学年鲁科版选修31 第四章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路单元测试.docx

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学年鲁科版选修31第四章闭合电路欧姆定律和逻辑电路单元测试

鲁科版高中物理选修3-1第四章闭合电路欧姆定律和逻辑电路

单元检测

一、单选题

1.洗衣机中的水位控制装置使用的是（　　）

A.光传感器

B.压力传感器

C.湿度传感器

D.温度传感器

【答案】B

【解析】

【详解】洗衣机设有多段式水位自动感应装置，是通过不同的压力转换成电学量，运用的压力传感器，故B正确，ACD错误。

故选B。

2.如图所示电路，将两个相同的电流计分别改装成电流表A1（03A）和电流表A2（00.6A），把这两个电流表并联接入电路中测量电流．则下列说法中正确的是（ ）

A.A1表的内阻大于A2表的内阻

B.A1的指针还没有满偏时，A2的指针已经满偏

C.A1的读数为1A时，A2的读数为0.6A

D.A1的读数为1A时，干路中的电流为1.2A

【答案】D

【解析】

试题分析：

电流表的改装原理是灵敏电流表与定值电阻并联，所以两电流表两端电压相同，即内部两灵敏电流表两端电压相同，流过灵敏电流表的电流相同，表盘是灵敏电流表的表盘，所以当A1的指针半偏时，A2的指针半偏，A错；同理B错；A1的读数为1A时，指针只在表盘的三分之一处，电流表A2的指针也指在三分之一处，即0.2A位置，C错；此时干路电流为1.2A，D对，故选D

考点：

考查电流表的改装

点评：

难度中等，明确电流表的改装原理，认识到改装后的电表的表盘其实都是同一个灵敏电流表的表盘

3.为了保障行驶安全，一种新型双门电动公交车安装了双门控制装置：

只要有一扇门没有关紧，汽车就不能启动．如果规定：

车门关紧时为“1”，未关紧时为“0”；当输出信号为“1”时，汽车可以正常启动行驶，当输出信号为“0”时，汽车不能启动．能正确表示该控制装置工作原理的逻辑电路是（  ）

A.与电路

B.或电路

C.非电路

D.与非电路

【答案】A

【解析】

车门关紧时为“1”，未关紧时为“0”；当输出信号为“1”时，汽车可以正常启动行驶，当输出信号为“0”时，汽车不能启动，知该逻辑门是与门，故A正确，BCD错误。

4.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

【答案】A

【解析】

解：

当传感器R4所在处出现火情时，R4的阻值变小，R2、R3与R4的并联电阻减小，外电路总电阻变小，则总电流变大，电源的内电压变大，路端电压变小，即有U变小．

因U变小，而电流增大，故R1分压增大；并联部分分压减小；故电流表示数减小；

故选：

A．

【点评】本题解题关键是掌握热敏电阻与温度的关系，再按“局部→整体→局部”的顺序进行动态变化分析

5.关于电源的电动势的说法，下列正确的是（  ）

A.在某电池的电路中每通过2C的电荷量，电池提供的电能是4J，那么这个电池的电动势是0.5V

B.电源的电动势越大，电源所提供的电能就越多

C.电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移动单位电荷量做功越多

D.电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从电源负极移到正极所移动电荷量越多

【答案】C

【解析】

【分析】

电源没有接入电路时两极间的电压在数值上等于电源的电动势．电动势的物理意义是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱，与外电路的结构无关．

【详解】由W=Eq可知，电池的电动势

，故A错误；电源的电动势反映其将其他形式的能转化为电能本领强弱，电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移动单位电荷量做功越多，但电源提供的电能不一定多，故BD错误，C正确；故选C。

【点睛】本题考查对于电源的电动势的理解能力．电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能本领大小，与外电路无关．

6.下列说法中不正确的是（　　）

A.摄像机实际上是一种将光信号转变为电信号的装置

B.电磁波中电场能量最大时，磁场能量为零；磁场能量最大时，电场能量为零

C.摄像机在1s内要传送25幅画面

D.电视机实际上是一种将电信号转变为光信号的装置

【答案】B

【解析】

【详解】摄像机实际上是一种光电传感器，是一种能将光信号转变为电信号的装置，故A正确；电磁波是电磁场在空间的传播，能量并不是相互转化的，故B错误；摄像机在1s内可以传送25幅画面，播放时利用人体的视觉暂留效应得到动态图画，故C正确；电视机实际上是一种将电信号转变为光信号和声信号的装置，故D正确；此题选择不正确的选项，故选B。

