红对勾学年人教版高中物理选修31第二章+恒定电流+单元评估要点.docx
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红对勾学年人教版高中物理选修31第二章+恒定电流+单元评估要点
《恒定电流》单元评估
一、选择题（每小题4分，共40分）
1．通常一次闪电过程历时约0.2～0.3s，它由若干个相继发生的闪击构成．每个闪击持续时间仅40～80μs，电荷转移主要发生在第一个闪击过程中．在某一次闪电前云地之间的电势差约为1.0×109V，云地间距离约为1km；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6C，闪击持续时间约为60μs.假定闪电前云地间的电场是均匀的．根据以下数据，下列判断正确的是（ ）
A．闪电电流的瞬时值可达到1×105A
B．整个闪电过程的平均功率约为1×1014W
C．闪电前云地间的电场强度约为1×106V/m
D．整个闪电过程向外释放的能量约为6×106J
解析：
根据电流公式I＝
＝1×105A，A正确；整个闪电过程电流做功W＝qU＝6×109J，因此整个闪电过程向外释放的能量约为6×109J，D错；根据功率公式P＝
，一次闪电过程历时约0.2～0.3s，可知功率约为2×1010～3×1010W，B错；电场强度公式E＝
，则闪电前电场强度约为1×106V/m，C正确．
答案：
AC
图1
2．如图1所示为两电阻R1和R2的伏安特性曲线．若在两电阻两端加相同的电压，关于它们的电阻值及发热功率比较正确的是（ ）
A．电阻R1的阻值较大
B．电阻R2的阻值较大
C．电阻R1的发热功率较大
D．电阻R2的发热功率较大
解析：
从图线可知，I－U图线中图线斜率表示电阻的倒数，故电阻R2的阻值大，又P＝UI，且电压相同时，通过R1的电流大，故R1的发热功率较大．
答案：
BC
图2
3．如图2所示，当滑动变阻器的滑动触头向左移时，灯泡L1、L2、L3的亮度将（ ）
A．都变亮
B．都变暗
C．L1、L2变亮，L3变暗
D．L1、L3变亮，L2变暗
解析：
触头左移，总电阻减小，总电流增大，故L1变亮，且并联电路电压减小，故L3变暗，通过L2的电流变大，L2变亮．
答案：
C
4．如图3所示，因线路故障，接通S时，灯泡L1和L2均不亮，用电压表测得Uab＝0，Ubc＝0，Ucd＝4V．因此可知开路处为（ ）
图3
A．灯泡L1
B．灯泡L2
C．变阻器
D．不能确定
解析：
Uab＝0说明ab之外有位置断开，同样Ubc＝0说明bc之外有位置断开，而Ucd＝4V，说明cd之外均连通，故是变阻器开路．
答案：
C
5．一个直流电动机所加电压为U，电流为I，线圈内阻为R，当它工作时，下述说法中错误的是（ ）
A．电动机的输出功率为
B．电动机的发热功率为I2R
C．电动机的输出功率为IU－I2R
D．电动机的功率可写作IU＝I2R＝
解析：
电动机输入功率为P＝UI，输出功率P出＝UI－I2R，故A错误，C正确；发热功率即线圈发热功率为I2R，B正确；又电动机并非纯电阻元件，故IU≠I2R≠
，D错误．
答案：
AD
图4
6．图4的电路中，电源的电动势为E内阻为r，电路中的C点接地．若在A、C之间再并接一个电阻R，则A、B两点电势的变化情况是（ ）
A．A、B两点的电势都升高
B．A、B两点的电势都降低
C．A点的电势升高，B点的电势降低
D．A点的电势降低，B点的电势升高
解析：
A、C之间再并接一个电阻R，则电路总电阻减小，总电流增大，所以UBC＝I·R增大，即φB增大，又UBA减小，UBC增大，所以UCA减小，故φA增大，应选A.
答案：
A
图5
7．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．在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图5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（ ）
A.
、
B.
、
C.
、
D.
、
解析：
由电源效率的定义可知η＝
＝
，则ηa＝
＝
＝
，ηb＝
＝
＝
，故正确选项为D.
答案：
D
8．图6（a）、（b）两电路的元件完全相同，则四个电表示数的大小关系正确的是（ ）
图6
A．I1＞I2，U1＞U2B．I1＜I2，U1＜U2
C．I1＜I2，U1＞U2D．I1＞I2，U1＜U2
解析：
在（a）图中二极管处于导通状态，因此，电流较大而电压较小；在（b）图中二极管反接不导通，则电流接近零，电压表示数接近电源电动势，所以I1＞I2，U1＜U2，故D正确．
答案：
D
9．两个电压表甲、乙是由完全相同的电流表改装而成，它们的量程分别为5V、15V，为了测量15～20V的电压，把甲、乙串联起来使用，则两表的（ ）
A．读数相同
B．指针偏转角度相同
C．读数正比于表的内阻
D．指针偏转角度正比于表的内阻
解析：
电流表改装成电压表以后，表头的内阻rg并没有变化，其量程也没有发生变化，变化的只是等效表的内阻（包括串联电阻与rg在内的总电阻）．两电压表中因电流相同，故两表指针偏转角度相同；而读数是整个电表内阻分压所决定，表盘是改装后的刻度值，故读数正比于表的内阻（表头内阻rg与分压电阻之和）．
答案：
BC
图7
10．某同学用伏安法测小灯泡的电阻时，误将电流表和电压表接成如图7所示的电路．接通电源后，可能出现的情况是（ ）
A．电流表烧坏B．电压表烧坏
C．小灯泡烧坏D．小灯泡不亮
解析：
本题主要考查的是电路的基本知识．在用伏安法测小灯泡的电阻时，误将电压表和电流表的位置错接，此时，电流表和小灯泡先并联再和电压表串联，由于电压表的内阻很大，电路中的电流很小因此小灯泡、电流表和电压表均不会被烧坏，而此时由于电流表的内阻很小，小灯泡被电流表短路，所以小灯泡不发光．则本题的正确答案为D.
