2024-2025學(xué)年新教材高中物理第十一章電路及其應(yīng)用進(jìn)階突破含解析新人教版必修3

PAGEPAGE6第十一章進(jìn)階突破1．如圖所示，厚度勻稱(chēng)的矩形金屬薄片邊長(zhǎng)ab＝10cm，bc＝5cm．當(dāng)將A與B接入電壓為U的電路中時(shí)，電流為1A；若將C與D接入同一電路中，則電流為()A．4A B．2AC．eq\f(1,2)A D．eq\f(1,4)A【答案】A【解析】設(shè)沿A、B方向的橫截面積為S1，沿C、D方向的橫截面積為S2，則eq\f(S1,S2)＝eq\f(1,2)，A、B接入電路中時(shí)的電阻為R1，C、D接入電路中時(shí)的電阻為R2，則有eq\f(R1,R2)＝eq\f(ρ\f(lab,S1),ρ\f(lbc,S2))＝eq\f(4,1)．兩種狀況下電壓相等，電流之比為eq\f(I1,I2)＝eq\f(R2,R1)＝eq\f(1,4)，I2＝4I1＝4A．故A正確．2．如圖所示，一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、橫截面積為S的金屬棒，其材料的電阻率為ρ，棒內(nèi)單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為n，電子的質(zhì)量為m、電荷量為e．在棒兩端加上恒定的電壓時(shí)，棒內(nèi)產(chǎn)生電流，自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速率為v，則金屬棒內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為()A．eq\f(mv2,2eL) B．eq\f(mv2Sn,e)C．ρnev D．eq\f(ρev,SL)【答案】C【解析】由電流定義可知I＝eq\f(q,t)＝eq\f(nvtSe,t)＝neSv．由歐姆定律可得U＝IR＝neSv·ρeq\f(L,S)＝ρneLv，又E＝eq\f(U,L)，故E＝ρnev，C正確．3．(多選)某同學(xué)探討白熾燈得到某白熾燈的伏安特性曲線(xiàn)如圖所示．圖像上A點(diǎn)與原點(diǎn)的連線(xiàn)與橫軸成α角，A點(diǎn)的切線(xiàn)與橫軸成β角，則()A．白熾燈的電阻隨電壓的增大而減小B．在A點(diǎn)，白熾燈的電阻可表示為tanβC．在A點(diǎn)，白熾燈的電功率可表示為U0I0D．在A點(diǎn)，白熾燈的電阻可表示為eq\f(U0,I0)【答案】CD【解析】白熾燈的電阻隨電壓的增大而增大，A錯(cuò)誤；在A點(diǎn)，白熾燈的電阻可表示為eq\f(U0,I0)，不能表示為tanβ，B錯(cuò)誤，D正確；在A點(diǎn)，白熾燈的功率可表示為U0I0，C正確．4．在長(zhǎng)度為l，橫截面積為S、單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為n的金屬導(dǎo)體兩端加上電壓，導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生勻強(qiáng)電場(chǎng)．導(dǎo)體內(nèi)電荷量為e的自由電子在電場(chǎng)力作用下先做加速運(yùn)動(dòng)，然后與做熱運(yùn)動(dòng)的陽(yáng)離子碰撞而減速，如此往復(fù)……，所以，我們通常將自由電子的這種運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化成速率為v(不隨時(shí)間變更)的定向運(yùn)動(dòng)．已知阻礙電子運(yùn)動(dòng)的阻力大小與電子定向移動(dòng)的速率v成正比，即Ff＝kv(k是常量)，則該導(dǎo)體的電阻應(yīng)當(dāng)?shù)扔?)A．eq\f(kl,neS) B．eq\f(kl,ne2S)C．eq\f(kS,nel) D．