2024-2025學(xué)年高中物理第十一章電路及其應(yīng)用單元評估練習(xí)含解析新人教版必修第三冊

PAGEPAGE10第十一章電路及其應(yīng)用單元評估時(shí)間：90分鐘分值：100分一、選擇題(1～6為單選，每小題3分；7～10為多選，每小題4分，共34分)1．有四個(gè)金屬導(dǎo)體，它們的伏安特性曲線分別是圖中的a、b、c、d，則電阻最大的是(D)A．a(chǎn)B．bC．cD．d解析：伏安特性曲線中斜率是電阻的倒數(shù)，所以斜率最小的阻值最大，據(jù)圖知d的斜率最小，阻值最大，D對．2．一個(gè)電壓表由表頭G與分壓電阻R串聯(lián)而成，如圖所示，若在運(yùn)用中發(fā)覺電壓表的讀數(shù)總是比精確值稍小一些，采納下列哪種措施可以加以改進(jìn)(D)A．在R上串聯(lián)一個(gè)比R小得多的電阻B．在R上串聯(lián)一個(gè)比R大得多的電阻C．在R上并聯(lián)一個(gè)比R小得多的電阻D．在R上并聯(lián)一個(gè)比R大得多的電阻解析：當(dāng)電壓肯定，減小電阻，表頭的電流增大，則讀數(shù)增大，由于讀數(shù)只是稍小，應(yīng)略減小電阻，故選D.3．如圖所示，P為一塊半圓形薄電阻合金片，先將它按圖甲方式接在電阻A、B之間，然后將它再按圖乙方式接在電極C、D之間，設(shè)AB、CD之間的電壓是相同的，則這兩種接法電阻大小關(guān)系為(B)A．R甲＝eq\f(1,2)R乙B．R甲＝eq\f(1,4)R乙C．R甲＝2R乙D．R甲＝4R乙解析：將四分之一圓形薄合金片看成一個(gè)電阻，設(shè)為r，圖甲中等效為兩個(gè)電阻并聯(lián)，R甲＝eq\f(r,2)，圖乙中等效為兩個(gè)電阻串聯(lián)，R乙＝2r，所以R甲＝eq\f(1,4)R乙，所以B正確．4．在如圖所示電路中，AB為粗細(xì)勻稱、長為L的電阻絲，以A、B上各點(diǎn)相對A點(diǎn)的電壓為縱坐標(biāo)，各點(diǎn)離A點(diǎn)的距離x為橫坐標(biāo)，則U隨x變更的圖線應(yīng)為(A)解析：由U＝IRx＝eq\f(E,R)·eq\f(R,L)x＝eq\f(E,L)x，其中E、L均為定值，故U與x成正比．A正確．5．關(guān)于電流，下列說法中正確的是(C)A．通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，電流越大B．電子運(yùn)動的速率越大，電流越大C．單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，導(dǎo)體中的電流越大D．因?yàn)殡娏饔蟹较?，所以電流是矢量解析：電流的大小等于單位時(shí)間內(nèi)流過導(dǎo)體橫截面的電荷量，故A錯(cuò)，C對；電流的微觀表達(dá)式I＝neSv，電流的大小由單位體積的電荷數(shù)、每個(gè)電荷所帶電量、導(dǎo)體的橫截面積和電荷定向移動的速率共同確定，故B錯(cuò)；矢量運(yùn)算遵循平行四邊形定則，標(biāo)量的運(yùn)算遵循代數(shù)法則，電流的運(yùn)算遵循代數(shù)法則，故電流是標(biāo)量，故D錯(cuò)．6．如圖為某限制電路的一部分，已知AA′的輸入電壓為24V，假如電阻R＝6kΩ，R1＝6kΩ，R2＝3kΩ，則BB′不行能輸出的電壓是(D)A．12V B．8VC．6V D．3V解析：若兩開關(guān)都閉合，則電阻R1和R2并聯(lián)，再和R串聯(lián)，UBB′為并聯(lián)電路兩端電壓，UBB′＝eq\f(\f(R1R2,R1＋R2)UAA′,\f(R1R2,R1＋R2)＋R)＝6V，若S1閉合S2斷開，則R1和R串聯(lián)，UBB′＝eq\f(R1UAA′,R1＋R)＝12V，若S2閉合S1斷開，則S2和R串聯(lián)，UBB′＝eq\f(R2UAA′,R2＋R)＝8V，若兩者都斷開，則電路斷路，UBB′＝0V，故D不行能．