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第4章闭合电路欧姆定律与科学用电 章末检测试卷(含答案)

1、第第 4 章章 闭合电路欧姆定律与科学用电闭合电路欧姆定律与科学用电 (时间:60 分钟 满分:100 分) 一、选择题(本题共 8 小题,每小题 7 分,共 56 分。其中 14 题为单项选择题, 58 题为多项选择题。全部选对的得 7 分,选对但不全的得 4 分,有选错的得 0 分。) 1.两个电 源的 UI 图像如图所示,从图像中可以看出( ) A.电池 a 的电动势较大,内电阻较大 B.电池 a 的电动势较小,内电阻较小 C.电池 b 的电动势较小,内电阻较大 D.电池 b 的电动势较大,内电阻较小 解析 根据闭合电路欧姆定律知 UEIr,故 UI 图像中图像与纵轴的交点等 于电源的电

2、动势,由题图可知,a 的电动势较大,图像斜率的绝对值表示电源的 内阻,a 的斜率的绝对值较大,故 a 的内阻较大,故 A 正确,B、C、D 错误。 答案 A 2.如图所示,R4是半导体材料制成的热敏电阻,电阻率随温度的升高而减小,这 就是一个火警报警器的电路,电流表是安放在值班室的显示器,电源两极之间接 一个报警器, 当 R4所在处出现火情时, 显示器的电流 I 和报警器两端的电压 U 的 变化情况是( ) A.I 变大,U 变小 B.I 变大,U 变大 C.I 变小,U 变大 D.I 变小,U 变小 解析 当 R4所在处出现火情时, R4阻值变小, 外电路总电阻变小, 则总电流变大, 电源的

3、内电压变大,路端电压变小,即 U 变小。电路中并联部分的电压 U并 EI 总(R1r), I总变大, 则 U并变小, 流经 R3的电流减小, 所以电流表示数变大。 故 A 项正确。 答案 A 3.如图所示的电路中,电表都为理想电表,闭合开关并待所有电表读数稳定后, 将滑动变阻器的滑片 P 向右滑动一段距离后,发现电路中电表示数都有明显的变 化,三个电流表和电压表读数变化量的绝对值依次为 I1、I2、I3和 U。已知 电源内阻 r 的阻值小于定值电阻 R 的阻值,下列说法正确的是( ) A.R 消耗的功率将变小 B.电流表 A3的示数增大 C.U I3 U I2 D.U I3r 解析 当滑动变阻

4、器滑片向右滑动后,变阻器接入电路的电阻增大,外电路总电 阻增大, 则总电流减小, 所以电流表 A3的示数减小。 根据闭合电路欧姆定律可知, 外电路电压增加,即并联部分电压增大,所以电压表 V 的示数和电流表 A2的示 数都变大,再根据 PU 2 R 可知,R 消耗的功率将变大,故选项 A、B 都错误;根 据闭合电路欧姆定律 UEI3r 可知,U I3r,由部分电路的欧姆定律可知 U I2 R,据题 Rr,故选项 D 正确,C 错误。 答案 D 4.如图所示为多用电表欧姆挡的原理示意图。 其中, 电流表的满偏电流为 300 A, 电阻 rg100 ,调零电阻最大值 R50 k,串联的定值电阻 R

5、050 ,电池电 动势 E1.5 V。用它测量电阻 Rx,能准确测量的阻值范围是( ) A.30 k80 k B.3 k8 k C.300 800 D.30 80 解析 欧姆表的中值电阻附近刻度最均匀,读数误差最小; 欧姆表的中值电阻R中等于欧姆表的内电阻R总, 根据闭合电路欧姆定律, 满偏时, Ig E R总 半偏时, 1 2Ig E R总R中 联立解得 R中R总E Ig 1.5 V 30010 6 A5 000 5 k。 答案 B 5.如图所示, 图线 a 是某一电源的 UI 图线, 图线 b 是一定值电阻的 UI 图线。 若将该电源与该定值电阻连成闭合电路(已知该电源的内阻 r2.0 )

