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【学练考】2015-2016学年高二人教版物理选修3-1练习册:特色专题训练(二)


特色专题训练(二)
电路与实验专项 本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,共 100 分,考试时间 90 分钟. 第Ⅰ卷 (选择题 共 40 分) 一、选择题(本题共 10 小题,每小题 4 分,共 40 分.1~7 题只有一个选项正确,8~10 题有多个选项正确.全部选对的得 4 分,选对但不全的得 2 分,有选错或不答的得 0 分) 1.如图 Z?2?

1 所示,R1 和 R2 分别标有“2 Ω 1.0 A”和“4 Ω 0.5 A” ,将它们串 联后接入电路中,则此电路中允许消耗的最大功率为( )

图 Z?2?1 A.1.5 W B.3.0 W C.5.0 W D.6.0 W 2.上海世博会中国馆的所有门窗都采用 LOM?E 玻璃,它可将太阳能转化为电能并储 存起来. 国家馆顶上的观景台也引进了最先进的太阳能薄膜, 它能储藏阳光并利用光电转换 将太阳能转化为电能.已知太阳能电池板的开路电压为 800 mV,短路电流为 40 mA.现将 该电池板与一阻值为 20 Ω 的电阻连成一闭合电路,下列说法不正确的是( ) A.电池板的电动势为 800 mV B.电池板的内阻为 20 Ω C.闭合电路的路端电压为 800 mV D.闭合电路的路端电压为 400 mV 3.某电子仪器中为了便于调节电路中的电流,在它的调节部分常将两个滑动变阻器串 联使用.如图 Z?2?2 所示,已知两个滑动变阻器分别用不同材料的电阻丝绕在相同的绝缘 瓷管上制成,R1 的电阻丝的横截面积是 R2 的 4 倍,R2 的电阻丝的电阻率是 R1 的 6 倍,两 电阻丝长度相同,测得 R1 的最大阻值为 20 Ω .开始时两变阻器接入电路的阻值最大,下面 的几种方法中,能够既快又准确地使电流表指针指到要求位置的是( )

图 Z?2?2 A.先调节 R1,使电流表指针指到要求位置附近,再调节 R2 B.先调节 R2,使电流表指针指到要求位置附近,再调节 R1 C.同时调节 R1 和 R2,使电流表指针指到要求位置 D.交替、反复调节 R1 和 R2,使电流表指针指到要求位置 4.在如图 Z?2?3 所示的电路中,电源的负极接地,其电动势为 E、内阻为 r,R1、R2 为定值电阻,R3 为滑动变阻器,C 为电容器,A、V 为理想电流表和电压表.在滑动变阻器 滑动头 P 自 a 端向 b 端滑动的过程中,下列说法中正确的是( )

图 Z?2?3 A.电压表示数变小 B.电流表示数变小 C.电容器 C 所带电荷量增多 D.a 点的电势降低 5.如图 Z?2?4 所示,G 是电流表,R1、R2 是两个可变电阻,调节可变电阻 R1、R2 可 以改变电流表 G 的示数. 当 M、 N 间的电压为 6 V 时, 电流表的指针刚好偏转到最大刻度. 将 M、N 间的电压改为 5 V 时,若要使电流表 G 的指针仍偏转到最大刻度,下列方法中一定 可行的是( )

图 Z?2?4 A.保持 R1 不变,增大 R2 B.增大 R1,减小 R2 C.减小 R1,增大 R2 D.保持 R2 不变,减小 R1 6.如图 Z?2?5 所示,灯泡 A 和灯泡 B 原来都是正常发光的.现在突然发现灯泡 A 比 原来暗了些,灯泡 B 比原来亮了些,则电路中出现的故障可能是( )

图 Z?2?5 A.R3 断路 B.R1 短路 C.R2 断路 D.R1、R2 同时短路 7.硅光电池是一种太阳能电池,具有低碳环保的优点.如图 Z?2?6 所示,图线 a 是该 电池在某光照强度下路端电压 U 和电流 I 的关系图线(电池内阻不是常数),图线 b 是某电阻 R 的 UI 图线.在该光照强度下将它们组成闭合回路时,硅光电池的内阻为( )

