2011年高考物理专题冲刺八(恒定电流) 13页

‎2009高考物理专题冲刺八 命题范围：恒定电流 ‎ ‎ ‎ 说明：本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共150分；答题时间120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．在每题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得4分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分）‎ ‎1．横截面的直径为d、长为l的导线，两端电压为U，当这三个量中一个改变时，对自由电子定向运动的平均速率的影响是 （ ）‎ ‎ A．电压U加倍，自由电子定向运动的平均速率不变 ‎ B．导线长度l加倍，自由电子定向运动的平均速率加倍 ‎ C．导线横截面的直径加倍，自由电子定向运动的平均速率不变 ‎ D．以上说法均不正确 ‎2．图在E为电源，R1、R2为电阻，K为电键．现用多用电表测量流过电阻R2的电流．将多用电表的选择开关调至直流电流挡（内阻很小）以后，正确的接法是 （ ）‎ A．保持K闭合，将红表笔接在a处，黑表笔接在b处 ‎ B．保持K闭合，将红表笔接在b处，黑表笔接在a处 ‎ C．将K断开，将红表笔接在a处，黑表笔接在b处 ‎ D．将K断开，将红表笔接在b处，黑表笔接在a处 ‎3．如图所示的电路中，输入电压U恒为12V，灯泡L标有“6V 12W”字样，电动机线圈的电阻．若灯泡恰能正常发光，以下说法中正确的是 （ ）‎ A．电动机的输入功率是12W ‎ B．电动机的输出功率是12W ‎ C．电动机的热功率是2．0W ‎ D．整个电路消耗的电功率是22W ‎4．有人把两节放在3V的手电筒中小灯泡仅发出微弱光的干电池装到额定电压为3V的收音机中使用，还可以正常地使用一段时间，这个现象说明 （ ）‎ ‎ A．旧电池与新电池的内电阻相差不大 ‎ ‎ B．旧电池比新电池的电动势明显小 ‎ C．旧电池比新电池的内电阻明显大 ‎ ‎ D．旧电池与新电池的电动势相差不大 ‎5．如图所示，A、B、C分别表示理想电流表或电压表，灯L1与L2的额 定电压相同，灯L1的额定功率大于灯L2的额定功率，当电键S闭合时，L1、L2恰好能正常发光．若A、B、C的示数均不为零，则可判定（ ）‎ ‎ A．A、B、C均为电流表 ‎ B．A、B、C均为电压表 ‎ C．B为电流表，A、C为电压表 ‎ D．B为电压表，A、C为电流表 ‎6．如图所示，用甲、乙、丙三个电动势相同而内电阻不同的电源，分别给定值电阻供电.已知甲、乙、丙三个电源内阻的大小关系为，则将R先后接在这三个电源上时的情况相比，下列说法中正确的是 （ ）‎ ‎ A．接在甲电源上时，通过的电流最大 ‎ B．接在丙电源上时，通过的电流最大 ‎ C．接在乙电源上时，电阻消耗的电功率最大 ‎ D．接在丙电源上时，电阻消耗的电功率最大 ‎7．“神舟”六号载人飞船上的电子仪器及各种动作的控制都是靠太阳能电池供电的．由于光照而产生电动势的现象称为光伏效应．“神舟”飞船上的太阳能电池就是依靠光伏效应设计的单晶硅太阳能电池．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0.6V的电动势，可获得‎0.1A的电流 ，求每秒照射到这种太阳能电池上太阳光的能量是 （ ）‎ ‎ A．0.24J B．0.25J C．0.26J D．0.28J ‎8．如图所示，电路中电源的电动势为E，内电阻为r，开关S闭合后，当滑动变阻器R的滑动片P向右移动的过程中，三盏规格相同的小灯泡L1、L2、L3的亮度变化情况是（ ）‎ A．灯L1、L2变亮，灯L3变暗 ‎ ‎ B．灯L2、L3变亮，灯L1变暗 ‎ C．灯L1、L3变亮，灯L2变暗 ‎ ‎ D．灯L1变亮，灯L2、L3变暗 ‎9．某同学按如图电路进行实验，电压表内阻看作无限大，电流表内阻看作零。实验中由于电路发生故障，发现两电压表示数相同了（但不为零），若这种情况的发生是由用电器引起的，则可能的故障原因是（ ） ‎ ‎ A．短路 ‎ ‎ B．