单元检测五
(时间:60分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共12小题,每小题3分,共36分)
1.下列物品,通常情况下属于导体的是( )
A.塑料笔杆
B.橡胶手套
C.不锈钢尺
D.陶瓷碗
答案C
解析不锈钢尺是导体,塑料笔杆、橡胶手套、陶瓷碗属于绝缘体,故选项C正确。
2.(2018·山东泰安中考)家庭常用的电吹风既能吹冷风又能吹热风。下列电路中最符合电吹风工作要求的是( )
答案A
3.
在右图所示电路中,R1的阻值为4 Ω,当开关S1和S2都闭合时,电流表示数为3 A;当只闭合S2时,电流表示数为2 A,下列说法正确的是( )
A.电源电压为6 V
B.R2的阻值为1 Ω
C.S1和S2都闭合时,R2消耗的功率为18 W
D.只闭合S2时,电路消耗的总功率为24 W
答案D
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4.在做电学实验时,有时会遇到电路元件接触不良现象,一般要利用电压表来检测故障发生的位置。小强同学连接了如图所示的电路,开关闭合后灯泡不亮,电流表的示数为零,此时用电压表测得a、d间的电压不为零,a、c间的电压为零,c、d间的电压不为零,这说明( )
A.电源接线柱接触不良
B.开关的触片或接线柱接触不良
C.电流表接线柱接触不良
D.灯泡灯丝断了或灯座接触不良
答案B
解析开关闭合后,电灯不亮,电流表无示数,说明电路中出现断路现象;用电压表检测时,发现a、d间的电压不为零,说明a、d之间无断路;c、d间的电压不为零,而a、c两点间的电压为零,说明a、c之间无断路,因此是开关出现断路现象。
5.手机工作原理可简化为如图所示电路,R是阻值已知的定值电阻,U是手机工作部件两端电压,I是电路中的电流。手机在工作过程中,电池的电压会发生变化,U与I的比值随I的变化而变化,手机正常工作时,要对U和I进行监测。若测量出R两端电压UR,则( )
A.只能监测U
B.只能监测I
C.既能监测U,也能监测I
D.既不能监测U,也不能监测I
答案B
解析由题意可知,R是阻值已知的定值电阻,与手机工作部件串联,测量出UR,则根据欧姆定律可得知I的值,故可监测I。由于电池电压是变化的,则根据串联电路的电压特点无法监测手机工作部件两端的电压U;且U与I的比值随I的变化而变化,即手机工作部件的电阻是变化的,故也无法根据串联电路的分压原理监测U,故只能监测I,选项B正确。
6.
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在右图所示的电路中,当闭合开关S后,发现两灯都不亮,电流表的指针几乎指在零刻度线,电压表指针则有明显偏转。经检查除小灯泡外,其余器材的连接良好,造成这种情况的原因可能是( )
A.灯泡L2短路 B.灯泡L2断路
C.灯泡L1断路 D.两个灯泡都断路
答案B
解析从题图可看出,电路为串联电路,电压表测灯L2两端的电压,而电流表无示数,且灯泡不亮,则判断电路出现了断路,又由于电压表有示数,则可判断电压表与电源的两极连接完好,因此只有灯L2出现了断路,选项B正确。
7.
如图所示的电路中,电源电压恒定,R1为定值电阻,闭合开关S,滑动变阻器R2的滑片P由b端移到a端的过程中,下列说法正确的是( )
A.电压表和电流表的示数都变大
B.电压表和电流表的示数都变小
C.电压表的示数变大,电流表的示数变小
D.电压表的示数变小,电流表的示数变大
答案A
解析定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,电流表测量的是整个电路中的电流,电压表测量的是定值电阻两端的电压。滑动变阻器的滑片P由b端移到a端的过程中,滑动变阻器接入电路的阻值变小,由串联电路电阻的特点可知,电路中的总电阻变小,由欧姆定律I=UR可知,电路中的电流变大,即电流表的示数变大。定值电阻R1的阻值不变,而电路中的电流变大,由公式U=IR可知,定值电阻R1两端的电压变大,即电压表的示数变大。故正确的选项为A。
8.
