充完整。

①闭合S1,将S2切换到a,调节电阻箱,读出其示数R0和对应的电压表示数U1;

②保持电阻箱示数不变,将S2切换到b,读出电压表的示数U2;

③则电阻R1表达式为R1=　　　　　　　　　　。 

(2)该同学已经测得电阻R1=4.95 Ω,继续测量电源电动势E和内阻r的做法是闭合S1,将S2切换到a,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U,由测得的数据,绘出了如图乙所示的图线,则电源电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　Ω。(保留三位有效数字) 

答案(1)R0　(2)1.43　1.05

解析(1)根据欧姆定律,通过电阻箱的电流I=,R1的电压为U2-U1,所以可得R1=R0;

(2)根据闭合电路的欧姆定律得E=U+(R1+r),即,所以图像与纵轴的截距,可得电动势E=1.43V,斜率k=,可求内阻r=1.05Ω。

13.(12分)(1)图甲是多用电表的简化电路图,作为电压表使用时,选择开关应接　　　; 

甲

作为欧姆表使用时,选择开关应接　　　　(均选填“1”“2”或“3”)。使用多用电表时,电流一定从　　　　(选填“A”或“B”)端流入多用电表。 

(2)利用多用电表和电阻箱测量一电源的电动势和内阻的电路如图乙。调节电阻箱,记录多组电阻箱示数R和多用电表示数I,作出R- 的图线如图丙所示。由图丙可求得电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　Ω。(结果均保留两位有效数字) 

如果忽略偶然误差,本实验测得的E测、r测与真实值比较:E测　　　　E真,r测　　　　r真。(均选填“<”“=”或“>”) 

乙

丙

答案(1)3　2　A　(2)2.9(2.8~3.0)　1.2(1.1~1.3)　=　>

解析(1)由题图甲可知,作为电压表使用时,选择开关应接位置3;作为欧姆表使用时,选择开关应接2,内部电源被接通,可测量电阻;使用时,电流一定从红表笔流入,即从A端流入。

(2)根据闭合电路欧姆定律,E=IR+Ir,则R=E-r,可知图线斜率表示电动势,在纵轴上截距的绝对值表示内阻,则E==2.9V,r=1.2Ω。将多用电表的内阻等效到电源的内部,则测量的内阻等于电源的实际内阻与多用电表的内阻之和,所以内阻测量值偏大。当电阻箱阻值无穷大时,电流表分压可以忽略,故本实验中电动势的测量准确。