2021_2021学年新教材高中物理第十一章电路及其应用单元检测含解析新人教版必修.doc

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1、单元素养检测(三)(第十一章)(90分钟100分)【合格性考试】(60分钟60分)一、选择题(本题共9小题,每小题3分,共27分。)1.关于对电流的理解,下列说法中正确的是()A.自由电子的移动形成了电流B.电流是一个矢量,其方向就是正电荷定向移动的方向C.同一段电流相同的电路中,相同时间内通过各不同横截面的电荷量不同D.在国际单位制中,电流是一个基本物理量,其单位“安培”是基本单位【解析】选D。电荷的定向移动都可以形成电流,不仅仅是自由电子的定向移动;故A不正确。电流有方向,但电流的加减使用代数方法,不使用平行四边形定则,故电流是标量;故B不正确。串联电路中,各处的电流相等,则相同时间内通过

2、各不同截面处的电量一定相等;故C不正确,在国际单位制中共七个基本物理量,电学中的电流是一个基本物理量,其单位安培为一个基本单位;故D正确。2.一段长为L,电阻为R的均匀电阻丝,把它拉制成2L长的均匀细丝后,其电阻值为()A.B.4RC.D.2R【解析】选B。一段长为L,电阻为R的均匀电阻丝,把它拉制成2L长的均匀细丝后,横截面积变为原来的一半,则根据R=可知,电阻变成原来的4倍;故B正确,A、C、D错误。3.一同学将变阻器与一只6 V,68 W的小灯泡L及开关S串联后接在6 V的电源E上,当S闭合时,发现灯泡发光。按图所示的接法,当滑片P向右滑动时,灯泡将()A.变暗B.变亮C.亮度不变D.可

3、能烧坏灯泡【解析】选B。由题图可知,变阻器接入电路的是PB段的电阻丝,由于灯泡的额定电压等于电源电压,所以不可能烧坏灯泡。当滑片P向右滑动时,接入电路中的电阻丝变短,电阻减小,灯泡变亮,B选项正确。4.金属材料的电阻率有以下特点:一般而言,纯金属的电阻率小,合金的电阻率大;金属的电阻率随温度的升高而增大,有的金属电阻率随温度变化而显著变化,有的合金的电阻率几乎不受温度的影响。根据以上的信息,判断下列的说法中正确的是()A.连接电路用的导线一般用合金来制作B.电炉、电阻器的电阻丝一般用合金来制作C.电阻温度计一般用电阻率几乎不受温度影响的合金来制作D.标准电阻一般用电阻率随温度变化而显著变化的金

4、属材料制作【解析】选B。纯金属的电阻率小,故连接电路用的导线一般用纯金属来制作,故A错误;合金的电阻率大,故电炉、电阻器的电阻丝一般用合金来制作,故B正确;有的金属电阻率随温度变化而显著变化,故电阻温度计一般用纯金属来制作,故C错误;有的合金的电阻率几乎不受温度的影响,故标准电阻一般用合金材料制作,故D错误。5.(多选)半径为R的橡胶圆环均匀带正电,总电荷量为Q,现使圆环绕垂直圆环所在平面且通过圆心的轴以角速度匀速转动,关于由圆环产生的等效电流,下列判断正确的是()A.若不变而使电荷量Q变为原来的2倍,则等效电流也将变为原来的2倍B.若电荷量Q不变而使变为原来的2倍,则等效电流也将变为原来的2

5、倍C.若使、Q不变,将橡胶环拉伸,使环半径增大,等效电流将变大D.若使、Q不变,将橡胶环拉伸,使环半径增大,等效电流将变小【解析】选A、B。截取圆环的任一横截面S,如图所示,在橡胶圆环运动一周的时间T内,通过这个横截面的电荷量为Q,则有I=,又T=,所以I=,由上式可知,选项A、B正确。6.如图所示,某一导体的形状为长方体,其长、宽、高之比为abc=532,在此长方体的上下左右四个面分别通过导线引出四个接线柱1、2、3、4。在1、2两端加上恒定的电压U,通过导体的电流为I1;在3、4两端加上恒定的电压U,通过导体的电流为I2,则I1I2为()A.925B.259C.254D.425【解析】选C