答案：
D
二、填空题（每小题5分，共20分）
11．为了测量一微安表头A的内阻，某同学设计了如下图8所示的电路．图中，A0是标准电流表，R0和RN分别是滑动变阻器和电阻箱，S和S1分别是单刀双掷开关和单刀单掷开关，E是电池．完成下列实验步骤中的填空：
图8
（1）将S拨向接点1，接通S1，调节________，使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时________的读数I.
（2）然后将S拨向接点2，调节________，使________，记下此时RN的读数．
（3）多次重复上述过程，计算RN读数的________，此即为待测微安表头内阻的测量值．
解析：
根据闭合电路欧姆定律可知，只要保持单刀双掷开关打在1上和打在2上时，电路中的电流保持不变，则电路中的总电阻就应该不变．而电源内阻、滑动变阻器阻值、标准电流表阻值均未发生变化，所以后来接入的电阻箱的阻值读数就是待测电流表的内阻值．
答案：
（1）R0 标准电流表（或A0）
（2）RN 标准电流表（或A0）的读数仍为I （3）平均值
12.某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻，使用的器材还包括定值电阻（R0＝5Ω）一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图9（a）．
图9
①在图9（b）的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余下电路的连接．
②请完成下列主要实验步骤：
A.检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱，示数如图9（c）所示，读得电阻值是________；
B.将开关S1闭合，开关S2断开，电压表的示数是1.49V；
C.将开关S2__________，电压表的示数是1.16V；断开开关S1.
③使用测得的数据，计算出干电池的内阻是________（计算结果保留二位有效数字）．
④由于所用电压表不是理想电压表，所以测得的电动势比实际值偏________（填“大”或“小”）．
解析：
①由电路原理图将实物连接如图所示．
②A.根据电阻箱面板所示，读得电阻值是20Ω.
C．将开关S2闭合与电阻箱构成闭合电路．
③由闭合电路欧姆定律，得U1＝U2＋
（R0＋r），代入数据解得r＝0.69Ω.
④由于电压表不是理想电表，所测得的电源电动势U1比实际值E偏小．
答案：
①如图10 ②A.20Ω C．闭合
③0.69Ω ④小
图10
13．在物理学中，常用“面积”来描述所求的物理量，如用F－s图包围的面积来描述功的大小，用v－t图包围的面积来描述位移的大小，利用这种情况，试求下面一题的结果．
图11
如图11是用高电阻放电法测电容的实验电路图，其原理是测出电容器在充电电压为U时所带的电荷量Q，从而求出其电容．该实验的操作步骤如下：
①按图接好实验电路．②闭合开关S，调节电阻箱R的阻值，使微安表的指针接近满刻度，记下这时电压表的读数U0＝6.2V和微安表的读数I0＝490μA.③断开开关S并同时计时，每隔5s或10s读一次微安表的示数I，将示数记录在预先设计的表格中．④根据表格中的几组数据，以t为横坐标，I为纵坐标，在坐标纸上描点．根据以上实验结果和图象，如图12，可以估算出当电容器两端电压为U0时该电容器所带的电荷量Q0约为__________C，从而算出该电容器的电容约为__________F.
图12
解析：
此题给出了电容器放电过程中电流随时间变化的数据，在坐标纸上由标出的点可连出一条曲线，由纵、横轴物理量及q＝It可知该曲线与坐标轴所夹“面积”为所放电量．
此曲线并非为一规则的直线或曲线，“面积”如何求出，又是一关键，我们可借助“油膜法测分子大小”的实验中测面积方法．画出I－t图象，数得有28个格子，故电量Q＝28×50×10－6×5C＝7×10－3C，由C＝
，得C＝
＝1.1×10－3F.
答案：
7×10－3；1.1×10－3
14．（2011·全国卷）使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源（一般为电池）、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电路的两端．现需要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：
待测多用电表，量程为60mA的电流表，电阻箱，导线若干．实验时，将多用电表调至×1Ω挡，调好零点；电阻箱置于适当数值．完成下列填空：
（1）仪器连线如下图13所示（a和b是多用电表的两个表笔）．若两电表均正常工作，则表笔a为________（填“红”和“黑”）色．
图13
（2）若适当调节电阻箱后，图13中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如下图14（a）、（b）、（c）所示，则多用电表的读数为________Ω，电流表的读数为________mA，电阻箱的读数为________Ω.