图 Z?2?6 A.8.0 Ω C.12 Ω B.10 Ω D.12.5 Ω

8.关于多用电表表盘上的刻度线,下列说法中正确的是 ( ) A.直流电流刻度线和直流电压刻度线都是均匀的,可以共用一刻度 B.电阻刻度是不均匀的 C.电阻刻度上的零刻度线与直流电流的最大刻度线相对应

D.电阻刻度上的零刻度线与直流电流的最大刻度线不对应 9. 如图 Z?2?7 所示, 将两个相同的电流计分别改装成电流表 A1(量程 3 A)和电流表 A2(量 程 0.6 A),把这两个电流表并联接入电路中测量电流.下列说法中正确的是( )

图 Z?2?7 A.A1 的指针还没有满偏时,A2 的指针已经满偏 B.A1 的指针半偏时,A2 的指针也半偏 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,干路中的电流为 1.2 A 10.如图 Z?2?8 所示,直线 A 为电源的 UI 图线,直线 B 和 C 分别为电阻 R1、R2 的 UI 图线,用该电源分别与 R1、R2 组成闭合电路时,电源的输出功率分别为 P1、P2,电源 的效率分别为 η1、η2,则( )

A.P1>P2 B.P1=P2

图 Z?2?8 C.η 1>η2 D.η 1<η2 第Ⅱ卷(非选择题 共 60 分)

二、实验题(本题共 4 小题,第 11、12 题各 8 分,第 13、14 题各 10 分,共 36 分)

图 Z?2?9 11.在“测定一根粗细均匀的合金丝 Rx 的电阻率”的实验中: (1)利用螺旋测微器测定合金丝的直径,示数如图 Z?2?9 所示,则可读得合金丝的直径 为________mm. (2)待测合金丝 Rx 的电阻约为 5 Ω .提供的仪器有: A.电压表 V(内阻约为 10 kΩ ,量程为 3 V) B.电流表 A1(内阻约为 3 Ω ,量程为 0.6 A) C.电流表 A2(内阻约为 0.1 Ω ,量程为 3 A) D.滑动变阻器 R(阻值为 0~5 Ω ,额定电流为 2 A) E.电源 E(电动势为 5 V,内阻为 1 Ω ) F.一个开关、若干导线

①要求较准确地测出其阻值,电流表应选________.(填序号) ②某同学利用以上仪器,按图 Z?2?10 连接实验线路,在实验中发现电流表示数的变化 范围较窄,现请你用笔在图 Z?2?10 中画一条线对电路进行修改,使电流表示数的变化范围 变宽.

图 Z?2?10 ③修改后的电路其测量结果比真实值偏________.(选填“大”或“小”) 12.需要组装一个单量程的欧姆表,所给电源的电动势为 3.0 V,内阻可忽略不计,其 他可供选择的主要器材有: A.电流表 A1(量程 0~300 μ A,内阻 3000 Ω ) B.电流表 A2(量程 0~3 mA,内阻 500 Ω ) C.变阻器 R1(阻值范围 0~300 Ω ) D.变阻器 R2(阻值范围 0~800 Ω ) (1)在方框内完成组装欧姆表的电路图(要标明所选器材的代号,如 A1);

图 Z?2?11 (2)电流表的表盘刻度分为三等分大格,如图 Z?2?11 所示,其中 0 为电流表的零刻度, 则该单量程欧姆表按正确的方法组装完成后,刻度 C 表示的电阻值为________Ω ,刻度 B 表示的电阻值为________Ω . 13.2014 年度诺贝尔物理学奖授予了赤崎勇、天野浩以及中村修二,以表彰他们发明 了一种新型高效节能光源——蓝色发光二极管(LED).发光二极管(LED)具有单向导电性, 正向电阻较小, 反向电阻很大. 某同学想借用“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的方法来研究 发光二极管的伏安特性. (1)实验先判断发光二极管的正、负极,该同学使用多用电表欧姆挡的“×1k”挡来测 量二极管的电阻, 红、 黑表笔分别与二极管的 “长脚” 和 “短脚” 接触, 发现指针几乎不动. 调 换接触脚后, 指针的读数为 7800 Ω .用图 Z?2?12 甲所示的电路测量发光二极管的正向伏安 特性,则发光二极管的“长脚”应与图乙中的________(选填“a”或“b”)端连接.