eq\f(kS,ne2l)【答案】B【解析】電子定向移動(dòng)，由平衡條件得，kv＝eeq\f(U,l)，則U＝eq\f(kvl,e)，導(dǎo)體中的電流I＝neSv，電阻R＝eq\f(U,I)＝eq\f(kl,ne2S)，B正確．5．將一內(nèi)阻是3kΩ電壓表的量程由0～3V擴(kuò)大到0～15V，須要給它()A．并聯(lián)12kΩ電阻 B．并聯(lián)15kΩ電阻C．串聯(lián)12kΩ電阻 D．串聯(lián)15kΩ電阻【答案】C【解析】把量程為3V的電壓表改裝成15V的電壓表須要串聯(lián)分壓電阻，由串聯(lián)電路特點(diǎn)可知，分壓電阻分壓為12V，是電壓表的4倍，串聯(lián)電路兩端電壓與電阻成正比，由此可知，串聯(lián)電阻阻值為電壓表內(nèi)阻的4倍，串聯(lián)電阻阻值為3kΩ×4＝12kΩ，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．6．某金屬導(dǎo)線(xiàn)的電阻率為ρ，電阻為R，現(xiàn)將它勻稱(chēng)拉長(zhǎng)到直徑為原來(lái)的一半，那么該導(dǎo)線(xiàn)的電阻率和電阻分別變?yōu)?)A．4ρ和4R B．ρ和4RC．ρ和16R D．16ρ和16R【答案】C【解析】因溫度和材料不變，所以電阻率不變；將導(dǎo)線(xiàn)勻稱(chēng)拉長(zhǎng)到直徑為原來(lái)的一半，則橫截面積變?yōu)樵瓉?lái)的eq\f(1,4)，長(zhǎng)度為原來(lái)的4倍，依據(jù)電阻定律公式R0＝ρeq\f(4L,\f(1,4)S)＝16·ρeq\f(L,S)＝16R，C正確．7．有兩個(gè)同種材料制成的導(dǎo)體，兩導(dǎo)體為橫截面為正方形的柱體，柱體高均為h，大柱體截面邊長(zhǎng)為a，小柱體截面邊長(zhǎng)為b，則()A．從圖示電流方向看，大、小柱體電阻比為a∶bB．從圖示電流方向看，大、小柱體電阻比為1∶1C．若電流方向豎直向下，大、小柱體電阻比為a∶bD．若電流方向豎直向下，大、小柱體電阻比為a2∶b2【答案】B【解析】由電阻定律得R＝ρeq\f(l,S)，所以大柱體的電阻為eq\f(ρ,h)，小柱體的電阻為eq\f(ρ,h)，所以大、小柱體的電阻之比為1∶1，A錯(cuò)誤，B正確；若電流方向豎直向下，大、小柱體的電阻之比為b2∶a2，C、D錯(cuò)誤．8．關(guān)于電阻的計(jì)算式R＝eq\f(U,I)和確定式R＝ρeq\f(l,S)，下列說(shuō)法中正確的是()A．導(dǎo)體的電阻與其兩端電壓成正比，與通過(guò)它的電流成反比B．導(dǎo)體的電阻僅與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積和材料有關(guān)C．導(dǎo)體的電阻不隨工作溫度的變更而變更D．對(duì)一段確定的導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，在恒溫下比值eq\f(U,I)是恒定的，導(dǎo)體電阻不隨U或I的變更而變更【答案】D【解析】導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的特性，與其兩端電壓和電流強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)A不符合題意；依據(jù)電阻定律R＝ρeq\f(l,S)可知導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積和材料有關(guān)，導(dǎo)體的電阻率隨溫度變更而變更，所以電阻也隨溫度而變更，故B、C不符合題意；導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的特性，對(duì)一段確定的導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，在恒溫下比值eq\f(U,I)是恒定的，導(dǎo)體電阻不隨U或I的變更而變更，故D符合題意．9．