2016年高考物理備考練試題及答案解析(3)
一、選擇題(本大題共10小題,每小題7分,共70分。每小題至少一個答案正確,選不全得3分)
1.(2013·江門模擬)在已接電源的閉合電路中,關于電源的電動勢、內電壓、外電壓的關系應是 ( )
A.如果外電壓增大,則內電壓增大,電源電動勢也會隨之增大
B.如果外電壓減小,內電阻不變,內電壓也就不變,電源電動勢也隨外電壓減小
C.如果外電壓不變,則內電壓減小時,電源電動勢也隨內電壓減小
D.如果外電壓增大,則內電壓減小,電源電動勢始終為二者之和,保持恒定
2.(2013·南寧模擬)一臺直流電動機電樞線圈的電阻是R,其額定電壓是U,額定功率是P。那么,正常工作的電流 ( )
A.等于,且大于 B.等于,且小于
C.等于,也等于 D.不等于,但等于
3.有a、b、c、d四個電阻,它們的U -I關系如圖所示,其中電阻最小的是 ( )
A.a B.b C.c D.d
4.(2013·福州模擬)一電池外電路斷開時的路端電壓為3V,接上8Ω的負載電阻后路端電壓降為2.4V,則可以判定電池的電動勢E和內電阻r為 ( )
A.E=2.4V,r=1Ω B.E=3V,r=2Ω
C.E=2.4V,r=2Ω D.E=3V,r=1Ω
5.(2013·百色模擬)甲、乙兩根保險絲均為同種材料制成,直徑分別是d1=0.5mm和d2=1mm,熔斷電流分別為2.0A和6.0 A,把以上兩根保險絲各取等長一段并聯后再接入電路中,允許通過的最大電流是 ( )
A.6.0 A B.7.5 A
C.10.0 A D.8.0 A
6.(2013·廈門模擬)在如圖所示的電路中,E為電源電動勢,r為電源內阻,R1和R3均為定值電阻,R2為滑動變阻器。當R2的滑動觸頭在a端時合上開關S,此時三個電表A1、A2和V的示數分別為I1、I2和U�，F將R2的滑動觸頭向b端移動,則三個電表示數的變化情況是( )
A.I1增大,I2不變,U增大 B.I1減小,I2增大,U減小
C.I1增大,I2減小,U增大 D.I1減小,I2不變,U減小
7.(2013·北海模擬)如圖所示,將一根粗細均勻的電阻絲彎成一個閉合的圓環,接入電路中,電路與圓環的O點固定連接,P為與圓環良好接觸的滑動頭。閉合開關S,在滑動頭P緩慢地由m點經n點移到q點的過程中,電容器C所帶的電荷量將 ( )
A.由小變大 B.由大變小
C.先變小后變大 D.先變大后變小
8.如圖所示,電源電動勢為6V,當開關S接通時,燈泡L1和L2都不亮,用電壓表測得各部分電壓是Uad=0,Ucd=6V,Uab=6V,由此可判定 ( )
A.L1和L2的燈絲都斷了 B.L1的燈絲斷了
C.L2的燈絲斷了 D.變阻器R斷路
9.(2013·濟南模擬)如圖所示的電路,a、b、c為三個相同的燈泡,其電阻大于電源內阻,當滑動變阻器R的滑片P向上移動時,下列判斷中正確的是 ( )
A.b燈中電流變化值小于c燈中電流變化值
B.a、b兩燈變亮,c燈變暗
C.電源輸出功率增大
D.電源的供電效率增大
10.如圖所示的電路中,電源電動勢E=3V,內電阻r=1Ω,定值電阻R1=3Ω,R2=2Ω,電容器的電容C=100μF,則下列說法正確的是 ( )
A.閉合開關S,電路穩定后電容器兩端的電壓為1.5V
B.閉合開關S,電路穩定后電容器所帶電荷量為3.0×10-4C
C.閉合開關S,電路穩定后電容器極板a所帶電荷量為3×10-4C
D.先閉合開關S,電路穩定后斷開開關S,通過電阻R1的電荷量為3.0×10-4C
二、計算題(本大題共2小題,共30分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數值計算的要注明單位)
