2014年高考物理总复习课时配套作业27新人教版选修3-1

1课时作业(二十七)1．(2012·福建南平调研)关于闭合电路的性质，下列说法不正确的是()A．外电路断路时，路端电压最高B．外电路短路时，电源的功率最大C．外电路电阻变大时，电源的输出功率变大D．不管外电路电阻怎样变化，其电源的内、外电压之和保持不变[解析]由闭合电路欧姆定律可知：E＝U外＋U内，当外电路断路时，即I＝0，此时U外＝E，路端电压最大；外电路短路时，电路中电流最大，此时，电源的功率也最大；电源的输出功率，即外电路消耗的功率，P＝I2R＝E2RR＋r2＝E2R－r2R＋4r，只有当R＝r时，电源的输出功率最大，故C错．应选C.[答案]C2.(2012·北京西城区抽样)按如右图所示的电路连接各元件后，闭合开关S，L1、L2两灯泡都能发光．在保证灯泡安全的前提下，当滑动变阻器的滑动头向左移动时，下列判断正确的是()A．L1亮度不变B．L1变亮C．L2变暗D．L2变亮[解析]滑动变阻器的滑动头向左移动时，电路中的总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律I＝UR知，干路电流增大，则L2变亮，路端电压减小，又L2两端的电压增加，则并联电路两端的电压减小，那么L1两端的电压减小，L1变暗．[答案]D3．(2012·江苏镇海检测)2在右图中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图象，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线．用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路．由图象可知()A．电源的电动势为3V，内阻为0.5ΩB．电阻R的阻值为1ΩC．电源的输出功率为2WD．电源的效率为66.7%[解析]图象Ⅰ与纵轴交点表示电源电动势，为3V，图象Ⅰ斜率的绝对值表示电源内阻为0.5Ω，选项A正确；图象Ⅱ的斜率表示电阻R的阻值为1Ω，选项B正确；电源输出电压为U＝2V，电流为2A，电源输出功率为4W，选项C错；电源效率η＝P出P总＝UE＝23×100%＝66.7%，选项D正确．[答案]ABD4．(2012·滁州模拟)如右图所示的电路，闭合开关S，滑动变阻器滑片P向左移动，下列结论正确的是()A．电流表读数变小，电压表读数变大B．小灯泡L变亮C．电容器C上的电荷量减小D．电源的总功率变大[解析]滑动变阻器R的滑片P向左移，电路总电阻变大，则由I＝ER外＋r，可知干路电流变小，即电流表读数变小，由路端电压U＝E－Ir，可知电压表读数变大，A正确；由于干路电流变小，所以灯变暗，B错误；变阻器两端电压变大，电容器两端电压变大，电荷量增加，C错误；而电源总功率P＝IE，I减小，所以P减小，即D错误．[答案]A5．某实物投影机有10个相同的强光灯L1～L10(24V/200W)和10个相同的指示灯X1～X10(220V/2W)，将其连接在220V交流电源上，电路如下图所示．若工作一段时间后L2灯丝烧断，则()3A．X1的功率减小，L1的功率增大B．X1的功率增大，L1的功率增大C．X2的功率增大，其他指示灯的功率减小D．X2的功率减小，其他指示灯的功率减小[解析]L2灯丝烧断后电路的总电阻增大，电路中总电流减小，流过其他指示灯、强光灯的电流都同比例的减小，消耗的功率都减小，两端的电压都减小，则X2两端电压增大，消耗的功率也增大，C正确．[答案]C6.酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酗酒及其他严禁酒后作业人员的现场检测，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器.酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化．在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系．如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是()A．U越大，表示c越大，c与U成正比B．U越大，表示c越大，但是c与U不成正比C．U越大，表示c越小，c与U成反比D．U越大，表示c越小，但是c与U不成反比[解析]题中给出传感器电阻r′的倒数与酒精气体浓度c是正比关系，即1r′＝kc，电压表示数U＝R0Er′＋R＋R0＋r＝R0E1kc＋R＋R0＋r＝kR0EkR＋R0＋r＋1c，可以看出电压与酒精气体浓度的关系不是正比关系，但随浓度的增加而增加．故只有选项B正确．[答案]B7.4高温超导限流器由超导部件和限流电阻并联组成，如图所示，超导部件有一个超导临界电流Ic，当通过限流器的电流IIc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为R1＝3Ω，超导临界电流Ic＝1.2A，限流电阻R2＝6Ω，小电珠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()A．