在右图所示电路中,电源电压保持不变,只闭合开关S,电流表的示数为0.2 A,再闭合开关S1,电流表的示数变化了0.3 A。那么闭合S、S1后,R1与R2的电功率之比是( )
A.2∶3 B.3∶2
C.5∶2 D.1∶2
答案A
解析由题图可知,当只闭合开关S时,只有R1接入电路中,电流表的示数即通过电阻R1的电流I1=0.2A;当闭合S、S1后,R1与R2并联,电流表的示数变化了0.3A,则通过R2的电流I2=0.3A,R1与
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R2的电功率之比P1P2=UI1UI2=I1I2=23,则滑动变阻器连入电路的最小阻值R滑'=4.5V-2.5V0.5A=4Ω,故正确的选项为A。
9.如图所示的实例中,符合安全用电要求的是( )
答案B
解析用湿布擦拭工作的台灯容易发生触电事故,选项A错误;发生触电事故时先切断电源,选项B正确;使用绝缘层破损的导线,容易漏电或发生触电事故,选项C错误;在输电线上晾晒衣服,容易发生短路,引起火灾等事故,选项D错误。
10.实验中绘出了小灯泡的电流与电压关系的U-I图象如图甲所示,则图乙中有关此小灯泡功率P与U2或P与I2的图象可能正确的是( )
甲
乙
答案D
解析由题图甲可知,电阻随着电压和电流的增大而增大。由P=U2R可知,在P-U2
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图象上某点与原点连线相对于横轴的倾斜程度反映了该点电阻的倒数,因随电压变大,电阻的倒数会变小,故选项A、B错误。由P=I2R可知,在P-I2图象上某点与原点的连线相对于横轴的倾斜程度反映了物体在该点电阻的大小,因物体的电阻随电流的增大而增大,故其倾斜程度应越来越大,故选项C错误D正确。
11.如图所示,在研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验中,下列分析正确的是( )
A.甲、乙两次实验都应用了控制变量法
B.甲实验通电一段时间后,左侧容器内空气吸收的热量更多
C.乙实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系
D.乙实验通电一段时间后,右侧U形管中液面的高度差比左侧的大
答案A
解析甲、乙两次实验中用到的研究物理问题的方法是控制变量法和转换法,故选项A正确;甲实验两电阻丝串联,则通过电阻丝的电流和通电时间相同,右侧电阻阻值大,由焦耳定律Q=I2Rt可知,右侧电阻产生热量多,则右侧容器内空气吸收的热量多,故选项B错误;乙实验,右侧电阻丝与另一电阻丝并联,故左右容器中电阻丝的电阻和通电时间相同,但通过电阻的电流不同,所以研究电流产生的热量与电流的关系,故选项C错误;乙实验,右侧电阻丝与另一电阻丝并联,故左右容器中电阻丝的电阻和通电时间相同,由焦耳定律Q=I2Rt可知,左侧电阻产生热量多,则左侧容器内空气吸收的热量多,气体压强大,即左侧U形管中液面的高度差比右侧的大,故选项D错误。
12.图甲所示的电路中,R为滑动变阻器,R0为定值电阻,电源电压为8 V恒定不变。(不计温度对电阻的影响)在滑片P滑动过程中,电压表与电流表的示数变化如图乙所示,则根据图象信息,下列说法错误的是( )
A.R0阻值是5 Ω
B.电路的最大总功率是12.8 W
C.电路的最小总功率是0.8 W
D.滑动变阻器的最大阻值是35 Ω
答案C
解析当滑动变阻器接入电路的电阻最小时,电路为R0的简单电路,由题图乙可知I最大=1.6A,由欧姆定律得R0=UI最大=8V1.6A=5Ω,故选项A正确;电路的最大功率P最大=UI最大=8V×1.6A=12.8W,故选项B正确;当滑动变阻器接入电路的电阻最大时,电路中的电流最小,由题图乙可知I最小=0.
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2A,电路的总电阻为R总=UI最小=8V0.2A=40Ω,滑动变阻器的最大阻值为R=R总-R0=40Ω-5Ω=35Ω,故选项D正确;电路的最小功率为P最小=UI最小=8V×0.2A=1.6W,故选项C错误,符合题意。
二、填空题(本题每空2分,共22分)
13.(2018·安徽中考)某定值电阻两端加上10 V的电压时,测得通过它的电流为2 A,则其阻值为 Ω。若电压为0,则它的阻值为 Ω。
答案5 5
14.图甲所示电路中,当闭合开关S后,两个电压表指针偏转角度相同,指针位置如图乙所示。电阻R2两端的电压为 V,电阻R1、R2的阻值之比为 。
答案1.6 4∶1
15.
