高三物理恒定电流与电学实验综合测试
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。共150分考试用时120分钟
第Ⅰ卷（选择题共40分）
一、本题共10小题；每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1．神经系统中，把神经纤维分为有髓鞘和无髓鞘两大类，现代生物学认为，髓鞘是由多层类脂物质─髓质累积而成，具有很大的电阻，经实验测得髓质的电阻率为ρ=8×106Ω·m。某生物体中某段髓质神经纤维可看作高20cm、半径为4cm的圆柱体，当在其两端加上电压U=100V时，该神经发生反应，则引起神经纤维产生感觉的最小电流为 （ ）
A．0.31μA B．0.62μA C．0.15μA D．0.43μA
2．两个小灯泡的标识分别是L1“6V 6W”，L2“6V 9W”，把它们分别接在同一直流电源上，L1消耗的功率恰好为6W，则L 2消耗的功率为（电源内阻不可忽略） （ ）
A．一定小于9W B．一定等于9W
C．一定大于9W D．条件不足，不能确定
3．随着中国电信业的发展，国产手机在手机市场
上已经占有了相当大的市场份额。如图所示是
中国科健股份有限公司生产的一块手机电池
外壳上的文字说明，由此可知此电池的电动势
待机状态下平均工作电流分别是（ ）
A．4.2V 14.58mA B．4.2V 700mA
C．3.7V 14.58mA D．3.7V 700mA
4．某仪器内部电路如图所示，其中M是一个质量
较大的金属块，左右两端分别与金属丝制作的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上，a、b、c三块金属片的间隙很小（b固定在金属块上）。当金属块处于平衡时两根弹簧均处于原长状态。若将该仪器固定在一辆汽车上，则下列说法正确的是 （ ）
A．当汽车加速前进时，甲灯亮
B．当汽车加速前进时，乙灯亮
C．当汽车刹车时，乙灯亮
D．当汽车刹车时，甲、乙灯均不亮
5．如图所示的电路，当闭合开关时，灯L1、L2正常发光。由
于电路出现故障，突然发现灯L1变亮，灯L2变暗，电流
表的读数变小。试根据上述现象判断，发生的故障可能是
（ ）
A．R1断路 B．R2断路
C．R3短路 D．R4短路
6．在图中所示的电路中，A、B、C分别表示理想电流表或电
压表，它们的示数以安或伏为单位，当电键S闭合后，A、
B、C三块表的示数分别为1、2、3时，灯L1、L2恰好正常
发光。已知灯L1、L2的额定功率之比为3∶1，则可判定（ ）
A．A、B、C均为电流表
B．A、B、C均为电压表
C．B为电流表，A、C为电压表
D．B为电压表，A、C为电流表
7．如图所示的电路中，C2=2C1，R2=2R1，下列说法正确的是（ ）
A．开关处于断开状态，电容C2的电量大于C1的电量
B．开关处于断开状态，电容C1的电量大于C2的电量
C．开关处于接通状态，电容C2的电量大于C1的电量
D．开关处于接通状态，电容C1的电量大于C2的电量
8．图中电阻R1、R2、R3的阻值相等，电池的内阻不计。开关
K接通后流过R2的电流是K接通前的（ ）
A．
B．
C．
D．
9．如图所示电路中，当变阻器R3的滑动头P向b
端移动时，（ ）
A．电压表示数变大，电流表示数变小
B．电压表示数变小，电流表示数变大
C．电压表示数变大，电流表示数变大
D．电压表示数变小，电流表示数变小
10．一辆电瓶车，质量为500kg，由内阻不计的蓄电池组向
直流电动机提供24V的电压，当电瓶车在水平地面上
以0.8m/s的速度匀速行驶时，通过电动机的电流为5A，
设车所受的阻力是车重的0.02倍（g=10m/s2），则此电动机的内阻是 （ ）
A．4.8Ω B．3.2Ω C．1.6Ω D．0.4Ω
第Ⅱ卷（非选择题 共110分）
二、本题共三小题，21分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作图
11．测量电源电动势和内电阻的器材如图A所示，请用实线表示导线，将图A中器材连成实验用电路，实验时经测量得出的数据如下表，请在下图B的方格纸上画出U—I图线。利用图线可求出电源电动势和内电阻分别为 、 。
