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【赢在高考】2013届高三物理一轮配套练习7实验(1)测量电阻 测定金属的电阻率 新人教版选修3-1

时间:2014-10-03


第七章 第一节

恒定电流

描述电路的基本概念 ? 部分电路

随堂演练巩固 1.(2011 全国理综,17)通常一次闪电过程历时约 0.2 它由若干个相继发生的闪击构 ? s 成.每个闪击持续时间仅 40 -80 ,电荷转移主要发生在第一个闪击过程中.在某一次闪 电前云地之间的电势差约为 1. 0 ?10 V,云地间

距离约为 1 km;第一个闪击过程中云地间转
9

移的电荷量约为 6 C,闪击持续时间约为 60 ? s .假定闪电前云地间的电场是均匀的.根据以 上数据,下列判断正确的是 ( A.闪电电流的瞬时值可达到 1?10
5

) A
14

B.整个闪电过程的平均功率约为 1 ? 10 C.闪电前云地间的电场强度约为 1 ? 10

W V/m
6

6

D.整个闪电过程向外释放的能量约为 6 ?10 J 【解析】 由电流的定义 I=Q/t 知
5 A ? 1?10 A,选项 A 正确; I ? 60?6 10?6

整个过程的平均功率 P ? W t ? 有E ?
U d
9

qU t

10 ?0?10 W ? 3 ?10 W(t 代 0.2 或 0.3),选项 B 错误; ? 6?10 ?2
9

6 ?0?10 ? 11 V/m ? 1?10 V/m,选项 ?103

正确

整个过程向外释放的能量为电场力做的功

6 ?109

选项

错误

【答案】AC 2.一根粗细均匀的金属导线,两端加上恒定电压 U 时,通过金属导线的电流强度为 I,金属导线中 自由电子定向移动的平均速率为 v,若将金属导线均匀拉长,使其长度变为原来的 2 倍,仍给 它两端加上恒定电压 U,则此时… ( )
I A.通过金属导线的电流为 2 I B.通过金属导线的电流为 4 v C.自由电子定向移动的平均速率为 2 v D.自由电子定向移动的平均速率为 4

【解析】 金属导线均匀拉长 2 倍,则导线的横截面积变为原来的 1 由电阻定律可得,导线的电 2?
I 阻变为原来的 4 倍,由欧姆定律可得,通过金属导线的电流变为原来的 1 即为 4 ? A 错误,B 正 4?

1

确;由电流的微观表达式 I=nqSv,可以解得金属导线中自由电子定向移动的平均速率变为原
v 来的 1 即为 2 ? D 错误,C 正确. 2?

【答案】BC 3.如图,已知两只灯泡 L1 、 L2 分别标有 和 另外有一

只滑动变阻器 R,将它们连接后接入 的电路中,要求两灯泡都正常发光,并使整个电 路消耗的总功率最小,则应使用下面哪个电路( )

【解析】 A、C 两图中灯泡不能正常发光.B、D 中两灯泡都能正常发光,它们的特点是左右两部 分的电流、电压都相同,因此消耗的电功率一定相等.可以直接看出:B 图总功率为 200 W,D 图总功率为 320 W,所以选 B. 【答案】 B 4.一只电炉的电阻和一台电动机线圈电阻相同,都为 R,设通过的电流相同,时间相同,电动机正 常工作,则( ) A.电动机和电炉发热相同 B.电动机消耗的功率和电炉一样大 C.电动机两端电压大于电炉两端电压 D.电动机和电炉两端电压相同 【解析】 由焦耳定律 Q ? I Rt 知,电炉与电动机发热相同,A 对;对电动机 U>IR,消耗的功率
2

2 2 P 2 ? UI ? I R? 所以电动机消耗的功率比电炉的大 ,B 错 ; 1 ? UI ? I R? 而电炉是纯电阻 ? P

电动机两端电压大于电炉两端电压,C 对 【答案】 AC



5.如图所示,电源电动势 E=6 V,当开关 S 闭合后,小灯泡 L1 和 L 2 都不亮.现用一电压表检测故

2

障,已测得

Uac ?Uad ? Uae ? 6 V ?U ab ? 0? 那么以下判断正确的是(
的 ab 段 电 路 断 路 , 其 他 部

)

A.