7.如右图所示为用“与”门构成的简易报警器的示意电路。

当报警器发出警报声时，电键S1、S2处于的状态为（     ）

A.S1、S2都断开

B.S1、S2都闭合

C.S1断开，S2闭合

D.S1闭合，S2断开

【答案】D

【解析】

试题分析：

当与门输出为高电压时报警器报警，当Sl闭合，S2断开时两个支路均输出高电压，所以与门输出为高电压，D对，故选D

考点：

考查门电路

点评：

难度中等，明确当与门输出为高电压时报警器报警，所以只需要使与门输出为高电压即可

8.下列关于电源的说法不正确的是（  ）

A.电源是把其他形式的能转化为电能的装置

B.用电动势表示电源把其他形式的能转化为电能的能力

C.电动势的单位是“伏特”

D.闭合电路电源两端的电压等于电动势

【答案】D

【解析】

试题分析：

电源是把其他形式的能转化为电能的装置，A对；用电动势表示电源把其他形式的能转化为电能的能力，B对；电动势的单位是“伏特”，C对；闭合电路电源两端的电压为路端电压，只有当外电路断开时才等于电源电动势，故选D

考点：

考查电动势的概念

点评：

难度较小，理解电动势的概念，能够与电压进行区分

9.通常当人走向银行门口时，门就会自动打开，是因为门上安装了下列那种传感器（  ）

A.温度传感器B.压力传感器

C.红外线传感器D.声音传感器

【答案】C

【解析】

试题分析：

高于绝对零度的物质都可以产生红外线，一般人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的红外线而进行工作的，故C项说法正确、ABD所用传感器并非用于自动门上的传感器，应选C。

考点：

本题考查了传感器的相关知识。

【名师点睛】了解各种传感器的原理和应用范围即可做出正确判断。

10.电阻R1与R2并联在电路中，通过R1与R2的电流之比为1∶2，则当R1与R2串联后接入电路中时，R1和R2两端电压之比U1∶U2为（ ）

A.1∶2B.2∶1C.1∶4D.4∶1

【答案】B

【解析】

试题分析：

由并联电路的电流规律可得出两电阻的比值；由串联电路的电压规律可得出电压之比．

解：

并联电路中电阻之比等于电流的反比，故

=

；

由串联电路的规律可知，电压之比等于电阻之比，故U1：

U2=2：

1；

故选B．

【点评】本题考查串并联电路的电流及电压规律，属基础内容，应熟纪并能灵活应用．

二、多选题

11.如图是自动调温式电熨斗，下列说法正确的是（　　）

A.常温时上下触点是断开的

B.双金属片温度升高时，上金属片热膨胀系数大于下层金属

C.原来温度控制在80℃断开电源，现要求60℃断开电源，应使调温旋钮下调一些

D.由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些

【答案】BD

【解析】

【分析】

电熨斗温度自动控制装置能控制电源的通断。

常温时，上、下触点应是接触的，当双金属片温度升高时，上下层形变不同，上层形变大，双金属片发生弯曲，使电路断开。

原来温度上升到80℃时，断开电源，现在要求60℃时断开电源，弹性铜片与触点接触面积要减小，应逆时针调节调温旋钮。

【详解】常温时，通电电热丝能发热，所以上、下触点应是接触的。

故A错误。

双金属片上下金属片的膨胀系数不同，温度升高时，上层形变大，双金属片向下发生弯曲，使电路断开。

故B正确。

原来温度上升到80℃时，断开电源，现在要求60℃时断开电源，弹性铜片与触点接触面积要减小，应逆时针调节调温旋钮，即应使调温旋钮上调一些，故C错误。

由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，温度要高一点，由C的分析可知，应使调温旋钮下移一些，故D正确。

故选BD。

12.如图是一个三输入端复合门电路（  ）

A.当输入111时输出是1B.当输入000时输出是0

C.当输入101时输出是0D.当输入时100时输出是1

【答案】AB

【解析】

【详解】由图可知，AB输入与门电路，则输入1、1时输出为1；C输入为1，1、1输入或门电路时，Y应输出为1；故A正确；由图可知，AB输入与门电路，则输入0、0时输出为0；C输入为0，0与0输入或门电路时，Y应输出为0；故B正确；由图可知，AB输入与门电路，则输入1、0时输出为0；C输入为1，1与0输出或门电路时，Y应输出为1；故C错误；由图可知，AB输入与门电路，则输入1、0时输出为0；C输入为0，0与0输出或门电路时，Y应输出为0．故D错误；故选AB。

