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选修3-1第二章 恒定电流

一、选择题:

1.一根均匀导线，现将它均匀拉长，使导线的直径减小为原来的一半，此时它的阻值为 Ω.则导线原来的电阻值为( )

A.128 Ω B.32 Ω C.4 Ω D.2 Ω

2.直径0.3 mm的细铅丝通以1.8 A的电流时被熔断，直径0.6 mm的粗铅丝通以5 A的电流时被熔断.如果由长度相同的20根细铅丝和一根粗铅丝并联组成电路的保险丝，则通过电流为多大时，电路断开( )

A.5 A B.30 A C.36 A D.41A

3.两个定值电阻R1、R2串联后接在输出电压U稳定于12 V的直流电源上.有人把一个内阻不是远大于R1、R2的电压表接在R1两端，如图所示，电压表示数为8 V.如果他把此电压表改接在R2两端，则电压表的示数将( )

VA.小于4 V B.等于4 V

R2R1C.大于4 V小于8 V

12 V D.等于或大于8 V 4.如图所示,设电表内阻对电路的影响不计，外电阻

R1≠R2≠R3.若把电流表和电压表位置对换，则( )

AA.电流表读数为零 RV2B.电压表读数为零 R3R1C.电流表读数不为零 D.电压表读数不变

5.若将两个电源的U-I关系图象画在同一直角坐标系上，如图所示，由图象可得出正U确的结论是( )

A.电动势E1=E2，内阻r1r2 12C.发生相同电流变化，电源1的路端电压变化较大 IO D.发生相同电流变化，电源2的路端电压变化较大

6.用欧姆表测一个电阻R的阻值，选择旋钮置于“×10”挡，测量时指针指在100与200刻度的正中间，可以确定( )

A.R=150Ω B.R=1500Ω

C.1000Ω2

阳光家教网www.ygjj.com高二物理学习资料 面的自由电子数目可表示为( )

A.nvSt B.nvt C.It/q D.It/Sq 8.如图所示，设电源输出电压不变，R2=9R3.当开关断开时，通过R2的电流为I，欲使开关S闭合时，通过R2的电流近似为I/10，RR那么R1和R2的关系应满足( ) SRA.R1=R2 B.R1＞＞R2

C.R1＜＜R2 D.R2=R1/10

9.如图所示，在滑动变阻器的触头由a点向b点移动的过程bR中，灯泡L将( ) PaLA.一直变暗 B.一直变亮 C.先亮后暗 D.先暗后亮

10.两根材料和长度都相同的均匀电阻丝R1和R2，R1横截面

积较大，在它们上面用少许凡士林粘几根火柴棒，当两端并联在电源上后，若不计散热，则( )

A.R1的火柴棒先掉下来 B.R2的火柴棒先掉下来

C.R1、R2上的火柴棒同时掉下来 D.无法判断哪根电阻丝上的火柴棒先掉下来 11.如图所示,M、N间电压恒定,当开关S合在a点时,电压

V表示数为10 V,电流表示数为 0.2 A;当开关S合在b点时,电压

表示数为12 V,电流表示数为0.15 A.可以推断( ) aSbRxA.Rx较准确的测量值是50Ω B.Rx较准确的测量值是80 Ω AMN C.Rx的真实值是70 Ω D.电流表的内阻是20 Ω

12.如图所示，闭合开关S并调节滑动变阻器滑片P

C的位置，使A、B、C三灯亮度相同.若继续将P向下移动，

S则三灯亮度变化情况为( )

A.A灯变亮 B.B灯变亮 BRPC.A灯最亮 D.C灯最亮 A13.如图所示，直线OAC为某一直流电源的总功率P 抛物线OBC为同一直流电源内部总随电流I变化的图线，

P/W热功率Pr随电流I变化的图线.若A、B对应的横坐标为2 A，C9那么线段AB表示的功率及I=2 A对应的外电阻是( )

AA.2 W，0.5 Ω B.4 W,2 Ω C.2 W,1 Ω D.6 W,2 Ω B14.如图所示电路，将两个相同的电流表分别改装成A1I/AO231 （0~3 A）和A2（0~0.6 A）的电流表，把两个电流表并联

接入电路中测量电流.则下列说法中正确的是( ) ErKA.A1的指针半偏时，A2的指针也半偏

B.A1的指针还没有满偏，A2的指针已经满偏 A1C.A1的读数为1 A时，A2的读数为0.6 A

213

A2 3

阳光家教网www.ygjj.com高二物理学习资料 D.A1的读数为1 A时，干路中的电流I为1.2 A

请将选择题答案填在下表中:

题号 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 二、实验题:

1. 实验室内有一电压表mV,量程为150 mV,内阻约为150 Ω.现要将其改装成量程为10 mA的电流表,并进行校准.为此,实验室提供如下器材:干电池E(电动势为1.5 V)、电阻箱R、滑线变阻器R′、电流表○A(有1.5 mA、15 mA与150 mA三个量程)及开关K.