短路 ‎ C．断开 ‎ ‎ D．断开 ‎10．在图中所示的电路中，电源电动势为3.0V，内阻不计，L1、L2、L3为3个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如下图所示．当开关闭合后，下列判断正确的是（ ）‎ A．灯泡L1的电阻为12Ω ‎ B．通过灯泡L1的电流为通过 ‎ 灯泡L2电流的2倍 ‎ C．灯泡L1消耗的电功率为0.75W ‎ D．灯泡L2消耗的电功率为0.30W 第Ⅱ卷（非选择题，共110分）‎ 二、本题共2小题，共20分。把答案填在题中相应的横线上或按题目要求作答．‎ ‎11．（8分）实验室新进一批毫安表，量程为10mA，内阻为50Ω．实验室备有下列器材：标准毫安表两只，记作mA1和mA2，量程分别为50mA和15mA（内阻均约30Ω左右）；标准变阻箱三只R1、R2、R3，最大阻值分别为9999.9Ω、999.9Ω和99.9Ω；滑动变阻器两只R4和R5，全电阻分别为100Ω和1000Ω；1.5V干电池4节；电键1只；导线若干．请用上述器材对新进毫安表进行校对，以检测表的质量，请设计合理的校对电路，并且使调节尽可能方便，将设计的电路图画在下面方框图中，注明所用器材的标号，并用细线代替导线将右边的实物连接成实验电路．‎ ‎12．（12分）有同学发现实验中多用电表上的电压为9V的干电池已不能用了，他用电压表直接接在其两极上发现电压为6.9V，他把3V的小灯泡串联滑动变阻器接在电源上时，无论怎样调节小灯泡也不发光，他又把电流表直接接在两极上时发现电流并不大，发现电流只有43mA。实验室备有下列器材：滑动变阻器两只A、B（最大电阻分别为100Ω和1000Ω）；电压表C、D（量程分别为6V和15V，内阻都约2kΩ）；毫安表E、F（量程分别为150mA和60mA，内阻都大约几欧）；开关；导线若干。他想用这些器材准确测量这只电池的电动势和内阻，请设计一个合适的电路图画在下边的方框中，并注明所选用的器材。‎ 如果该同学测量的结果如下所示，‎ 请在下面坐标纸上画出 U—I图象，并求出测量的电动势 和内阻分别为______________．‎ 若不计偶然误差，用这种方法测 量出的电动势和内阻与真实值相 比电动势E ，内阻r ．（填偏大、偏小或相等）‎ 测量次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ 电流表示数I/mA ‎28.0‎ ‎24.6‎ ‎21.0‎ ‎16.8‎ ‎14.0‎ ‎12.0‎ ‎10.4‎ 电压表示数U/V ‎2.8‎ ‎3.6‎ ‎4.2‎ ‎5.2‎ ‎5.6‎ ‎6.0‎ ‎6.2‎ 三、本题共6小题，共90分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．‎ ‎13．（14分）如图所示，电学黑箱中有两个电阻：一个定值电阻，另一个未知电阻，由箱内抽出三根引线A、B、C，当开关AS和C闭合时，‎ 电流表的读数为‎1A，电压表的读数为8V；当开关S和D闭合时，‎ 电流的读数仍为‎1A，电压表的读数为10V．请画出黑箱中两个电 阻和A、B、C的连接图，并求出电阻的阻值．（电流表和电 压表均可看成理想电表）‎ ‎14．（14分）如图所示的电路，电源电动势E=6V，内阻r=1Ω，电阻R1=3Ω，R2=6Ω，电容器的电容C=3.6μF，二极管D具有单向导电性，开始时，开关S1闭合，S2断开.‎ ‎ （1）合上S2，待电路稳定以后，求电容器上电量变化了多少？‎ ‎ （2）合上S2，待电路稳定后再断开S1，求断开S1后流过R1的电量是多少？‎ ‎15．（14分）如图甲所示，为一放于水平面上的长方形槽，上端开口，、面为两铜板，其他面为绝缘板，槽中盛满导电液体（设该液体导电时不发生电解）．现用质量不计的细铜丝在下端固定一铁球构成一单摆，铜丝的上端可绕O点摆动，O点在槽中心的正上方，摆球振动平面与AB垂直．在两铜板上接上图示的电源，电源内阻可忽略，电动势，将电源负极和细铜丝的上端点分别连接到记忆示波器的地和输入端（记忆示波器的输入电阻可视为无穷大）．假设摆球在导电液中做简谐运动，示波器的电压波形如图乙所示．