高三物理恒定电流与电学实验综合测试

高三物理恒定电流与电学实验综合测试本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。共150分考试用时120分钟第Ⅰ卷（选择题共40分）一、本题共10小题；每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。1．神经系统中，把神经纤维分为有髓鞘和无髓鞘两大类，现代生物学认为，髓鞘是由多层类脂物质─髓质累积而成，具有很大的电阻，经实验测得髓质的电阻率为ρ=8×106Ω·m。某生物体中某段髓质神经纤维可看作高20cm、半径为4cm的圆柱体，当在其两端加上电压U=100V时，该神经发生反应，则引起神经纤维产生感觉的最小电流为（）A．0.31μAB．0.62μAC．0.15μAD．0.43μA2．两个小灯泡的标识分别是L1“6V6W”，L2“6V9W”，把它们分别接在同一直流电源上，L1消耗的功率恰好为6W，则L2消耗的功率为（电源内阻不可忽略）（）A．一定小于9WB．一定等于9WC．一定大于9WD．条件不足，不能确定3．随着中国电信业的发展，国产手机在手机市场上已经占有了相当大的市场份额。如图所示是中国科健股份有限公司生产的一块手机电池外壳上的文字说明，由此可知此电池的电动势待机状态下平均工作电流分别是（）A．4.2V14.58mAB．4.2V700mAC．3.7V14.58mAD．3.7V700mA4．某仪器内部电路如图所示，其中M是一个质量较大的金属块，左右两端分别与金属丝制作的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上，a、b、c三块金属片的间隙很小（b固定在金属块上）。当金属块处于平衡时两根弹簧均处于原长状态。若将该仪器固定在一辆汽车上，则下列说法正确的是（）A．当汽车加速前进时，甲灯亮B．当汽车加速前进时，乙灯亮C．当汽车刹车时，乙灯亮D．当汽车刹车时，甲、乙灯均不亮5．如图所示的电路，当闭合开关时，灯L1、L2正常发光。由于电路出现故障，突然发现灯L1变亮，灯L2变暗，电流表的读数变小。试根据上述现象判断，发生的故障可能是（）A．R1断路B．R2断路C．R3短路D．R4短路6．在图中所示的电路中，A、B、C分别表示理想电流表或电压表，它们的示数以安或伏为单位，当电键S闭合后，A、B、C三块表的示数分别为1、2、3时，灯L1、L2恰好正常发光。已知灯L1、L2的额定功率之比为3∶1，则可判定（）A．A、B、C均为电流表B．A、B、C均为电压表C．B为电流表，A、C为电压表D．B为电压表，A、C为电流表7．如图所示的电路中，C2=2C1，R2=2R1，下列说法正确的是（）A．开关处于断开状态，电容C2的电量大于C1的电量B．开关处于断开状态，电容C1的电量大于C2的电量C．开关处于接通状态，电容C2的电量大于C1的电量D．开关处于接通状态，电容C1的电量大于C2的电量8．图中电阻R1、R2、R3的阻值相等，电池的内阻不计。开关K接通后流过R2的电流是K接通前的（）A．21B．32C．31D．419．如图所示电路中，当变阻器R3的滑动头P向b端移动时，（）A．电压表示数变大，电流表示数变小B．电压表示数变小，电流表示数变大C．电压表示数变大，电流表示数变大D．电压表示数变小，电流表示数变小10．一辆电瓶车，质量为500kg，由内阻不计的蓄电池组向直流电动机提供24V的电压，当电瓶车在水平地面上以0.8m/s的速度匀速行驶时，通过电动机的电流为5A，设车所受的阻力是车重的0.02倍（g=10m/s2），则此电动机的内阻是（）A．4.8ΩB．3.2ΩC．1.6ΩD．0.4Ω第Ⅱ卷（非选择题共110分）二、本题共三小题，21分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作图11．测量电源电动势和内电阻的器材如图A所示，请用实线表示导线，将图A中器材连成实验用电路，实验时经测量得出的数据如下表，请在下图B的方格纸上画出U—I图线。