右图是甲、乙两导体的电流与电压的关系图象,由图可知甲的电阻是 Ω。若将甲和乙并联接在电路中,通过它们的电流之比I甲∶I乙= 。
答案10 2∶1
解析由图象可知,当U甲=U乙=2V时,I甲=0.2A,I乙=0.1A,由I=UR可得,两电阻的阻值分别为R甲=U甲I甲=2V0.2A=10Ω,R乙=U乙I乙=2V0.1A=20Ω;将甲和乙并联接在电路中时,因并联电路各支路两端的电压相等,所以,通过它们的电流之比为I甲I乙=UR甲UR乙=R乙R甲=20Ω10Ω=21。
16.在下图所示电路中,电源电压不变,电灯L标有“6 V 1.2 W”字样。当开关S1、S2均闭合时,电灯L恰能正常发光,电流表示数为0.5 A。则:
(1)电动机两端的电压为 V,通过电动机的电流为 A。
(2)通电1 min电路消耗电能 J。
答案(1)6 0.3 (2)180
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解析(1)并联电路两端的电压等于电源电压,小灯泡正常发光,电压即为额定电压6V,通过小灯泡的电流IL=PLUL=1.2W6V=0.2A。并联电路中,干路中的电流等于各支路电流之和,所以通过电动机的电流IM=I总-IL=0.5A-0.2A=0.3A。(2)通电1min电路消耗电能W=Pt=UIt=6V×0.5A×60s=180J。
17.下表为某电烤箱铭牌的部分参数,电烤箱的简化电路如图所示。当开关S闭合时,电烤箱处于 温挡。当电烤箱在高温挡工作时,1 min消耗的电能是 J。
额定电压
220 V
额定功率
高温挡
1 100 W
低温挡
440 W
答案高 6.6×104
解析根据电功率公式P=U2R,在电源电压一定的情况下,总电阻越小,总功率越大;开关闭合,R2短路,电路中只有R1发热,比开关断开时(R1与R2串联)电阻小,电路消耗的总功率变大,所以电烤箱处于高温挡,此时通电1min消耗的电能W=Pt=1100W×60s=6.6×104J。
三、实验探究题(本题共20分)
18.(6分)在探究相同电压下,电流与电阻的关系的实验中,老师提供的实验器材有电源(电压恒为4.5 V),电流表、电压表各一个,开关一个,四个定值电阻(5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω),两只滑动变阻器(规格分别为“20 Ω 2 A”“50 Ω 1 A”),导线若干。
(1)请根据图甲的电路图用笔画线将图乙实物图连接完整(注意电流表的量程选择)。
(2)小李实验时,在a、b间先接入5 Ω的电阻,闭合开关,移动滑片P,使电压表的示数为1.5 V,并记下相应的电流值;再改接10 Ω的电阻,此时滑片P应向 (选填“E”或“F”)端移动,小李移动变阻器滑片P的目的是 。
(3)小李为完成用四个定值电阻进行的实验,他应选择的滑动变阻器规格是 。他这样选择的理由是
。
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答案(1)如图所示
(2)F 保持定值电阻两端的电压为1.5 V不变
(3)“50 Ω 1 A” 当20 Ω的电阻接入a、b间时,为使电压表的示数为1.5 V,滑动变阻器接入电路中的阻值是40 Ω。若选用规格为“20 Ω 2 A”的滑动变阻器,无论怎样移动滑片P,电压表的示数始终无法达到1.5 V
解析(1)保持定值电阻两端的电压为1.5V,若5Ω电阻接入时,电路中的电流为0.3A,所以电流表应选0~0.6A量程,在图乙中将电流表的“-”接线柱跟b连接,将电流表的“0.6”接线柱跟开关的右端接线柱连接即可。(2)研究电流跟电阻的关系时,应保持定值电阻两端的电压不变,若将5Ω的电阻换成10Ω的电阻,如果滑动变阻器的滑片不移动,则它两端的电压会增大,为了使其两端电压不变,应将滑动变阻器的滑片向阻值增大即F端移动,目的是保持定值电阻两端的电压为1.5V不变。
19.(6分)南南同学用两节干电池串联作电源来测量额定电压为2.5 V的小灯泡的电功率,电路图如图所示,拟分别测量小灯泡两端电压为2 V、2.5 V、3 V时的实际功率。
(1)按要求连接好电路,在闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于 端;
(2)闭合开关,移动滑片P,完成了2 V、2.5 V的测量后,南南同学发现将滑片移到A端时,电压表的示数也只达到2.8 V,不能达到3 V,你认为可能的原因是
;
(3)南南同学记录的实际数据如下表所示,则小灯泡的额定功率为 W;
次数
1
2
3
电压/V
2.0
2.5
2.8
电流/A
0.28
0.30
0.31
(4)南南同学分析1、2、3组数据,发现三次小灯泡的电阻逐渐增大,你认为造成小灯泡电阻增大的原因是灯丝 发生了变化。
答案(1)B (2)干电池为旧电池 (3)0.75 (4)温度
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20.(8分)小明和学习小组利用电源(电压未知)、滑动变阻器(“100 Ω 2 A”)、电流表、电压表、开关各一个,导线若干来测量电阻Rx的阻值(其阻值为几百欧)。
(1)在图甲中完成实验电路的连接。
(2)设计的实验表格为下表,表格中①处应填写 。
实验序号
电流I/A
电压U/V
电阻R/Ω
①
1
2
3
(3)正确连接电路后,当滑动变阻器的滑片移至某一位置时,电压表的示数如图乙所示,为 V。
(4)实验中,器材完好,当移动滑动变阻器的滑片时,电压表指针偏转正常,但电流表指针几乎不偏转,无法读数,原因可能是 。
(5)勤于思考的小明在不改动原来实验电路的情况下,也能求出待测电阻Rx的阻值,请你写出小明的主要实验步骤(用相应的字母表示测出的物理量):
① ;
② ;
③写出待测电阻的表达式Rx= 。
答案(1)如图所示 (2)电阻的平均值/Ω (3)2.4
(4)电流表被短路 (5)①将滑动变阻器的滑片移动至阻值为零处,记下电压表的示数U1 ②再将滑动变阻器的滑片移动至阻值最大(100 Ω)处,记下电压表的示数U2 ③100Ω×U2U1-U2
解析(1)电压表与待测电阻并联,如答案图所示;(2)本实验中,应多次测量求平均值以减小误差,所以表格的最后一栏是电阻的平均值/Ω;(3)题图乙中,电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,示数为2.