‎ ‎ （1）求单摆的摆长（已知，）．‎ ‎ （2）设边长为，则摆动过程中摆球偏离板的最大距离和最小距离（忽略铜丝对导电液中电场的影响）．‎ ‎16．（16分）已知电源电动势E=8V，红灯电阻，绿灯电阻．接在如图所示的电路中，灯正常发光时电压表的读数为6V，，，经过一段时间，由于电路中某一个电阻发生故障，引起红灯变亮，绿灯变暗的现象，而此时电压表的读数变为6.4V.‎ ‎ （1）画出电路发生故障前的能够直接看出串、并联的简化电路图；‎ ‎ （2）通过分析与计算，判断电路中哪一个电阻发生了故障？是什么故障？‎ ‎17．（16分） 如图甲为一个电灯两端电压与通过它的电流的变化关系曲线．由图可知，两者不成线性关系，这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故，参考这条曲线回答下列问题（不计电流表和电池的内阻）．‎ ‎ （1）若把三个这样的电灯串联后，接到电动势为12V的 电源上，求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻；‎ ‎ （2）如图乙所示，将两个这样的灯泡并联后再与10Ω的定 值电阻串联，接在电动势为8V的电源上，求通过电流表的电流值以及每个灯的实际功率．‎ ‎18．（16分）在如图所示电路中，定值电阻R0=2Ω，安培表和伏特表均为理想电表．闭合开关K，当滑动变阻器Rx滑片P从一端移向另一端时，发现电压表的电压变化范围为0V到3V，安培表的变化范围为‎0.75A到‎1.0A．求：‎ ‎ （1）电源的电动势和内阻；‎ ‎ （2）移动变阻器滑片时，能得到的电源的最大输出功率．‎ 参考答案 ‎1．答案：C 由欧姆定律、电阻定律和I=nesv可得，．从上式可知C正确．‎ ‎2．答案：C 若保持K闭合，并将多用电表接在a、b间，则电表被短路，无法测量流过电阻R2的电流，所以应将K断开，将红表笔接在a处（电流流进），黑表笔接在b处（电流流出）．故选项C正确．‎ ‎3．答案：AC 灯正常发光，表明灯两端电压UL=6V，电路中电流为A．电动机两端电压也为6V，电动机的输入功率W，电动机的发热功率W，电动机的输出功率为=10W，整个电路中消耗的功率为W．‎ ‎4．答案：CD 电池能使收音机正常工作，说明收音机两端的电压接近3V，也就是电池的电动势不会比3V小很多．小灯泡发出微弱的光说明灯泡两端电压远不足3V，这就说明电池的路端电压较小而内电阻较大．我们知道小灯泡的额定电流比收音机的大，也就是小灯泡的电阻比收音机的要小，电路中的电流比收音机的大，因此电池接在灯泡上路端电压较小是由于电池的内电阻增大造成的．‎ ‎5．答案：D 此题可采用排除法，如果都是理想电流表，两灯均被短路，不可能正常发光，A错；如果都是理想电压表，两灯均处于断路状态，两灯也不能正常发光，B错；如果B是电流，A、C是电压表，则通过两灯的电流相等，也不可能均达到额定功率，C错．因此只有D正确．‎ ‎6．答案：D 提示：由全电路欧姆定律知，结合题中条件，可知接内阻最小电源时通过的电流最大，故B正确。电阻R消耗的功率，由、相同，当最小时，电阻消耗的电功率最大，故D正确．‎ ‎7．答案：C 根据W=UIt可得每秒太阳能电池的能量为W=0.06J，设太阳能每秒照射的能量为Q， 则Q×23﹪=W，可解得Q=0.26J．‎ ‎8．答案：C 先画出等效电路图，然后先整体再部分进行动态分析即可．‎ ‎9．答案：BD 利用假设法或把各选项代入验证．‎ ‎10．答案：ABC ‎ ‎ 由于电源电动势为3.0V，内阻不计，所以当开关闭合后，达到稳定状态时，加在小灯泡L1两端的电压应为3.0V，由小灯泡的伏安特性曲线可以看出当电压为3.0V时，流过小灯泡L1的电流为‎0.25A，由此求得，灯泡L1的电阻为12Ω，所以A正确．由P=IU可以求得灯泡L1消耗的电功率为0.75W，所以C正确．由I=U/R可知B也是正确的．‎ ‎11．答案：原理图和实物图各占4分．‎ 解析：由于是对毫安表进行校对，所以标准表 和待校表应串联连接；校准电表应从零刻度开 始到满偏，所以滑动变阻器应采用分压接法；‎ 在分压接法中，负载电阻是滑动变阻器的几倍 时，滑动变阻器才能起到均匀调节的作用，并 易于操作，所以在两表上还应串联一只变阻箱 以增大负载电阻．