7．截面直徑為d、長為L的導(dǎo)線兩端電壓為U，當(dāng)這三個(gè)量中的一個(gè)變更時(shí)，關(guān)于對自由電子定向移動平均速率的影響，下列說法正確的是(ABC)A．電壓U加倍時(shí)，自由電子定向移動的平均速率加倍B．導(dǎo)線長度L加倍時(shí)，自由電子定向移動的平均速率減為原來的一半C．導(dǎo)線截面直徑d加倍時(shí)，自由電子定向移動的平均速率不變D．導(dǎo)線截面直徑d加倍時(shí)，自由電子定向移動的平均速率加倍解析：電壓U加倍時(shí)，由歐姆定律知，電流加倍，由電流的微觀表達(dá)式I＝neSv知，自由電子定向運(yùn)動的平均速率v加倍，選項(xiàng)A正確；導(dǎo)線長度L加倍，由電阻定律知，電阻加倍，電流減半，則由電流的微觀表達(dá)式I＝neSv知，自由電子定向運(yùn)動的平均速率v減半，選項(xiàng)B正確；導(dǎo)線橫截面的直徑d加倍，由S＝eq\f(πd2,4)知，橫截面積變?yōu)樵瓉淼?倍，由電阻定律知，電阻變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,4)，電流變?yōu)樵瓉淼?倍，依據(jù)電流的微觀表達(dá)式I＝neSv知，自由電子定向運(yùn)動的平均速率v不變，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．8．如圖所示，R1和R2是同種材料、厚度相同、表面為正方形的導(dǎo)體，但R1的尺寸比R2的尺寸大．在兩導(dǎo)體上加相同的電壓，通過兩導(dǎo)體的電流方向如圖所示，則下列說法中正確的是(BD)A．R1中的電流小于R2中的電流B．R1中的電流等于R2中的電流C．R1中自由電荷定向移動的速率大于R2中自由電荷定向移動的速率D．R1中自由電荷定向移動的速率小于R2中自由電荷定向移動的速率解析：設(shè)正方形的邊長為L、厚度為d，由I＝eq\f(U,R)，R＝ρeq\f(L,S)＝ρeq\f(L,L·d)＝eq\f(ρ,d)，得I＝eq\f(Ud,ρ)，故R1、R2中的電流相等，A錯(cuò)誤，B正確．由I＝nqSv＝nqLdv得，L大則v小，C錯(cuò)誤，D正確．9．某導(dǎo)體的伏安特性曲線如圖所示，則下列說法中正確的是(AD)A．加5V電壓時(shí)，導(dǎo)體的電阻約是5ΩB．加11V電壓時(shí)，導(dǎo)體的電阻約是1.4ΩC．由圖可知，隨著電壓的增大，導(dǎo)體的電阻不斷減小D．由圖可知，隨著電壓的減小，導(dǎo)體的電阻不斷減小解析：對某些導(dǎo)體，其伏安特性曲線不是直線，但曲線上某一點(diǎn)的eq\f(U,I)值仍表示該點(diǎn)所對應(yīng)的電阻值．本題中給出的導(dǎo)體加5V電壓時(shí)，eq\f(U,I)值為5，所以此時(shí)電阻為5Ω，A正確；當(dāng)電壓增大時(shí)，eq\f(U,I)值增大，即電阻增大，綜合推斷可知B、C錯(cuò)誤，D正確．10．一個(gè)T形電路如圖所示，電路中的電阻R1＝10Ω，R2＝120Ω，R3＝40Ω.另有一測試電源，電動勢為100V，內(nèi)阻忽視不計(jì)，則(AC)A．當(dāng)c、d端短路時(shí)，a、b之間的等效電阻是40ΩB．當(dāng)a、b端短路時(shí)，c、d之間的等效電阻是40ΩC．當(dāng)a、b兩端接通測試電源時(shí)，c、d兩端的電壓為80VD．