L









B.含 L 2 的 bc 段电路断路,其他部分无问题 C.含 R 的 cd 段电路断路,其他部分无问题 D.ab 段和 bc 段电路可能都是断路的 【解析】 由题设知故障为开路,又由测量结果

Uac ? Uad ? Uae ? 6 V,可知电源部分,开关

部分,变阻器部分都是完好的,C 错;L 1 和 L2 的这部分电路发生了开路. 如只是 L 1 断开,此时 U ab 就等于电源的开路电压,即 L 1 断开,可知 A 是错误的. 如只是 L 2 断开,此时 L 1 无电流通过,为一等势体,故 Uab ? 0 成立,可知 B 正确. 同样,L 1 、L 2 都断开时 ?U ab ? 0 也成立,故可知 D 正确. 【答案】 BD

Uab? 6 V,而实测 U ab ? 0? 故不可能只是

3

6.节日挂在树上或商店门口的小彩灯通电后发出绚丽的色彩,众多小彩灯是先和电阻 R 并联后 再串联接到 220 V 的电源上,其简化的电路如图所示.下面对此电路正确的认识是( )

A.当某小彩灯灯丝断时,由于 R 的导电作用仍保持整个电路通路,其他灯仍能发光 B.R 的作用是分流,使小彩灯的电流不至太大 C.R 的作用是分压,使得小彩灯不被烧坏 D.为了节能,R 的阻值要大于小彩灯的灯丝电阻 【解析】 R 的阻值大于灯丝的电阻,所以其分流作用很小. 【答案】AD 7.( ☆ 选做题 ) 如图所示的电路中 , 三个电阻的阻值之比为 R1 ∶ R2 ∶ R3 =1 ∶ 2 ∶ 3,电流表

A1 、 A2 和 A3 的内电阻均可忽 略 , 它 们的读数分别为 I1 、 I 2 和 I 3 ? 则 I3
∶ ∶

I1 ∶ I 2 ∶

.如果把图中的电流表 A 1 和 A2 换成内阻非常大的电压

表 V1 和 V2 , 则 它 们 的 示 数 U1 和 U 2 及 总 电 压 U 的 比 值 U1 ∶ U 2 ∶ U= ∶ ∶ .

【解析】 解答本题的关键是正确分析电路的结构.我们把原图中各结点分别标上字母,如图(1) 所示.由于三个电流表的内阻都可以忽略,可以认为各电流表的两端的电势是相等的,即图中 A 点与 C 点电势相等,B 点与 D 点电势相等,为此我们确定三个电阻是并联的,不画电流表的等

4

效电路图如图(2)所示,画出电流表的等效电路图如图(3)所示.

从 图 (2) 可 以 看 出 , 三 电 阻 是 并 联 在 电 路 中 的 , 因 此 通 过 三 电 阻 的 电 流 之 比 I R1 ∶ I R 2 ∶
1 1 1 ∶R ∶R I R3 ? R ? 6 ∶3∶2. 3 1 2

从图(3)可以看出,电流表 A 1 测量的是通过 R2 和 R3 的电流,电流表 A2 测量的是通过 R 1 和 R2 的 电流,而 A3 测量的是通过干路的总电流,因此 I1 ∶ I 2 ∶ I 3 =5∶9∶11. 如果把原图中的电流表 A 1 和 A2 换成内阻非常大的电压表 V1 和 V2 ? 则三个电阻是串联在电路中 的,电压表 V1 测量的是电阻 R1 和 R2 两端的电压,而电压表 V2 测量的是电阻 R2 和 R3 两端的 电压,因此 U1 ∶ U 2 ∶U=3∶5∶6. 【答案】5 9 11 3 5 6

课后作业夯基 (时间:45 分钟 必做题满分:100 分 选做题:10 分) 一、不定项选择题(本题共 8 小题,每小题 8 分,共 64 分.选对但不全的得 5 分) 1.元件 A、 B、 C 的伏安曲线如图所示,三个元件在相同的电压作用下,相同时间内发出的热量 QA 、

QB 、 QC 之间的关 系是

5

A. QA ? QB ? QC B. QA ? QB ? QC C. QA ? QB ? QC D.因 A、C 是非线性元件,故无法判断 【解析】 根据题图可知,电压相同时,电流 I A ? I B ? IC ? 因 所以 QA ? QB ? QC .

【答案】 B 2.在神经系统中,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 ? ? 8 ?

106 ? m .

某生物体中某段髓质神经纤维可看做高 、半径为 4 cm 的圆柱体,当在其两端加上 电压 U=100 V 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.0.31 ? A C.0.15 ? A B.0.62 ? A D.0.43 ? A
L S

【解析】 由电阻定律,圆柱体的电阻为 R ? ?