图 Z?2?12

(2)按图甲的电路图将图乙中的实物连线补充完整. (3)该同学测得发光二极管的正向 UI 图线如图 Z?2?13 所示,实验时发现,当电压表示 数 U=0.95 V 时,发光二极管开始发光.那么请你判断图 Z?2?12 甲状态下发光二极管 ________( 选 填 “ 发 光 ” 或 “ 不 发 光 ”) , 并 说 明 理 由 : _______________________________________________________________________ _.

图 Z?2?13

14. 在“测定电源的电动势和内阻”的实验中, 待测电源为干电池 a(电动势 E1 约为 1.5 V,内阻 r1 约为 1 Ω )和水果电池 b(电动势 E2 约为 1 V,内阻 r2 约为 1000 Ω ).

图 Z?2?14 (1)电路如图 Z?2?14 甲所示,下列选择正确的是________. A.测定 a、b 时,S2 均接 1 B.测定 a、b 时,S2 均接 2 C.测定 a 时,S2 表接 1,测试 b 时,S2 表接 2 D.测定 a 时,S2 表接 2,测试 b 时,S2 表接 1 (2)现有下列器材: A.电压表 V(量程 0~15 V,内阻约为 3 kΩ ) B.电流表 A1(量程 0~0.6 A,内阻约为 1 Ω ) C.电流表 A2(量程 0~1 mA,内阻为 r=100 Ω ) D.定值电阻 R1(1900 Ω ) E.滑动变阻器 R2(0~10 Ω ) F.滑动变阻器 R3(0~1000 Ω ) G.开关 S1、S2,导线若干 ①甲同学用上述器材测干电池 a,应选用的器材有______.(填字母代号) ②乙同学找来一电阻箱,结合电流表用如图乙所示电路对水果电池 b 进行测量.测得 1 多组数据,作出I ?R 图像如图丙所示,则水果电池 b 的电动势 E2=________V,内阻 r2= 2

________Ω . 三、计算题(本题共 2 小题,每小题 12 分,共 24 分.解答应写出必要的文字说明、方 程式和主要的演算步骤) 15.一台电风扇,电动机的线圈内阻为 20 Ω ,接上 220 V 的电压后正常工作,消耗 的功率为 66 W ,问: (1)电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少? (2)电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少?转化为内能的功率是多少?电动机 的效率是多少? (3)如果接上电源后,电风扇的风叶被卡住,不能转动,这时电动机消耗的电功率和发 热功率分别是多少?

16.某同学设计了一种测定风力的装置,其原理如图 Z?2?15 所示,迎风板与一轻弹簧 的一端 N 相接, 穿在光滑的金属杆上. 弹簧是由绝缘材料制成的, 其劲度系数 k=1300 N/m, 自然长度 L0=0.5 m.均匀金属杆用电阻率较大的合金制成,工作时迎风板总是正对着风吹 来的方向.电路中左端导线与金属杆 M 端相连,右端导线接在 N 点并可随迎风板在金属杆 上滑动,且与金属杆接触良好.限流电阻的阻值 R=1 Ω ,电源的电动势 E=12 V,内阻 r =0.5 Ω .合上开关,没有风吹时,弹簧处于原长,电压表的示数 U1=3.0 V;如果某时刻由 于风吹使迎风板向左压缩弹簧,电压表的示数变为 U2=2.0 V.求: (1)金属杆单位长度的电阻; (2)此时作用在迎风板上的风力.

