高中物理第八章恒定電流章末自測(cè)卷（第八章）

章末自測(cè)卷(第八章)(限時(shí)：45分鐘)一、單項(xiàng)選擇題1.經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為金屬的電阻源于定向運(yùn)動(dòng)的自由電子與金屬離子(即金屬原子失去電子后的剩余部分)的碰撞，且金屬導(dǎo)體中通過(guò)恒定電流形成了穩(wěn)恒的電場(chǎng)，已知銅的電阻率為ρ，單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)量為n，自由電子的質(zhì)量為m、帶電荷量為e，假設(shè)自由電子與金屬離子碰撞后減速到零，且碰撞時(shí)間極短，則銅導(dǎo)線中自由電子連續(xù)兩次與金屬離子碰撞的時(shí)間間隔的平均值為()A.eq\f(2m,nρe)B.eq\f(2m,nρe2)C.eq\f(2ρm,ne2)D.eq\f(2nm,ρe2)答案B解析設(shè)銅導(dǎo)線的長(zhǎng)度為l，橫截面積為S，金屬導(dǎo)線內(nèi)的勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)為E，則電子定向移動(dòng)的加速度為a＝eq\f(eE,m)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t獲得的定向移動(dòng)速度為v＝at＝eq\f(eEt,m)，在時(shí)間t內(nèi)的平均速度為eq\x\to(v)＝eq\f(1,2)v＝eq\f(eEt,2m)，則由電流微觀表達(dá)式I＝neSeq\x\to(v)＝eq\f(ne2ES,2m)t，由歐姆定律和電阻定律可知ρeq\f(l,S)＝eq\f(U,I)＝eq\f(El,I)，聯(lián)立解得t＝eq\f(2m,nρe2)，B正確.2.在如圖1所示的電路中，電源內(nèi)阻不可忽略，在調(diào)節(jié)可變電阻R的阻值過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)理想電壓表的示數(shù)減小，則()圖1A.R的阻值變大B.路端電壓不變C.干路電流減小D.路端電壓和干路電流的比值減小答案D解析由題意知，理想電壓表的示數(shù)減小，說(shuō)明與電壓表并聯(lián)的電阻變小，即可變電阻R接入電路的電阻變小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由閉合電路歐姆定律知，電路總電流變大，路端電壓變小，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；由于外電路總電阻變小，結(jié)合電阻定義式R＝eq\f(U,I)知，路端電壓和干路電流的比值減小，選項(xiàng)D正確.3.如圖2所示，K1、K2閉合時(shí)，一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的液滴，靜止在電容器的A、B兩平行金屬板間.現(xiàn)保持K1閉合，將K2斷開(kāi)，然后將B板向下平移到圖中虛線位置，則下列說(shuō)法正確的是()圖2A.電容器的電容增大B.A板電勢(shì)比電路中Q點(diǎn)電勢(shì)高C.液滴將向下運(yùn)動(dòng)D.液滴的電勢(shì)能增加答案B解析由平行板電容器電容的決定式可知，板間距離增大，電容減小，A項(xiàng)錯(cuò)誤；K1、K2閉合時(shí)，R1中無(wú)電流通過(guò)，故B板電勢(shì)為零，電容器兩極板電勢(shì)差與R2兩端電壓相等，電阻R2下端接地，故Q點(diǎn)與電容器上極板電勢(shì)相等.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)K2，電路結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化，Q點(diǎn)電勢(shì)不變，電容器所帶電荷量保持不變，B板下移，即板間距離d增大，由C＝eq\f(Q,U)＝eq\f(εrS,4πkd)可知，d增大，其他物理量保持不變，則兩極板電勢(shì)差U增大，B板電勢(shì)為零不變，故A板電勢(shì)升高，B項(xiàng)正確；由場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差關(guān)系E＝eq\f(U,d)及eq\f(Q,U)＝eq\f(εrS,4πkd)可知，E＝eq\f(4πkQ,εrS)，故兩極板間場(chǎng)強(qiáng)不變，因此帶電液滴受電場(chǎng)力不變，液滴保持靜止，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)U＝Ed知，液滴距離下極板B的距離增大，所以液滴所在位置與B板的電勢(shì)差增大，B板電勢(shì)為零，故液滴所在位置電勢(shì)φ升高，液滴靜止，上極板與電源正極相連，故液滴帶負(fù)電，由Ep＝qφ可知液滴的電勢(shì)能降低，D項(xiàng)錯(cuò)誤.4.