（北京專用）2020版高考物理總復(fù)習 第十章 全章闖關(guān)檢測（含解析）

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1、全章闖關(guān)檢測 一、選擇題 1.在輸液時,藥液有時會從針口流出體外,為了及時發(fā)現(xiàn),設(shè)計了一種報警裝置,電路如圖所示。M是貼在針口處的傳感器,接觸到藥液時其電阻RM發(fā)生變化,導(dǎo)致S兩端電壓U增大,裝置發(fā)出警報,此時(　　) A.RM變大,且R越大,U增大越明顯 B.RM變大,且R越小,U增大越明顯 C.RM變小,且R越大,U增大越明顯 D.RM變小,且R越小,U增大越明顯 答案　C　當傳感器接觸藥液時,其阻值發(fā)生變化,導(dǎo)致S兩端電壓U增大,則M兩端電壓減小,可知RM應(yīng)變小;R與RM構(gòu)成并聯(lián)電路,其并聯(lián)總電阻為R并=RM·RRM+R=RM1+RMR,可知當R越大,RM減小相同值時,

2、R并減小得越多,因此S兩端電壓增大越明顯,選項C正確。 2.功率為10 W的發(fā)光二極管(LED燈)的亮度與功率為60 W的白熾燈相當。根據(jù)國家節(jié)能戰(zhàn)略,2016年前普通白熾燈應(yīng)被淘汰。假設(shè)每戶家庭有2只60 W的白熾燈,均用10 W的LED燈替代,估算出全國一年節(jié)省的電能最接近(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.8×108 kW·h B.8×1010 kW·h C.8×1011 kW·h D.8×1013 kW·h 答案　B　假設(shè)每戶每天只亮燈5個小時,每戶每年節(jié)電E=2×(60-10)×10-3×5×365 kW·h=182.5

3、kW·h。假設(shè)每戶有3口人,全國有4億戶左右。節(jié)電總值為E總=4×108×182.5 kW·h=7.3×1010 kW·h,故B正確。 3.如圖所示,C為兩極板水平放置的平行板電容器,閉合開關(guān)S,當滑動變阻器R1、R2的滑片處于各自的中點位置時,懸在電容器C兩極板間的帶電塵埃P恰好處于靜止狀態(tài)。要使塵埃P向下加速運動,下列方法中可行的是(　　) A.把R2的滑片向左移動 B.把R2的滑片向右移動 C.把R1的滑片向左移動 D.把開關(guān)S斷開 答案　A　塵埃P處于靜止狀態(tài),則重力與電場力平衡。若塵埃向下加速運動,則電場力減小,電容器兩極板間的電壓減小,故向左移動R2的滑片可以實現(xiàn)這

4、種變化,A正確、B錯。由于穩(wěn)定時R1支路無電流,故無論如何移動R1的滑片,電容器兩極板間的電壓都不會改變,故塵埃仍平衡,C錯誤。斷開開關(guān)S,電容器兩極板間電壓增大,極板間場強增大,塵埃所受電場力增大,其向上加速運動,故D錯。 4.當電阻兩端加上某一穩(wěn)定電壓時,通過該電阻的電荷量為0.3 C,消耗的電能為0.9 J。為在相同時間內(nèi)使0.6 C的電荷量通過該電阻,在其兩端需加的電壓和消耗的電能分別是(　　) A.3 V　1.8 J B.3 V　3.6 J C.6 V　1.8 J D.6 V　3.6 J 答案　D　設(shè)兩次加在電阻R上的電壓分別為U1和U2,通電的時間都為t。由公式W1=U1q

5、1和W1=U12Rt可得U1=3 V,tR=0.1。再由W2=U2q2和W2=U22Rt可求出U2=6 V,W2=3.6 J,故選項D正確。 5.一根長為L、橫截面積為S的金屬棒,其材料的電阻率為ρ,棒內(nèi)單位體積自由電子數(shù)為n,電子的質(zhì)量為m,電荷量為e。在棒兩端加上恒定的電壓時,棒內(nèi)產(chǎn)生電流,自由電子定向運動的平均速率為v,則金屬棒內(nèi)的電場強度大小為(　　) A.mv22eL　　　　　B.mv2Sne　　　　　C.ρnev　　　　　D.ρevSL 答案　C　金屬棒的電阻R=ρLS,自由電子定向移動形成的電流I=neSv,金屬棒兩端電壓U=IR,故金屬棒內(nèi)的電場強度E=UL=neSvρL