图 Z?2?15

特色专题训练(二) 1.A [解析] 串联电路各用电器电流相同,允许的最大电流等于 0.5 A,由 P=I2R 可 得,R1 和 R2 的功率分别为 0.5 W、1 W,选项 A 正确. 2.C [解析] 太阳能电池板的电动势等于开路电压,即 E=800 mV,选项 A 正确;内 E 阻 r= =20 Ω ,选项 B 正确;将其与 20 Ω 的电阻连成一闭合电路,路端电压为 400 mV, Im 选项 C 错误,选项 D 正确. 3.B [解析] 由电阻定律可得 R2=24R1=480 Ω ,R1 相对 R2 较小,R2 是粗调,R1 是 微调,即先调节 R2,使电流表指针指到要求位置附近,再调节 R1,选项 B 正确. 4. D [解析] 在滑动变阻器滑动头 P 自 a 端向 b 端滑动的过程中, R3 的有效阻值变小, 可知电压表的示数变大,电流表的示数变大,R2 两端的电压减小,电容器带的电荷量减少, 又因 R3 两端电压等于 R2 两端电压,故 a 点电势降低,选项 D 正确. 5.B [解析] M、N 间的电压改为 5 V 时,R1 两端的电压将减小.这时若想让电流表再 偏转到最大刻度, 根据串联电路的分压特点, 若保持 R1 不变, 必须减小 R2, 或保持 R2 不变, 必须增大 R1,也可以增大 R1,同时减小 R2.选项 B 正确. 6.C [解析] 若 R3 断路,总电阻变大,总电流减小,U 内=I 总 r 减小,故 U 路=E-U 内 增大,灯泡 A、B 均变亮,故选项 A 错误;若 R1 短路,总电阻变小,总电流增大,路端电 压减小,故通过 R3 的电流减小,通过灯泡 A 的电流增大,灯泡 A 变亮,故选项 B 错误;若 R1、R2 同时短路,则灯泡 B 被短路,故选项 D 错误;若 R2 断路,总电阻增大,总电流减小, 路端电压增大,通过 R3 的电流增大,故通过灯泡 A 的电流减小,灯泡 A、R1 的总电压减小, 灯泡 B 两端电压增大,故灯泡 A 变暗,灯泡 B 变亮,选项 C 正确. 7.A [解析] 由闭合电路欧姆定律得 U=E-Ir,当 I=0 时,E=U,由 a 与纵轴的交 点读出电动势为 E=3.6 V.根据两图线交点处的状态可知,电阻 R 两端的电压为 2 V,通过 3.6-2 电阻 R 的电流为 0.2 A,则内阻 r= Ω =8 Ω .选项 A 正确. 0.2 8.ABC [解析] 电流表和电压表刻度线均匀,零刻度线在左侧,最大刻度线在右侧, 左侧的零刻度线与欧姆表无穷大重合, 右侧的最大刻度线与欧姆表零刻度线重合, 欧姆表从 右向左读数且刻度不均匀.选项 A、B、C 正确. 9.BD [解析] 电流计改装成电流表,是用一小阻值的电阻与电流计并联,量程不同, 并联的电阻不同.因是两个相同的电流计改装成不同的电流表,且并联接入电路,所以两电 流计两端电压相等,即它们的指针偏转总是相同,所以选项 B 正确,选项 A 错误.因两电 1 1 流表指针偏转相同,但读数不同,当 A1 的读数为 1 A 时,即偏转 ,A2 也偏转 ,所以 A2 3 3 的读数为 0.2 A,因此选项 C 错误,选项 D 正确. 10.BC [解析] 由直线 A 与直线 B 和 C 的交点可得电压、电流的数值,则输出功率 P出 R P1=P2=UI=8 W,选项 B 正确;由直线 B 和 C 可得电阻 R1>R2 ,效率 η= = ,则 P总 R+r η1>η2,选项 C 正确. 11.(1)0.608(0.607~0.609 均对) (2)①B ②如图所示 ③小

[ 解析 ] (1)由螺旋测微器的读数规则知该合金丝的直径为 0.5 mm+ 10.8×0.01 mm= 0.608 mm. (2)①由于被测电阻约为 5 Ω ,电源电动势为 5 V,内阻为 1 Ω ,则电路中出现的最大 电流约为 0.8 A, 如果选择量程为 3 A 的电流表, 误差太大, 故电流表应选择量程为 0.6 A 的. ② 原电路图中滑动变阻器是限流接法,电路的电流变化范围小,加一条导线连接,让滑动变阻 U 器起分压作用,被测电路中电流变化范围变大.③被测电阻值 Rx= ,由于电压表分流,故 I I>I 真,即电阻的测量值比真实值偏小.