(2018·山東淄博調(diào)研)如圖3所示的電路中.電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為R，L1和L2為相同的燈泡，每個(gè)燈泡(阻值恒定不變)的電阻和定值電阻相同，阻值均為R，電壓表為理想電表，K為單刀雙擲開(kāi)關(guān)，當(dāng)開(kāi)關(guān)由1位置打到2位置時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是()圖3A.L1亮度不變，L2將變暗B.L1將變亮，L2將變暗C.電源內(nèi)阻的發(fā)熱功率將變小D.電壓表讀數(shù)將變小答案D解析開(kāi)關(guān)擲到位置1時(shí)，燈泡L1和L2并聯(lián)，并聯(lián)電阻R并＝eq\f(R·R,R＋R)＝eq\f(R,2)，電路總電阻R總＝R＋R＋eq\f(R,2)＝eq\f(5R,2)，干路電流I＝eq\f(E,R總)＝eq\f(2E,5R)，根據(jù)并聯(lián)電路電流與電阻成反比可得流過(guò)燈泡L1和L2的電流相等，即I1＝I2＝eq\f(E,5R).開(kāi)關(guān)擲到2位置時(shí)，燈泡L1與定值電阻串聯(lián)，然后與燈泡L2并聯(lián)，并聯(lián)電阻為R并′＝eq\f(R＋RR,R＋R＋R)＝eq\f(2R,3)，電路總電阻R總′＝R＋eq\f(2R,3)＝eq\f(5R,3)，干路電流I′＝eq\f(E,R總′)＝eq\f(3E,5R)，根據(jù)并聯(lián)電路電流與電阻成反比可得流過(guò)燈泡L1的電流I1′＝I′×eq\f(1,3)＝eq\f(E,5R)，流過(guò)燈泡L2的電流I2′＝I′×eq\f(2,3)＝eq\f(2E,5R).據(jù)此判斷，開(kāi)關(guān)由1位置打到2位置時(shí)，流過(guò)燈泡L1的電流大小不變，燈泡亮度不變，流過(guò)燈泡L2的電流變大，燈泡變亮，所以選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤.總電流變大，電源內(nèi)阻的發(fā)熱功率變大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤.總電流變大，內(nèi)電壓變大，路端電壓變小，電壓表示數(shù)變小，選項(xiàng)D正確.二、多項(xiàng)選擇題5.電動(dòng)汽車是以車載電源為動(dòng)力，開(kāi)啟了“綠色出行”的新模式.某電動(dòng)汽車電源電動(dòng)勢(shì)為400V，內(nèi)阻為0.5Ω，充滿電時(shí)儲(chǔ)存的可用電能為64kW·h，汽車運(yùn)行時(shí)電源的放電電流為100A，熄火后電源的放電電流為100mA.下列說(shuō)法正確的是()A.汽車運(yùn)行時(shí)，電源持續(xù)放電的時(shí)間可超過(guò)1hB.汽車熄火后，電源持續(xù)放電的時(shí)間可超過(guò)60天C.汽車運(yùn)行時(shí)電源的輸出功率為35kWD.汽車運(yùn)行時(shí)電源的效率為95%答案ABC解析充滿電儲(chǔ)存電能WE＝64kW·h，汽車運(yùn)行時(shí)，電源的放電電流為I1＝100A，放電功率P1＝EI1＝400×100W＝40kW，電源持續(xù)放電的時(shí)間t1＝eq\f(WE,P1)＝1.6h，超過(guò)1h，選項(xiàng)A正確；汽車熄火后，電源的放電電流為I2＝100mA，放電功率P2＝EI2＝400×0.1W＝0.04kW，電源持續(xù)放電的時(shí)間t2＝eq\f(WE,P2)＝1600h，約66.7天，可超過(guò)60天，選項(xiàng)B正確；汽車運(yùn)行時(shí)電源輸出功率P出＝P1－I12r＝40kW－5kW＝35kW，選項(xiàng)C正確；汽車運(yùn)行時(shí)電源效率η＝eq\f(P出,P1)×100%＝87.5%，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.6.A、B兩塊正對(duì)的金屬板豎直放置，在金屬板A的內(nèi)側(cè)表面系一絕緣細(xì)線，細(xì)線下端系一個(gè)帶電小球(可視為點(diǎn)電荷).兩塊金屬板接在如圖4所示的電路中，電路中的R1為光敏電阻(其阻值隨所受光照強(qiáng)度的增大而減小)，R2為滑動(dòng)變阻器，R3為定值電阻.