巩固练习恒定电流复习与巩固基础.pdf

高中物理 高中物理【巩固练习】一、选择题 1（2015 高考上海卷）重离子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发射+5 价重离子束，其束流强度为 1.210-5A，则在 1s 内发射的重离子个数为（e=1.610-19C）（）A3.01012 B1.51013 C7.51013 D3.751014 2如图所示为某收音机内一部分电路元件的支流等效电路图。各个等效电阻的阻值都是 2，AC 间接一只内阻忽略不计的电流表，如图所示接在电路中，若 B、C 两点间加有 6 V 的恒定电压，则电流表的示数是（）A3 A B2 A C1 A D0 3如图所示，厚度均匀的矩形金属薄片边长 ab=10 cm，bc=5 cm。当将 A 与 B 接入电压为 U 的电路中时，电流为 1 A；若将 C 与 D 接入同一电路中，则电流为（）A4 A B2 A C1A2 D1A4 4如图所示，闭合开关 S 后，A 灯与 B 灯均发光，当滑动变阻器的滑片 P 向左滑动时，以下说法中正确的是()AA 灯变亮 BB 灯变亮 C电源的输出功率可能减小 D电源的总功率增大 5（2016 四川模拟）通常一次闪电过程历时约 0.20.3 s，它由若干个相继发生的闪击构成。每个闪击持续时间仅 4080 s，电荷转移主要发生在第一个闪击过程中。在某一次闪击前云地之间的电势差约为 1.0109 V，云地间距离约为 1 km；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为 6 C，闪击持续时间约为 60 s。假定闪电前云地间的电场是均匀的。高中物理 高中物理 根据以上数据，下列判断正确的是()A闪电电流的瞬时值可达到 1105A B整个闪电过程的平均功率约为 11014 W C闪电前云地间的电场强度约为 1106 V/m D整个闪电过程向外释放的能量约为 6106 J 6某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示。则下列说法中正确的是（）A加 5 V 电压时，导体的电阻约是 5 B加 11 V 电压时，导体的电阻约为 1.4 C由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小 D由图可知，随着电压的减小，导体的电阻不断减小 7理发用的电吹风中有电动机的和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热得到热风，将头发吹干设电动机线圈的电阻为 R1，它与电阻为 R2的电热丝串联，接到直流电源上，电吹风机两端的电压为 U，电流为 I，消耗的电功率为 P，则有（）AIUP BP=I2(R1+R2)CIU=P DPI2(R1+R2)8如图所示，电阻分别是 R1=1和 R2=4，当 S 分别接 a 和 b时，单位时间内在外电路上放出的热量相等，则此电源的内阻是（）A1.5 B2 C2.5 D4 二、填空题 9在图甲中电源的电动势为 E，内阻为 r当 R=_时，电源的输出功率最大，其最大值=_ 高中物理 高中物理 （1）如图乙所示的电路中 E=3 V，r=0.5，R0=1.5，滑动变阻器的最大阻值 Rm=10 当滑动变阻器的阻值 R=_时，变阻器消耗的功率最大，为_W 当滑动变阻器的阻值 R=_时，电阻 R0消耗的功率最大，为_W（2）如图丙所示，电源由两个电动势 E0=1.5 V、内阻 r0=0.5的相同电池串联而成，外电路总电阻 R=0.5当开关 S 闭合后，电源的总功率 P总=_W，电源的输出功率P出=_W，外电路消耗的功率 P外=_W，内电路消耗的功率 P内=_W，电源的供电效率=_ 10 为了测量一个阻值较大的未知电阻，某同学使用了干电池（1.5 V），毫安表（1 mA），电阻箱（09999），开关，导线等器材该同学设计了实验电路如图甲所示，实验时，将电阻箱阻值置于最大，断开 K2，闭合 K1，减小电阻箱的阻值，使电流表的示数为 I1=1.00 mA，记录电流值；然后保持电阻箱阻值不变，断开 K1，闭合 K2，此时电流表示数为 I2=0.80 mA，记录电流强度值由此可得被测电阻的阻值为_经分析，该同学认为上述方案中电源电动势的值可能与标称值不一致，因此会造成误差为避免电源对实验结果的影响，又设计了如图乙所示的实验电路，实验过程如下：断开 K1，闭合 K2，此时电流表指针处于某一位置，记录相应的电流值，其大小为 I；断开 K2闭合 K1，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数为_，记录此时电阻箱的阻值，其大小为 R0由此可测出 