11.(2013·濟南模擬)(14分)如圖甲所示的電路中,R1、R2均為定值電阻,且R1=
100Ω,R2阻值未知,R3為一滑動變阻器。當其滑片P從左端滑至右端時,測得電源的路端電壓隨電源中流過的電流變化圖線如圖乙所示,其中A、B兩點是滑片P在變阻器的兩個不同端點得到的。求:
(1)電源的電動勢和內阻;
(2)定值電阻R2的阻值;
(3)滑動變阻器的最大阻值。
12.(能力挑戰題)(16分)一輛有三十多個座位的客車的動力裝置的一套電池能反復充電1200多次;每次充電僅需三至五個小時,蓄電量可讓客車一次性跑500km,客車時速最高可達180km。如果客車總質量為9×103kg,當它在某城市快速公交路面上以v=90km/h的速度勻速行駛時,驅動電機的輸入電流I=150A,電壓U=300V。在此行駛狀態下(取g=10m/s2),求:
(1)驅動電機的輸入功率P電;
(2)若驅動電機能夠將輸入功率的80%轉化為用于牽引汽車前進的機械功率P機,求汽車所受阻力的大小;
(3)如果當它在某城市快速公交路面上以v=90km/h的速度勻速行駛一段時間后關閉電源(設汽車所受阻力不變),客車滑行的時間是多少?
答案解析
1.【解析】選D。電源的電動勢是個定值,由閉合電路歐姆定律知:E=U+Ur=U+Ir,內電壓和外電壓之和等于電源電動勢是不變的,故D正確,A、B、C錯誤。
2.【解析】選B。電動機正常工作時P=UI,則I=,但由于此時電能一部分轉化為電動機的機械能,電路不再是純電阻電路,此時電流要小于由歐姆定律得出的電流值,B正確。
3.【解析】選D。在U -I圖像中,圖線的斜率k==R,故斜率越小,電阻越小,因而d的電阻最小,故選D。
4.【解析】選B。電池外電路斷開時的路端電壓等于電源電動勢,所以E=3V;當電源接上8Ω的負載電阻后,由U=IR得I=0.3A,再由閉合電路歐姆定律E=I(R+r)可得r=2Ω,故B正確。
5.【解析】選B。甲、乙保險絲等長,由電阻定律R=ρ可知R=,所以R1∶R2=
4∶1,把R1、R2并聯接入電路,由分流關系知==,因熔斷電流I2=6A,故I1只能是1.5A,總電流I=I1+I2=7.5A。若I1=2A,則I2=8A>6 A,保險絲會熔斷,故B正確。
6.【解析】選B。當R2的滑動觸頭由a滑向b時,R2阻值減小,電路總電阻減小,則總電流I增大;根據閉合電路歐姆定律知路端電壓U=E-Ir,所以電壓表示數U減小;R1兩端電壓U1=U-U3,而U3=IR3,U3增大,所以U1減小,則I1減小,而I=I1+I2,所以I2增大,故B正確。
7.【解析】選C。在題圖所示位置時并聯電阻最大,從m點移到圖示位置過程中圓環總電阻增大,從圖示位置到q位置過程中圓環總電阻減小,則電阻R兩端的電壓先減小后增大,即電容器上的電壓先減小后增大,由C=,可知電容器C所帶的電荷量先減小后增大,C正確,A、B、D錯誤。
8.【解析】選C。由Uab=6V,可知電源完好;燈泡都不亮,說明電路中出現斷路故障,且在外電路a、b之間;由Ucd=6V可知,燈泡L1和變阻器R是導通的,斷路故障應出現在c、d之間,故L2斷路,C正確,A、B、D錯誤。
【總結提升】電路故障的特點和分析方法
1.故障特點
(1)斷路特點:電路中發生斷路,表示為電源電壓不為零而電流為零,若外電路中無用電器的任意兩點間電壓不為零,則這兩點間有斷點,而這兩點與電源連接部分無斷點。
(2)短路特點:若外電路中發生短路,表現為有電流通過電路而電壓為零。
2.故障分析方法
(1)儀器檢測法:
①斷路故障的判斷:用電壓表與電源并聯,若有電壓,再逐段與電路并聯;若電壓表指針偏轉,則該段電路中有斷點。