(多選)將兩截阻值均為R、長(zhǎng)度均為L(zhǎng)的勻稱(chēng)銅棒A和鋁棒B沿中軸線(xiàn)對(duì)接后串聯(lián)接入電路中，已知兩棒的橫截面積分別為SA和SB，忽視溫度變更對(duì)電阻的影響，下列說(shuō)法正確的是()A．通過(guò)銅棒和鋁棒的電流大小肯定相同B．銅棒兩端的電壓與鋁棒兩端電壓之比為SB∶SAC．銅和鋁的電阻率之比為SA∶SBD．電路穩(wěn)定后兩棒中電場(chǎng)強(qiáng)度均為零【答案】AC【解析】由串聯(lián)電路的特點(diǎn)知，IA＝IB＝I，故A正確；銅棒和鋁棒的電阻相等，通過(guò)它們的電流相等，則依據(jù)U＝IR得銅棒兩端的電壓與鋁棒兩端電壓相等，故B錯(cuò)誤；銅棒和鋁棒的電阻相等，由R＝ρeq\f(L,S)可知，銅和鋁的電阻率之比為SA∶SB，故C正確；電路穩(wěn)定后兩棒中電場(chǎng)強(qiáng)度不為零，在電場(chǎng)力作用下電荷定向移動(dòng)形成電流，故D錯(cuò)誤．10．如圖所示，其中電流表A的量程為0.6A，表盤(pán)勻稱(chēng)劃分為30個(gè)小格，每一小格表示0.02A；R1的阻值等于電流表內(nèi)阻的eq\f(1,2)；R2的阻值等于電流表內(nèi)阻的2倍．若用電流表A的表盤(pán)刻度表示流過(guò)接線(xiàn)柱1的電流值，則下列分析正確的是()A．將接線(xiàn)柱1、2接入電路時(shí)，每一小格表示0.04AB．將接線(xiàn)柱1、2接入電路時(shí)，每一小格表示0.02AC．將接線(xiàn)柱1、3接入電路時(shí)，每一小格表示0.06AD．將接線(xiàn)柱1、3接入電路時(shí)，每一小格表示0.01A【答案】C【解析】設(shè)電流表A的內(nèi)阻為RA，用電流表A的表盤(pán)刻度表示流過(guò)接線(xiàn)柱1的電流值時(shí)，若將接線(xiàn)柱1、2接入電路，依據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn)，(I1－IA)R1＝IARA，解得I1＝3IA，則每一小格表示0.06A；若將接線(xiàn)柱1、3接入電路，則(I2－IA)R1＝IARA，解得I2＝3IA，則每一小格表示0.06A，C正確．11．在探討金屬電阻阻值與溫度的關(guān)系時(shí)，為了能夠較精確地測(cè)出金屬電阻的阻值，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路．除了金屬電阻Rx外，還供應(yīng)的試驗(yàn)器材有：學(xué)生電源E，靈敏電流計(jì)G，滑動(dòng)變阻器R、R3，定值電阻R1、R2，電阻箱R0，開(kāi)關(guān)S，控溫裝置，導(dǎo)線(xiàn)若干．①依據(jù)電路圖連接好電路后，將R0調(diào)至適當(dāng)數(shù)值，R的滑片調(diào)至最右端，R3的滑片調(diào)至最下端，閉合開(kāi)關(guān)S；②把R的滑片調(diào)至適當(dāng)位置，調(diào)整R0，并逐步減小R3的阻值，直到R3為零時(shí)，電流計(jì)G指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，記錄R0的阻值和Rx的溫度；③多次變更溫度，重復(fù)試驗(yàn)；④試驗(yàn)完畢，整理器材．依據(jù)上述試驗(yàn)回答以下問(wèn)題：(1)上述②中，電流計(jì)G指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，a點(diǎn)電勢(shì)(填“大于”“等于”或“小于”)b點(diǎn)電勢(shì)．(2)某次測(cè)量時(shí)，R0的旋鈕如圖乙所示，則R0的讀數(shù)為Ω．(3)用R0、R1、R2表示Rx，Rx＝．(4)求出的阻值Rx和對(duì)應(yīng)溫度如下表所示：溫度t/℃35.040.045.050.055.0阻值Rx/Ω58.359.460.661.762.8請(qǐng)?jiān)趫D丙所示的坐標(biāo)紙上描繪出Rx－t圖線(xiàn)．(5)本試驗(yàn)中R3的作用為．