Rx=_ 11（2016 新课标全国 2 卷）某同学利用图（a）所示电路测量量程为 2.5V 的电压表V的内阻（内阻为数千欧姆），可供选择的器材有：电阻箱 R（最大阻值99999.9），滑动变阻器1R（最大阻值50），滑动变阻器2R（最大阻值5k），直流电源 E（电动势 3V），开关 1 个，导线若干 高中物理 高中物理 图 a 实验步骤如下：按电路原理图（a）连接线路；将电阻箱阻值调节为 0，将滑动变阻器的滑片移到与图（a）中最左端所对应的位置，闭合开关 S；调节滑动变阻器，使电压表满偏 保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为 2.00V，记下电阻箱的阻值 回答下列问题：（1）实验中应选择滑动变阻器 （填“1R”或“2R”）（2）根据图（a）所示电路将图（b）中实物图连线 图 b（3）实验步骤中记录的电阻箱阻值为630.0，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为 （结果保留到个位）（4）如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为 （填正确答案标号）A100 A B250 A C500 A D1mA 三、解答题 12在如图所示的电路中，R12，R2R34，当开关 S 接 a 时，R2上消耗的电功率为 4 W，当开关 S 接 b 时，电压表示数为 4.5 V，试求：高中物理 高中物理 (1)开关 S 接 a 时，通过电源的电流和电源两端的电压；(2)开关 S 接 b 时，电源的电动势和内电阻；(3)当开关 S 接 c 时，通过 R2的电流。13如图所示，电源电动势 E=6 V，内阻不计，R1=2，R2=4，C1=20F，C2=40F，R3=10求：（1）S 闭合时，电流表 G 中有无电流流过，若有，方向如何？（2）S 闭合后，通过电流表 G 的总电荷量 14电动势为 E=12 V 的电源与一电压表和一电流表串联成闭合回路。如果将一电阻与电压表并联，则电压表的读数减小为原来的 1/3。电流表的读数增大为原来的 3 倍。求电压表原来的读数。【答案与解析】一、选择题 1【答案】B【解析】由题意可知，电流由正、负离子定向运动形成，则在 1s 内通过某一截面的总电荷量为：551.2 1011.2 10 CqIt。重离子个数为513191.5 101.1.2 1056510qne，故选 B 2【答案】C【解 析】等 效 电 路 如 图 所 示。由 串、并 联 电 路 的 特 点 可 知22 62A33 22UUIRRR，所以 IA=I/2=1 A。高中物理 高中物理 3【答案】A【解析】首先计算出沿 A、B 方向和沿 C、D 方向电阻的比值，再利用欧姆定律求出两种情况下的电流比。设沿 A、B 方向的横截面积为 S1，沿 C、D 方向的横截面积为 S2，则1212SS，A、B 接入线路中时的电阻为 R1，C、D 接入电路中时的电阻为 R2，则有112241abbcIRSIRS。两种情况下电流之比为122114IRIR，故 I2=4I1=4 A。选项 A 正确。4【答案】AC【解析】滑动变阻器的滑片 P 向左滑动，R 的阻值增大，外电路的总电阻增大，由闭合电路欧姆定律知，干路的电流 IER外r减小，则 B 灯变暗，路端电压 UEIr 增大，灯泡 A两端的电压 UAUUB增大，A 灯变亮，则 A 正确，B 错误。由于内、外电阻的关系不明确，所以电源的输出功率可能减小，但电源的总功率 PEI 减小，C 正确，D 错误。故选AC 5【答案】AC【解析】根据题意第一个闪击过程中转移电荷量 Q6 C，时间约为 t60 s，故平均电流为51 10 AQtI平，闪击过程中的瞬时最大值一定大于平均值，故 A 对；第一次闪击过程中电功约为 WQU6109 J，第一个闪击过程的平均功率141 10 WWPt，由于一次闪电过程主要发生在第一个闪击过程中，但整个闪击过程中的时间远大于 60 s，故B 错；闪电前云与地之间的电场强度约为961 10V/m1 10 V/m1000UEd，C 对；整个闪电过程向外释放的能量约为 W6109 J，D 错。6【答案】AD【解析】对某些导电器材，其伏安特性曲线不是直线，但曲线上某一点的UI值仍表示该点所对应的电阻值。本题中给出的导体在其两端加 5 V 电压时，UI值为 5，所以此时电阻为 5；当电压增大时，UI值增大，即电阻增大。综合判断可知 B、C 项错误。