（3）将图13中多用电表的两表笔短接，此时流过多用电表的电流为________mA.（保留3位有效数字）
（4）计算得到多用电表内电池的电动势为________V．（保留3位有效数字）
图14
答案：
（1）黑
（2）14.0 53.0 4.6
（3）102 （4）1.54
三、论述计算题（共40分）
15．（10分）材料的电阻率ρ随温度变化的规律为ρ＝ρ0（1＋αt），其中α称为电阻温度系数，ρ0是材料在t＝0℃时的电阻率．在一定的温度范围内α是与温度无关的常量．金属的电阻一般随温度的增加而增加，具有正温度系数；而某些非金属如碳等则相反，具有负温度系数．利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性，可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻．已知：
在0℃时，铜的电阻率为1.7×10－8Ω·m，碳的电阻率为3.5×10－5Ω·m；在0℃附近，铜的电阻温度系数为3.9×10－3℃－1，碳的电阻温度系数为－5.0×10－4℃－1.将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1.0m的导体，要求其电阻在0℃附近不随温度变化，求所需碳棒的长度（忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化）．
解：
设所需碳棒的长度为L1，电阻率为ρ1，电阻温度系数为α1；铜棒的长度为L2，电阻率为ρ2，电阻温度系数为α2.根据题意有ρ1＝ρ10（1＋α1t） ①
ρ2＝ρ20（1＋α2t） ②
式中ρ10，ρ20分别为碳和铜在0℃时的电阻率．设碳棒的电阻为R1，铜棒的电阻为R2，有
R1＝ρ
③
R2＝ρ
④
式中S为碳棒与铜棒的横截面积．
碳棒与铜棒连接成的导体的总电阻和总长度分别为
R＝R1＋R2 ⑤
L0＝L1＋L2 ⑥
式中L0＝1.0m.
联立以上各式得
R＝ρ10
＋ρ20
＋
t ⑦
要使R不随t变化，⑦式中t的系数必须为零，即
ρ10α1L1＋ρ20α2L2＝0 ⑧
联立⑥⑧式得
L1＝
L0
代入数据得
L1＝3.8×10－3m.
16．（10分）在如图15所示电路中，若R1＝4Ω，R3＝6Ω，电池内阻r＝0.6Ω，则电源产生的总功率为40W，而输出功率37.6W，求电源电动势和电阻R2.
图15
解：
R13＝
＝2.4Ω，
由闭合电路欧姆定律可得
I＝
.
又P总＝EI，P出＝EI－I2r，
解得I＝2A，E＝20V，R2＝7Ω.
17．（10分）如图16所示，电容器C1＝6μF，C2＝3μF，电阻R1＝6Ω，R2＝3Ω，U＝18V，则：
图16
（1）开关S断开时，A、B两点间的电压UAB为多大？
（2）开关S闭合时，电容器C1的电量改变了多少？
解：
（1）S断开时，电路断开，A、B两端电压即外加电压，所以UAB＝18V.
（2）S断开时，C1带电量Q1＝CUAB＝1.08×10－4C，
S闭合时，C1带电量Q1′＝CU′＝7.2×10－5C，
所以ΔQ＝Q1′－Q1＝－3.6×10－5C，负号表示带电量减小．
18．（10分）如图17所示的电路中，电源电动势E＝9V，内阻r＝1Ω，电阻R2＝2Ω，灯泡L1标有“6V,6W”，L2标有“4V,4W”滑动变阻器的调节范围是0～20Ω，求：
图17
（1）接入电路中的滑动变阻器R1的阻值为多大时，灯L2正常发光？
（2）此时灯L1的实际功率是多大？
（设灯泡的电阻不随温度变化）
解：
（1）首先计算L1、L2两灯泡的电阻
L1灯：
RL1＝
＝
Ω＝6Ω，L2灯：
RL2＝
＝
Ω＝4Ω.
L2与R2串联，跟L1并联，最后与R1串联组成外电路．
L2正常发光，则L2两端电压为额定电压4V，通过L2的电流为额定电流：
I2＝
＝
A＝1.0A.
则R2与L2串联支路两端电压为：
U2′＝I2（R2＋RL2）＝1.0×（2＋4）V＝6.0V.
L1两端电压：
U1′＝U2′＝6.0V，
通过L1的电流为：
I1＝
＝
A＝1.0A.
闭合电路总电流为：
I＝I1＋I2＝1.0A＋1.0A＝2.0A.
闭合电路总电阻：
R＋r＝
＝
Ω＝4.5Ω.
外电路总电阻：
R＝4.5Ω－r＝4.5Ω－1Ω＝3.5Ω，
并联部分电阻为：
R并＝
＝
Ω＝3Ω，
则滑动变阻器的阻值为：
R1＝R－R并＝3.5Ω－3Ω＝0.5Ω.
（2）此时灯L1的实际电压U1′＝6.0V，实际功率为：
P1＝
＝
W＝6W.
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