【高考核动力】2016届高考物理一轮复习 第七章 恒定电流章末综
合检测
考试时间：60分钟
第Ⅰ卷 (选择题)
评卷人 得分 一、选择题(共8小题，每小题6分，共48分)
1．功率为6 W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为36 W的白炽灯相当．根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰．假设每户家庭有2只36 W的白炽灯，均用6 W的LED灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近( )
810
A．4×10 kW·h B．4×10 kW·h
1113
C．4×10 kW·h D．4×10 kW·h
－3
【解析】 假设每户每天只亮灯5个小时，每户每年节电E＝2×(36－6)×10×5×365
8
kW·h＝109.5 kW·h.假设每户有3口人，全国有4亿户左右．节电总量为E总＝4×10×109.5
10
kW·h＝4.38×10 kW·h，故B正确．
【答案】 B
2．如图所示，电源电动势为4 V，内阻为1 Ω，电阻R1＝3 Ω，R2＝R3＝4 Ω，电流表的内阻不计，闭合S，电路达到稳定状态后，电容器两板间电压为( )
A．0 B．2.3 V C．3 V D．3.2 V
【解析】 由于电流表的内阻不计，故电阻R2、R3被短路，根据闭合电路欧姆定律可得
EI＝， 解得I＝1 A，故电容器两极板间电压为U＝IR1＝3 V，选项C正确． R1＋r【答案】 C
3．在如图所示电路中，当滑动变阻器滑片P向下移动时，则( )
A．A灯变亮、B灯变亮、C灯变亮 B．A灯变亮、B灯变亮、C灯变暗 C．A灯变亮、B灯变暗、C灯变暗 D．A灯变亮、B灯变暗、C灯变亮
【解析】 滑片P向下移动，滑动变阻器电阻减小，外电路总电阻减小，根据I＝
ER＋r知，电路电流增大，灯A因两端电压UA增大而变亮，根据U＝E－Ir，路端电压变小，U＝UA
1
＋UB，所以UB减小，灯B电阻不变，所以灯B电流IB减小，灯B变暗．干路电流I＝IB＋IC，因为I增大，IB减小，所以IC增大，灯C应变亮，选项D正确．
【答案】 D
4．如图是一个将电流表改装成欧姆表的电路示意图，此欧姆表已经调零，用此欧姆表测一阻值为R的电阻时，指针偏转至满刻度4/5处，现用该表测一未知电阻，指针偏转到满刻度的1/5处，则该电阻的阻值为( )
A．4R B．5R C．10R D．16R
【解析】 设电动势为E，内阻为R内，满偏电流为Ig，欧姆表调零即待测电阻为零，此时由闭合回路欧姆定律有，Ig＝
E4E1，测阻值为R的电阻时，Ig＝.测未知电阻时，R内5R内＋R5
EIg＝，联立以上三式解得Rx＝16R，故D项对．
Rx＋R内
【答案】 D
5．如图所示，为一比较两个电源输出功率的实验电路图，两个电源的电动势分别为E1
和E2，内阻分别为r1和r2.单刀双掷开关置1或2时，调节电阻箱的阻值相同，两电源可能有相同的输出功率的是( )
A．E1>E2、r1>r2 B．E1＝E2、r1>r2 C．E1>E2、r1＝r2 D．E1>E2、r1 【答案】 A 6．如图所示，R1和R2是同种材料、厚度相同、表面为正方形的导体，但R1的尺寸比R2 的尺寸大．在两导体上加相同的电压，通过两导体的电流方向如图，则下列说法中正确的是( ) 2 A．R1中的电流小于R2中的电流 B．R1中的电流等于R2中的电流 C．R1中自由电荷定向移动的速率大于R2中自由电荷定向移动的速率 D．R1中自由电荷定向移动的速率小于R2中自由电荷定向移动的速率 【解析】 设正方形的边长为L、导体厚度为d，则I＝，R＝ρ＝ρ URLSLL·dρ ＝，则Id＝，故R1、R2中的电流相等，A错误，B正确；由I＝nqSv＝nqLdv得，L大则v就小，Cρ错误，D正确． 【答案】 BD 7．在如图所示的电路中，定值电阻和滑动变阻器串联接在电源电动势为E、内阻为r的电源上，两电表为理想电表．电流表、电压表的示数为I和U.当滑动变阻器向左滑动到某一位置时，电流表、电压表示数变化量为ΔI、ΔU，则下列说法中正确的是( ) Ud A．I增大，U增加 B．I减小，U增加 C. ΔUΔU不变 D.增大 ΔIΔI【解析】 将定值电阻等效为电源的内阻，电压表的示数为路端电压．当滑片向左滑动到某个位置时，总电阻增加，总电流减小，由U＝E－Ir知，电压表的示数增加，B项对；电压表的示数变化量ΔU，既等于R两端电压变化，又等于等效电源内阻两端电压变化，则ΔU＝R1＋r保持不变，C项对． ΔI【答案】 C 8．如图所示，电动势为E、内阻为r的电池与定值电阻R0、滑动变阻器R串联，已知R0＝r，滑动变阻器的最大阻值为2r.当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时，下列说法中正确的是( ) A．