人教版高中物理必修部分第7讲A2.docx
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人教版高中物理必修部分第7讲A2
高效作业 知能提升
一、选择题
1．电源的电动势和内电阻都保持一定，在外电路的电阻逐渐减小的过程中，下面说法正确的是（ ）
A．电源的路端电压一定逐渐变小
B．电源的输出功率一定逐渐变小
C．电源内部消耗的功率一定逐渐变大
D．电源的供电效率一定逐渐变小
解析：
当外电路的电阻逐渐减小时，电路中的电流增大，内电压增大，路端电压减小，A选项正确；电源的输出功率在内电阻等于外电阻时最大，由于题目没有明确外电阻和内电阻之间的关系，所以不能判断它的变化情况，B选项错误；电源内部消耗的功率和电流有关，电流越大，内电路上消耗的功率越大，C选项正确；电源的供电效率等于路端电压和电源电动势的比值，由于路端电压减小，D选项正确．
答案：
ACD
2．用输出电压为1.4V、输出电流为100mA的充电器对内阻为2Ω的镍－氢电池充电，如图7－2－12所示，下列说法中正确的是（ ）
图7－2－12
A．电能转化为化学能的功率为0.12W
B．充电器消耗的电功率为0.14W
C．充电时，电池消耗的热功率为0.02W
D．充电器把0.14W的功率贮存在电池内
解析：
充电器的输出功率P出＝1.4×100×10－3W＝0.14W，镍—氢电池消耗的热功率P热＝（100×10－3）2×2W＝0.02W，电池贮存的化学能功率P化＝P出－P热＝0.12W.
答案：
AC
3．有一种测量人体重的电子秤，其原理如图7－2－13中的虚线所示，它主要由三部分构成：
踏板、压力传感器R（是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器）、显示体重的仪表G（实质是理想电流表）．设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3A，电源电动势为12V，内阻为2Ω，电阻R随压力变化的函数式为R＝30－0.02F（F和R的单位分别是N和Ω）．下列说法正确的是（ ）
图7－2－13
A．该秤能测量的最大体重是1400N
B．该秤能测量的最大体重是1300N
C．该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表G刻盘0.375A处
D．该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表刻度盘0.400A处
解析：
本题考查传感器及闭合电路欧姆定律．电路中允许的最大电流为3A，因此根据闭合电路欧姆定律，压力传感器的最小电阻应满足R＋2＝
，R最小值为2Ω，代入R＝30－0.02F，求出F最大值Fm＝1400N，A项正确，B项错误；当F＝0时，R＝30Ω，这时电路中的电流I＝
A＝0.375A，C项正确，D项错误．
答案：
AC
4．（2011·上海卷）如图7－2－14所示电路中，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P从最高端向下滑动时（ ）
图7－2－14
A．电压表V读数先变大后变小，电流表A读数变大
B．电压表V读数先变小后变大，电流表A读数变小
C．电压表V读数先变大后变小，电流表A读数先变小后变大
D．电压表V读数先变小后变大，电流表A读数先变大后变小
解析：
本题考查学生对电路结构的认识和动态变化分析过程的能力．当将滑片从最高点向下滑动过程中，电路中总电阻先变大再变小，干路总电流先减小再增大，路端电压（即电压表示数）先增大后减小，在U外变大，I总变小过程中，U并变大，而R下变小，所以I＝
变大，在U外变小，I总变大过程中，U并变小，流过R的电流变小，而I＝I总－IR，所以电流表示数一直变大，A对．
答案：
A
5．高温超导限流器由超导部件和限流电阻并联组成，如图7－2－15所示，超导部件有一个超导临界电流Ic，当通过限流器的电流I＞Ic时，将造成超导体失超，从超导态（电阻为零）转变为正常态（一个纯电阻）．以此来限制电力系统的故障电流，已知超导部件的正常态电阻R1＝3Ω，超导临界电流Ic＝1.2A，限流电阻R2＝6Ω，小灯泡L上标有“6V 6W”的字样，电源电动势E＝8V，内阻r＝2Ω，原来电路正常工作，现L突然发生短路，则（ ）
图7－2－15
A．短路前通过R1的电流为
A