对电表改装时必须知道电压表的内阻.可用图示的电路测量电压表mV的内阻.在既不损坏仪器又能使精确度尽可能高的条件下,电路中的电流表○A应选用的量程是_________.若合上K,调节滑线变阻器后测得电压表的读数为150 mV,电流表A的读数为1.05 mA,则电压表的内阻RmV为_________(取三○位有效数字).

2.在一次研究性学习的实验探究中,某组同学分别测绘U/V出一个电源的路端电压随电流变化的关系图线,还测绘出B1.5A了一个电阻两端的电压随电流表化的关系图线,如图中AC1.20.9和OB.若把该电阻R接在该电源上构成闭合电路(R为唯一

0.6用电器),由图可知，外电阻的电阻值是_________，电源的0.3CI/AO电阻是_________，电源的输出功率是_________，电源的12345 效率是_________.

3.下图中R为已知电阻,Rx为待测电阻,K1为单刀单掷开关,K2为单刀双掷开关,V为电压表(内阻极大),E为电源(内阻不可忽略).现用图中电路测量电源电动势E及电阻Rx.

(1)写出操作步骤;

(2)由R及测量的量写出E、Rx的表达式. RR

Va bx○

○

mVAR'EK

K1+K2__+ 4

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4.某同学对黑箱（见图1）中一个电学元件的伏安特性进行研究.通过正确测量，他发现该元件两端的电压Uab(Uab=Ua-Ub)与流过它的电流I之间的变化关系有如下规律：①当 -15 Va b

图1 编号 Uab/V I/mA 1 0.000 0.00 2 0.245 0.15 I/mA8.07.06.05.04.03.02.01.00 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8U ab /V

3 0.480 0.25 4 0.650 0.60 5 0.705 1.70 6 0.725 4.25 7 0.745 7.50 （1）在图2中画出Uab≥0时该元件的伏安特性曲线; 图2

（2）根据上述实验事实，该元件具有的特性是_________.

（3）若将此黑箱接入图3电路中，并在该电路的cd两端输入如图4（甲）所示的方波电压信号ucd.请在图4（乙）中定性画出负载电阻RL上的电压信号uef的波形.

c a ucdd b e R L3 kΩueff

图3

5

阳光家教网www.ygjj.com高二物理学习资料 ucd/V12 0-12t/s(甲)u ef/V 0t/s(乙)

5.小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大.某同学为研究这一现象,用实验得到如下

数据(I和U分别表示小灯泡上的电流和电压): I/A U/V I/A U/V 0.12 0.20 0.42 1.20 0.21 0.40 0.45 1.40 0.29 0.60 0.47 1.60 0.34 0.80 0.49 1.80 0.38 1.00 0.50 2.00 (1)在左下框中画出实验

/VU电路图.可用的器材有：电压表、电流表、滑动变阻

1.6器（变化范围0~10 Ω)、

1.2电源、小灯泡、电键、导

0.8线若干.

0.4(2)在右下图中画出小灯

泡的U-I曲线. 00.10.20.30.40.5I/A （3）把该小灯泡接在电动

势为1.5 V、内阻是2.0 Ω的电池两端,小灯泡的实际功率是多少?

V:0—3—15V；6.伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r，所给的器材有:(A)电压表○

A:0—0.6—3A；(C)变阻器R1(总电阻(B)电流表○

20Ω)；(D)变阻器R2(总电阻100Ω)；以及电键S和导线若干.

(1)画出实验电路图(标明变阻器规格).

(2)如图所示的U-I图上是由实验测得的7组数据标出的点，请你完成图线，并由图线求出E=________V，r=________Ω.