13.传感器是指这样一类元件，它通常能把非电学量（如力、光等）的变化，转换为电学量（如电流、电压等）的变化，或电路的通断。

它在自动控制中有着广泛的应用。

关于制作传感器需要的元器件，下列说法正确的是（   ）

A.热敏电阻能够把温度的变化转换为其阻值的变化

B.金属热电阻能够把温度的变化转换为其阻值的变化

C.光敏电阻能够把光照强弱的变化转换为其阻值的变化

D.所有传感器都是由半导体材料制作的

【答案】ABC

【解析】

试题分析：

热敏电阻、金属热电阻、光敏电阻等都是把温度或光照强度的变化转换为其阻值的变化，从而实验电路中电流或电压的变化的，故A、B、C都是正确的；而并非所有的传感器都是由半导体材料制成的，半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料都可以用来制作传感器，故D错误。

考点：

传感器。

14.如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10:

1，副线圈接有电压表、光敏电阻R（其阻值随光强增大而减小）、“12V、6W”的小灯泡D。

电流表、电压表均为理想电表。

原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u，下列说法正确的是（ ）

A.电压u的频率为100H

B.电压表的示数为22V

C.照射R的光变弱时，电流表的示数变大

D.调节照射R的光强度，可以使灯泡D正常发光

【答案】BD

【解析】

试题分析：

由图像可知，交流电的周期为T=2×10－2s，故其频率为f=

=50H，故选项A错误；由于原线圈的电压有效值为220V，原、副线圈的匝数之比为10：

1，故副线圈的电压有效值为22V，即电压表的示数为22V，选项B正确；照射光变弱时，光敏电阻变大，副线圈中的电流变小，引起原线圈中的电流也变小，故选项C错误；由于副线圈的电压为22V，小灯泡正常发光时的电压为12V，故通过调节光照强度，即调节光敏电阻的大小，可以让其正常发光，选项D正确。

考点：

变压器，光敏电阻。

三、填空题

15.如图所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图象；直线B为电源b的路端电压与电流的关系图象；直线C为一个电阻R的两端电压与电流关系的图象，将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么R接到a电源上时，电源的输出功率________（填“较大”、“较小”或“相等”），a电源的内阻________ b电源的内阻（填：

“大于”、“等于”或“小于”）．a电源的电动势________ b电源的电动势（填：

“大于”、“等于”或“小于”）

【答案】

（1）.较大；

（2）.大于；（3）.大于

【解析】

【分析】

根据闭合电路欧姆定律分析电源的伏安特性图线截距和斜率的意义，比较电源的电动势和内阻的大小．将电阻接到电源上，电阻与电源的伏安特性曲线的交点就表示它们的工作状态，直接读出路端电压的关系．根据交点的电压和电流比较电源输出功率的大小．

【详解】当电阻R与电源组成闭合电路时，电阻R的U-I图线与电源的U-I图线的交点表示工作状态，交点的纵坐标表示电压，横坐标表示电流，两者乘积表示电源的输出功率，由图看出，R接到a电源上，电压与电流的乘积较大，电源的输出功率较大．电源的U-I图线的斜率大小等于电源的内阻大小，由图看出，a电源内阻大．由闭合电路欧姆定律U=E-Ir得知，当I=0时，U=E，即电源的U-I图线与纵轴的交点坐标等于电源的电动势，由图看出a电源电动势高．

【点睛】本题是电源的外特性曲线与电阻的伏安特性曲线的综合，关键理解交点的物理意义，也可以根据欧姆定律研究电流与电压关系，来比较电源的输出功率．

16.甲乙两位同学在实验室利用如图（a）所示的电路测定定值电阻R0，电源的电动势E和内电阻r，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，甲同学记录了电流表A和电压表V1的测量数据，乙同学记录的是电流表A和电压表V2的测量数据．并根据数据描绘了如图（b）所示的两条U﹣I直线．回答下列问题：