6、LS=nevρ,選項C正確。 6.如圖所示,電源內(nèi)阻不可忽略,電路中接有一小燈泡和一電動機。小燈泡L上標有“6 V　12 W”字樣,電動機的線圈電阻RM=0.50 Ω。若燈泡正常發(fā)光時,電源的輸出電壓為12 V,此時　(　　) A.整個電路消耗的電功率為24 W B.電動機的熱功率為12 W C.電動機的輸出功率為12 W D.電動機的輸入功率為12 W 答案　D　小燈泡正常發(fā)光,由I=PUL=2 A,得電路中電流為2 A,電動機的熱功率Q=I2·RM=2 W,B錯誤。電源的輸出功率P出=UI=12×2 W=24 W,因電源內(nèi)阻不可忽略,故整個電路消耗的電動率大于24 W,A錯

7、誤。電動機的輸入功率P入=(U-UL)I=(12-6)×2 W=12 W,D正確,C錯誤。 7.電源的效率η定義為外電路電阻消耗的功率與電源的總功率之比。在測電源電動勢和內(nèi)電阻的實驗中得到的實驗圖線如圖所示,圖中U為路端電壓,I為干路電流,a、b為圖線上的兩點,相應(yīng)狀態(tài)下電源的效率分別為ηa、ηb。由圖可知ηa、ηb的值分別為(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.34、14 B.13、23 C.12、12 D.23、13 答案　D　電源的效率η=UIEI=UE。a點對應(yīng)的路端電壓U為4個格所對應(yīng)的值,而電動勢E為6個格所對應(yīng)的值。因

8、此ηa=23;b點對應(yīng)的路端電壓為2個格所對應(yīng)的值,因此ηb=13。故D項正確。 8.某一電源的路端電壓與電流的關(guān)系和電阻R1、R2的電壓與電流的關(guān)系如圖所示。用此電源和電阻R1、R2組成電路。R1、R2可以同時接入電路,也可以單獨接入電路。為使電源輸出功率最大,可采用的接法是(　　) A.將R1單獨接到電源兩端 B.將R2單獨接到電源兩端 C.將R1、R2串聯(lián)后接到電源兩端 D.將R1、R2并聯(lián)后接到電源兩端 答案　A　由題意知電源的電動勢E=3 V,內(nèi)阻r=0.5 Ω,R1=0.5 Ω,R2=1 Ω,由電源的輸出功率特點可知A對。 9.利用金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特

9、點可以制成電阻溫度計。如圖甲所示為某種金屬導(dǎo)體的電阻R隨溫度t變化的圖線。如果用這種金屬導(dǎo)體做成測溫探頭,再將它連入如圖乙所示的電路中,隨著測溫探頭處待測溫度的變化,電流表示數(shù)也會發(fā)生變化。則在t1~t2溫度范圍內(nèi)　(　　) A.待測溫度越高,電流表的示數(shù)越大 B.待測溫度越高,電流表的示數(shù)越小 C.待測溫度升高,電流表的示數(shù)均勻增大 D.待測溫度升高,電流表的示數(shù)均勻減小 答案　B　溫度越高電阻R越大,電流越小,故B正確,A錯誤。由甲圖可知,電阻隨溫度的變化關(guān)系可寫成R=R0+kt,電路中電流I=Er+R=Er+R0+kt,因此待測溫度升高,電流表示數(shù)減小,但不會均勻減小,C、

10、D錯誤。 10.在“測量電源的電動勢和內(nèi)阻”的實驗中,某同學作出了兩個電源路端電壓U與電流I的關(guān)系圖線,如圖所示。兩個電源的電動勢分別為E1、E2,內(nèi)阻分別為r1、r2。如果外電路分別接入相同的電阻R,則兩個電源的(　　) A.路端電壓和電流不可能同時相等 B.輸出功率不可能相等 C.總功率不可能相等 D.效率不可能相等 答案　D　路端電壓U=E-rI,由此得出1、2圖線在縱軸上的截距分別為E1、E2,且E1>E2,斜率的絕對值表示兩電源內(nèi)阻,r1>r2,當外電路分別接入相同電阻R時,若R的U-I圖線為圖線3(如圖所示),斜率k=R,則兩個電源的路端電壓和電流相等,大小為U3、