代入数值得 ? ? ?L ? 由欧姆定律 I ? U R? r2

?A

正确.

【答案】 A 3.家用电器即使没有使用,只要插头插在电源上处于待机状态,就会消耗电能.根据下表提供 的数据,估算这些电器待机 1 天耗电约为( )

6

A.0.3 度

B. 0.6 度

C.0.9 度

D. 1.2 度
5

【解析】 题中所述用电器一天耗电 W=Pt=(4 ?1 ? 4 ? 2) ? 24 ? 3 600 J=9. 5 ?10
9?5?10 数为 3 度 ?6?10 6
5

J,耗电度



选项 A 正确.

【答案】A 4. 如 图 所 示 , 因 线 路 故 障 , 接 通 开 关 K 时 , 灯 L1 和 L 2 均 不 亮 , 用 电 压 表 测 得 Ucd ?

?Uab ? 0?Ubd ? 0? 由此可知开路 处为

A.灯 L1

B. L 2

C .变阻器

D.不能确定

解析:U cd =4v 说明 c-a-b-d 通路,排除掉 A,B 选项;U bd =0 说明 b-a-c-d 某处断路,综上只 能是变阻器开路,C 正确。 5 如图所示,厚薄均匀的矩形金属薄片边长 当将 A 与 B 接入电压为 U 的 电路中时,电流强度为 1 A,若将 C 与 D 接入电压为 U 的电路中,则电流为 ( )

7

A.4 A

B.2 A

C. 1 A 2

D. 1 A 4

【解析】 设金属薄片厚度为 h,当将 A 与 B 接入电压为 U 的电路中时 ? U I ? 入电压为 U 的电路中 ? U I' ? ?
Lad
ab

?

Lab Lad

?将 C 与 D 接

? 二式相除得: II ' ?

L2 ab L2 ad

? I ′=4 A,选 A.

【答案】 A 6.投影仪的光源是强光灯泡 ,发光时必须用风扇给予降温 .现设计投影仪的简易电路,要求:带 动风扇的电动机先启动后,灯泡才可以发光;电动机未启动时,灯泡不可以发光.电动机的电 路元件符号是,则下图中符合设计要求的是 ( )

【解析】 (1)电动机和灯要能各自独立工作,互不影响,两者必须是并联. (2)要能保证电动机先启动.设计 A 是串联;设计 B 是电动机和灯泡同时工作;设计 C 中若先合上

S1 灯不亮,电动机也不启动,若先合上 S 电动机先启动,再合上 S1 灯泡才工作,符合设计要求;

8

设计 D 中若合上 S 后,先合上 S1 灯泡就开始工作,而电动机还没启动,不符合要求. 【答案】 C 7.(2011 江苏镇江模拟)如图所示,电阻

R1

? ,电动机绕线电阻 R2 ? 10 ? . 当电键

S 断开时,电流表的示数是 当电键 S 合上后,电动机转动起来,电路两端的电 压不变,此时电流表的示数 I 和电路消耗的电功率 P 应满足( )

A.I=1.5 A C.P=15 W

B.I<1.5 A D.P<15 W

【 解 析 】 S 断 开 时 , 电 路 两 端 的 电 压 U=I′ R1 ? 10 V.S 合 上 后 , 流 过 电 动 机 的 电 流
U R2

?1

则电流表的示数 I=I′+I″<1.5 A,电路消耗的电功率 P=IU<15 W,选项 BD

正确. 【答案】 BD 8. 如图所示电路 , 电流表 A 1 和 A 2 为两个相同的毫安表 , 当电路两端接某一恒定电压的电源 时,A 1 的示数为
2

的示数为 2 mA.现将 A 2 改接在 R2 所在支路上,如图中虚线所示, )

再接入原来的恒定电压电源,那么,关于 A 1 与 A 2 的示数情况,以下说法正确的是(

9

A. A 1 示数增大 ? A2 示数增大 B. A 1 示数增大 ? A2 示数减小 C. A 1 示数增大 ? A2 示数不一定减小 D. A 1 示数不一定增大,A 2 示数也不一定增大 【解析】 由电流表示数知 ? R2 ? R1? 将 A 2 改接在 R2 所在支路上,两支路电阻差别更大,并联部 分阻值一定减小,则 A 1 示数增大 ? R2 所在支路原来的电流为 1 mA,现在这个支路电阻更大, 所以这个支路电流就更小了,所以 A 2 示数减小 选

【答案】 B 二、论述 ? 计算题(本题共 2 小题,共 36 分) 9.(18 分)如图为摩托车转向灯光电路,S 为转向开关,它是三掷开关.D 为转向指示灯(装在仪表 内). RD1 、RD2 为前后两个右转向灯 ? LD1 、LD2 为前后两个左转向灯.已知电源电压为 6 V, 内阻不计,四只转向灯用”6 V 15 W”的灯泡,D 用”6 V 1 W”的小灯泡.

