一、单项(本题共4小题,每小题6分,共24分)
1.直径0.3 mm的细铅丝通以1.8 A的电流被熔断,直径为0.6 mm的粗铅丝通过5 A的电流被熔断,如果由长度相同的20根细铅丝和一根粗铅丝并联组成电路中的保险丝,则通以( )电流时,电路断开.
A.5 A B.30 A C.36 A D.55 A
解析:由R=ρlS=4ρlπD2∝1D2,即R1/R2=(D2D1)2=22=4,因此R1=4R2,由并联知识可求出R并=R1/24,并注意到若两端加电压1.8R1(V),则超过了粗铅丝的熔断电流,所以并联铅丝两端只能加电压5R2(V).
所以总电流I=20×5R2R1+5=30(A).
答案:B
2.如图1所示,表示用不同电压加在一段金属导体两端,在温度不变的情况下测得电流的图象,试根据图象分析:若将这段金属导体在保持长度不变的前提下增大其横截面积,则这段导体的IU线这时符合下列哪种情况( )
图1
解析:长度不变,增加横截面积,电阻减小.
答案:D
3.如图2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( )
图2
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上电荷量减小
D.以上说法都不对
解析:当滑片向左滑动时,电路中的总电阻变大,总电流减小,路端电压变大,所以电流表的示数减小,电压表的示数增大.小灯泡的电流是干路电流,灯泡变暗.电容器上的电压是路端电压,路端电压增大,电容器上所带的电荷量增加.
答案:A
4.电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图3中所示的电路,当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时,下列说法正确的是( )
图3
A.电压表和电流表读数都增大
B.电压表和电流表读数都减小
C.电压表读数增大,电流表读数减小
D.电压表读数减小,电流表读数增大
解析:由图可知滑动变阻器的触头由中点滑向b端时,滑动变阻器连入电路中的阻值R增大,则外电路的总阻值R总增大,干路电流I=ER总+r减小,因R总增大,所以I减小;路端电压U=E-Ir增大,因I减小,所以U增大,即电压表的读数增大;R2两端电压U2=E-I(R1+r),I减小,所以U2增大,由I2=U2R2知,I2增大,即电流表的读数增大,故选项A正确,选项B、C、D错误.
答案:A
二、双项(本题共5小题,每小题8分,共40分)
5.关于材料的电阻率,下列说法中正确的是( )
A.导体的电阻率与导体的长度成正比,与导体的横截面积成反比,还与导体材料有关
B.金属导体的电阻率随温度的升高而增大
C.纯金属的电阻率比合金的电阻率小
D.产生超导现象时,材料的电阻为零,但材料的性质没有变,材料的电阻率不为零
解析:电阻率是材料本身的一种电学特性,与导体的长度、横截面积无关,所以A错;金属导体的电阻率随温度的升高而增大,B对;纯金属的电阻率小,合金的电阻率大,C对;超导现象是指某些物质的温度降到绝对零度附近时,其电阻突然减小到无法测量的程度,可以认为它们的电阻率突然变为零,所以D错.
答案:BC
6.图4是将滑动变阻器用作分压器的电路,A、B为分压器的输出端,电源电压U恒定,若把变阻器的滑片放在变阻器的中间,下列判断正确的是( )
图4
A.当AB间不接负载时,输出电压UAB=U2
B.当AB间接上负载R时,输出电压UAB>U2
C.负载电阻R越大,UAB越接近U2
D.接上负载后要使UAB=U2,则滑片P应向下移动
解析:设AB间电阻为R,变阻器总电阻为R0,当把变阻器的滑片放在变阻器中间时,如果A、B间未接负载则UAB=R0/2R0?U=U2,故选项A正确;如果A、B间接上负载R,则UAB=R并R总?U,其中R并=R?R02R+R02,R总=R02+R并,故UAB
7.一小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图5所示,P为图线上一点,PN为图线的切线,PQ为U轴的垂线,PM为I轴的垂线.则下列说法中正确的是( )
图5
A.随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大
B.随着所加电压的增大,小灯泡的电阻减小
C.对应P点,小灯泡的电阻R=U1I2-I1
D.对应P点,小灯泡的电阻R=U1I2
解析:小灯泡的电阻不是该点切线斜率的倒数,而是该点与原点连线斜率的倒数.所以随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大,并且对应P点,小灯泡的电阻为R=U1I2.
答案:AD
8.一个T型电路如图6所示,电路中的电阻R1=10 Ω,R2=120 Ω,R3=40 Ω.另有一测试电源,电动势为100 V,内阻忽略不计.则( )
图6
A.当cd端短路时,ab之间的等效电阻是40 Ω
B.当ab端短路时,cd之间的等效电阻是40 Ω
C.当ab两端接通测试电源时,cd两端的电压为80 V
D.当cd两端接通测试电源时,ab两端的电压为80 V
解析:当cd端短路时,等效电阻Rab=R1+R2R3R2+R3=40 Ω,所以A对.当ab端短路时,等效电阻Rcd=R2+R1R3R1+R3=128 Ω,所以B错.
当ab两端接通测试电源时,根据欧姆定律得I=ER1+R3=10010+40 A=2 A,所以Ucd=IR3=80 V,所以C对.当cd两端接通测试电源时,根据欧姆定律得I=ER2+R3=100120+40 A=58 A,所以Uab=IR3=25 V,所以D错.