當(dāng)R2的滑片P在中間時(shí)閉合開(kāi)關(guān)S，此時(shí)電流表和電壓表的示數(shù)分別為I和U，帶電小球靜止時(shí)絕緣細(xì)線與金屬板A的夾角為θ，電源電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r一定，電表均為理想電表.下列說(shuō)法中正確的是()圖4A.無(wú)論將R2的滑動(dòng)觸頭P向a端移動(dòng)還是向b端移動(dòng)，θ均不會(huì)變化B.若將R2的滑動(dòng)觸頭P向b端移動(dòng)，則I減小，U減小C.保持滑動(dòng)觸頭P不動(dòng)，用較強(qiáng)的光照射R1，則小球重新達(dá)到穩(wěn)定后θ變小D.保持滑動(dòng)觸頭P不動(dòng)，用較強(qiáng)的光照射R1，則U變化量的絕對(duì)值與I變化量的絕對(duì)值的比值不變答案ACD7.如圖5所示，直流電源、滑動(dòng)變阻器、平行板電容器與理想二極管(正向電阻為0，反向電阻為∞)連接，電源負(fù)極接地.開(kāi)始時(shí)電容器不帶電，閉合開(kāi)關(guān)S，穩(wěn)定后，一帶電油滴恰能靜止在電容器中的P點(diǎn).在開(kāi)關(guān)S保持接通的狀態(tài)下，下列說(shuō)法正確的是()圖5A.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向上滑動(dòng)時(shí)，帶電油滴會(huì)向上運(yùn)動(dòng)B.當(dāng)電容器的上極板向上移動(dòng)時(shí)，帶電油滴會(huì)向下運(yùn)動(dòng)C.當(dāng)電容器的下極板向下移動(dòng)時(shí)，P點(diǎn)的電勢(shì)不變D.當(dāng)電容器的下極板向左移動(dòng)時(shí)，P點(diǎn)的電勢(shì)會(huì)升高答案AD解析帶電油滴恰好靜止，其合力為零，受到豎直向下的重力和豎直向上的電場(chǎng)力，即mg＝qE.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向上滑動(dòng)時(shí)，其電阻值變大，電容器兩端的電壓U變大，對(duì)電容器進(jìn)行充電，兩極板間電場(chǎng)強(qiáng)度E變大，帶電油滴受到的電場(chǎng)力大于重力，會(huì)向上運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A正確；當(dāng)電容器的上極板向上移動(dòng)時(shí)，極板間距d變大，根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)＝eq\f(Q,U)，電容器的電荷量Q應(yīng)減小，但由于二極管的單向?qū)щ娦?，電容器只能進(jìn)行充電，不能進(jìn)行放電，故此時(shí)，電容器的電荷量Q不變，電場(chǎng)強(qiáng)度E＝eq\f(U,d)＝eq\f(4πkQ,εrS)不變，帶電油滴仍靜止不動(dòng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；同理，當(dāng)電容器的下極板向下移動(dòng)時(shí)，d變大，電場(chǎng)強(qiáng)度E不變，而P點(diǎn)到下極板的距離變大且下極板的電勢(shì)不變，故P點(diǎn)電勢(shì)升高，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)電容器的下極板向左移動(dòng)時(shí)，S變小，根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)＝eq\f(Q,U)和二極管的單向?qū)щ娦?，電容器的電荷量Q不變，電場(chǎng)強(qiáng)度E＝eq\f(4πkQ,εrS)變大，而P點(diǎn)到下極板的距離不變，故P點(diǎn)電勢(shì)升高，選項(xiàng)D正確.三、非選擇題8.(2017·安徽江南十校聯(lián)考)某同學(xué)身邊有一電動(dòng)勢(shì)未知的電源和電壓表A，他想用以下器材組裝成歐姆表，并比較準(zhǔn)確地測(cè)量該電源的電動(dòng)勢(shì)和電壓表B的內(nèi)阻.現(xiàn)有下列器材：電壓表A，滿偏電壓3V，內(nèi)阻為1kΩ待測(cè)電壓表B，量程15V，內(nèi)阻為幾千歐電動(dòng)勢(shì)約15V，內(nèi)阻3Ω的直流電源最大阻值為10kΩ的滑動(dòng)變阻器R1最大阻值為1kΩ的滑動(dòng)變阻器R2(1)本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選擇滑動(dòng)變阻器(選填“R1”或“R2”).