电路中的电流变大 B．电源的输出功率先变大后变小 C．滑动变阻器消耗的功率变小 D．定值电阻R0上消耗的功率先变大后变小 【解析】 当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时，外电路电阻减小，电路中的电流变大，当滑片位于b端时，r＝R外，电源的输出功率最大，选项A对，B错；当把定值电阻R0看做电源内阻时，当滑动变阻器的滑片P位于a端时，滑动变阻器消耗的功率最大， 2 由a端向b端滑动时，滑动变阻器消耗的功率变小，选项C对；由P＝IR0知，定值电阻R0上消耗的功率变大，选项D错． 【答案】 AC 第Ⅱ卷 (综合应用) 3 评卷人 得分 二、实验题(共2小题，共18分) 9.(2014·广东理综，34(1))某同学设计的可调电源电路如图(a)所示，R0为保护电阻，P为滑动变阻器的滑片，闭合电键S. ①用电压表测量A、B两端的电压：将电压表调零，选择0～3 V挡，示数如图(b)，电压值为________V. ②在接通外电路之前，为了保证外电路的安全，滑片P应先置于________端． ③要使输出电压U变大，滑片P应向____端滑动． ④若电源电路中不接入R0，则在使用过程中，存在________的风险(填“断路”或“短路”)． 【解析】 ①由图(b)知电压表0～3 V挡的最小分度为0.1 V，故由“十分之一”估读法可得读数为1.30 V．②因外电路并联在AP间，要使外电路接通时获得的电压最小以保证电路安全，应使滑片P先置于A端．③输出电压U等于A、P间的电压，故P向B端滑动时A、P间获得的电压增大，输出电压增大．④当P滑到B端时，若输出电路所接负载的阻值极小，则电源就有可能被短路． 【答案】 ①1.30 ②A ③B ④短路(每空2分) 10．(2014·安徽理综，21)某同学为了测量一个量程为3 V的电压表的内阻，进行了如下实验． (1)他先用多用表进行了正确的测量，测量时指针位置如图1所示，得出电压表的内阻 3 为3.00×10 Ω，此时电压表的指针也偏转了．已知多用表欧姆挡表盘中央刻度值为“15”，表内电池电动势为1.5 V，则电压表的示数应为________V(结果保留两位有效数字)． (2)为了更准确地测量该电压表的内阻RV，该同学设计了图2所示的电路图，实验步骤如下： 4 A．断开开关S，按图2连接好电路； B．把滑动变阻器R的滑片P滑到b端； C．将电阻箱R0的阻值调到零； D．闭合开关S； E．移动滑动变阻器R的滑片P的位置，使电压表的指针指到3 V位置； F．保持滑动变阻器R的滑片P位置不变，调节电阻箱R0的阻值使电压表指针指到1.5 V位置，读出此时电阻箱R0的阻值，此值即为电压表内阻RV的测量值； G．断开开关S. 实验中可供选择的实验器材有： a．待测电压表 b．滑动变阻器：最大阻值2 000 Ω c．滑动变阻器：最大阻值10 Ω d．电阻箱：最大阻值9 999.9 Ω，阻值最小改变量为0.1 Ω e．电阻箱：最大阻值999.9 Ω，阻值最小改变量为0.1 Ω f．电池组：电动势约6 V，内阻可忽略 g．开关，导线若干 按照这位同学设计的实验方法，回答下列问题： ①要使测量更精确，除了选用电池组、导线、开关和待测电压表外，还应从提供的滑动变阻器中选用________(填“b”或“c”)，电阻箱中选用________(填“d”或“e”)． ②电压表内阻RV的测量值R测和真实值R真相比，R测________R真(填“>”或“<”)；若 RV越大，则 |R测－R真| 越________(填“大”或“小”)． R真 【解析】 (1)由图1知所选用的倍率挡为“×100”，故在该倍率下多用表欧姆挡的内阻R＝15×100 Ω＝1 500 Ω.由欧姆定律可知电压表的示数为U＝1.53 3×3.00×10 V＝1.0 V. 1.5×10＋3.00×10 3 ER＋RV RV＝ (2)①本实验测电压表内阻的实验原理为“恒压半偏”，即实验中要求电路中bP间电压恒定不变，则在不移动P的情况下调节R0时就要求bP间总阻值恒定．而并联电路中总阻值取决于小电阻，即滑动变阻器bP间的阻值比RV小得越多，相对误差越小，故滑动变阻器选用总阻值较小的c.因在实验中需调节R0使电压表由满偏至半偏，则R0的最大值应不小于电压表的内阻，故只能选用d. ②在实际调节R0的过程中，由于bP间的阻值增大，故电压表半偏时bP间实际电压已大于电压表的满偏电压，即此时R0两端电压大于RV两端电压，故R测>R真．当RV越大时R0越大，调节R0时bP间总阻值变化越小，bP间电压越趋近于恒定，相对误差越小． 【答案】 (1)1.0 (2)①c d ②> 小 评卷人 得分 三、计算题(共3小题，共54分) 5 11.