11、I3,兩電源輸出功率(P=U3I3)相等,選項A、B錯;若定值電阻R的U-I圖線為圖線4(如圖所示),則該電阻接在E1和E2電源上時的總功率分別為P總1=E1I1,P總2=E2I2,因為E1>E2,而I1

12、工作時的電阻值。? (2)用下列器材設(shè)計一個實驗,測量該燈泡正常工作時的電阻值。 A.220 V交流電源 B.單刀雙擲開關(guān)一只 C.電阻箱一只(0~999.9 Ω,額定電流0.5 A) D.固定電阻一只(0.5 kΩ,額定電流0.3 A) E.交流電流表一只(0~0.3 A) 請在方框內(nèi)畫出電路原理圖。 答案　(1)1 210　小于　(2)見解析 解析　(1)正常工作時電壓為額定電壓,故有P=U2R,所以R=U2P=1 210 Ω;燈泡在正常工作時發(fā)熱,燈絲電阻率增大,電阻增大,因而用歐姆擋測量時阻值應(yīng)小于正常工作時的電阻值。 (2)應(yīng)用替代法。因電阻箱的最大阻值小于燈泡正

13、常工作電阻值,故應(yīng)串聯(lián)一固定電阻,電路原理圖如圖。 12.某同學通過查找資料自己動手制作了一個電池。該同學想測量一下這個電池的電動勢E和內(nèi)電阻r,但是從實驗室只借到一個開關(guān)、一個電阻箱(最大阻值為999.9 Ω,可當標準電阻用)、一只電流表(量程Ig=0.6 A,內(nèi)阻rg=0.1 Ω)和若干導(dǎo)線。 (1)請根據(jù)測定電動勢E和內(nèi)電阻r的要求,設(shè)計圖甲中器件的連接方式,畫線把它們連接起來。 　　(2)接通開關(guān),逐次改變電阻箱的阻值R,讀出與R對應(yīng)的電流表的示數(shù)I,并作記錄。當電阻箱的阻值R=2.6 Ω時,其對應(yīng)的電流表的示數(shù)如圖乙所示。處理實驗數(shù)據(jù)時,首先計算出每個電流值I的倒數(shù) 1

14、I;再制作R-1I 坐標圖,如圖丙所示,圖中已標注出了R,1I的幾個與測量對應(yīng)的坐標點。請你將與圖乙實驗數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標點也標注在圖丙上。 　　(3)在圖丙上把描繪出的坐標點連成圖線。 (4)根據(jù)圖丙描繪出的圖線可得出這個電池的電動勢E=　　　　V,內(nèi)電阻r=　　Ω。? 答案　(1)見圖甲 甲 乙 (2)見圖乙 (3)見圖乙 (4)1.5(1.46~1.54)　0.3(0.25~0.35) 解析　(1)(2)(3)見答案　(4)由歐姆定律I=ER+r+rg 得R=EI-(r+rg),由圖像斜率和截距可得答案。 13.如圖甲所示為一測量電解液電阻率的玻璃容器,P、Q

15、為電極,設(shè)a=1 m,b=0.2 m,c=0.1 m,當里面注滿某電解液,且P、Q加上電壓后,其U-I圖線如圖乙所示,當U=10 V時,求電解液的電阻率ρ是多少? 答案　40 Ω·m 解析　由題圖乙可求得U=10 V時電解液的電阻為 R=UI=105×10-3 Ω=2 000 Ω 由題圖甲可知電解液長為l=a=1 m 橫截面積為S=b·c=0.02 m2 結(jié)合電阻定律R=ρlS 得ρ=RSl=2000×0.021 Ω·m=40 Ω·m。 14.(2017順義二模)對于金屬導(dǎo)體,從宏觀上看,其電阻定義式為:R=UI。金屬導(dǎo)體的電阻滿足電阻定律:R=ρLS。在中學教材中,我們是