‎ 待校电表的量程为10mA，即电路中最大电流 为10mA，因此选择15mA的标准表．若选全 用电阻为1000Ω的滑动变阻器，则根据分压 电路中负载电阻与滑动变阻器全电阻的关系，‎ 应选最大电阻为9999.9Ω的变阻箱，且变阻箱 的电阻至少应调到1000Ω以上，此时无论怎 样调节滑动变阻器均不能使待校电表满偏．所以应选用全电阻100Ω的滑动变阻器，这样再选用最大电阻为999.9Ω的变阻箱，且调到电阻在400～500Ω之间为宜，又保证调节滑动变阻器起到均匀调节的作用．‎ ‎12．答案：如图所示（4分） E=8.4V（2分），r=200Ω（2分），相等（2分） 偏大（2分）‎ 解析：从题目中看出所测量的电源内阻非 常大，所以设计电路时要注意电流表的位 置。做图象时应选好标度，坐标不必从零 开始，然后描点，做直线时应让尽可能多 的点落在直线上，不在直线上的点均匀分 布在直线的两侧．对于电动势和内阻的求 解，画出图象后求斜率即可．从图象上分析，‎ 当电流为短路电流时，电动势是准确的，但所测电阻包含了G的内阻，因此测量内电阻偏大．‎ ‎13．解析：电阻连接方式如图所示．（4分）‎ 当开关S接C时，U1为电阻R0两端电压；（4分）‎ 当开关S接D时，U2为电阻R0和两端的电压，‎ 由题知（3分）代入数据得，=2Ω（3分）‎ ‎14．解析：（1）设开关S1闭合，S2断开时，电容器两端的电压为U1，干路电流为I1，根据闭合道路欧姆定律有 A（2分）‎ V（2分）‎ 合上开关S2后，设电容器两端电压为U2，干路电流为I2，根据闭合电路欧姆定律有 A（2分）‎ V（2分）‎ 所以电容器上电量变化了C（2分）‎ ‎（或电容器上电量减少了C）‎ ‎（2）合上S2后，设电容器上的电量为Q，则C（2分）‎ 断开S1后，R1和R2的电流与阻值成反比，因而流过的电量与阻值也成反比，故流过R1的电量C（2分）‎ ‎15．解析：（1）由图乙可知单摆的周期为（3分）‎ 由得，（4分）‎ ‎（2）摆动过程中电压最大为，该电压与摆球偏离板的距离成正比，有 ‎，其中，，（4分）‎ 解得 此即为摆球偏离板的最大距离（3分）‎ ‎16．（16分）已知电源电动势E=8V，红灯电阻，绿灯电阻 ‎．接在如图所示的电路中，灯正常发光时电压表的读数为6V，，，经过一段时间，由于电路中某一个电阻发生故障，引起红灯变亮，绿灯变暗的现象，而此时电 ‎ 压表的读数变为6.4V．‎ ‎ （1）画出电路发生故障前的能够直接看出串、并联的简化电路图；‎ ‎ （2）通过分析与计算，判断电路中哪一个电阻发生了故障？是什么故障？‎ 解析（1）先画出等效电路图如图所示．‎ ‎（2）定性分析：由等效电路图可以看出，电压表读数增大， ‎ 即路端电压增大，表明外总电阻阻值增大，而红灯变 亮、绿灯变暗，则只可能R1增大后断路．‎ 定量计算：正常发光时，，A，求出；‎ 非正常发光时，A ．‎ 绿灯电压V，而红灯电压V 表明R1和的并联阻值为，表明R1断路． ‎ ‎17．解析：（1）把三个这样的电灯串联后，每只灯泡得到的实际电压为12/3=4V，再在图甲上可以查到每只电灯加上4V实际电压时的工作电流为I=‎0.4A（2分）‎ 由此可以求出在此时每只电灯的实际电阻（2分）‎ ‎（2）在题乙图中的混联电路中，设每只电灯加上的实际电压和实际电流分别为U和I． 在 这个闭合电路中，（2分）‎ 代入数据并整理得，（2分）‎ 这是一个反映了电路约束的直线方程，把该直线在题甲图上画出，‎ 如图所示.（2分）‎ 这两条曲线的交点为U=2V、I=‎‎0.3A ‎，同时满足了电路结构和元件的要求，此时通过电流表的电流值=2I=‎0.6A（3分）‎ 每只灯泡的实际功率P=UI=2×0.3=0.6W（3分）‎ ‎18．解析：（1）当时，，对应电流为A，由闭合电路欧姆定律得，‎ ‎①（2分）‎ 当为最大值时，V，对应电流为A，有 ‎②（2分）‎ 的最大值为（2分）‎ 由①②两式代入数据得，E=12V，r=10Ω（2分）‎ ‎（2）电源的输出功率（2分）‎ 当时，电源有最大输出功率，但恒小于r，由输出功率随外电阻变化的关系知，当取最大值时输出功率最大，（3分）‎ 即W（3分）‎