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吉林省通榆县第一中学2020届高三物理
恒定电流单元练习
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
小钟同学家里新购买一个快速电热水壶，小钟同学仔细检查了这个新热水壶，发现铭牌上标有如图所示数据，下列说法正确的
A.
该电热水壶的电阻是
B.
该电热水壶在正常工作时的电流是
C.
若实际电压为110V冰壶的实际功率还是1500W
D.
该电热水壶加热水5min产生的热量是7500J
图甲为某电源的U—I图线，图乙为某小灯泡的U—I图线的一部分，则下列说法中正确的是（）
A.
电源的内阻为
B.
小灯泡的电阻随着电压的增大而减小
C.
当小灯泡两端的电压为时,它的电阻为
D.
把电源和小灯泡组成闭合回路,小灯泡的功率为
如图所示，直线为电源的图线，直线为电阻的图线，用该电源和该电阻组成闭合电路时，下列关于电源的输出功率和电源的效率说法正确的是(
)
A.
电源的输出功率为
B.
电源的输出功率为
C.
电源的效率为
D.
电源的效率为
如图所示，四个相同的表头分别改装成两个安培表和两个伏特表安培表的量程大于的量程，伏特表的量程大于的量程，把它们按图接入电路，则（
）
安培表的读数大于安培表的读数；
安培表的偏转角小于安培表的偏转角；
伏特表的读数小于伏特表的读数；
伏特表的偏转角等于伏特表的偏转角．
A.
B.
C.
D.
如图所示的电路中，理想电流表的读数为，理想电流表的读数为2A，则以下说法正确的是（
）
A.
,表A的读数为
B.
,表A的读数为
C.
,表A的读数为4A
D.
,表A的读数无法判断
用图示的电路可以测量电阻的阻值．图中Rx是待测电阻，R0是定值电阻，G是灵敏度很高的电流表，MN是一段均匀的电阻丝．闭合开关，改变滑动头P的位置，当通过电流表G的电流为零时，测得MP=l1，PN=l2，则Rx的阻值为（　　）
A.
B.
C.
D.
如图所示,电源为恒流电源(能始终提供恒定的电流),R0为定值电阻,电流表和电压表均为理想电表.移动滑动变阻器R的滑片,则下列电压表示数U和电路总功率P随电流表示数I变化的关系图线中正确的是(
)
A.
B.
C.
D.
二、多选题（本大题共5小题，共20.0分）
如图所示，电表均为理想电表，两个相同灯泡的电阻均为R，且R大于电源内阻r。现将滑动变阻器滑片向下滑动，电压表、、示数变化量的绝对值分别为△U1、△U2、△U3，电流表示数变化量的绝对值为△I，则(
)
A.
两灯泡的亮度始终一样且逐渐变暗
B.
、的示数增大,的示数减小
C.
与的比值为
D.
如图所示，电源电动势为E、内阻为r，M为一特殊电子元件，其阻值与两端所加的电压成正比（即RM=kU，k为正的常数）且遵循欧姆定律，R1为定值电阻，R2是一滑动变阻器，闭合开关S且滑片位于最下端时，电容器C中的带电液滴恰好静止，现将滑动变阻器的滑片向上移动，下列说法中正确的有（　　）
A.
液滴将向上做加速运动
B.
两电压表示数均减小
C.
电流表示数不变,液滴仍静止
D.
电源的输出功率不变,但电子元件消耗的总功率增大
某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在同一坐标系内，如图所示，根据图线可知下列叙述正确的是（　　）
A.
反映变化的图线是c
B.
电源电动势为8?V
C.
电源内阻为
D.
当电流为?A时,外电路的电阻为
在如图甲所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，闭合开关S，将滑动变阻器的滑动触头P从最右端滑到最左端，两个电压表的示数随电流表示数变化的完整过程图线如图乙所示，则下列说法正确的是（???
）
A.
图乙中图线a是电压表的示数随电流表示数变化的图线
B.