①根据图（b），可以求出定值电阻R0=________Ω，电源电动势E=________V，内电阻r=________Ω．（以上结果均保留2位有效数字）

②由于________（填“电流表分压”或“电压表分流”）的影响，测得的电源电动势比实际值偏小．

若用下列甲图方法测电源电动势和内阻，实验时改变电阻箱的阻值，记录外电路的总电阻阻值R，用灵敏电流计测得对应的电流值I．多次测量后分别得到如图乙所示的

﹣R关系图线．

由图线可知该电源的电动势E=________V，内阻r=________Ω．

【答案】

（1）.2.0；

（2）.1.5；（3）.1.2；（4）.电压表分流；（5）.2.0；（6）.0.5

【解析】

【详解】

（1）从图象可以得出定值电阻R0的阻值为：

R0=

；

从甲同学的图象可以得出图象在U轴上的截距为1.50V，即电源的电动势为1.50V，图象斜率的绝对值为：

，即电源的内阻为r=1.0Ω．

（2）由电路图可知，流过电源的电流要大于流过电流表的电流，可知电压表有一定的分流作用，由于电压表分流的影响，测得的电源电动势比实际值偏小；

由图甲所示图象可知，在闭合电路中，电源电动势为：

E=I（R+r）=I（R0+R1+r），

则

，

由数学知识得，纵轴截距表示

，斜率表示电动势的倒数，由图示图线a可知：

斜率=0.5，则电源电动势E=2.0V，电源内阻r=0.5Ω．

【点睛】本题考查测量电动势和内电阻实验的数据和定值电阻电流及电压数据的处理，并能用图象法求出电动势和内电阻．关键是找到函数关系，利用图像的斜率和截距进行讨论.

17.如图所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图象；直线B为电源b的路端电压与电流的关系图象；直线C为一个电阻R的两端电压与电流关系的图象，将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么R接到a电源上时，电源的输出功率________（填“较大”、“较小”或“相等”），a电源的内阻________ b电源的内阻（填：

“大于”、“等于”或“小于”）．a电源的电动势________ b电源的电动势（填：

“大于”、“等于”或“小于”）

【答案】

（1）.较大；

（2）.大于；（3）.大于

【解析】

【分析】

根据闭合电路欧姆定律分析电源的伏安特性图线截距和斜率的意义，比较电源的电动势和内阻的大小．将电阻接到电源上，电阻与电源的伏安特性曲线的交点就表示它们的工作状态，直接读出路端电压的关系．根据交点的电压和电流比较电源输出功率的大小．

【详解】当电阻R与电源组成闭合电路时，电阻R的U-I图线与电源的U-I图线的交点表示工作状态，交点的纵坐标表示电压，横坐标表示电流，两者乘积表示电源的输出功率，由图看出，R接到a电源上，电压与电流的乘积较大，电源的输出功率较大．电源的U-I图线的斜率大小等于电源的内阻大小，由图看出，a电源内阻大．由闭合电路欧姆定律U=E-Ir得知，当I=0时，U=E，即电源的U-I图线与纵轴的交点坐标等于电源的电动势，由图看出a电源电动势高．

【点睛】本题是电源的外特性曲线与电阻的伏安特性曲线的综合，关键理解交点的物理意义，也可以根据欧姆定律研究电流与电压关系，来比较电源的输出功率．

18.借助运动传感器可用计算机测出物体运动的速度．如图所示，传感器系统由两个小盒子A、B组成，A盒装有红外线发射器和超声波发射器，它装在被测物体上，每隔0.3s可同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲；B盒装有红外线接收器和超声波接收器，B盒收到红外线脉冲时开始计时（红外线的传播时间可以忽略不计），收到超声波脉冲时计时停止．在某次测量中，B盒记录到的连续两个超声波脉冲所需的时间分别为0.15s和0.155s，由此可知，该物体A正________（选填“靠近”或“远离”）B盒运动，该物体运动的速度为________m/s．（超声波传播速度取340m/s）

【答案】

（1）.远离；

（2）.5.7

【解析】

【详解】根据题意得：

B盒记录到的连续两个超声波脉冲所需的时间分别为0.15s和0.155s，时间变长，由s=vt知，s变大，故A盒运动方向是远离B盒；

由运动学公式s=vt，得s1=vt1=340×0.15=51m，s2=vt2=340×0155=52.7m

由

得v=

=5.7m/s

【点睛】本题综合考查速度和声波的计算，确定声音传播的时间是本题的重点，注意紧扣公式然后找出相关物理量才是解答本题的关键．

四、实验探究题

19.电源的电动势和内电阻的测量是高中阶段重要的实验．

在某次实验中，实验室可以提供的器材有：

a．待测电池：

电动势E（约3V）、内电阻r（约1Ω）

b．电流表：

量程500μA，内阻为400Ω

c．电流表：

量程1A，内阻约0.2Ω

d．滑动变阻器：

阻值0600Ω，额定电流0.5A

e．滑动变阻器：

阻值020Ω，额定电流2.5A

f．定值电阻7600Ω

g．定值电阻600Ω

（1）某实验小组根据实验室提供的器材，设计的实验电路如图所示，根据实验目的和该电路原理图，电路中电流表A1应选择________，电流表A2应选择________，滑动变阻器R1应选择________，定值电阻R2应选择________（请填写器材前的字母）．

（2）根据实验原理图可以写出电源的电动势和电源内阻的关系为________，式中各物理量的意义为________．

【答案】

（1）.

（1）c；

（2）.b；（3）.e；（4）.f（5）.