B．短路后超导部件将由超导体状态转化为正常态
C．短路后通过R1的电流为
A
D．短路后通过R1的电流为2A
解析：
小灯泡L上标有“6V 6W”，该灯泡的电阻RL＝U2/P＝62/6Ω＝6Ω，短路前由于电路正常工作，电路的总电阻为R＝RL＋r＝6Ω＋2Ω＝8Ω，总电流为I＝E/R＝1A，所以短路前通过R1的电流为I1＝1A，选项A错误；当L突然短路后，电路中电流为I＝E/r＝4A＞Ic＝1.2A，超导态转变为正常态，则此时电路中总电阻为R′＝2Ω＋2Ω＝4Ω，总电流I′＝E/R′＝
A＝2A，短路后通过R1的电流为I1′＝
A，故选项B、C正确，选项D错误
答案：
BC
6．如图7－2－16所示，将一根粗细均匀的电阻丝弯成一个闭合的圆环，接入电路中，电路与圆环的O点固定，P为与圆环良好接触的滑动头．闭合开关S，在滑动头P缓慢地由m点经n点移到q点的过程中，电容器C所带的电荷量将（ ）
图7－2－16
A．由小变大 B．由大变小
C．先变小后变大D．先变大后变小
解析：
在图示位置时并联电阻最大，从m点到图示位置过程中圆环总电阻增大，从图示位置到q位置过程中圆环总电阻减小，则电阻R两端的电势差先减后增，即电容器上的电压先减后增，由C＝
，电容器C所带的电荷量先减小后增大，C对．
答案：
C
7．安装在室内天花板上的电灯不亮了，经检查保险丝未熔断，现用多用电表的250V交流电压挡，检查开关的两个接线柱，下列测量结果及其故障的判断中正确的有（假设电线完好）（ ）
A．无论开关接通或断开，电表的示数均为零，则可能是电灯的灯丝断了
B．无论开关接通或断开，电表的示数均为零，可以肯定是开关坏了
C．无论开关接通或断开，电表的示数均为220V，可能是电灯的灯丝断了
D．无论开关接通或断开，电表的示数均为220V，可以肯定是开关坏了
解析：
当开关接通或断开后电表仍然没有示数，说明可能是电灯的灯丝断了，而当开关接通或断开后电表都有示数则说明开关坏了．
答案：
AD
8．如图7－2－17所示电路中，R1、R2、R3、R4为四个可变电阻器，C1、C2为两个极板水平放置的平行板电容器，两电容器的两极板间分别有一个油滴P、Q处于静止状态，欲使油滴P向上运动，Q向下运动，应增大哪个变阻器的电阻值（ ）
图7－2－17
A．R1 B．R2 C．R3 D．R4
解析：
由电路图可知，电容器C1上的电压是电阻R3和R4上的电压之和，即路端电压，电容器C2上的电压是电阻R4上的电压，欲使油滴P向上运动，Q向下运动，则应使路端电压增大，R4上的电压减小．电阻R1和R2并未接入电路．增大R3，电路电流减小，路端电压增大，R4上电压减小，达到目的．增大R4，电路电流减小，路端电压增大，R3上电压减小，R4上电压增大，不能达到目的，所以正确选项为C.
答案：
C
9．如图7－2－18所示，一台电动机提着质量为m的物体，以速度v匀速上升．已知电动机线圈的电阻为R，电源电动势为E，通过电源的电流为I，当地重力加速度为g，忽略一切阻力及导线电阻，则（ ）
图7－2－18
A．电源内阻r＝
－R
B．电源内阻r＝
－
－R
C．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变大
D．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变小
解析：
本题主要考查学生对欧姆定律适用范围、电功和电热的区别，要求学生熟练掌握欧姆定律、电功率及焦耳定律的应用．由于电动机是非纯电阻元件，欧姆定律不再适用，电动机的输入功率P1＝UI，热功率P2＝I2R，输出功率P3＝mgv，P1＝P2＋P3，可解得：
U＝IR＋
，又由闭合电路欧姆定律得：
E＝U＋Ir，解得r＝
－
－R；当电动机被卡住时，电动机变成纯电阻元件，总电流I总＝
，电流增大，故电源消耗的功率P增大，所以选项B、C正确．
答案：
BC
10．（2010·高考新课标全国卷）电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比．在测电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图7－2－19所示，图中U为路端电压，I为干路电流，a、b为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为ηa、ηb.由图可知ηa、ηb的值分别为（ ）
图7－2－19
A.