电源内阻为
C.
电源的最大输出功率为
D.
滑动变阻器的最大功率为
三个不同的小灯泡连接成如图所示的电路，电表均为理想电表，L1、L2两灯电阻相等且均为2R。合上开关S，L1、L2正常发光，L3较暗。一段时间后，由于电路故障，电压表示数明显增大，继而电路中有灯泡熄灭。下列判断正确的是(
)。
A.
可能是电阻R断开,、均熄灭
B.
可能是短路,只有熄灭
C.
可能是断路,、均熄灭
D.
变亮,电流表示数增大
三、实验题（本大题共3小题，每空1分,共20.0分）
某物理兴趣小组设计了如图a所示的欧姆表电路，通过控制开关S和调节电阻箱，可使欧姆表具有“×1”和“×10”两种倍率。所用器材如下：
A．干电池：电动势E=1.5V，内阻r=0.5Ω
B．电流表?G：满偏电流Ig=1mA，内阻Rg=150Ω
C．定值电阻R1=1200Ω
D．电阻箱R2和R3：最大阻值都为999.9Ω
E．电阻箱R4：最大阻值9999Ω
F．开关一个，红、黑表笔各1支，导线若干
（1）该实验小组按图a正确连接好电路。当开关S断开时，将红、黑表笔短接，调节电阻箱R2=______Ω，使电流表达到满偏，此时闭合电路的总电阻叫做欧姆表的内阻R内，则R内=______Ω，欧姆表的倍率是______（选填“×1”、“×10”）。
（2）闭合开关S：
第一步：调节电阻箱R2和R3，当R2=______Ω且R3=______Ω时，将红、黑表笔短接，电流表再次满偏；
第二步：在红、黑表笔间接入电阻箱R4，调节R4，当电流表指针指向图b所示的位置时，对应的欧姆表的刻度值为______Ω。
一两端封闭的空心细长金属管，其材料的电阻率为ρ。某学习小组为了测量其内径d（空心部分的直径），进行了如下实验。
（1）用刻度尺测量金属管的长度L，用螺旋测微器测出金属管的外径D。测量时，螺旋测微器的示数如图所示，则金属管的外径D＝________mm.
（2）测量金属管的电阻Rx的电路如图所示。其中电源为恒流电源，能为电路提供恒定的电流I0＝3.00A，Rx为待测金属管的电阻，其允许通过的最大电流为2.00A，电压表、电流表、滑动变阻器在电路中均是安全的。电路接入恒流电源前，滑动变阻器的滑片应置于________（填“a”或“b”）端附近，当滑动变阻器的滑片向a端滑动时，电压表的示数________（填“增大”或“减小”）。该电路中________（填“电压表”或“电流表”）的内阻对Rx的测量值没有影响。
（3）某次实验中，若电压表的示数U＝1.20V，电流表示数I＝1.80A，则金属管的电阻测量值R测＝________Ω。
（4）金属管的内径d＝________（用ρ，L，D，R测表示）。
某同学设计如图所示的电路测电源的电动势和内阻，图中两个电流表相同，定值电阻阻值为R.
（1）电路中R的作用为___________。
（2）闭合电键S1之前，先将电阻箱接入电路的阻值调到________（填“最大”或“最小”，闭合电键S1，再闭合电键S2，调节电阻箱的阻值，使电流表A2的指针偏转较大（接近满偏），读出电流值I，读出这时电阻箱的阻值R1；断开电键S2，调节电阻箱的阻值，使电流表A2的示数再次为I，读出这时电阻箱的阻值R2，则电流表A1的阻值为_______。
（3）闭合电键S3，依次调______（填“大”或“小”电阻箱的阻值，记录每次调节后电阻箱的阻值R，并记录每次调节后电流表A1的示数I，根据记录的R、I，作出IR-I图象，则图象可能是______.