6、,则下列说 法正确的是( ) A.该定值电阻为 6 B.该电源的电动势为 20 V C.将 2 只这种电阻串联作为外电阻,电源输出功率最大 D.将 3 只这种电阻并联作为外电阻,电源输出功率最大 解析 由图线 b 可知该定值电阻的阻值 RU I 6 ,A 正确;由图读出交点的电 压 U15 V,电流 I2.5 A,根据闭合电路欧姆定律得,电源的电动势 EUIr 15 V2.52 V20 V,B 正确;对于电源,当内外电路的电阻相等时输出功 率最大,故将 3 只这种电阻并联作为外电阻,电源输出功率最大,C 错误,D 正 确。 答案 ABD 6.一个电动势为 E,内电阻为 r 的电池,接上负载电阻

7、 R,构成闭合电路,下列说 法正确的是( ) A.当 Rr 时,路端电压为 UE 2 B.当 R0 时,路端电压为 UE C.当 Rr 时,电源输出的功率最大 D.当 Rr 时,电源的效率为 50% 解析 当 Rr 时,路端电压与内电压相等,而两者之和等于电动势 E,则路端电 压为 UE 2,选项 A 正确;当 R0 时,外电路短路,路端电压为 U0,选项 B 错误;R 获得的功率 P出I2R E Rr 2 R,根据数学知识可知,当 Rr 时,P出 有最大值,选项 C 正确;当 Rr 时,电源的效率 UI EI100%50%,选项 D 正确。 答案 ACD 7.如图所示的电路中,电源电动势为

8、12 V,内阻为 2 ,四个电阻的阻值已在图 中标出。闭合开关 S,下列说法正确的有( ) A.路端电压为 10 V B.电源的总功率为 10 W C.a、b 间电压的大小为 5 V D.a、b 间用导线连接后,电路的总电流为 1 A 解析 根据串并联电路的特点可得,外电路总电阻为 10 ,根据闭合电路欧姆定 律得通过电源的电流为 I 12 210 A1 A,则路端电压为 UIR 外10 V,选项 A 正确;电源的总功率 PEI12 W,选项 B 错误;若取电源负极的电势为 0,则 a 点电势为 A2.5 V,b 点电势为 B7.5 V,a、b 间电压的大小为 5 V,选项 C 正确;若 a、

9、b 间用导线连接起来,根据串并联电路的特点可得,外电路总电阻为 7.5 ,根据闭合电路欧姆定律得电路的总电流为 I 12 27.5 A1.26 A,选项 D 错误。 答案 AC 8.如图所示,电源的电动势 E2 V,内阻 r2 ,两个定值电阻均为 8 ,平行 板电容器的电容 C310 6 F,则( ) A.开关断开时两极板间的电压为4 3 V B.开关断开时电容器所带电荷量为 410 6 C C.开关接通时两极板间的电压为4 3 V D.开关接通时电容器所带电荷量为 410 6 C 解析 电容器两极板间的电压等于 R2两端的电压, 开关 S 断开时, 电路中的总电 流为 I E R2r 2 8

10、2 A0.2 A,电容器两极板间的电压为 UIR20.28 V 1.6 V,此时电容器所带电荷量为 QCU310 61.6 C4.8106 C,故选项 A、B 错误;开关接通时两定值电阻并联 R外 R1 R2 R1R2 88 88 4 ,电容器两 极板间的电压等于路端电压,电路中的总电流 I E R外r 2 42 A 1 3 A,电容器 的两极板间的电压 UIR外1 34 V 4 3 V,此时电容器所带的电荷量 QCU 310 64 3 C410 6 C,故选项 C、D 正确。 答案 CD 二、实验题(本题共 1 个小题,共 15 分) 9.在一次课外实践活动中,某课题研究小组收集到数码相机、