6、。根据电阻定律R=得,当在1、2两端加上恒定电压U时,R1=,在3、4两端加上恒定的电压时,R2=,所以=,根据欧姆定律I=得,电流之比为254,C正确。7.在某种带有一价离子的水溶液中,正、负离子在定向移动,方向如图所示。如果测得2 s内分别有1.01018个正离子和1.01018个负离子通过溶液内部的横截面M,则关于溶液中电流的方向、电流大小描述正确的是()A.方向由A指向B;大小为0.16 AB.方向由A指向B;大小为 0.08 AC.方向由B指向A;大小为 0.16 AD.无电流【解析】选A。2 s内流过的电量为:Q=1.010181.610-19 C+1.010181.6 10-19

7、 C Z=0.32 C;则电流的大小为:I= A=0.16 A;方向与正电荷的运动方向相同;故电流由A指向B;故A正确,B、C、D错误。8.如图所示,R1=2 ,R2=10 ,R3=10 ,A、B两端接在电压恒定的电源上,则()A.S断开时,R1与R2的电流之比为15B.S闭合时通过R1与R2的电流之比为25C.S断开与闭合两种情况下,电阻R1两端的电压之比为21D.S断开与闭合两种情况下,电路中的总电阻之比为127【解析】选D。S断开时,R1与R2为串联关系,电流之比为11,故A错误;S闭合时,U1U2=R1R2=25,根据欧姆定律有:I=,则I1I2=21,故B错误;S断开时,R1两端的电

8、压为:U1=UAB;S闭合时,R1两端的电压为:U2=UAB;S断开与闭合两种情况下,电阻R1两端的电压之比为712,故C错误;S断开时,总电阻为:R= R1+R2=12 ;S闭合时,总电阻为:R=R1+=7 ;S断开与闭合两种情况下,电路中的总电阻之比为RR=127,故D正确。9.一根长为L,横截面积为S的金属棒,其材料的电阻率为,棒内单位体积自由电子数为n,电子的质量为m,电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时,棒内产生电流,自由电子定向运动的平均速率为v,则金属棒内的电场强度大小为()A.B.C.nevD.【解析】选C。欧姆定律I=,电流的微观表达式I=neSv,电阻定律R=,则金属棒内场

9、强大小为E=nev,故C正确。二、实验题(本题共2小题,共12分)10.(4分)某同学分别用毫米刻度尺和游标卡尺测定一金属杆的长度和直径,示数如图所示,则该金属杆的长度和直径分别为_cm和_mm。【解析】刻度尺在读数的时候要估读一位,所以金属杆的长度为60.10 cm;游标卡尺的主尺读数为:4 mm,游标尺上第10个刻度和主尺上某一刻度对齐,所以游标尺读数为100.02 mm=0.20 mm,所以最终读数为:4 mm+0.20 mm=4.20 mm。答案:60.104.2011.(8分)为测定金属丝的电阻率,某同学把一段粗细均匀的金属丝拉直并固定在带有毫米刻度尺的木板上。用多用电表粗测金属丝的

10、电阻Rx约为5 ,实验室有以下器材可选用:电流表A1(量程300 mA,内阻r1=5 );电流表A2(量程600 mA,内阻r2约为1 );电压表V(量程20 V,内阻r3约为3 k);滑动变阻器R1(010 ,额定电流为1 A);滑动变阻器R2(0250 ,额定电流为0.01 A);电源E(电动势3 V,内阻较小);导线、开关若干。(1)如图1,用螺旋测微器测量金属丝直径d=_mm。(2)为准确测出该金属丝的电阻,要求多测几组数据,请帮该同学在方框内(图2)画出测量该电阻的电路原理图(标出所用仪器的代号),写出对应的表达式Rx=_,表达式中各物理量的含义: _。图2(3)如果用符号d表示测得