短路前通过R1的电流为23AB．短路后超导部件将由超导状态转化为正常态C．短路后通过R1的电流为43AD．短路后通过R1的电流为2A[解析]小电珠L上标有“6V,6W”，该电珠的电阻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＝4AIc＝1.2A，超导部件由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′＝84A＝2A，短路后通过R1的电流为I′1＝43A，故选项B、C正确．[答案]BC8.如图所示，RB＝4Ω，A、C、D是额定电压和额定功率相同的3个用电器，电源内阻是1Ω，S闭合后，当变阻器的电阻调为5Ω时，各用电器均正常工作．(1)S断开后，若仍要各用电器正常工作，变阻器电阻R应调为多少？(2)S闭合和断开时，RB上的电功率之比为多少？变阻器上消耗的功率之比为多少？[解析](1)在题图所示电路中，A、C、D三个用电器是并联的，且正常工作，其额定功率相等，说明三个用电器的电流均相等，设每个用电器的额定电流为I，若S闭合，有53I＝E－URB＋R＋r①若S断开，则有2I＝E－URB＋r＋Rx②由①②解得Rx＝10Ω(2)在S闭合和断开两种情况下，电阻RB上消耗的电功率之比应为其通过电流的平方比PBPB′＝(3I2I)2＝94变阻器上消耗的功率之比应等于通过的电流平方与电阻乘积之比PP′＝(3I2I)2×RRx＝98[答案](1)10Ω(2)9：49：89．(2012·江苏盐城调研)在如下甲所示的电路中，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路中电流变化的完整过程图线如图乙所示．则()A．图线乙是电压表V2示数随电流变化的图线B．电源内电阻的阻值为10ΩC．电源的最大输出功率为3.6WD．滑动变阻器R2的最大功率为0.9W[解析]V1是定值电阻R1两端电压，随电流的增大而增大，应是乙图线所反映的U－I关系，图线甲是电压表V2示数随电流变化的图线，A错误；图线甲的斜率表示的是R1和电源内阻之和，电源内阻为r＝40.4Ω－20.4Ω＝5Ω，所以B错误；内外电阻相等时，输出功率最大，Pm＝U24r＝6220W＝1.8W；可将R1和电源内阻之和等效为电源的“内阻”，当滑动变阻器的电阻等于该“内阻”时，滑动变阻器的功率最大，P′m＝U24r′＝624×10W＝0.9W.[答案]D610．在如图所示的电路中，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示．下列比值正确的是()A．U1/I不变，ΔU1/ΔI不变B．U2/I变大，ΔU2/ΔI变大C．U2/I变大，ΔU2/ΔI不变D．U3/I变大，ΔU3/ΔI不变[解析]ΔU1ΔI＝U1I＝R1，由于R1不变，故U1I不变，ΔU1ΔI不变．同理U2I＝R2，由于R2变大，所以U2I变大．但是ΔU2ΔI＝ΔIR1＋rΔI＝R1＋r，所以ΔU2ΔI不变．而U3I＝R2＋R1，所以U3I变大，由于ΔU3ΔI＝ΔIrΔI＝r，所以ΔU3ΔI不变．故选项A、C、D正确，选项B错误．[答案]ACD11.(2012·淮北测试)受动画片《四驱兄弟》的影响，越来越多的小朋友喜欢上了玩具赛车．某玩具赛车充电电池的输出功率P随电流I变化的图象如右图所示．(1)求该电池的电动势E和内阻r；(2)求该电池的输出功率最大时对应的外电阻R(纯电阻)；(3)由图象可以看出，同一输出功率P可对应两个不同的电流I1、I2，即对应两个不同的外电阻(纯电阻)R1、R2，试确定r、R1、R2三者间的关系．[解析](1)I1＝2A时，Pm＝E24r，I2＝4A时，输出功率为零，此时电源被短路，即：I2＝Er.解得：E＝2V，r＝0.5Ω.(2)R＝r＝0.5Ω.7(3)由题知：(ER1＋r)2R1＝(ER2＋r)2R2，整理得r2＝R1R2.[答案](1)2V0.5Ω(2)0.5Ω(3)r2＝R1R212．(2013·衡阳八中质检)一电路如图所示，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，虚线到两极板距离相等，极板长L＝0.20m，两极板的间距d＝1.0×10－2m.(1)若开关S处于断开状态，则当其闭合后，求流过R4的总电量为多少？(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＝R3R2＋R3＋rE＝16VS闭合后，外阻为R＝R1R2＋R3R1＋R2＋R3＝6Ω路端电压为U＝RR＋rE＝21V电阻R3两端电压为U′3＝R3R2＋R3U＝14V则所求流过R4的总电量为ΔQ＝CU3－CU′3＝6.0×10－12C(2)设微粒质量为m，电量为q，当开关S断开时有：qU3d＝mg当开关S闭合后，设微粒加速度为a，则mg－qU′3d＝ma设微粒能从C的电场中射出，则水平方向：t＝Lv0竖直方向：y＝12at2由以上各式求得：y＝6.25×10－3md2故微粒不能从C的电场中射出．8[答案](1)6.0×10－12C(2)不能从C的电场中射出