12.(1)如图所示

(2)0

500

E 3 [解析] (1)若用 A1,则 R1 总= = Ω =1×104 Ω ,可知无论串联 R1 还是 R2, I1m 300×10-6 E 3 都不能满足要求,所以 A1 不可选;若用 A2,则 R2 总= = Ω =1×103 Ω ,可知串 I2m 3×10-3 联 R2 可满足要求. (2)刻度 C 为满偏时的外电阻值,为 0,B 的电流为 2 mA,此时的外电阻为 RX, E 由闭合电路欧姆定律得 I= ,其中 R′2=500 Ω ,得 RX=500 Ω . RA+R′2+RX

13.(1)b (2)如图所示 (3)发光 由 UI 图线知,阻值为 7800 Ω 时对应的工作电压约为 1.20 V,超过二极管的 发光电压,故二极管发光 [解析] (1)红、 黑表笔分别与二极管两脚(“长脚”和“短脚”)接触, 发现指针几乎不动, 可知“长脚”为正极, 在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验电路中, 二极管的“长脚” 应接正极,与图甲中的 b 端连接. (3)作一条过原点的直线,直线的斜率为 7.8 V/mA,直线与 UI 图线的交点的纵坐标值 为甲状态下二极管两端的电压,该电压大于 0.95 V 时,发光二极管发光. 14.(2)(1)D (2)①BCDEG ②1.0 900 [解析] (1)因电池 a 内阻较小,测量电动势和内阻时应选用电流表内接法,即 S2 接 2;

电池 b 内阻很大,测量电动势和内阻时应选用电流表外接法,即 S2 接 1. (2)①电池 a 电动势约为 1.5 V,电压表 V 量程 15 V 太大,应选用电流表与定值电阻串 联改装为电压表使用, 即电流表 A2 与定值电阻 R1 串联, 改装后的电压表的量程为 U0=Ig2(R1 +r)=2 V; 电流表选用 A1(量程 0~0.6 A, 内阻约为 1 Ω ), 电路中的最大电阻约为 Rmax= 1.5 V = =7.5 Ω ,滑动变阻器选用 R2(0~10 Ω ). 0.2 A r+r2 1 1 1 ②由闭合电路欧姆定律得 E2=I2(R+r+r2),整理得 = ·R+ ,图像斜率 k= , I2 E2 E2 E2 r+r2 1 - - - - 纵轴截距 b= ,由图像知 k= mA 1·Ω 1=1 V 1,b=1 mA 1,解得 E2=1.0 V, E2 1000 r2=900 Ω . 15.(1)0.3 A (2)64.2 W 1.8 W 97.3% (3)2420 W 2420 W P 66 [解析] (1)用电器总功率是输入电压和电流的乘积, 即 P=UI, 所以 I= = A=0.3 A. U 220 (2)由于电风扇是非纯电阻用电器,其消耗的电能一部分转化为机械能,另一部分在电 阻上转化为内能,即 P=P 机+P 内 电风扇正常工作时转化为内能的功率是 P 内=I2R=0.32×20 W=1.8 W 转化为机械能的功率是 P 机=P-P 内=66 W-1.8 W=64.2 W P机 64.2 电动机的效率是 η= = ×100%=97.3%. P 66 U 220 (3)电风扇的风叶被卡住后,通过电风扇的电流为 I1= = A=11 A R 20 消耗的电功率 P1=I1U=11×220 W=2420 W 2 发热功率 P 内 1=I2 1R=11 ×20 W=2420 W. 16.(1)1 Ω /m (2)260 N [解析] 设无风时金属杆接入电路的电阻为 R1,风吹时接入电路的电阻为 R2,由题意得 E (1)无风时:U1= R R+r+R1 1 U1(R+r) 3.0×(1+0.5) 得 R 1= = Ω =0.5 Ω E-U1 12-3.0 R1 0.5 所以金属杆单位长度的电阻 R0= = Ω /m=1 Ω /m. L0 0.5 E (2)有风时:U2= R R2+R+r 2 U2(R+r) 2.0×(1+0.5) 得 R 2= = Ω =0.3 Ω E-U2 12-2.0 R2 0.3 此时,弹簧的长度 L= = m=0.3 m R0 1 压缩量 x=L0-L=(0.5-0.3) m=0.2 m 由平衡条件得此时风力 F=kx=1300×0.2 N=260 N. E Imin


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