6

阳光家教网www.ygjj.com高二物理学习资料 (3)若只选用两组数据，用欧姆定律算出E、r，有可能误差较大.若选用第________和第________组数据误差最大. 三、计算题：

1.如图所示的电路中，电源的电动势E=80 V，内电阻r=2Ω，R1=4Ω，R2为滑动变阻器.问：

（1）R2阻值为多大时，它消耗的功率最大？

（2）如果电源内阻损耗功率不超过总功率的20%，R2应取多少？ R1R2（3）如果要求电源输出功率为600 W，外电路电阻R2应取多少？此时电源效率为多少？

E rS（4）该电路中R2取多大时，R1上功率最大？

2.在图示的电路中，电源电动势E=12 V，内阻r=2Ω，R1=10 Ω.当滑动变阻器在某一位置时，电路中电压表读数为2 V，电流表读数为0.8 A.两电表均为理想电表.求R2的阻值.

V

R1

R

R2A

3. 如图所示，ε=10V，C1=C2=30μF，R1=4.0Ω,R2=6.0Ω,电池内阻忽略不计。先闭合开关S，待电路稳定后，再将开关断开，则断开S后流过R1的电量为多大？

4．如图所示，输入电压UAB=200 V，变阻器R1标有“150 Ω 3 A”，负载电阻R2标有“50 Ω 2 A”，求输出电压Uab的变化范围.

a

AR1R2Uabb UABB7

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高二物理第一学期期末复习试卷

参考解析与答案

一、选择题:

1、解析：导线拉长，但导线的总体积保持不变，再根据电阻定律R=ρl/S即可求解. 答案：C

2、解析：由R=ρl/S=4ρl/πD2可知R1/R2=(D2/D1)2=4，即R1=4R2；若并联电路加1.8 R1V的电压时，流过R2的电流为7.2 A,超过了粗铅丝的熔断电流，所以并联电路只能加电压5R2V，则通过每一根细铅丝电流为1.25 A，故I总=30 A.答案：B

3、解析：当电压表示数为8 V时，此时R2两端电压等于4 V；若把电压表接到R2两端，R2两端电阻将减小，R1两端总电阻将增大.由串联电路电压分配关系，R2两端电压将小于4 V.答案：A

4、解析：由于电表均为理想的，故当两表位置对换后，R2、R3、电压表均被电流表短路，则电路中总电阻减小，总电流增大.答案：BC

5、解析：电源的U-I关系图象中纵轴截距表示电源的电动势，斜率的大小为电源的内阻或是电压的变化量与电流的变化量的比值的大小.答案：AD

6、解析：欧姆表的示数不均匀，靠近小值的刻度线疏些，靠近大值的刻度线要密. 答案：C

7、解析：由N=nv体=nSvt可知A是正确的，由电流I=答案：AC

8、解析：S闭合时，R2与R3并联，由并联电路电流分配关系可知I3=9I2≈

Ne得C是正确的. t9I，即干10路电流I′≈I几乎不变.因电源电压不变，所以总电阻几乎不变,故应有R1＞＞R2.

答案：B

9、解析：两电阻之和保持不变的情况下，当两电阻的值相等时，其乘积为最大，所以总电阻是先增大后减小.则电流是先减小后增大,D是正确的.答案：D

U210、解析：由焦耳定律Q=IRt，对纯电阻又有Q=t，不计散热，电热全部被电阻

R2

LU2丝吸收而升温，故得：·t=cmΔtR=ρ（ρ为电阻率）m=ρ′·L·S（ρ′为密度）

SR因此Δt=U2t/cρ′ρL2.对两根电阻丝，U、c、ρ′、ρ、L均相同，在t时间内升温

相同.答案：C

11、解析:由于M、N间电压恒定,当开关S合在b点时,电压表示数为12 V,知道M、N间电压恒为12 V.再由第一次测量结果可知电流表的分压为12 V-10 V=2 V,电流表内阻

8

阳光家教网www.ygjj.com高二物理学习资料 RA=2　V=10 Ω.Rx的真实值Rx=12　V-RA=70 Ω.在先、后两次测量值10　V= 50 Ω、

0.2　A0.15　A0.2　A12　V=80 Ω之中，Rx的真实值比较接近80 Ω.答案：BC 0.15　A12、解析：当滑片向下移动时， R↓→R总↓→I↑→UB↓→IB↓→IC↑

↓ ↓ ↓ PA↑ PB↓ PC↑

由于P=I2R，三灯功率相同时IA>IC可知RC>RA，滑片下移后，ΔIC=|ΔIA|+|ΔIB|>ΔIA，因此PC>PA.答案：AD

13、解析：由图象可知，在C点两图线相交，表明P总=Pr，意味着电源短路，所以r=P总/I2= 1 Ω，E=Ir= 3 V.AB对应电流I=2 A，根据闭合电路欧姆定律可得R+r=E/I=1.5 Ω，所以R= 0.5 Ω，其功率P=I2R=2 W.答案：A