【答案】(1)等于(2)40.0(3)eq\f(R1,R2)R0(4)見(jiàn)解析圖(5)愛(ài)護(hù)電流計(jì)【解析】(1)上述②中，電流計(jì)G指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，說(shuō)明電流計(jì)中無(wú)電流，即a點(diǎn)電勢(shì)等于b點(diǎn)電勢(shì)．(2)R0的讀數(shù)為40.0Ω．(3)設(shè)上邊支路的電流為I1，下邊支路的電流為I2，當(dāng)a點(diǎn)電勢(shì)等于b點(diǎn)電勢(shì)時(shí)I1Rx＝I2R0；I1R1＝I2R2；兩式相除可知eq\f(Rx,R1)＝eq\f(R0,R2)，即Rx＝eq\f(R1,R2)R0．(4)依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪出Rx－t圖線(xiàn)如圖．(5)本試驗(yàn)中R3的作用為愛(ài)護(hù)電流計(jì)．12．某同學(xué)在練習(xí)運(yùn)用多用電表．(1)測(cè)量電阻阻值，正確運(yùn)用歐姆表“×10”擋，指針偏轉(zhuǎn)如圖甲所示，該同學(xué)認(rèn)為此時(shí)讀數(shù)誤差較大，應(yīng)當(dāng)將歐姆表量程調(diào)換為(填“×1”或“×100”)擋，變更量程后應(yīng)當(dāng)，然后再進(jìn)行電阻測(cè)量．(2)利用圖乙電路測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，正確連接電路，閉合開(kāi)關(guān)，觀測(cè)到電壓表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而電流表指針不動(dòng)，移動(dòng)變阻器滑動(dòng)片，電流表指針讀數(shù)始終為零．在不斷開(kāi)電路的狀況下，運(yùn)用多用電表檢查電路故障，應(yīng)將多用表旋鈕撥到擋(填“歐姆”“直流電流”“直流電壓”或“溝通電壓”)，在a、e間檢測(cè)，當(dāng)檢查滑動(dòng)變阻器時(shí)，應(yīng)將紅表筆與(填“c”或“d”)接線(xiàn)柱接觸，若此時(shí)多用表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電路故障應(yīng)是滑動(dòng)變阻器(填“短路”或“斷路”)．(3)圖丙所示黑盒子有三個(gè)接線(xiàn)柱，用多用電表歐姆擋探究其內(nèi)部電路(其中二極管“”，具有單向?qū)щ娞攸c(diǎn)，即正向電阻忽視不計(jì)，反向電阻無(wú)窮大)．當(dāng)黑、紅表筆分別接觸1、2時(shí)電表指針發(fā)生瞬間偏轉(zhuǎn)后又偏轉(zhuǎn)消逝；當(dāng)黑、紅表筆分別接觸2、3時(shí)電表指針發(fā)生穩(wěn)定的偏轉(zhuǎn)角度；當(dāng)紅、黑表筆分別接觸2、3時(shí)電表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；則黑盒內(nèi)電路可能是下列選項(xiàng)中的．【答案】(1)×1重新歐姆調(diào)零(2)直流電壓c斷路(3)A【解析】(1)指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)大，說(shuō)明電阻偏小，選擇量程偏大，由于指針在刻度盤(pán)中心旁邊時(shí)讀數(shù)誤差較小，為了精確測(cè)量應(yīng)換較小擋位“×1”測(cè)量，換擋后要進(jìn)行重新歐姆調(diào)零，然后再進(jìn)行電阻測(cè)量．(2)依據(jù)題意可知圖乙電路某處斷路，由于不斷開(kāi)電路的狀況下，運(yùn)用多用電表檢查電路故障，所以不能運(yùn)用多用電表的歐姆擋檢測(cè)，由于電源是直流，所以不能運(yùn)用多用電表的溝通電壓擋檢測(cè)，若運(yùn)用多用電表的直流電流擋在a、e間