（2）E=8000I2+I1r；（6）.I2为电流表A2的读数，II1为电流表A1的读数

【解析】

试题分析：

（1）将小量程的电流表串联一个电阻，可以改装成较大量程的电压表，采用较小最大值的滑动变阻器，有利于数据的测量和误差的减小．所以电路中电流表A1应选择c，

应选择b，

应选择e，

应选择f

（2）根据闭合回路欧姆定律可得

，路端电压等于并联支路电压，所以

，电路中总电流为

，所以电源电动势为

考点：

考查了测量电源电动势实验

20.一位同学为了测量某蓄电池的电动势E和内阻r，设计了如图甲所示的实验电路．已知定值电阻的阻值为R0，电压表V2的内阻很大，可视为理想电压表．

（1）请根据该同学所设计的电路，用笔画线代替导线，在图乙中完成实验电路的连接______；

（2）实验中，该同学多次改变滑动变阻器的滑片位置，记录电压表V1和V2的示数U1和U2，画出U2﹣U1图象如图丙所示．已知图线的横截距为a，纵截距为b，则蓄电池的电动势E=________，内电阻r=________（用题中给出的物理量符号表示）；

（3）若忽略测量误差的影响，则该同学通过实验得到的电源内阻的阻值________（填“大于”“小于”或“等于”）真实值．

【答案】

（1）.

（1）如图所示：

（2）.

（2）b；（3）.

（4）.（3）大于

【解析】

（1）根据电路图连接实物图，如图所示．

（2）根据E=

得：

，

知纵轴截距表示电动势，所以有：

E=b．

图线的斜率绝对值等于

，即：

，

解得：

（3）根据闭合电路欧姆定律可知：

，由于测量通过电源电流变化量偏小，则测量的电源内阻偏大．

21.某欧姆表的内部结构如图甲所示电路，欧姆表开关拨至“×10Ω”，并进行了必要的调零。

一同学准备用一个电阻箱Rx较精确地测出欧姆表的电源的电动势E和该倍率下完成调零后欧姆表的内阻

，他的操作步骤是：

a．将欧姆表与电阻箱Rx连成图甲所示的闭合电路；

b．调节电阻箱阻值，记下电阻箱示数Rx和与之对应的电流表G的示数I；

c．将记录的各组Rx、I的数据描点在图乙中，得到

图象；

d．根据图乙作得

的图象，求出电源的电动势E和欧姆表内阻R内。

（1）图甲中，a表笔颜色是________ ，电源的电动势E为________ V，欧姆表内阻R内为________ Ω，电流表的量程________ 。

（2）若该同学将图甲中电流表G并联一个定值电阻，组成一个新的欧姆表，这个新欧姆表的倍率较之改装前欧姆表的倍率________  （填“变大”“变小”或“相同”）。

【答案】

（1）.

（1）黑；

（2）.8；（3）.160；（4）.0.05A（5）.

（2）变小

【解析】

试题分析：

（1）图甲中，a表笔颜色是黑表笔；由欧姆定律可知：

，变形可得：

；由图中读出：

，解得E=8V；

，解得R内=160

；电流表的量程

；

（2）将图甲中电流表G并联一个定值电阻，组成一个新的欧姆表，则电流表同样的读数时，外电路的电阻减小，故欧姆表的倍率减小。

考点：

测量欧姆表的电动势及内阻.

五、综合题

22.如图所示，电源的电动势E=110V，电阻R1=21Ω，电动机绕组的电阻R0=0.5Ω，电键S1始终闭合．当电键S2断开时，电阻R1的电功率是525W；当电键S2闭合时，电阻R1的电功率是336W，求：

（1）电源的内电阻；

（2）当电键S2闭合时流过电源的电流和电动机的输出功率．

【答案】

（1）1Ω

（2）26A；1606W

【解析】

（1）根据S2断开时R1消耗的功率为

，即可求出内阻r；

（2）当电键S2闭合时，根据电阻R1的电功率求出R1两端的电压和通过R1的电流，再根据E=U+Ir，求出总电流．从而求出通过电动机的电流；（3）根据

求电动机的输出功率。

（1）设S2断开时R1消耗的功率为P1，则

，代入数据可得

；

（2）设S2闭合时R1两端的电压为U，消耗的功率为P2，则

，代入数据可得

，由闭合电路欧姆定律得，E=U+Ir，代入数据，得

；

（3）流过R1的电流为I1，流过电动机的电流为I2，

，而I1+I2=I，所以I2=22A，由

代入数据得

。

点晴：

解决本题的关键能够灵活运用闭合电路欧姆定律，以及知道电动机输入功率、输出功率、热功率的关系。