②短路故障的判斷:用電壓表與電源并聯,若有電壓,再逐段與電路并聯;若電壓
表示數為零,則該電路被短路;若電壓表示數不為零,則該電路沒有被短路或不
完全被短路。
(2)假設法:
已知電路發生某種故障,尋求故障發生在何處時,可將整個電路劃分為若干部分,然后假設某部分電路發生故障,運用歐姆定律進行正向推理,推理結果若與題述物理現象不符合,則故障不是發生在這部分電路。若推理結果與題述物理現象符合,則故障可能發生在這部分電路。用此方法,直到找出發生故障的全部可能為止。
【變式備選】在如圖所示的電路中,電源的電動勢E和內阻r恒定,閉合開關S后燈泡能夠發光,經過一段時間后燈泡突然變亮,若電路中僅有一處故障,則出現這種現象的原因可能是 ( )
A.電阻R1短路 B.電阻R2斷路
C.電阻R2短路 D.電容器C斷路
【解析】選A、B。若R1短路,則R總變小,I總變大,通過燈泡L的電流變大,燈泡變亮,A正確;若R2斷路,R總變大,I總變小,U內=I總r變小,U外變大,U1=I總R1變小,因UL=U外-U1,所以UL變大,燈泡變亮,故B正確;若R2短路,電流不經過燈泡,燈泡不亮,C錯誤;若電容器斷路,總電阻不受影響,故燈泡亮度不變,D錯誤。
9.【解析】選B、C。當滑片向上移動時,滑動變阻器接入電路的電阻變小,并聯
部分的總電阻變小,所以外電路總電阻變小,總電流變大,a燈變亮;總電流變大,
電源內阻消耗電壓增大,路端電壓變小,通過c燈的電流變小,c燈變暗;總電流變大,通過c燈的電流變小,所以通過b燈的電流變大,b燈變亮,易得b燈中電流變化值大于c燈中電流變化值,所以A錯B對;電源的輸出功率P=,其中
R′為外電路電阻,r為電源內阻,由于R′>r,滑片上移時,R′減小,P增大,故C正確。電源的供電效率根據η=×100%即可判斷,故D錯。
10.【解題指南】解答本題應把握以下兩個關鍵點:
(1)弄清開關S閉合前、后電容器上的電壓。
(2)理解電容器上的電荷量與其中一個極板上所帶電荷量的關系。
【解析】選A。閉合開關S,電路穩定后電流I==0.5A,電容器兩端的電壓為U=IR1=1.5V,選項A正確;電路穩定后電容器帶電荷量為Q=CU=100×10-6×1.5C
=1.5×10-4C,選項B、C錯誤;先閉合開關S,電路穩定后斷開開關S,電容器C通過電阻R1放電,通過電阻R1的電荷量為1.5×10-4C,選項D錯誤。
11.【解析】(1)題圖乙中AB延長線交U軸于20V處,交I軸于1.0A處,所以電源的電動勢為
E=20V (2分)
內阻r==20Ω�！� (2分)
(2)當P滑到R3的右端時,電路參數對應題圖乙中的B點,即U2=4V、I2=0.8A,
(1分)
得R2==5Ω。 (2分)
(3)當P滑到R3的左端時,由題圖乙知此時U外=16V,I總=0.2A, (2分)
所以R外==80Ω。 (2分)
因為R外=+R2, (2分)
所以滑動變阻器的最大阻值為R3=300Ω�！� (1分)
答案：(1)20V 20Ω (2)5Ω (3)300Ω
12.【解析】(1)驅動電機的輸入功率
P電=IU=150×300W=4.5×104W (3分)
(2)在勻速行駛時P機=0.8P電=Fv=Ffv (4分)
Ff==1440N (2分)
(3)汽車所受阻力不變,可認為做勻減速運動,根據牛頓第二定律:
a==m/s2=0.16 m/s2 (3分)
又因為v=at (2分)
所以t=≈156s (2分)
答案：(1)4.5×104W (2)1 440 N (3)156 s
(責任編輯：盧雁明)
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