利用图线可求出电源电动势和内电阻分别为、。123456I/A0.120.200.310.320.500.57U/V1.371.321.241.181.101.0512．甲、乙两个同学使用完全相同的器材用伏安法测量同一未知电阻Rx的阻值，给定器材为：待测电阻Rx；电流表mA（量程5mA，内阻约为10Ω）；电压表V（量程3V，内阻约为3000Ω）；最大阻值为1700Ω的滑动变阻器；电源E（电动势约3V）；开关S、导线若干，甲、乙两个同学的测量数据处理结果分别如图甲、乙所示。（1）由图甲得Rx=；由图乙得Rx=。（2）在图丙、丁的虚线框中分别画出甲、乙两位同学所用的测量电路，并由测量结果判定同学测量结果较为准确。13．一般情况下，导体的电阻会随着温度的改变而改变.某同学研究了一白炽灯两端的电压与电流的关系，得出如下一组数据：I/A00.0400.0720.0940.1160.1560.182U/V00.751.381.802.303.204.30I/A0.1960.2100.2200.2300.2480.2640.280U/V5.006.107.208.3010.3012.3014.50在图甲的方格纸中画出了电流和电压的关系图线.请回答下列问题：（1）实验过程中用到了下列器材：直流电源、滑动变阻器（最大值为30）、电压表（内阻约104）、电流表（内阻约0.01），以及开关一只，导线苦干.请按实验要求：①在图乙中画出电路图②在图丙中给实物连线（2）从图线和实验数据均可看出，当该灯泡两端的电压大于3.2V时，灯泡的阻值会发生明显的改变.通常我们把小于3.2V的图线区域叫做线性区域，大于3.2V的图线区域叫做非线性区域，当该灯泡正常发光时，其电压值是在线性区域，还是在非线性区域？为什么？三、本题共七小题，89分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位。14．在如图所示的电路中，所用电源电动势E=10V，内电阻r=1.0Ω，电阻R1可调。现将R1调到3.0Ω后固定。已知R2=16Ω，R3=1516Ω，求：（1）开关S断开和接通时，通过R1的电流分别为多大？（2）为了使A、B之间电路的电功率在开关S接通时能达到最大值，应将R1的阻值调到多大？这时A、B间电路消耗的电功率将是多少？15．在如图所示的电路中，电源的电动势E=3.0V，内阻r=1.0Ω；电阻R1=10Ω，R2=10Ω，R3=30Ω；R4=35Ω；电容器的电容C=100μF，电容器原来不带电，求接通开关S后流过R4的总电量。16．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的功率。17．大气中存在可自由运动的带电粒子，其密度随距地面高度的增加而增大，可以把离地面50km以下的大气看作是具有一定程度漏电的均匀绝缘体（即电阻率较大的物质）；离地面50km以上的大气则看作是带电粒子密度非常大的良导体。地球本身带负电，其周围空间存在电场，离地面L=50km处与地面之间的电势差约为U=3.0×105V。由于电场的作用，地球处于放电状态，但大气中频繁发生雷暴又对地球充电，从而保证了地球周围电场恒定不变。统计表明，雷暴每秒带给地球的平均电荷量为q=1800C。试估算大气电阻率ρ和地球漏电功率P。（已知地球半径r=6400km，结果保留一位有效数字）18．图甲是某研究性学习小组自制的电子秤原理图，利用电压表的示数来指示物体的质量。托盘与电阻可忽略的弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计。滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接，当盘中没有放物体时，电压表示数为零。设变阻器总电阻为R，总长度为L，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻阻值为R0，弹簧劲度系数为k，若不计一切摩擦和其他阻力。