、
B.
、
C.
、
D.
、
解析：
本题考查电源的U－I图像以及电源的效率．由U－I图像可知，若电源的电动势为6U0，则a、b两点处对应的路端电压分别为4U0、2U0，电源的效率η＝
＝
，所以ηa＝
＝
，ηb＝
＝
，正确选项为D.
答案：
D
二、非选择题
11．如图7－2－20（a）所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝100Ω，R2阻值未知，R3为一滑动变阻器．当其滑片P从左端滑到右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流的变化图线如图7－2－20（b）所示，其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的，求：
图7－2－20
（1）电源的电动势和内阻．
（2）定值电阻R2的阻值．
（3）滑动变阻器的最大阻值．
解析：
（1）将图（b）中AB线延长，交U轴于20V处，交I轴于1.0A处，所以电源的电动势为E＝20V，内阻r＝
＝20Ω.
（2）当P滑到R3的右端时，电路参数对应图（b）中的B点，即U2＝4V、I2＝0.8A，得R2＝
＝5Ω.
（3）当P滑到R3的左端时，由图（b）知此时
U外＝16V，I总＝0.2A，
所以R外＝
＝80Ω，
因为R外＝
＋R2，所以R3＝300Ω.
答案：
（1）20V 20Ω
（2）5Ω （3）300Ω
12．一个电源的路端电压U随外电路电阻R的变化规律如图7－2－21甲所示，图中U＝12V的直线为图线的渐近线．现将该电源和一个变阻器R0接成如图7－2－21乙所示电路，已知电源允许通过的最大电流为2A，变阻器的最大阻值为R0＝22Ω.求：
图7－2－21
（1）电源电动势E和内电阻r；
（2）空载时A、B两端输出的电压范围．
（3）A、B两端所能接负载的电阻的最小值．
解析：
（1）据全电路欧姆定律：
E＝U＋Ir
由图甲可知，当I＝0时，E＝U＝12V
当E＝12V，R＝2Ω时，U＝6V，据全电路欧姆定律可得：
r＝2Ω.
（2）空载时，当变阻器滑片移至最下端时，输出电压UAB＝0
当滑片移至最上端时，有E＝UAB＋Ir，I＝
可得这时的输出电压UAB＝11V
所以，空载时输出电压范围为0～11V.
（3）设所接负载电阻的最小值为R′，此时滑片应移至最上端，电源电流最大I＝2A，有：
E＝I（R外＋r），其中R外＝
，代入数据可得：
R′＝4.9Ω.
答案：
（1）12V 2Ω
（2）0～11V （3）4.9Ω
13．一电路如图7－2－22所示，电源电动势E＝28V，内阻r＝2Ω，电阻R1＝12Ω，R2＝R4＝4Ω，R3＝8Ω，C为平行板电容器，其电容C＝3.0pF，虚线到两极板间距离相等，极板长L＝0.20m，两极板的间距d＝1.0×10－2m.
图7－2－22
（1）若开关S处于断开状态，则当其闭合后，求流过R4的总电荷量为多少？
（2）若开关S断开时，有一带电微粒沿虚线方向以v0＝2.0m/s的初速度射入C的电场中，刚好沿虚线匀速运动，问：
当开关S闭合后，此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C的电场中，能否从C的电场中射出？
（要求写出计算和分析过程，g取10m/s2）
解析：
（1）S断开时，电阻R3两端电压为U3＝
E＝16V
S闭合后，外电阻为R＝
＝6Ω
路端电压为U＝
E＝21V
此时电阻R3两端电压为U′3＝
U＝14V
则流过R4的总电荷量为ΔQ＝CU3－CU′3＝6.0×10－12C.
（2）设微粒质量为m，电荷量为q，当开关S断开时有：
＝mg
当开关S闭合后，设微粒加速度为a，则mg－
＝ma
设微粒能从C的电场中射出，则水平方向运动时间为：
t＝
竖直方向的位移为：
y＝
at2
由以上各式求得：
y＝6.25×10－3m＞
故微粒不能从C的电场中射出．
答案：
（1）6.0×10－12C
（2）不能
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