答案:AC
9.如图7所示,电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接,只合上开关S1,三个灯泡都能正常工作,如果再合上S2,则下列表述正确的是( )
图7
A.电源输出功率变大
B.L1上消耗的功率增大
C.通过R1上的电流增大
D.通过R3上的电流增大
解析:电源不计内阻,其输出电压等于电动势.当闭合S2时,电路的外电阻R变小,电路电流变大,故C对;电源的输出功率P出=E2R,所以电源输出功率应该变大,A正确;因并联部分两端的电压U并=E-UR1,闭合S2时UR1变大,所以U并变小,L1上消耗的功率变小,通过R3的电流也是变小的,故B、D错误.
答案:AC
三、非选择题(本题共3小题,共36分)
10.(10分)如图8所示,滑动变阻器R1的最大值是200 Ω,R2=R3=300 Ω,A、B两端电压UAB=8 V.
图8
(1)当开关S断开时,移动滑动片P,R2两端可获得的电压变化范围是多少?
(2)当S闭合时,移动滑动片P,R2两端可获得的电压变化范围又是多少?
解析:(1)当S断开时,滑动变阻器R1为限流式接法,R3及R1的下部不接在电路中,当滑动片P在最上端时,R2上获得的电压最大,此时R1接入电路的电阻为零,因此R2最大电压等于UAB=8 V,当滑动片P在最下端时,R1的全部与R2串联,此时R2上的电压最小,UR2=R2R1+R2UAB=4.8 V,所以R2上的电压变化范围为4.8 V~8 V.
(2)当S闭合时,滑动变阻器R1为分压式接法,当滑动片在最下端时,R2上的电压最小,此时R2与R3并联,再与R1的全部串联,R2与R3的并联电阻R′=R22=150 Ω,电压为U′=R′R1+R′UAB=150200+150×8 V=3.43 V,当滑动片在最上端时,R2上的电压最大等于UAB=8 V,所以R2上的电压范围为3.43 V~8 V.
答案:见解析
11.(14分)如图9所示是一种悬球式加速度计,它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度,金属球的质量为m,它系在金属丝的下端,金属丝的上端悬挂在O点,AB是一根长为L的粗细均匀的电阻丝,其阻值为R,金属丝与电阻丝接触良好,摩擦不计,电阻丝的中心C焊接一根导线,从O点也引出一根导线,两线之间接入一个电压表 ,(金属丝和导线的电阻不计).图中虚线OC与AB垂直,且OC=h,电阻丝AB接在电压为U的直流稳压电源上,整个装置固定在列车中并使AB沿着车前进的方向.列车静止时金属丝呈竖直状态,当列车加速或前进时,金属丝将偏离竖直方向,从电压表 的示数变化可以测出加速度的大小.
图9
(1)当列车向右做匀加速直线运动时,试导出加速度a与电压表读数U′的关系式(用U′、U、L、h及重力加速度g表示).
(2)用此装置测得的最大加速度是多少?
(3)为什么C点设置在电阻丝AB的中间?对电压表的选择有什么特殊要求?
解析:由题意可知,悬球式加速度计的原理是将运动学待测量—加速度,转化成了电学可测量—电压,找到联系加速度与电压的中间参量是解题的关键.
(1)设列车加速度为a时悬挂小球的金属丝偏离竖直方向θ角,这时小球受到的合外力为F=mgtanθ,根据牛顿第二定律F=ma得这时的加速度表达式为a=gtanθ,因为tanθ=DCh,将此式代入上式得a=g?DCh该式就是触点D的位移跟加速度的关系式.从电路部分来看,设此时电压表的读数为U′,根据串联电路的电压与电阻成正比,对粗细均匀的电阻丝来说,应有电压与电阻丝的长度成正比,即UU′=RABRDC=LDC.
所以DC=U′UL,故a=gU′LUh
上式中g、U、L、h都是常数,表明U′与a成正比;根据上式可以将电压表上的电压读数一一改写成对应加速度的数值,电压表便改制成了加速度计.
(2)这个装置测得最大加速度的情况是D点移到A点,这时的电压表读数U′=U2,所以amax=gL2h.
(3)C点设置在AB的中间的好处是:利用这个装置还可以测定列车做匀减速运动时的加速度,这时小球偏向OC线的右方.对电压表要求零点在中间,量程大于U2.
答案:(1)gU′LUh (2)gL2h (3)见解析
12.(12分)在用电压表和电流表测电池的电动势和内电阻的实验中,所用电压表和电流表的内阻分别为1 kΩ和0.1 Ω,图10中为实验原理图及所需器件图.
(1)在图中画出连线,将器件按原理图连接成实验电路.
图10
图11
(2)一位同学记录的6组数据见下表,试根据这些数据在图11中画出UI图象,根据图象读出电流的电动势E=________V,求出电池内阻r=________Ω.
I(A)0.120.200.310.320.500.57
U(V)1.371.321.241.181.101.05
解析:(1)按照实验原理图将实物图连接起来,如图甲所示.
(2)根据U、I数据,在方格纸UI坐标上找点描迹.如图乙,然后将直线延长,交U轴于U1=1.46 V,此即为电源电动势;交I轴于I=0.65 A,
注意此时U2=1.00 V,
由闭合电路欧姆定律得
r=E-U2I=1.46-1.000.65 Ω=0.71 Ω.
甲 乙
答案:(1)见解析甲图
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