高二物理下册电阻和闭合电路检测题(含答案和解释)

滚动检测4　电阻和闭合电路　　　
一、单项(本题共4小题，每小题6分，共24分)
1．直径0.3 mm的细铅丝通以1.8 A的电流被熔断，直径为0.6 mm的粗铅丝通过5 A的电流被熔断，如果由长度相同的20根细铅丝和一根粗铅丝并联组成电路中的保险丝，则通以(　　)电流时，电路断开．　　　　　　　　　　　　　　　
A．5 A B．30 A C．36 A D．55 A
解析：由R＝ρlS＝4ρlπD2∝1D2，即R1/R2＝(D2D1)2＝22＝4，因此R1＝4R2，由并联知识可求出R并＝R1/24，并注意到若两端加电压1.8R1(V)，则超过了粗铅丝的熔断电流，所以并联铅丝两端只能加电压5R2(V)．
所以总电流I＝20×5R2R1＋5＝30(A)．
答案：B
2.如图1所示，表示用不同电压加在一段金属导体两端，在温度不变的情况下测得电流的图象，试根据图象分析：若将这段金属导体在保持长度不变的前提下增大其横截面积，则这段导体的IU线这时符合下列哪种情况(　　)
图1
解析：长度不变，增加横截面积，电阻减小．
答案：D
3．如图2所示的电路，闭合开关S，滑动变阻器滑片P向左移动，下列结论正确的是(　　)
图2
A．电流表读数变小，电压表读数变大
B．小灯泡L变亮
C．电容器C上电荷量减小
D．以上说法都不对
解析：当滑片向左滑动时，电路中的总电阻变大，总电流减小，路端电压变大，所以电流表的示数减小，电压表的示数增大．小灯泡的电流是干路电流，灯泡变暗．电容器上的电压是路端电压，路端电压增大，电容器上所带的电荷量增加．
答案：A
4．电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图3中所示的电路，当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，下列说法正确的是(　　)
图3
A．电压表和电流表读数都增大
B．电压表和电流表读数都减小
C．电压表读数增大，电流表读数减小
D．电压表读数减小，电流表读数增大
解析：由图可知滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，滑动变阻器连入电路中的阻值R增大，则外电路的总阻值R总增大，干路电流I＝ER总＋r减小，因R总增大，所以I减小；路端电压U＝E－Ir增大，因I减小，所以U增大，即电压表的读数增大；R2两端电压U2＝E－I(R1＋r)，I减小，所以U2增大，由I2＝U2R2知，I2增大，即电流表的读数增大，故选项A正确，选项B、C、D错误．
答案：A
二、双项(本题共5小题，每小题8分，共40分)
5．关于材料的电阻率，下列说法中正确的是(　　)
A．导体的电阻率与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比，还与导体材料有关
B．金属导体的电阻率随温度的升高而增大
C．纯金属的电阻率比合金的电阻率小
D．产生超导现象时，材料的电阻为零，但材料的性质没有变，材料的电阻率不为零
解析：电阻率是材料本身的一种电学特性，与导体的长度、横截面积无关，所以A错；金属导体的电阻率随温度的升高而增大，B对；纯金属的电阻率小，合金的电阻率大，C对；超导现象是指某些物质的温度降到绝对零度附近时，其电阻突然减小到无法测量的程度，可以认为它们的电阻率突然变为零，所以D错．
答案：BC
6.图4是将滑动变阻器用作分压器的电路，A、B为分压器的输出端，电源电压U恒定，若把变阻器的滑片放在变阻器的中间，下列判断正确的是(　　)
图4
A．当AB间不接负载时，输出电压UAB＝U2
B．当AB间接上负载R时，输出电压UAB>U2
C．负载电阻R越大，UAB越接近U2
D．接上负载后要使UAB＝U2，则滑片P应向下移动
解析：设AB间电阻为R，变阻器总电阻为R0，当把变阻器的滑片放在变阻器中间时，如果A、B间未接负载则UAB＝R0/2R0?U＝U2，故选项A正确；如果A、B间接上负载R，则UAB＝R并R总?U，其中R并＝R?R02R＋R02，R总＝R02＋R并，故UAB答案：AC
7.一小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图5所示，P为图线上一点，PN为图线的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线．则下列说法中正确的是(　　)
图5
A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大
B．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻减小
C．对应P点，小灯泡的电阻R＝U1I2－I1
D．对应P点，小灯泡的电阻R＝U1I2
解析：小灯泡的电阻不是该点切线斜率的倒数，而是该点与原点连线斜率的倒数．所以随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大，并且对应P点，小灯泡的电阻为R＝U1I2.