（4）若根据记录的R、I，作出-R图象，通过对图象的处理，得到图象与纵轴的截距为a，图象的斜率为b，则电源的电动势E=______，电源的内阻r=______。
四、计算题（本大题共5小题，20小题8分,其它6分,共32.0分）
如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离d=40cm。电源电动势E=24V，内电阻r=1Ω，电阻R=15Ω．闭合S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0=4m/s竖直向上射入板间。若小球带电量为q=1×10-2C，质量为m=2×10-2kg，不考虑空气阻力．那么，滑动变阻器滑片P在某位置时，小球恰能到达A板。
求（1）两极板间的电场强度大小；
（2）滑动变阻器接入电路的阻值；
（3）此时，电源的输出功率。（取g=10m/s2）
如图所示，M为一线圈电阻r=0.4Ω的电动机，R=24Ω，电源电动势E=40V．当S断开时，电流表的示数I1=1.6A，当开关S闭合时，电流表的示数为I2=4.0A。求：
（1）电源内阻；
（2）开关S闭合时电动机发热消耗的功率和转化为机械能的功率；
（3）开关S闭合时电源的输出功率和电动机的机械效率．
如图甲所示，电源由n个电动势E＝1.5
V、内阻均为r（具体值未知）的电池串联组成，合上开关，在变阻器的滑片C从A端滑到B端的过程中，电路中的一些物理量的变化如图乙中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所示，电表对电路的影响不计。（Ⅰ图为输出功率与路端电压的关系曲线，Ⅱ图为路端电压与总电流的关系图线，Ⅲ图为电源的输出效率与外电阻的关系图线）
?
（1）求组成电源的电池的个数以及一个电池的内阻；
（2）求滑动变阻器的总阻值；
（3）写出图Ⅰ、Ⅱ中a、b、c三点的坐标（不要求计算过程）。
如图所示，在O点固定一个电荷量为Q=
+1.0×10-9C的点电荷，现用长的绝缘细线拴一个质量m=0.06kg的带电小球（可视为点电荷）后也悬挂于O点，细线所受拉力达到F=6mg时就会被拉断。将小球拉至与悬点O等高，并且使细线伸直，然后由静止释放，当悬线转过90°到到达B位置时，细线恰好拉断。之后小球将从B点进入板间距d=
0.08m的两平行板电容器，并恰好沿水平方向做匀速直线运动（此时不考虑两个点电荷之间的相互作用），且此时电路中的电动机刚好能正常工作。已知电源的电动势为12V，内阻为1Ω，定值电阻R1、R2、R3的阻值均为6Ω，电动机的内阻为1Ω。忽略空气阻力和电容器的边缘效应，取g=10m/s2，静电力常量k=9.0×109N·m2/C2。求：
（1）小球到达B点时的速度；
（2）小球所带的电荷量；
（3）电动机的机械功率。
如图所示，是一个照明系统模拟控制电路。已知电源电压U＝4.5
V，定值电阻R1＝5
Ω。滑动变阻器R2上标有“30
Ω
1
A”字样，R3为光敏电阻，其阻值随光照度的变化遵循某一规律，部分数据如下表所示（相同条件下，光越强，光照度越大，光照度单位为勒克斯，符号为lx，白天光照度大于3
lx），当R1两端电压低至0.5
V时，控制开关自动启动照明系统（不考虑控制开关对虚线框内电路的影响）。利用该装置可以实现当光照度低至某一设定值E0时，照明系统内照明灯自动工作。
光照度E/lx
0.5
1
1.5
2
2.5
3
光敏电阻R3阻值/Ω
60
30
20
15
12
10
（1）照明系统内有一标有“220
V
40
W”字样的照明灯，正常工作时的电流为多大？
（2）闭合开关S，将滑片P移至b端，求E0为多少？
（3）要使E0＝2.4
lx，则R2接入电路的电阻应调为多大？
（4）本系统可调E0的最小值是多少？
参考答案
1.
A
2.
C
3.
A
4.