11、手机等电子产品中 的一些旧电池以及从废旧收音机上拆下的电阻、电容、电感线圈等电子元件。现 从这些材料中选取两个待测元件,一是电阻 R0(约为 2 k),二是手机中常用的锂 电池(电动势 E 标称值为 3.7 V,允许最大放电电流为 100 mA )。在操作台上还准 备了如下实验器材: A.电压表(量程 4 V,电阻 RV约为 4.0 k) B.电流表 A1(量程 100 mA,内阻不计) C.电流表 A2(量程 2 mA,内阻不计) D.滑动变阻器 R1(02 k,额定电流 0.1 A) E.电阻箱 R2(0999.9 ) F.开关 S 一只,导线若干。 (1)为了测定电阻 R0的阻值,小组的

12、一位成员设计了如图甲所示的电路原理图, 所选取的相应器材(电源用待测的锂电池)均标在图上,其器材选取中有不妥之处, 你认为应该怎样调整? (2)如果在实际操作过程中,发现滑动变阻器 R1、电压表已损坏,用余下的器材测 量锂电池的电动势 E 和内阻 r。 请你在图乙方框中画出实验电路原理图(标注所用器材符号); 该实验小组的同学在实验中取得多组数据,然后作出如图丙所示的线性图像处 理数据,则电源电动势为_ V,内阻为_ 。 解析 (1)根据闭合电路欧姆定律,当滑动变阻器短路时,电流为 I E R0r 3.7 V r2 000 1.8510 3 A,故用电流表 A 1量程太大,读数不准确;故答案为

13、用 A2替换 A1。 (2)根据题意可知,要利用给定的条件测量电动势和内电阻,故应采用电流表和 电阻箱串联进行测量;如图所示。 根据闭合电路欧姆定律,电流的表达式为 I E rR2,即 R2E 1 Ir 结合图像可得 r7 ,E3.5 V 答案 (1)用 A2替换 A1 (2)见解析图 3.5 7.0 三、计算题(本大题共 2 小题,共 29 分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数 值计算的要注明单位) 10.(14 分)如图所示的电路中,电源的电动势 E12 V,内阻未知,R18 ,R2 1.5 ,L 为规格“3 V,3 W”的灯泡,开关 S 断开时,灯泡恰好正常发光。(不 考虑温度对灯丝电

14、阻的影响)试求: (1)灯泡的额定电流和灯丝电阻; (2)电源的内阻; (3)开关 S 闭合时,灯泡实际消耗的功率。 解析 (1)灯泡的额定电流 I0P0 U0 3 3 A1 A 灯丝电阻 RLU 2 0 P0 32 3 3 (2)断开 S 时,灯 L 正常发光,即 I1I0,根据闭合电路欧姆定律 EI0(R1RL r) 得 rE I0(R1RL) 12 1 (83) 1 (3)闭合 S 时,设外电路总电阻为 R外 R外 RLR2 RLR2 R19 干路电流为 I总 E R外r1.2 A 灯泡两端的电压 ULI总RLR2 RLR21.2 V 灯泡实际消耗的功率 PU 2 L RL0.48 W

15、答案 (1)1 A 3 (2)1 (3)0.48 W 11.(15 分)如图所示, 甲、 乙两电路中电源电动势均为 E12 V, 内阻均为 r3 , 电阻 R01 ,直流电动机内阻 R01 ,调节滑动变阻器 R1、R2,使甲、乙两 电路的电源输出功率均为最大,且此时电动机刚好正常工作,已知电动机的额定 功率为 6 W,求: (1)电动机的热功率 P热; (2)此时滑动变阻器 R1、R2连入电路部分的阻值。 解析 (1)题图乙是非纯电阻电路,电源的输出功率 PUI(EIr)II2rEI 当 I E 2r 12 23 A2 A 时, 电源的输出功率最大, 此时电动机的热功率 P 热I2R0 4 W。 (2)纯电阻电路中,当电路的外电阻等于内阻时,电源的输出功率最大,所以题图 甲中,R1rR03 1 2 题图乙中,根据闭合电路欧姆定律,有 EIrIR2P 额 I 代入数据,解得 R21.5 。 答案 (1)4 W (2)2 1.5