答案：AD
8．一个T型电路如图6所示，电路中的电阻R1＝10 Ω，R2＝120 Ω，R3＝40 Ω.另有一测试电源，电动势为100 V，内阻忽略不计．则(　　)
图6
A．当cd端短路时，ab之间的等效电阻是40 Ω
B．当ab端短路时，cd之间的等效电阻是40 Ω
C．当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为80 V
D．当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为80 V
解析：当cd端短路时，等效电阻Rab＝R1＋R2R3R2＋R3＝40 Ω，所以A对．当ab端短路时，等效电阻Rcd＝R2＋R1R3R1＋R3＝128 Ω，所以B错．
当ab两端接通测试电源时，根据欧姆定律得I＝ER1＋R3＝10010＋40 A＝2 A，所以Ucd＝IR3＝80 V，所以C对．当cd两端接通测试电源时，根据欧姆定律得I＝ER2＋R3＝100120＋40 A＝58 A，所以Uab＝IR3＝25 V，所以D错．
答案：AC
9．如图7所示，电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接，只合上开关S1，三个灯泡都能正常工作，如果再合上S2，则下列表述正确的是(　　)
图7
A．电源输出功率变大
B．L1上消耗的功率增大
C．通过R1上的电流增大
D．通过R3上的电流增大
解析：电源不计内阻，其输出电压等于电动势．当闭合S2时，电路的外电阻R变小，电路电流变大，故C对；电源的输出功率P出＝E2R，所以电源输出功率应该变大，A正确；因并联部分两端的电压U并＝E－UR1，闭合S2时UR1变大，所以U并变小，L1上消耗的功率变小，通过R3的电流也是变小的，故B、D错误．
答案：AC
三、非选择题(本题共3小题，共36分)
10．(10分)如图8所示，滑动变阻器R1的最大值是200 Ω，R2＝R3＝300 Ω，A、B两端电压UAB＝8 V.
图8
(1)当开关S断开时，移动滑动片P，R2两端可获得的电压变化范围是多少？
(2)当S闭合时，移动滑动片P，R2两端可获得的电压变化范围又是多少？
解析：(1)当S断开时，滑动变阻器R1为限流式接法，R3及R1的下部不接在电路中，当滑动片P在最上端时，R2上获得的电压最大，此时R1接入电路的电阻为零，因此R2最大电压等于UAB＝8 V，当滑动片P在最下端时，R1的全部与R2串联，此时R2上的电压最小，UR2＝R2R1＋R2UAB＝4.8 V，所以R2上的电压变化范围为4.8 V～8 V.
(2)当S闭合时，滑动变阻器R1为分压式接法，当滑动片在最下端时，R2上的电压最小，此时R2与R3并联，再与R1的全部串联，R2与R3的并联电阻R′＝R22＝150 Ω，电压为U′＝R′R1＋R′UAB＝150200＋150×8 V＝3.43 V，当滑动片在最上端时，R2上的电压最大等于UAB＝8 V，所以R2上的电压范围为3.43 V～8 V.
答案：见解析
11．(14分)如图9所示是一种悬球式加速度计，它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度，金属球的质量为m，它系在金属丝的下端，金属丝的上端悬挂在O点，AB是一根长为L的粗细均匀的电阻丝，其阻值为R，金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不计，电阻丝的中心C焊接一根导线，从O点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表 ，(金属丝和导线的电阻不计)．图中虚线OC与AB垂直，且OC＝h，电阻丝AB接在电压为U的直流稳压电源上，整个装置固定在列车中并使AB沿着车前进的方向．列车静止时金属丝呈竖直状态，当列车加速或前进时，金属丝将偏离竖直方向，从电压表 的示数变化可以测出加速度的大小．
图9
(1)当列车向右做匀加速直线运动时，试导出加速度a与电压表读数U′的关系式(用U′、U、L、h及重力加速度g表示)．
(2)用此装置测得的最大加速度是多少？
(3)为什么C点设置在电阻丝AB的中间？对电压表的选择有什么特殊要求？
解析：由题意可知，悬球式加速度计的原理是将运动学待测量—加速度，转化成了电学可测量—电压，找到联系加速度与电压的中间参量是解题的关键．
(1)设列车加速度为a时悬挂小球的金属丝偏离竖直方向θ角，这时小球受到的合外力为F＝mgtanθ，根据牛顿第二定律F＝ma得这时的加速度表达式为a＝gtanθ，因为tanθ＝DCh，将此式代入上式得a＝g?DCh该式就是触点D的位移跟加速度的关系式．从电路部分来看，设此时电压表的读数为U′，根据串联电路的电压与电阻成正比，对粗细均匀的电阻丝来说，应有电压与电阻丝的长度成正比，即UU′＝RABRDC＝LDC.
所以DC＝U′UL，故a＝gU′LUh
上式中g、U、L、h都是常数，表明U′与a成正比；根据上式可以将电压表上的电压读数一一改写成对应加速度的数值，电压表便改制成了加速度计．
(2)这个装置测得最大加速度的情况是D点移到A点，这时的电压表读数U′＝U2，所以amax＝gL2h.
(3)C点设置在AB的中间的好处是：利用这个装置还可以测定列车做匀减速运动时的加速度，这时小球偏向OC线的右方．对电压表要求零点在中间，量程大于U2.
答案：(1)gU′LUh　(2)gL2h　(3)见解析
12．(12分)在用电压表和电流表测电池的电动势和内电阻的实验中，所用电压表和电流表的内阻分别为1 kΩ和0.1 Ω，图10中为实验原理图及所需器件图．
(1)在图中画出连线，将器件按原理图连接成实验电路．
图10
图11
(2)一位同学记录的6组数据见下表，试根据这些数据在图11中画出UI图象，根据图象读出电流的电动势E＝________V，求出电池内阻r＝________Ω.
I(A)0.120.200.310.320.500.57
U(V)1.371.321.241.181.101.05
解析：(1)按照实验原理图将实物图连接起来，如图甲所示．
(2)根据U、I数据，在方格纸UI坐标上找点描迹．如图乙，然后将直线延长，交U轴于U1＝1.46 V，此即为电源电动势；交I轴于I＝0.65 A，
注意此时U2＝1.00 V，
由闭合电路欧姆定律得
r＝E－U2I＝1.46－1.000.65 Ω＝0.71 Ω.
甲　　　　　　　　　乙
答案：(1)见解析甲图


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