2020-2021学年高中物理鲁科版选修3-2：第四章章末检测-第一章-静电场.docx

章末检测
(时间：90分钟　满分：100分)

一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分)
1．测得蓄电池开路电压为2 V，下列结论正确的是(　　)
A．该电池的电动势大于2 V
B．该电池的电动势等于2 V
C．电池的内电压为2 V
D．电池内每移动1 C电荷，电场力做功2 J
答案　B
解析　电源电动势在数值上等于电源开路时电源两端的电压，故A错误，B正确．电池的内电压随外电路的变化而变化．一般小于电源电动势，故C错．在电池内部电场力做负功，故D错．
2．在正常照射下，太阳能电池的光电转换效率可达23%.单片单晶硅太阳能电池可产生0.6 V的电动势，可获得0.1 A的电流，则每秒照射到这种太阳能电池上的太阳光的能量是 (　　)
A．0.24 J B．0.25 J C．0.26 J D．0.28 J
答案　C
解析　依据W＝UIt可得每秒太阳能电池产生的能量为W＝0.6×0.1×1 J＝0.06 J，设太阳能每秒照射的能量为Q，则由能的转化和守恒定律得Q×23%＝W，所以Q＝0.26 J.
3．为了保障行驶平安，一种新型双门电动公交车安装了如下把握装置：只要有一扇门没有关紧，汽车就不能启动．假如规定，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．能正确表示该把握装置工作原理的规律门是(　　)
A．“与”门 B．“或”门 C．“非”门 D．“与非”门
答案　A
解析　依据汽车双门都关紧汽车才能启动的状况可知，即两个条件都满足大事才能发生，故能正确表示该把握装置工作原理的规律门应当是“与”门．

图1
4．如图1所示，R4是半导体材料制成的热敏电阻，电阻率随温度的上升而减小，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所在处消灭火情时，显示器的电流I和报警器两端的电压U的变化状况是(　　)
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　当R4所在处消灭火情时，R4阻值变小，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U变小．电路中并联部分的电压U并＝E－I总(R1＋r)，I总变大，则U并变小，流经R3的电流减小，所以电流表示数变大．故A项正确．
5．如图2所示为测量某电源电动势和内阻时得到的U－I图线．用此电源与三个阻值均为3 Ω的电阻连接成电路，测得路端电压为4.8 V．则该电路可能为(　　)

图2

答案　B
解析　由图像可知，电源的电动势为6 V，内阻为0.5 Ω，此电源与三个均为3 Ω的电阻连成电路时路端电压为4.8 V，则内电压为1.2 V，电路电流为2.4 A，外电阻为2 Ω，只有B电路三个3 Ω的电阻连接方式电阻为2 Ω，故B正确．

图3
6．电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比．在测电源电动势和内电阻的试验中得到的试验图线如图3所示，图中U为路端电压，I为干路电流，a、b为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为ηa、ηb.由图可知ηa、ηb的值分别为(　　)

A.、 B.、 C.、 D.、
答案　D
解析　电源的效率η＝×100%＝×100%.a点对应的路端电压U为4个格，而电动势E为6个格．因此ηa＝；b点对应的路端电压为2个格，因此ηb＝.故D正确．
二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分)

图4
7．一平行板电容器C，极板是水平放置的，它和三个可变电阻及电源连接成如图4所示的电路．今有一质量为m的带电油滴悬浮在两极板之间静止不动．要使油滴上升，可接受的方法是(　　)
A．增大R1 B．增大R2
C．增大R3 D．减小R2
答案　CD
解析　由题图分析可知，电容器两端的电压就是R3两端的电压，要使油滴上升，必需增大电容器两端的电压，即增大R3两端的电压，从电路分析得，增大R3和减小R2的电阻都可．

图5
8．某同学做争辩串联电路电压特点的试验时，接成如图5所示的电路，接通S后，他将多用电表电压挡的红、黑表笔并联在A、C两点间时，电压表读数为U；当并联在A、B两点间时，电压表读数也为U；当并联在B、C两点间时，电压表读数为零，故障的缘由可能是(　　)
A．AB段断路 B．BC段断路
C．AB段短路 D．BC段短路
答案　AD
解析　由题意可得UAB＝UAC＝U，说明由A、B分别至电源的线路均已接通．若BC段完好，则AB段断路；若BC段短路，则AB段可能断路，也可能完好．又由题述得UBC＝0，因而可能AB段断路，或BC段短路，也有可能消灭两者同时发生的状况．分析时考虑要全面，要把故障的可能缘由全部找出来，不要漏掉正确选项．