11、金属丝的直径、L表示金属丝的长度、Rx为金属丝电阻值,则该金属的电阻率=_(用d,L,Rx表示结果)。【解析】(1)螺旋测微器的固定刻度为2 mm,可动刻度为15.00.01 mm=0.150 mm,故金属丝直径为2 mm+0.150 mm=2.150 mm;(2)实验中只是要求多测几组数据,故滑动变阻器可以分压接法,也可以限流接法,R2阻值范围过大,不便于测量,故选R1;题中所给电压表量程太大,故不选用;要测量阻值,可以通过把电流表A1作为电压表使用,故实验电路图如图;根据欧姆定律,有:Rx=其中I1为电流表A1的示数,I2为电流表A2的示数,r1为电流表A1的内阻。(3)根据电阻定律,有:

12、Rx=代入数据,得:=答案:(1)2.150(2)见解析图I1为电流表A1的示数,I2为电流表A2的示数,r1为电流表A1的内阻(3)三、计算题(本题共3小题,共21分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)12.(7分)电路中,每分钟有4.810-3 C的电荷流过导线的某一横截面,已知一个电子的带电量为e=1.610-19 C,求:(1)每分钟内流过该导线这一横截面的电子数目;(2)流过该导线的电流。【解析】(1)每分钟内流过该导线这一横截面的电子数目为:n=个=31016个(2)流过该导线的电流为:I= A=810-5 A答案:(1)31016个(2)810-5 A13.(

13、7分)测量液体的电阻率,工业上采用一种称为“电导仪”的仪器,其中一个关键部件如图所示,A、B是两片面积为1 cm2的正方形铂片,间距为d=1 cm,把它们浸在待测液体中,若通过两根引线加上一定的电压U=6 V时,测出电流I=1 A,则(1)这种液体的电阻为多少?(2)这种液体的电阻率是多少?【解析】(1)由欧姆定律可知,电阻R= =6106 ; (2)根据电阻定律可知:R=解得:= m=6104 m答案:(1)6106 (2)6104 m14.(7分)如图所示,两段长度和材料都完全相同的导线ab、bc横截面积之比为14,串联后加上电压U。求:(1)ab、bc两段导线内自由电子定向运动速率之比。

14、(2)两段导线两端电压之比。【解析】(1)因两段导线串联,故电流相等;又同种材料,单位体积内自由电子数也相等,由I=neSv可得:=4;即ab、bc两段导线内自由电子定向运动速率之比为41;(2)两段长度和材料都完全相同的导线ab、bc,电阻率相同,故根据电阻R=可得:两段导线电阻之比=4;故根据欧姆定律,由串联电路电流相等可得:=4,即两段导线两端电压之比为41。答案:(1)41(2)41【等级性考试】(30分钟40分)15.(5分)(多选)如图所示是插头式电阻箱的结构示意图,下列说法正确的是()A.电阻箱的铜塞拔出的越多,接入电路中的电阻越大B.电阻箱连入时要拔出一些铜塞,以免电路短路C.

15、此电阻箱能得到的最大阻值为10 D.要想使电阻箱的电阻为8 ,应拔出的铜塞是3和5【解析】选A、B。电阻箱的工作原理实际上是金属杆与电阻丝的并联,由电阻定律R=知,如果金属杆的横截面积比较大,其电阻很小,可忽略不计。当某个铜塞处于插入状态时,与其并联的电阻丝即被短路,当电阻箱中的铜塞全部插入时,电阻箱的电阻为零,接入电路后造成短路,因此需拔出一些铜塞,铜塞拔出越多接入电路的电阻越多,阻值越大,铜塞全部拔出时电阻箱的电阻最大,为R=1 +2 +2 +5 +10 =20 ,当拔出铜塞3和5时,电阻丝3和5接入电路,R=2 +10 =12 。16.(5分)(多选)小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化

16、的图线如图所示,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()A.随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大B.对应P点,小灯泡的电阻为R=C.对应P点,小灯泡的电阻为R=D.随着所加电压的增大,小灯泡的电阻减小【解析】选A、B。由图像可知,U越大,I-U图线的斜率越小,表示小灯泡的电阻越大,即A对,D错;R=中的U、I与小灯泡所处状态下的电压与电流相对应,即B对,C错。17.(5分)在检验两地是否短路的测试中,经常用到如图所示的T形电路,电路中的电阻R1=50 ,R2=R3=30 ,有一测试电源,所提供的测试电压恒为80 V。以下说法正确的是()A.