請(qǐng)?jiān)谙旅娴姆娇騼?nèi)畫出所組裝的歐姆表的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖；(2)該同學(xué)組裝完畢并進(jìn)行歐姆調(diào)零后，將待測(cè)電壓表接入電路中，兩電壓表示數(shù)如圖6所示，A、B電壓表讀數(shù)分別為V、V；圖6(3)通過(guò)本實(shí)驗(yàn)測(cè)得該電源的電動(dòng)勢(shì)為V，電壓表B的內(nèi)阻為Ω.(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)答案(1)R1如圖所示(2)1.009.5(3)149.5×103解析(1)組裝歐姆表應(yīng)將電源與表頭串聯(lián)，由于只給出一個(gè)3V量程的電壓表可供使用，故只能利用電源、電壓表和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)使用；歐姆表的中值電阻等于其內(nèi)阻，歐姆調(diào)零時(shí)，表頭應(yīng)滿偏，因電源電動(dòng)勢(shì)約為15V，電壓表分壓3V，則滑動(dòng)變阻器分壓約為12V，則此時(shí)滑動(dòng)變阻器阻值應(yīng)為電壓表內(nèi)阻的4倍，則滑動(dòng)變阻器應(yīng)選最大阻值為10kΩ的R1.(2)A電壓表讀數(shù)為1.00V，B電壓表讀數(shù)為9.5V.(3)歐姆調(diào)零時(shí)，電壓表A滿偏，則此時(shí)電流I1＝eq\f(3V,1000Ω)＝0.003AI1＝eq\f(E,RA＋R1＋r)而接入待測(cè)電壓表后，電流I2＝eq\f(UA,RA)＝0.001A又I2＝eq\f(E,r＋R1＋RB＋RA)RB＝eq\f(UB,I2)＝9.5×103Ω解得E＝14V，RB＝9.5×103Ω9.(2017·河南六市一聯(lián))某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)定金屬絲電阻率的實(shí)驗(yàn)電路如圖7所示.ab是一段粗細(xì)均勻的金屬電阻絲，R0是阻值為6Ω的保護(hù)電阻，學(xué)生電源的輸出電壓為10V，電流表可視為理想電表.圖7(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑如圖8所示，其直徑為mm.圖8(2)先接通電源，后閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)為零，利用多用電表檢查故障(電路中故障只有一處)，先將選擇開(kāi)關(guān)旋至直流電壓擋，測(cè)得各點(diǎn)間的電壓如下表格.e、d間電壓e、c間電壓e、b間電壓e、a間電壓e、h間電壓0V10V10V10V10V由此可以判斷電路發(fā)生的故障是.(3)排除故障后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，閉合開(kāi)關(guān)K，調(diào)節(jié)線夾的位置，記錄金屬電阻絲ab接入電路的長(zhǎng)度L和對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)I，根據(jù)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出了eq\f(1,I)－L圖象，如圖9所示.由圖象和測(cè)得的數(shù)據(jù)可估算出該金屬絲的電阻率為Ω·m(π取3，保留1位有效數(shù)字).圖9(4)若電流表不能視為理想電表，考慮電流表的電阻，則電阻率的測(cè)量值真實(shí)值.(選填“大于”“等于”或“小于”)答案(1)0.900±.001(2)c、d間斷路(3)6×10－6(4)等于解析(1)直徑d＝0.500mm＋40.0×0.01mm＝0.900mm.(2)因e、c間電壓為10V，而e、d間電壓為0V，則可判斷發(fā)生的故障是c、d間斷路.(3)由歐姆定律有I＝eq\f(U,R0＋RL)，又RL＝ρeq\f(L,S)，S＝π(eq\f(d,2))2，得eq\f(1,I)＝eq\f(4ρ,πd2U)L＋eq\f(R0,U)，再結(jié)合圖象得出eq\f(4ρ,πd2U)＝1.0A－1·m－1，解得ρ＝6×10－6Ω·m.(4)若考慮電流表內(nèi)阻，則由歐姆定律有I＝eq\f(E,R0＋RA＋RL)，又RL＝ρeq\f(L,S)，S＝π(eq\f(d,2))2，得eq\f(1,I)＝eq\f(4ρ,πd2U)L＋eq\f(R0＋RA,U)，可知電流表內(nèi)阻對(duì)電阻率的測(cè)量值沒(méi)有影響.10.(2017·山西五校四聯(lián))在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)量一個(gè)規(guī)格為“2.5V0.5A”的小燈泡兩端的電壓和通過(guò)它的電流.現(xiàn)有如下器材：A.直流電源(電動(dòng)勢(shì)3.0V，內(nèi)阻不