图6
9．如图6所示，已知电源电动势E＝12 V，内阻r＝1 Ω，定值电阻R＝2 Ω，通过小灯泡的电流为1 A，已知小灯泡的电阻为3 Ω，小型直流电动机的线圈电阻r′＝1 Ω，则(　　)
A．电动机两端的电压1 V
B．电动机两端的电压6 V
C．电动机的输入功率6 W
D．电动机的输出功率5 W
答案　BCD
解析　电动机两端的电压UM＝E－I(R＋RL＋r)＝12 V－1×(2＋3＋1)V＝6 V，故选项A错误，选项B正确；电动机的输入功率P＝UMI＝6×1 W＝6 W，P出＝P－I2r＝6 W－1 W＝5 W，故选项C、D正确．

图7
10．如图7所示，电源的电动势E＝2 V，内阻r＝2 Ω，两个定值电阻均为8 Ω，平行板电容器的电容C＝3×10－6 F，则(　　)
A．开关断开时两极板间的电压 V
B．开关断开时电容器的带电量4×10－6 C
C．开关接通时两极板间的电压 V
D．开关接通时电容器的带电量4×10－6 C
答案　CD
解析　电容器两极板间的电压等于R2两端电压，开关S断开时，电路中的总电流I＝＝ A＝0.2 A，电容器的极板电压U＝IR2＝0.2×8 V＝1.6 V，此时电容器的带电量Q＝CU＝3×10－6×1.6 C＝4.8×10－6 C，故选项A、B错误；开关接通时两定值电阻并联，电容器两极板间的电压等于路端电压，电路中的总电流I′＝＝ A＝ A，电容器的极板电压U′＝I′R外＝×4 V＝ V，此时电容器的带电量Q′＝CU′＝3×10－6× C＝4×10－6 C，故选项C、D正确．
三、试验题(本题共2小题，共15分)
11．(6分)有一内阻未知(约20 kΩ～ 60 kΩ)、量程(0～ 10 V)的直流电压表．
①某同学想通过一个多用表中的欧姆挡，直接去测量上述电压表的内阻，该多用表刻度盘上读出电阻刻度中间值为30，欧姆挡的选择开关拨至倍率“×1 k”挡，先将红、黑表笔短接调零后，选用图8中________方式连接(填“A”或“B”)．

图8
②在试验中，欧姆表和电压表的示数如图9所示，则可计算出欧姆表中电池的电动势为________ V.

图9
答案　A　8.75
解析　①电流从红表笔流入，黑表笔流出，故A方式正确；
②欧姆表读数＝表盘读数×倍率＝40×1 k＝40 kΩ
电压表读数为5 V；
欧姆表内阻等于中值电阻，为r＝30 kΩ；
依据闭合电路欧姆定律，有：E＝Ir＋U＝＋U＝×30×1 000＋5＝8.75 V.
12．(9分) 用电流表和电压表测一节干电池的电动势E和内电阻r，待测干电池的电动势约1.5 V、内电阻不大于1.0 Ω，要求干电池放电电流不得超过0.6 A，可供选择的器材除电键、导线外，还有：
A．电压表(量程0～3 V，内电阻约3 kΩ)
B．电压表(量程0～15 V，内电阻约15 kΩ)
C．电流表(量程0～0.6 A，内电阻约0.1 kΩ)
D．电流表(量程0～3 A，内电阻约0.02 kΩ)
E．滑动变阻器(最大电阻50 Ω，额定电流1.5 A)
F．滑动变阻器(最大电阻200 Ω，额定电流1.5 A)
(1)试验中电压表应选用________、滑动变阻器应选________．(填序号)
(2)下列是三个同学分别在试验中记录的电流表测量值：
甲同学：0.02 A、0.06 A、0.08 A、0.15 A、0.20 A
乙同学：0.10 A、0.20 A、0.30 A、0.40 A、0.50 A
丙同学：0.10 A、0.40 A、0.50 A、0.80 A、1.00 A
其中________同学在把握试验条件、适当选取试验数据方面做得最好．