當(dāng)c、d兩端接通測試電源時(shí)，a、b兩端的電壓為80V解析：當(dāng)c、d端短路時(shí)，等效電阻R＝R1＋eq\f(R2R3,R2＋R3)＝40Ω，A正確；當(dāng)a、b端短路時(shí)，等效電阻R′＝R2＋eq\f(R1R3,R1＋R3)＝128Ω，B錯(cuò)誤；當(dāng)a、b兩端接通測試電源時(shí)，依據(jù)歐姆定律得I＝eq\f(E,R1＋R3)＝eq\f(100,10＋40)A＝2A，所以Ucd＝IR3＝80V，C正確；當(dāng)c、d兩端接測試電源時(shí)，I′＝eq\f(E,R2＋R3)＝eq\f(100,120＋40)A＝eq\f(5,8)A，Uab＝I′R3＝25V，D錯(cuò)誤．二、非選擇題(共66分)11．(8分)某試驗(yàn)小組利用供應(yīng)的器材測量某種電阻絲(電阻約為20Ω)材料的電阻率．他們首先把電阻絲拉直后將其兩端固定在刻度尺兩端的接線柱a和b上，在電阻絲上夾上一個(gè)與接線柱c相連的小金屬夾，沿電阻絲移動金屬夾，可變更其與電阻絲接觸點(diǎn)P的位置，從而變更接入電路中電阻絲的長度．可供選擇的器材還有：電池組E(電動勢為3.0V，內(nèi)阻約1Ω)；電流表A1(量程0～100mA，內(nèi)阻約5Ω)；電流表A2(量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.2Ω)；電阻箱R(0～999.9Ω)；開關(guān)、導(dǎo)線若干．他們的試驗(yàn)操作步驟如下：A．用螺旋測微器在三個(gè)不同的位置分別測量電阻絲的直徑d；B．依據(jù)供應(yīng)的器材，設(shè)計(jì)并連接好如圖甲所示的電路；C．調(diào)整電阻箱使其接入電路中的電阻值最大，閉合開關(guān)S；D．將金屬夾夾在電阻絲上某位置，調(diào)整電阻箱接入電路中的電阻值，使電流表滿偏，記錄電阻箱的電阻值R和接入電路的電阻絲長度L；E．變更金屬夾與電阻絲接觸點(diǎn)的位置，調(diào)整電阻箱接入電路中的電阻值，使電流表再次滿偏．重復(fù)多次，記錄每一次電阻箱的電阻值R和接入電路的電阻絲長度L.F．?dāng)嚅_開關(guān)，拆除電路并整理好器材．(1)小明某次用螺旋測微器測量電阻絲直徑時(shí)其示數(shù)如圖乙所示，則這次直徑的測量值d＝0.726(0.725～0.727)mm.(2)試驗(yàn)中電流表應(yīng)選擇A1(選填“A1”或“A2(3)小明用記錄的多組電阻箱的電阻值R和對應(yīng)的接入電路中電阻絲長度L的數(shù)據(jù)，繪出了如圖丙所示的R-L關(guān)系圖線，圖線在R軸的截距為R0，在L軸的截距為L0，再結(jié)合測出的電阻絲直徑d，可求出這種電阻絲材料的電阻率ρ＝eq\f(πd2R0,4L0)(用給定的物理量符號和已知常數(shù)表示)．解析：(1)由圖示螺旋測微器可知，固定刻度是0.5mm，可動刻度是22.6×0.01mm＝0.226mm，金屬絲直徑d＝0.5mm＋0.226mm＝0.726mm.(2)電路中最大電流約為I＝eq\f(E,R電阻絲＋r)＝eq\f(3,20＋1)A≈0.14A，不到0.6A的四分之一，假如運(yùn)用電流表A2試驗(yàn)誤差較大，因此電流表應(yīng)選A1.(3)由試驗(yàn)步驟可知，外電路電阻不變，由串聯(lián)電路特點(diǎn)可知，外電路總電阻R總＝R＋R電阻絲＝R＋ρeq\f(L,S)＝R＋ρeq\f(L,π\(zhòng)f(d,2)2)＝R＋ρeq\f(4L,πd2)，由題圖丙可知，當(dāng)電阻絲接入電路的長度為零時(shí)，電路總電阻R總＝R0，則R＋ρeq\f(4L,πd2)＝R0，R＝R0－ρeq\f(4L,πd2)，圖象斜率的肯定值|k|＝eq\f(R0,L0)＝eq\f(4ρ,πd2)，則電阻率ρ＝eq\f(πd2R0,4L0).12．