16、從實驗中總結(jié)出電阻定律的,而“金屬經(jīng)典電子論”認為,電子定向運動是一段一段加速運動的接替,各段加速都是從定向速度為零開始。設(shè)有一段通電金屬導(dǎo)體,其長為L,橫截面積為S,自由電子電荷量為e、質(zhì)量為m,單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為n,自由電子兩次碰撞之間的時間為t0。試利用“金屬經(jīng)典電子論”,從理論上推導(dǎo)金屬導(dǎo)體的電阻R∝LS。 答案　見解析 解析　設(shè)導(dǎo)體兩端的電壓為U,自由電子定向運動的平均速率為v; 由牛頓運動定律和運動學規(guī)律得v=vm2=at02=eE2mt0 從微觀上看,電流I=neSv 綜上,由電阻的定義式得R=UI=ELneSv=ELneSat02=ELneSeE2mt0=2mne

17、2t0·LS 所以R∝LS 15.如圖所示,是一提升重物用的直流電動機工作時的電路圖。電動機內(nèi)電阻r=0.8 Ω,電路中另一電阻R=10 Ω,直流電壓U=160 V,電壓表示數(shù) UV=110 V。試求: (1)通過電動機的電流; (2)輸入電動機的電功率; (3)若電動機以v=1 m/s勻速豎直向上提升重物,求該重物的質(zhì)量。(g取10 m/s2) 答案　(1)5 A　(2)550 W　(3)53 kg 解析　(1)由電路中的電壓關(guān)系可得電阻R兩端電壓UR=U-UV=(160-110) V=50 V 流過電阻R的電流IR=URR=5010 A=5 A 則通過電動機的電流IM

18、=IR=5 A (2)電動機兩端電壓UM=UV=110 V 輸入電動機的電功率P電=IMUM=550 W (3)電動機的發(fā)熱功率P熱=IM2r=20 W 電動機輸出的機械功率P機=P電-P熱=530 W 又因P機=mgv,所以m=P機gv=53 kg 16.在如圖所示的電路中,R1=2 Ω,R2=R3=4 Ω,當開關(guān)K接a時,R2上消耗的電功率為4 W,當開關(guān)K接b時,電壓表示數(shù)為4.5 V。試求: (1)當開關(guān)K接a時,通過電源的電流和電源兩端的電壓; (2)電源的電動勢和內(nèi)電阻; (3)當開關(guān)K接c時,通過R2的電流。 答案　(1)1 A　4 V　(2)6 V　2

19、Ω　(3)0.5 A 解析　(1)開關(guān)K接a時,R1被短路,電路為R2的簡單電路,由P2=I2R2得 通過電源的電流為I=P2R2=1 A 電源兩端的電壓等于R2兩端的電壓為:U=IR2=1×4 V=4 V (2)由閉合電路歐姆定律得 當開關(guān)K接a時,有:E=U+Ir 代入得E=4+r 當開關(guān)K接b時,電壓表示數(shù)為4.5 V,R外=R1+R2=6 Ω I'=U'R外=0.75 A 此時E=4.5+0.75r 聯(lián)立解得E=6 V,r=2 Ω (3)當開關(guān)K接c時,R2與R3并聯(lián)后與R1串聯(lián) R23=R2R3R2+R3 R總=R1+r+R23=6 Ω 總電流I″=ER總

20、=1 A 通過R2的電流為I2=12I″=0.5 A 17.在如圖所示的電路中,電池的電動勢E=5 V,內(nèi)電阻r=10 Ω,固定電阻R=90 Ω,R0是可變電阻。在R0由0增加到 400 Ω的過程,求: (1)可變電阻R0上消耗熱功率最大的條件和最大熱功率; (2)電池的內(nèi)電阻r和固定電阻R上消耗的最小熱功率之和。 答案　見解析 解析　(1)可變電阻R0上消耗的熱功率 P1=I2R0=ER+R0+r2R0=25R0(R0+100)2 　=25(R0-100)2R0+400 由上式可得:當R0=100 Ω時,P1有最大值P1m=25400 W=116 W。 (2)r與R上消耗的熱功率之和 P2=I2(R+r)=25(R0+100)2×100 由上式可知,R0最大時,P2最小,即當R0=400 Ω時,P2有最小值P2min=25(400+100)2×100 W=0.01 W。 12