（1）试推出电压表示数Ux与所称物体质量m的关系式。（2）由（1）计算结果可知，电压表示数与待测物体质量不成正比，不便于进行刻度，为了使电压表示数与待测质量成正比，请你利用原有器材在该小组研究的基础上进行改进，在图乙的基础上完成改进后的电路图，并推出电压表示数Ux与待测物体质量m的关系式。19．有一用电器的铭牌上标明额定电压为100V，额定功率因字迹不清而无法辨认，但该用电器有显示是否处于正常工作状态的装置。现将该用电器与一阻值为（0～100）Ω的滑动变阻器连接后，接在输出电压的220V的电源两端。（1）为使用电器安全正常工作，为什么只能将滑动变阻器连接成分压器？说明理由并画出电路图。（2）在正确连接的电路图中，当用电器正常工作时通过电源的电流强度为2.4A，求用电器消耗的电功率。参考答案12345678910AACBADABBC1．A因为R=ρL/s所以R=3.18×108Ω所以I=U/R=0.31μA2．A因R=U2/P，故R1R2，接R2时其电源输出电压变小，故L2不能正常工作。9．B电路中电压表测电源的路端电压，电流表测的是R3上的电流。当P向b滑动时，R3↓→R总↓→I↑→U↓故电压表示数减小，又U=U1+U2，而U1=IR1，所以U1↑→U2↓→I2↓，又I=I3+I2，I↑，I2↓→I3↑，故电流表示数增大，应选B。10．C消耗电能克服阻力做功，有UI－I2r=kmgv，代入数据，得r=1.6Ω。11．E=1.46Vr=0.72Ω12.答案：（1）1060±40Ω730±40Ω（2）甲13．（1）如图所示（2）非线性区域，因为在非线性区域内，灯丝电阻随电压变化明显，可保持电灯功率基本不变，亮度稳定。14．解：（1）根据闭合电路欧姆定律得：S断开时：I=10/(16+3+1)=10/20=0.5AS闭合时：RAB=(R2×R3)/(R2+R3)=1.0Ω所以I=10/(1+3+1)=2.0A（2）S闭合时，RAB=1.0Ω是定值电阻，所以电流越大，功率越大，所以应将R1调为零。A、B间电路消耗的电功率为：PAB=E2/(RAB+r)=102/2=50W。15．解：由电阻的串并联得，闭合电路的总电阻R=R1(R2+R3)/(R1+R2+R3)+r由欧姆定律得，通过电源的电流I=E/R电源的端电压U=E－Ir电阻R3两端的电压U/=R3U/(R2+R3)通过R4的总电量就是通过电容器的电量Q=CU/代入数据解得，Q=2.0×10－4C16．解：（1）设S2断开时R1消耗的功率为P1，则1211)(RrREP，代入数据可以解得，r=1Ω（2）设S2闭合时R1两端的电压为U，消耗的功率为P2，则122RUP，解得，U=84V由闭合电路欧姆定律得，E=U+Ir，代入数据，得I=26A流过R1的电流为I1，流过电动机的电流为I2，411RUIA，而I1+I2=I，所以I2=22A，由0222RIPUI出，代入数据得，1606出PW17．解：已知每秒雷暴带给地球的电荷量为q，则大气的漏电电流为I=q/t=1800A大气的漏电电阻可由欧姆定律求得U=IR其中U=3.0×105V，R=ρL/s，L=50km，s=4πr2，代入有关数据解得，ρ=2×1012Ω·m－1地球的漏电功率为P=UI=5×108W18．解：（1）设变阻器的上端到滑动端的长度为x，根据题意得，mg=kx，Rx=xR/LErRRRUxxx0联立求解，得)(0rRkLmgRmgREUx（2）电路图如图，mg=kx，Rx=xR/LxxRrRREU0则mkLrRRgREUx)(019．解：（1）若将滑动变阻器接成限流器，则无法判断当滑动变阻器接入电路的阻值最大时，用电器两端的电压是否小于等于100V。因此必须将滑动变阻器接成分压器使用。如图。（2）设滑动变阻器的总电阻为R，其与用电器并联的部分的电阻为Rx，则有I0=(U－U0)/(R－Rx)==(220－100)/(100－Rx)=2.4ARx=50Ω通过Rx的电