14、解析：由于两个电流表并联接入电路中，则加在两电流表上的电压相等，所以指针偏转的角度相同.因此A、D是正确的.答案：AD 二、实验题:

1、解析:电压表满偏电流约为:150 mV/150 Ω=1.0 mA,所以选用1.5 mA的量程. 电压表内阻为:150 mV/1.05 mA=143 Ω.答案:1.5 mA 143 Ω

2、解析：由图象可知，OB的斜率表示外电阻R=1.2/1 Ω=1.2 Ω；AC斜率的绝对值表示电源的内阻r=1.5/5 Ω=0.3 Ω；电源的输出功率P=UI，U为外电阻两端电压，电路中的总电流即为流过外电阻的电流，所以P=1.2×1 W=1.2 W；电源的效率η=P出/P总=I2R/I2（R+r）=R/(R+r)=80%.

答案：1.2 Ω 0.3 Ω 1.2 W 80%

3、答案:(1)操作步骤:①K1断开,K2接到a端,记下电压表的读数U1; ②K2仍接到a端,闭合K1,记下电压表的读数U2; ③K1仍闭合,K2接到b端,记下电压表的读数U3.

(2)E=U1，Rx=

U3R

U2U34、答案:(1)见下图

9

阳光家教网www.ygjj.com高二物理学习资料 I/mA8.07.06.05.04.03.02.01.00 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8U ab /V

(2)单向导电性 (3)

uef/V0t/s

5、解析:(1)本实验一般要求加在小灯泡两端的电压由零开始增大,所以滑动变阻器应接

成分压式供电电路.从表格的数据可以计算出小灯泡的电阻比较小,应采用电流表外接法的测量电路.

(2)先在U-I坐标系中描出各组(I,U)的坐标点,然后再把各点用平滑的曲线连接起来,就得到小灯泡的U-I曲线.

(3)在上述U-I坐标系中,画出电源的U=E-Ir的图线,该图线与小灯泡的U-I曲线的交点的坐标数值表示把小灯泡接在该电源两端时,流过小灯泡的电流IL及加在小灯泡两端的电压UL,故小灯泡的实际功率PL=UL·IL.

答案:(1)见下图

AV

10

阳光家教网www.ygjj.com高二物理学习资料 (2)见下图

U/V1.61.20.80.400.1 0.2 0.3 0.4 0.5I/A (3)作出U=E-Ir图线,可得小灯泡的工作电流为0.35 A,工作电

压为0.80 V,故小灯泡的实际功率为0.28 W. 6、 (1)如图所示(2)1.5，0.5(3)5，6

三、计算题：

6题答案

1、解析：（1）将R1视为电源的内电阻处理，则根据电源的输

出功率随外电阻变化的特点，知道当R2=R1+r时电源的输出功率最大（即外电阻R2消耗的电功率最大）：R2=R1+r=(4+2) Ω=6 Ω；

I2rIrE（2）由η==≤20%和I=得：R2≥4 Ω;

IEER1R2r(3)P=I2R=（

80E）2·（R1+R2）=（）2·（4+R2）=600 W

4R22R1R2rR2=2 Ω；I=

P出80600 A=10 Aη=×100%=×100%=75%. 2422600102P总（4）0Ω

答案：（1）6 Ω （2）R2≥4 Ω （3）2 Ω 75% （4）0Ω 2、解析：由图知U1=I·R1=8 V=E-U内 U内=I总·r 得I总=2 A

流过R2的电流I2=I总-I=1.2 A

则R2两端电压U2=U1-U=(8-2) V=6 V 所以R2=U2/I2=5 Ω. 答案：5 Ω 3、4.2×10-4 C

4．解析：设R2恰不烧坏，其两端所加电压最大.U2=I2·R2=100 V，则Uab最大值为100 V，此时R1上端电阻设为Rx，则有UAB/（Rx+R2）=I2

故Rx=50 Ω，由此得下端电流I1=UAB/（R1-Rx） 得I1=2 A<3 A，所以R1不会烧坏.

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阳光家教网www.ygjj.com高二物理学习资料 当R1恰不烧坏时，设其上端电阻为Rx′，则 UAB/（R1-Rx′）=3 得Rx=

250Ω 3a、b间输出电压最小,Uab′=答案：75 V≤Uab≤100 V

R2R2Rx·UAB=75 V.