7【答案】CD 【解析】依题意可作出电路如图所示，电吹风两端电压为 U，电流为 I，故电吹风的电功率 P=UI，电路总热功率 P热=I2(R1+R2)，由于电吹风不是纯电阻用电器，即此时有电能转高中物理 高中物理 化为机械能，所以 PP热，即 PI2(R1+R2)8【答案】B 【解析】设电源电动势为 E，内阻为 r，由 P=I2R 和 P1=P2，可得22122122()()EERRRrRr，化简此式得12rR R，代入数据得 r=2，所以 B 选项正确注意：这是一个极为重要的关系式，其物理意义是：一个内阻为 r 的电源，分别向两个电阻供电，当输出功率相等时，电源内阻等于两电阻的几何平均数，即当输出功率相等时，两电阻的乘积为定值（所谓共轭现象），如图所示 二、填空题 9【答案】r 24Er （1）2 98 0 278 （2）6 2 2 4 33.3%【解析】电源的输出功率即为 R 上消耗的电功率，P出=I2R，根据闭合电路欧姆定律：22()EPRRr出 22()4E RRrRr22()4ERrrR，所以当 R=r 时，P 出有最大值。将R=r 代入，得2max4EPr出。（1）把 R0归入内电阻，即把 R0和电池整体看做等效电源，等效电源的电动势 E=3 V，内阻 r=r+R0=2。滑动变阻器 R 是外电路总电阻，根据电源最大输出功率条件：当 R=r=2时，电源输出功率最大，即滑动变阻器消耗的功率最大，为2239WW4 4 28mEPr。R0消耗的电功率 P0=I2R0，又0EIRRr，只要电流最 大，P0就 最 大，所 以 应 当 把R调 至 零 时，R0上 有 最 大 功 率：2220022031.5W()(1.50.5)mmEPI RRRr27W8。（2）E=21.5 V=3 V，r=20.5=1，3A2A0.5 1EIRr，P总=EI=32 W=6 W，P出=I2R=2W，P内=I2r=4 W，2100%100%33.3%6PP出总。点拨：电池串联时，电源的电动势等于它们之和，内电阻也是各电池内阻之和。10【答案】375 I R0【解析】当 I1=1.00 mA 时，电阻箱的电阻0311.515001 10URI；当断开 K1、闭合 K2时，电阻箱与待测电阻串联，其电阻值321.518750.80 10URI，所以待高中物理 高中物理 测电阻 Rx=RR0=375。题图乙是利用了替换法测电阻，两次电流表示数相同，则 Rx=R0。11【答案】（1）1R （2）见解析 （3）2520 （4）D【解析】（1）实验原理类比于半偏法测电表内阻，电压表所在支路的总电压应该尽量不变化，即滑动变阻器选最大阻值小的即选1R（2）如图所示（3）近似认为电压表所在电路的总电压不变，且流过电压表与变阻箱的电流不变，22.52VRR 则42520VRR（4）由欧姆定律可知，U2.5=1mA2520IR满满 三、解答题 12【答案】(1)1 A 4 V(2)6 V 2 (3)0.5 A【解析】(1)当 S 接 a 时，R1被短路，外电阻为 R2，根据电功率公式可得通过电源的电流 I1 PR21 A 电源两端的电压 U1 PR24 V。(2)当 S 接 a 时，有 EU1I1r4r 当 S 接 b 时，R1和 R2串联，R外R1R26 通过电源的电流 I2U2R1R20.75 A 这时有：EU2I2r4.50.75r 联立式得：E6 V，r2。(3)当 S 接 c 时，R总R1rR236 总电流 I总ER总1 A 通过 R2的电流 I12I总0.5 A。高中物理 高中物理 13【答案】（1）有 自 b 向 c （2）1.2104 C【解析】（1）S 断开时，电容支路与电阻支路并联，因 R1与 R2串联，有 UR1UR2=R1R2=12 已知 UR1+UR2=6 V，所以 UR1=2 V，UR2=4 V。又因为 C1与 C2串联，QC1=QC2，有：UC1UC2=C2C1=21，同样 UC1+UC2=6 V，所以 UC1=4 V，UC2=2V。因为 UC2UR2，所以 QbQa，如果闭合 S，电流表 G 中有电流通过，方向为自 b 向 a。（2）S 闭合后，UR1=UC1，C1两端的电压减小，C1放电，放出的电荷量为：q1=C1U1=20106(42)C=4105 C。同时又有 UR2=UC2，C2两端的电压增大，C2充电，获得电荷量为：q2=C2U2=40106(42)C=8105 C。C1放电是它的右极板上负电荷从电势低的 a 点经 G 运动到电势高的 b 点，电流流经 G 的方向向上。C2充电是它的左极板上负电荷从电势低的 a 点经 G 运动到电势高的 b 点，电流流经 G 的方向上也是向上，因此通过电流表 G 的总电荷量为：q=q1+q2=1.2104 C。电路稳定后，没有电流通过电阻 R3，因此它两端的电压为零。14【答案】9 V【解析】设电源内阻和电流表内阻分别为 r 和 rA，电压表、电流表原来的读数分别为 U、I。根据闭合电路欧姆定律，电路中接入电阻前：E=U+I(r+rA)电路中接入电阻后：13()3AEUI rr 由上两式解得 U=9 V。