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| I/A | 0.12 | 0.20 | 0.31 | 0.32 | 0.50 | 0.57 |
| U/V | 1.37 | 1.32 | 1.24 | 1.18 | 1.10 | 1.05 |
12．甲、乙两个同学使用完全相同的器材用伏安法测量同一未知电阻Rx的阻值，给定器材为：待测电阻Rx；电流表mA（量程5mA，内阻约为10Ω）；电压表V（量程3V，内阻约为3000Ω）；最大阻值为1700Ω的滑动变阻器；电源E（电动势约3V）；开关S、导线若干，甲、乙两个同学的测量数据处理结果分别如图甲、乙所示。
（1）由图甲得Rx=
；由图
乙得Rx= 。
（2）在图丙、丁的虚线框中分别画出
甲、乙两位同学所用的测量电路，并由测量结果判定 同学测量结果较为准确。
13．一般情况下，导体的电阻会随着温度的改变而改变. 某同学研究了一白炽灯两端的电压与电流的关系，得出如下一组数据：
| I/A | 0 | 0.040 | 0.072 | 0.094 | 0.116 | 0.156 | 0.182 |
| U/V | 0 | 0.75 | 1.38 | 1.80 | 2.30 | 3.20 | 4.30 |
| I/A | 0.196 | 0.210 | 0.220 | 0.230 | 0.248 | 0.264 | 0.280 |
| U/V | 5.00 | 6.10 | 7.20 | 8.30 | 10.30 | 12.30 | 14.50 |
在图甲的方格纸中画出了电流和电压的关系图线.
请回答下列问题：
（1）实验过程中用到了下列器材：直流电源、滑动变阻
器（最大值为30
）、电压表（内阻约104）、
电流表（内阻约0.01），以及开关一只，导线
苦干.请按实验要求：①在图乙中画出电路图 ②
在图丙中给实物连线
（2）从图线和实验数据均可看出，当该灯泡两端的电压
大于3.2V时，灯泡的阻值会发生明显的改变.通常我们把小于3.2V的图线区域叫做线
性区域，大于3.2V的图线区域叫做非线性区域，当该灯泡正常发光时，其电压值是在
线性区域，还是在非线性区域？为什么？
三、本题共七小题，89分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位。
14．在如图所示的电路中，所用电源电动势E=10V，内电阻r=1.0Ω，电阻R1可调。现将R1调到3.0Ω后固定。已知R2=16Ω，R3=
Ω，求：
（1）开关S断开和接通时，通过R1的电流分别为多大？
（2）为了使A、B之间电路的电功率在开关S接通时能达到最
大值，应将R1的阻值调到多大？这时A、B间电路消耗的
电功率将是多少？
15．在如图所示的电路中，电源的电动势E=3.0V，内阻r=1.0Ω；
电阻R1=10Ω，R2=10Ω，R3=30Ω；R4=35Ω；电容器的电容
C=100μF，电容器原来不带电，求接通开关S后流过R4的总电量。
16．如图所示，电源的电动势E=110V，电阻R1=21Ω，电动机绕组的电阻R0=0.5Ω，电键S1始终闭合。当电键S2断开时，电阻R1的电功率是525W；当电键S2闭合时，电阻R1的电功率是336W，求
（1）电源的内电阻；
（2）当电键S2闭合时流过电源的电流和电动机的输出的
功率。
17．大气中存在可自由运动的带电粒子，其密度随距地面高度的增加而增大，可以把离地面50km以下的大气看作是具有一定程度漏电的均匀绝缘体（即电阻率较大的物质）；离地面50km以上的大气则看作是带电粒子密度非常大的良导体。地球本身带负电，其周围空间存在电场，离地面L=50km处与地面之间的电势差约为U=3.0×105V。由于电场的作用，地球处于放电状态，但大气中频繁发生雷暴又对地球充电，从而保证了地球周围电场恒定不变。统计表明，雷暴每秒带给地球的平均电荷量为q=1800C。试估算大气电阻率ρ和地球漏电功率P。（已知地球半径r=6400km，结果保留一位有效数字）
18．图甲是某研究性学习小组自制的电子秤原理图，利用电压表的示数来指示物体的质量。托盘与电阻可忽略的弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计。滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接，当盘中没有放物体时，电压表示数为零。设变阻器总电阻为R，总长度为L，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻阻值为R0，弹簧劲度系数为k，若不计一切摩擦和其他阻力。