17、若将cd端短路,ab之间的等效电阻为50 B.若将ab端短路,cd之间的等效电阻为60 C.当ab两端接上测试电压时,cd两端的电压为30 VD.当cd两端接上测试电压时,ab两端的电压为30 V【解析】选C。当cd端短路时,ab间电路的结构是:电阻R2、R3并联后与R1串联,等效电阻为:R=+R1= +50 =65 ;故A错误;当ab端短路时,cd之间电路结构是:电阻R1、R3并联后与R2串联,等效电阻为:R=+R2= +30 =48.75 ,故B错误;当ab两端接上测试电压时,cd两端的电压等于电阻R3两端的电压,Ucd=E=80 V=30 V;故C正确;当cd两端接上测试电压时,ab两端

18、的电压等于电阻R3两端的电压,Uab=E=80 V=40 V;故D错误。18.(10分)(2019全国卷)某同学要将一量程为250 A 的微安表改装为量程为20 mA的电流表。该同学测得微安表内阻为1 200 ,经计算后将一阻值为R的电阻与微安表连接,进行改装。然后利用一标准毫安表,根据图(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。(1)根据图(a)和题给条件,将(b)中的实物连线。(2)当标准毫安表的示数为16.0 mA时,微安表的指针位置如图(c)所示,由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值,而是_。(填正确答案标号)A.18 mA21 mA C.25 mA28 mA

19、(3)产生上述问题的原因可能是_。(填正确答案标号)A.微安表内阻测量错误,实际内阻大于1 200 B.微安表内阻测量错误,实际内阻小于1 200 C.R值计算错误,接入的电阻偏小D.R值计算错误,接入的电阻偏大(4)要达到预期目的,无论测得的内阻值是否正确,都不必重新测量,只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可,其中k=_。【解析】(1)电流表改装时,微安表应与定值电阻R并联接入虚线框内,则实物电路连接如图所示:(2)由标准毫安表的示数与微安表的指针位置可知,改装后的电流表量程被扩大的倍数n=100倍,则当微安表表盘达到满偏时,改装的电表量程为:25010-3 mA100=25

20、mA,故选项C正确。(3)根据IgRg=(I-Ig)R,可得:I=Ig,改装后的量程偏大的原因可能是原微安表内阻测量值偏小,即电表实际内阻Rg真实值大于1 200 ,故选项A正确,B错误;改装后的量程偏大的原因还可能是定值电阻R的计算有误,计算值偏大,实际接入定值电阻R阻值偏小,故选项C正确,D错误。(4)由于接入电阻R时,改装后的表实际量程为25 mA,故满足IgRg=(25-Ig)R;要想达到预期目的,即将微安表改装为量程为20 mA的电流表,应满足IgRg=(20-Ig)kR, 其中Ig=250 A=0.25 mA,联立解得:k=。答案:(1)见解析图(2)C(3)A、C(4)19.(15分)如图所示,电压U恒定不变,将电流表A1、A2分别接入电路。接成图(a)时,电流表A1的示数为2 A,电流表A2的示数为3 A;接成图(b)时,电流表A1、A2的示数均为4 A,求:电路中不接入电流表时的电流。【解析】设A1、A2的电阻分别为R1、R2,在(a)图中有:2R1=3R2 U=5R+2R1,在(b)图中有:U=4(R+R1+R2),由以上三式可得:R1=RU=R。假如电路中不接电流表,此时电流为:I= A。答案: A- 12 -