D
5.
A
6.
C
7.
D
8.
AD
9.
CD
10.
ACD
11.
AD
12.
CD
13.答案（1）149.5
?
1500
?
×10
?
（2）14.5
?
150
?
100
解（1）由闭合电路欧姆定律可知：欧姆表的内阻为：R中==1500Ω，
则R2=R中-R1-Rg-r=1500Ω-1200Ω-150Ω-0.5Ω=149.5Ω，
中值电阻应为1500Ω，根据多用电表的刻度设置可知，表盘上只有两种档位，若为×1，则中值电阻太大，不符合实际，故欧姆表倍率应为“×10”。
（2）为了得到“×1”倍率，应让满偏时对应的电阻为150Ω；
电流为：I1=A=0.01A；
此时表头中电流应为0.001A；则与之并联电阻R3电流应为：0.01A-0.001A=0.009A，
并联电阻为：R3=Ω=150Ω；
R2+r=Ω=15Ω
故R2=15Ω-0.5Ω=14.5Ω；
图示电流为0.60mA；
则总电阻为：R总=×103Ω=2500Ω
故待测电阻为：R测=2500Ω-1500Ω=1000Ω；
故对应的刻度应为100
故答案为：（1）149.5???????1500???x10（2）14.5???150?????100
14.答案（1）2.095
（2）b??
增大??
电流表（3）1.00
（4）?
解（1）螺旋测微器的读数为：2.0mm+9.5×0.01mm=2.095mm；
（2）Rx为待测金属管的电阻，其允许通过的最大电流为2A，为了保护待测金属管，电路接入恒流电源前，应使其短路，故滑动变阻器的滑片应置于b端；
当滑动变阻器的滑片向a端滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，电压变大，电压表的示数变大；
由于电压表的分流，导致电流表示数不等于通过滑动变阻器的电流，故电路中电表的内阻对Rx的测量值没有影响的是电流表；
（3）由欧姆定律可得：；
（4）由电阻定律可得：?，解得：；
故填：（1）2.095；（2）b；增大；电流表；（3）1.00；（4）。
15.答案（1)保护电路元件（或保护电路）（
2）最大；R1一R2?（3）大；D
?（4）；
解（1）由R0在干路位置，因此其作用为保护电路元件；
（2）闭合电键S1之前，为保证电表的安全，应该把电阻箱调到最大位置，再由两次电路中电流相等，则总电阻相等，因此电流表A1的内阻为R2-R1；
（3）由开始时电流接近满偏，因此在闭合电键S3?后应让电流逐渐减小，即电阻箱逐渐增大；再由闭合电路欧姆定律，可得，由此可得图像为D；
（4）由第（3）问的关系式变形可得，可得斜率，得，截距，得。
故答案为：（1)保护电路元件（或保护电路）（
2）最大；R1一R2?