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试判断:当转向开关 S 与 1 连通时电路中各灯的发光情况?要求通过计算说明. 【解析】 转向开关 S 与 1 连通时电路中各灯的发光情况:前后右转向灯 RD1 、 RD2 正常发光, 指示灯 D 正常发光,左指示灯不发光. (3 分)
36 ? 转向灯电阻 R1 ? U 2 / P 1 ? 15

=2.4 ? =36 ?

. (3 分) . (3 分)

指示灯电阻 R2 ? U 2 / P 2 ?

36 1

?

每只右转向灯均获得 6 V 电压,正常发光; (3 分) 每只左转向灯获得电压 U1 ? 指示灯获得电压 U 2 ?
R2U R1 ? R2 2
R1 U 2 1 R1 ? R2 2

? 0 .2 V 远小于正常发光电压 6 V,所以不能发光. (3 分)

? 5 .8 V 接近正常发光电压 6 V,基本上正常发光. (3 分)

【答案】 前后右转向灯 RD1 、 RD2 正常发光,指示灯 D 正常发光,左指示灯不发光. 10.(18 分)电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器,它们一般具有加热和保温功能,其 工作原理大致相同.图①为某种电热式电器的简化电路图,主要元件有电阻丝 R1 、 R2 和自动 开关 S.

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(1)当自动开关 S 闭合和断开时,用电器分别处于什么 状态 (2)用电器由照明电路供电(U=220 V),设加热时用电器的电功率为 400 W,保温时用电器的电功 率为 40 W,则 R1 和 R2 分别为多大? (3)若将图①中的自动开关 S 换成理想的晶体二极管 D,如图②所示,其他条件不变,求该用电器 工作 1 小时消耗的电能. 【解析】 (1)S 闭合,处于加热状态;S 断开,处于保温状态. (3 分) (2)由电功率公式得 加热时: P 1 ? 保温时: P2 ?
U2 R1 U2 R1 ? R2

(3 分) (3 分)

联立二式得 R1 ? 121 ? ? R2 ? 1 089 ? . (3 分) (3)理想的晶体二极管具有单向导电的特点 ,当二极管正向导电时,用电器处于加热状态,电 流反向时,二极管没有电流通过,用电器处于保温状态
t t kW ? h (或 7. 92 ?105 J). (6 分) W ?P 1 2 ?P 2 2 ? 0 .22

【答案】 (1)加热 保温 (2)121 ?
5 (3)0.22 kW ? h (或 7. 92 ?10 J)

1 089 ?

三、选做题(10 分) 11.A、B 两地间铺有通信电缆,长为 L,它是由两条并在一起彼此绝缘的均匀导线组成的,通常称 为双线电缆.在一次事故中经检查断定是电缆上某处的绝缘保护层损坏 ,导致两导线之间漏 电,相当于该处电缆的两导线之间接了一个电阻 .检查人员经过下面的测量可以确定损坏处 的位置: (1)令 B 端的双线断开,在 A 处测出双线两端间的电 阻 RA (2)令 A 端的双线断开,在 B 处测出双线两端的电阻 RB ; (3)在 A 端的双线间加一已知电压 U A ? 在 B 端用内阻很大的电压表测出两线间的电压 U B .

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试由以上测量结果确定损坏处的位置. 【解析】 设双线电缆每单位长度的电阻为 r,漏电处的电阻为 R,漏电处距 A 为 x,题设测量 过程可用如图所示的电路表示,

则 A、A′间的电阻 RA ? rx ? R ① (2 分) B、B′间的电阻 RB ? r ( L ? x) ? R ② (2 分) 当 A、 A′间加电压 U A 时,在 B、 B′间用内阻很大的电压表测出的电压 U B 等于 R 两端电压(电
A 缆上近似看做无电流、电势降落),根据欧姆定律有 ? rx? R ?

U

UB R



(4 分)

联立解得 ? x ?

RA L (U A ?U B ) ( RA ? RB )(U A ? 2 RAU B )

.

(2 分)

A A B 【答案】 漏电处距 A ( RA ? R B )(U A ? 2 RAU B )

R L (U ?U )

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