（1）试推出电压表示数Ux与所称物体质量m的关系式。
（2）由（1）计算结果可知，电压表示数与待测物体质量不成正比，不便于进行刻度，为了
使电压表示数与待测质量成正比，请你利用原有器材在该小组研究的基础上进行改进，
在图乙的基础上完成改进后的电路图，并推出电
压表示数Ux与待测物体质量m的关系式。
19．有一用电器的铭牌上标明额定电压为100V，额定功率因字迹不清而无法辨认，但该用电器有显示是否处于正常工作状态的装置。现将该用电器与一阻值为（0～100）Ω的滑动变阻器连接后，接在输出电压的220V的电源两端。
（1）为使用电器安全正常工作，为什么只能将滑动变阻器连接成分压器？说明理由并画出电路图。
（2）在正确连接的电路图中，当用电器正常工作时通过电源的电流强度为2.4A，求用电器消耗的电功率。
参考答案
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| A | A | C | B | A | D | A | B | B | C |
1．A因为R=ρL/s所以R=3.18×108Ω所以I=U/R=0.31μA
2．A因R=U2/P，故R1>R2，接R2时其电源输出电压变小，故L2不能正常工作。
9． B电路中电压表测电源的路端电压，电流表测的是R3上的电流。当P向b滑动时，
R3↓→R总↓→I↑→U↓故电压表示数减小，又U=U1+U2，而U1=IR1，所以U1↑→
U2↓→I2↓，又I=I3+I2，I↑，I2↓→I3↑，故电流表示数增大，应选B。
10．C消耗电能克服阻力做功，有UI－I2r=kmgv，代入数据，得r=1.6Ω。
11．E=1.46V r=0.72Ω
12.答案：（1）1060±40Ω 730±40Ω （2）甲
13．（1）如图所示
（2）非线性区域，因为在非线性区域内，灯丝电阻随电压变化明显，可保持电灯功率基本不变，亮度稳定。
14．解：（1）根据闭合电路欧姆定律得：S断开时：I=10/(16+3+1)=10/20=0.5A
S闭合时：RAB=(R2×R3)/(R2+R3)=1.0Ω 所以I=10/(1+3+1)=2.0A
（2）S闭合时，RAB=1.0Ω是定值电阻，所以电流越大，功率越大，所以应将R1调为零。
A、B间电路消耗的电功率为：PAB=E2/(RAB+r)=102/2=50W。
15．解：由电阻的串并联得，闭合电路的总电阻R=R1(R2+R3)/(R1+R2+R3)+r
由欧姆定律得，通过电源的电流I=E/R
电源的端电压U=E－Ir 电阻R3两端的电压U/=R3U/(R2+R3)
通过R4的总电量就是通过电容器的电量Q=CU/
代入数据解得，Q=2.0×10－4C
16．解：（1）设S2断开时R1消耗的功率为P1，则
，
代入数据可以解得，r=1Ω
（2）设S2闭合时R1两端的电压为U，消耗的功率为P2，则
，解得，U=84V
由闭合电路欧姆定律得，E=U+Ir，代入数据，得I=26A
流过R1的电流为I1，流过电动机的电流为I2，
A，而I1+I2=I，所以I2=22A，
由
，代入数据得，
W
17．解：已知每秒雷暴带给地球的电荷量为q，则大气的漏电电流为I=q/t=1800A
大气的漏电电阻可由欧姆定律求得U=IR
其中U=3.0×105V，R=ρL/s，L=50km，s=4πr2，代入有关数据解得，
ρ=2×1012Ω·m－1 地球的漏电功率为P=UI=5×108W
18．解：（1）设变阻器的上端到滑动端的长度为x，根据题意得，mg=kx，Rx=xR/L
联立求解，得
（2）电路图如图，mg=kx，Rx=xR/L
则
19
．解：（1）若将滑动变阻器接成限流器，则无法判断当滑动变阻器接入电路的阻值最大时，用电器两端的电压是否小于等于100V。因此必须将滑动变阻器接成分压器使用。如图。
（2）设滑动变阻器的总电阻为R，其与用电器并联的部分的电阻为Rx，
则有I0=(U－U0)/(R－Rx)==(220－100)/(100－Rx)=2.4A
Rx=50Ω 通过Rx的电流I1=U0/Rx=2A
通过用电器的电流I2=I0－I1=0.4A
用电器的功率P2=I2U0=40W