（3）大；D
?（4）；
16.解：（1）对小球从B到A，有vA=0；则由动能定理可得：-qUAB-mgd=0-mv02
得：UAB=8V；　则E==?V/m=20
V/m
（2）由闭合电路欧姆定律可得：E=I（R+r）+UAB
解得：I=1A；则有：RP==8Ω；
（3）电源的输出功率等于外电路上消耗的功率，故电源的输出功率：
P出=I2（R+RP）=1×（15+8）=23W。
答（1）两极板间的电场强度大小为20V/m
（2）滑动变阻器接入电路的阻值为8Ω；
（3）电源的输出功率为23W。
17.解：（1）根据闭合电路的欧姆定律：I1=；
代入数据解得：r=-R=（-24）Ω=1Ω；
（2）开关S闭合后路端电压：U=E-I2r0=（40-4.0×1）V=36V
流过R的电流强度为：IR=1.5A，
流过电动机的电流强度为：I=I2-IR=（4.0-1.5）A=2.5A
电动机发热消耗的功率为：P热=I2r=（2.52×0.4）W=2.5W
电动机转化为机械能的功率：P机=UI-P热=87.5W
（3）开关S闭合时电源输出功率为：P=UI2=144W
电动机的机械效率：η=×100%=×100%≈97.2%
答：（1）电源内阻为1Ω
（2）开关S闭合时电动机发热消耗的功率为2.5W，转化为机械能的功率为87.5W．
（3）开关S闭合时电源输出功率为144W，电动机效率为97.2%．
18.解：设电源电压为U，内阻为r0；
（1）由Ⅱ图可知，短路电流：I==3A，
当滑动变阻器电阻与电源内阻相等时，电源输出功率最大，
由于滑动变阻器接入电路的电阻与电源内阻相等，
由串联电路特点知，电源内阻电压等于滑动变阻器电压，
则滑动变阻器电压为，R滑=r0，由乙图得：P最大===4.5W，
解得：U=6V，r0=2Ω，每节干电池电压为1.5V，电源电压为6V，则电源由4节干电池组成，每个电池的内阻．
（2）电源效率η=，当滑动变阻器阻值全部接入电路时，电源的效率最高，
由丙图得：η==0.8，解得R=8Ω；
（3）当输出功率达到最大时R
=4r=2Ω时，此时的路端电压为3V，b（3V、4.5W）c（4.8V、2.88W）a（0.6A、4.8V）；
答：（1）串联干电池的个数为4个，每个电池的内阻为0.5Ω．
（2）滑动变阻器的最大阻值为8Ω．
（3）各点坐标分别为：a（0.6A、4.8V）；b（3V、4.5W）；c（4.8V、2.88W）．
19.解：（1）小球从A到B机械能守恒：??
?
?
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?
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?
?
?
?
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??
得：?
?
?
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（2）小球到达B点时细绳恰好拉断，由牛顿第二定律：?
得：q=8×10-3C?
?
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（3）设电容器两端电压为U，因小球进入电容器后恰好沿水平方向做匀速直线运动，
由二力平衡：??
得：U=6V?
?
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?
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?
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?
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?
由串并联电路知识及欧姆定律得：?
?
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则电动机两端电压为：??
?
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20.解：（1）由P＝UI可得，照明灯正常工作时的电流：；
（2）闭合开关S，将滑片P移至b端，变阻器接入电路中的电阻最大，由题意可知，当R1两端电压低至0.5
V时，控制开关自动启动照明系统，因串联电路中各处的电流相等，所以，电路中的电流：
，
电路中的总电阻：，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，
R3的阻值：R3＝R总-R1-R2＝45
Ω-5
Ω-30
Ω＝10
Ω，
由表格数据可知，当R3＝15
Ω时，E0的值为3
lx；
（3）由表格数据可知，光照度与光敏电阻R3阻值的乘积不变，由第一组数据可知，光照度与光敏电阻R3阻值的乘积E×R3＝0.5
lx×60
Ω＝30
lx·Ω，
当E0＝2.4
lx时，此时光敏电阻的阻值
，
因启动照明系统的条件不变（启动照明系统时，控制电路中的电流恒为0.1
A），则控制电路中的总电阻不变，所以，R2接入电路的电阻：
R2′＝R总-R1-R3′＝45
Ω-5
Ω-12.5
Ω＝27.5
Ω；
（4）由前面分析可知，启动照明系统时，控制电路中的总电阻为45
Ω不变，且光照度与光敏电阻R3阻值的乘积不变；
所以，当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，光敏电阻R3阻值最大，此时光照度E0的值最小，光敏电阻的最大阻值：
R3大＝R总-R1＝45
Ω-5
Ω＝40
Ω，
因为E×R3＝30
lx·Ω，所以。
答：（1）正常工作时的电流为0.18
A?
；
（2）闭合开关S，将滑片P移至b端，E03
lx?
；
（3）R2接入电路的电阻应调为27.5
Ω
；
（
4）本系统可调E0的最小值是0.75
lx。
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