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4V;(4)实验中,器材完好,当移动滑动变阻器的滑片时,电压表指针偏转正常,但电流表指针几乎不偏转,无法读数,原因可能是电流表被短路;(5)电流表被短路时,先调节滑动变阻器使其接入电路中的电阻为0Ω,此时电压表测电源的电压,读出示数U1,然后调节滑动变阻器的滑片使其阻值完全接入电路中,读出电压表的示数U2,由串联电路中总电压等于各分电压之和可知,滑动变阻器两端的电压U滑=U1-U2,因串联电路中各处的电流相等,所以由I=UR可得,U2Rx=U1-U2R滑,解得Rx=U2R滑U1-U2=100Ω×U2U1-U2。
四、综合计算题(本题共22分)
21.(6分)如图甲所示的电路中,定值电阻R1为10 Ω,R2为滑动变阻器,电源电压保持不变,闭合开关S后,滑片P从b端移动到a端的过程,电压表示数U与电流表示数I的关系图象如图乙所示。求:
(1)电源电压;
(2)滑动变阻器的最大阻值。
答案(1)6 V (2)20 Ω
解析(1)当变阻器滑片P移动到a端时,电路中的电流为0.6A,U=I1R1=0.6×10V=6V。
(2)当变阻器滑片P移动到b端时,变阻器接入电路中的电阻R2最大,R2=U2I2=40.2Ω=20Ω。
22.(8分)小莉在实践活动中设计的模拟调光灯电路,如图所示。她选用的电源电压恒为12 V,小灯泡上标有“6 V 6 W”,滑动变阻器上标有“20 Ω 2 A”字样。若不考虑灯泡温度对电阻的影响,闭合开关S后,问:
(1)小灯泡正常发光时的电阻是多少?
(2)当滑动变阻器的滑片P在中点时,电压表的示数以及电路消耗的总功率是多少?
(3)当滑动变阻器的滑片P移到a端时,会出现的情况是什么?
答案(1)6 Ω (2)4.5 V 9 W (3)当变阻器滑片P移到a端时,小灯泡两端电压大于额定电压,小灯泡会被烧坏
解析(1)RL=U额2P额=(6V)26W=6Ω。
(2)当变阻器的滑片P在中点时,R=10Ω;且RL与R串联
R总=RL+R=6Ω+10Ω=16Ω
IL=I总=U总R总=12V16Ω=0.75A
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UL=ILRL=0.75A×6Ω=4.5V
P总=U总I总=12V×0.75A=9W。
(3)当变阻器滑片P移到a端时,小灯泡两端电压大于额定电压,小灯泡会被烧坏。
23.(8分)下图是家用电热壶及铭牌,假设电热壶电阻丝的电阻不变,水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃),水的密度ρ水=1.0×103 kg/m3。求:
(1)电热壶电阻丝的电阻;
(2)不考虑热量损失,电热壶正常工作时,把1 L水从20 ℃加热到100 ℃所需要的时间;
(3)当电压为198 V时,电热壶的实际功率。
答案(1)48.4 Ω (2)336 s (3)810 W
解析(1)电热壶电阻丝的电阻R=U02P0=(220V)21000W=48.4Ω。
(2)水的质量m=ρ水V=1.0×103kg/m3×1×10-3m3=1.0kg
水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1.0kg×(100℃-20℃)=3.36×105J
由于不考虑热量损失,故W电=Q吸
加热时间t=WP=3.36×105J1000W=336s。
(3)当电压为198V时,电热壶的实际功率P实=U实2R=(198V)248.4Ω=810W。
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