图10
(3)依据测得的数据作出如图10所示的图线，则待测干电池的电动势E＝________ V，内电阻r＝________ Ω.
答案　(1)A　E
(2)乙　(3)1.5　0.6
解析　(1)由于待测干电池的电动势约1.5 V，为测量精确     ，电压表应选A；滑动变阻器一般选阻值较小的，选E.
(2)要求干电池放电电流不得超过0.6 A，在记录的电流表测量值的最大值中，甲同学的0.20 A偏小，丙同学的1.00 A偏大，乙同学0.50 A接近而不超过，符合要求．
(3)由U－I图像可知E＝1.5 V，r＝＝ Ω＝0.6 Ω.
四、计算题(本题共4小题，每小题4分，共41分)
13．(10分)如图11甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝100 Ω，R2阻值未知，R3为一滑动变阻器．当其滑片P从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图像如图11乙所示，其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的．求：

图11
(1)电源的电动势和内阻．
(2)定值电阻R2的阻值．
(3)滑动变阻器的最大阻值．
答案　(1)20 V　20 Ω　(2)5 Ω　(3)300 Ω
解析　(1)将乙图中AB线延长，交U轴于20 V处，交I轴于1.0 A处，所以电源的电动势为E＝20 V，内阻r＝＝20 Ω.
(2)当P滑到R3的右端时，电路参数对应乙图中的B点，即U2＝4 V、I2＝0.8 A，
得R2＝＝5 Ω.
(3)当P滑到R3的左端时，由乙图知此时U外＝16 V，I总＝0.2 A，所以R外＝＝80 Ω.
由于R外＝＋R2，所以滑动变阻器的最大阻值为：R3＝300 Ω.

图12
14．(10分)如图12所示，M为一线圈电阻rM＝0.4 Ω的电动机，R＝24 Ω，电源电动势E＝40 V．当S断开时，电流表的示数为I1＝1.6 A，当开关S闭合时，电流表的示数为I2＝4.0 A．求：
(1)电源内阻r.
(2)开关S闭合时电源输出功率．
(3)开关S闭合时电动机输出的机械功率．
答案　(1)1 Ω　(2)144 W　(3)87.5 W
解析　(1)当S断开时E＝I1(R＋r),
代入数据得r＝1 Ω.
(2)设开关S闭合时，路端电压为U2，U2＝E－I2r＝36 V
P＝I2U2＝144 W.
(3)流过R的电流IR＝＝1.5 A
流过电动机的电流IM＝I2－IR＝2.5 A
电动机输出的机械功率P出＝U2IM－I2rM＝87.5 W.

图13
15．(10分) 如图13所示，电路中接一电动势为4 V，内电阻为2 Ω的直流电源，电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为4 Ω，电容器的电容为30 μF，电流表的内阻不计，当电路稳定后，
(1)求电流表的读数；
(2)求电容器所带的电荷量；
(3)假如断开电源，求通过R2的电荷量．
答案　(1)0.4 A　(2)4.8×10－5 C　(3)2.4×10－5 C

解析　(1)等效电路如图．由闭合电路欧姆定律得，
I＝＝ A＝0.4 A
(2)U3＝IR3＝0.4×4 V＝1.6 V
Q＝CU3＝4.8×10－5 C
(3)因R1、R2并联，且R1＝R2，所以在放电回路中，通过R2的电荷量为＝2.4×10－5 C.

图14
16．(11分)如图14所示的电路中，电源的电动势E＝12 V，内阻未知，R1＝8 Ω，R2＝1.5 Ω，L为规格“3 V，3 W”的灯泡，开关S断开时，灯泡恰好正常发光．(不考虑温度对灯泡电阻的影响)试求：
(1)灯泡的额定电流和灯丝电阻；
(2)电源的内阻；
(3)开关S闭合时，灯泡实际消耗的功率．
答案　(1)1 A　3 Ω　(2)1 Ω　(3)0.48 W
解析　(1)灯泡的额定电流I0＝＝ A＝1 A
灯丝电阻RL＝＝ Ω＝3 Ω
(2)断开S时，灯L正常发光，即I1＝I0，依据闭合电路欧姆定律E＝I0(R1＋RL＋r)
得r＝－(R1＋RL)＝[－(8＋3)]Ω＝1 Ω
(3)闭合S时，设外电路总电阻为R外
R外＝＋R1＝9 Ω
干路电流为I总＝＝1.2 A
灯两端的电压UL＝I总·＝1.2 V
灯的实际功率P＝＝0.48 W