(16分)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50 km以下的大气看做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50 km以上的大气则可看做是带电粒子密度非常高的良导体，地球本身带负电， 5 其周围空间存在电场．离地面l＝50 km处与地面之间的电势差约为U＝3.0×10 V．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约为q＝1 800 C．试估算大气电阻率ρ和地球漏电功率P.(已知地球半径r＝ 6 400 km，结果保留一位有效数字) 【解析】 本题中把50 km厚的漏电均匀绝缘体视为一个导体，其长度为50 km，横截 5 面积为地球的表面积，所加电压为U＝3.0×10 V 则由题意得I＝＝1 800 A qtU3×10513R＝＝ Ω＝×10 Ω I1 8006lρl又由电阻定律R＝ρ＝ S4πr2 1623 4×3.14×?6.4×10?××102 64πrR12 得ρ＝＝ Ω·m≈1.7×10 Ω·m 3 l50×10 地球漏电功率为P＝UI＝3×10×1 800 W≈5×10 W 128 【答案】 1.7×10 Ω·m 5×10 W 12．(18分)如图所示，已知电源电动势E＝5 V，内阻r＝2 Ω，定值电阻R1＝0.5 Ω，滑动变阻器R2的阻值范围为0～10 Ω.求： (1)当滑动变阻器R2的阻值为多大时，电阻R1消耗的功率最大？最大功率是多少？ 5 8 (2)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？最大功率是多少？ (3)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？最大功率是多少？ E2R1 【解析】 (1)定值电阻R1消耗的电功率为P1＝IR1＝2，可见当滑动变阻?R1＋R2＋r? 2 E2R1 器的阻值R2＝0时，R1消耗的功率最大，最大功率为P1m＝2＝2 W. ?R1＋r? (2)将定值电阻R1看做电源内阻的一部分，如图所示，则电源的等效内阻r′＝R1＋r＝2.5 Ω，故当滑动变阻器的阻值R2＝r′＝2.5 Ω时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功 E2 率为P2m＝＝2.5 W. 4r′ 6 11.(16分)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50 km以下的大气看做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50 km以上的大气则可看做是带电粒子密度非常高的良导体，地球本身带负电， 5 其周围空间存在电场．离地面l＝50 km处与地面之间的电势差约为U＝3.0×10 V．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约为q＝1 800 C．试估算大气电阻率ρ和地球漏电功率P.(已知地球半径r＝ 6 400 km，结果保留一位有效数字) 【解析】 本题中把50 km厚的漏电均匀绝缘体视为一个导体，其长度为50 km，横截 5 面积为地球的表面积，所加电压为U＝3.0×10 V 则由题意得I＝＝1 800 A qtU3×10513R＝＝ Ω＝×10 Ω I1 8006lρl又由电阻定律R＝ρ＝ S4πr2 1623 4×3.14×?6.4×10?××102 64πrR12 得ρ＝＝ Ω·m≈1.7×10 Ω·m 3 l50×10 地球漏电功率为P＝UI＝3×10×1 800 W≈5×10 W 128 【答案】 1.7×10 Ω·m 5×10 W 12．(18分)如图所示，已知电源电动势E＝5 V，内阻r＝2 Ω，定值电阻R1＝0.5 Ω，滑动变阻器R2的阻值范围为0～10 Ω.求： (1)当滑动变阻器R2的阻值为多大时，电阻R1消耗的功率最大？最大功率是多少？ 5 8 (2)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？最大功率是多少？ (3)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？最大功率是多少？ E2R1 【解析】 (1)定值电阻R1消耗的电功率为P1＝IR1＝2，可见当滑动变阻?R1＋R2＋r? 2 E2R1 器的阻值R2＝0时，R1消耗的功率最大，最大功率为P1m＝2＝2 W. ?R1＋r? (2)将定值电阻R1看做电源内阻的一部分，如图所示，则电源的等效内阻r′＝R1＋r＝2.5 Ω，故当滑动变阻器的阻值R2＝r′＝2.5 Ω时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功 E2 率为P2m＝＝2.5 W. 4r′ 6