(16分)(1)為了測量電阻，現(xiàn)取一只已經(jīng)完成機(jī)械調(diào)零的多用電表，如圖1甲所示，請依據(jù)下列步驟完成電阻測量：①將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×100”的位置．②將插入“＋”“－”插孔的表筆短接，旋動部件D(選填“C”或“D”)，使指針對準(zhǔn)電阻的“0”刻度線．③將調(diào)好零的多用電表按正確步驟測量一電學(xué)元件P的電阻，P的兩端分別為a、b，指針指示位置如圖甲所示．為使測量比較精確，應(yīng)將選擇開關(guān)旋到“×10”(選填“×1”“×10”或“×1k”)的倍率擋位上，并重新調(diào)零，再進(jìn)行測量．(2)多用電表電阻擋的內(nèi)部電路如圖1乙虛線框中所示，電源電動勢為E、內(nèi)阻為r，R0為調(diào)零電阻，Rg為表頭內(nèi)阻，電路中電流I與待測電阻的阻值Rx的關(guān)系式為I＝eq\f(E,Rg＋R0＋Rx＋r).(3)某同學(xué)想通過多用電表中的歐姆擋去測量一量程為3V的電壓表內(nèi)阻．該同學(xué)將歐姆擋的選擇開關(guān)撥至“×1k”的倍率擋，并將紅、黑表筆短接調(diào)零后，應(yīng)選用圖2中A(選填“A”或“B”)方式連接．在進(jìn)行了正確的連接、測量后，歐姆表的讀數(shù)如圖3甲所示，讀數(shù)為3×104Ω，這時(shí)電壓表的讀數(shù)如圖乙所示．若該歐姆擋內(nèi)阻為24kΩ，則可算出歐姆擋內(nèi)部所用電池的電動勢為2.9(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)V.解析：(1)②將插入“＋”“－”插孔的表筆短接，旋動部件D，使指針對準(zhǔn)電阻的“0”刻度線；③指針偏轉(zhuǎn)角度過大，說明所選擋位太大，應(yīng)換“×10”擋．(2)依據(jù)圖乙，多用電表測電阻的原理是閉合電路歐姆定律，則有：I＝eq\f(E,Rg＋R0＋Rx＋r).(3)歐姆表的正極插孔與內(nèi)部電源的負(fù)極相連，與電壓表構(gòu)成一閉合回路，電流從負(fù)極流出，進(jìn)入電壓表的正極，所以選擇圖A正確；歐姆表的讀數(shù)為：30×1kΩ＝30kΩ，電壓表的讀數(shù)為：1.60V．由題意知?dú)W姆表的內(nèi)阻為24kΩ，與電壓表的內(nèi)阻30kΩ串聯(lián)，由歐姆定律可知：E＝I(R＋r)＝eq\f(1.60,30000)×(2.4×104＋3×104)V≈2.9V.13．(12分)如圖甲為一測量電解液電阻率的玻璃容器，P、Q為電極，設(shè)a＝1m，b＝0.2m，c＝0.1m，當(dāng)里面注滿某電解液，且P、Q間加上電壓后，其U-I圖象如圖乙所示，當(dāng)U＝10V時(shí)，求電解液的電阻率ρ是多少？答案：40Ω·m解析：由題圖乙可求得U＝10V時(shí)，電解液的電阻R＝eq\f(U,I)＝eq\f(10,5×10－3)Ω＝2000Ω.由題圖甲可知電解液容器長l＝a＝1m截面積S＝bc＝0.02m結(jié)合電阻定律R＝ρeq\f(l,S)得ρ＝eq\f(RS,l)＝eq\f(2000×0.02,1)Ω·m＝40Ω·m.14．(14分)神經(jīng)系統(tǒng)中，把神經(jīng)纖維分為有髓鞘與無髓鞘兩大類．現(xiàn)代生物學(xué)認(rèn)為，髓鞘是由多層(幾十層到幾百層不等)類脂物質(zhì)——髓質(zhì)累積而成的，髓質(zhì)具有很大的電阻．已知蛙有髓鞘神經(jīng)，髓鞘的厚度只有2μm左右，而它在每平方厘米的面積上產(chǎn)生的電阻卻高達(dá)1.6×105Ω.(1)若不計(jì)髓質(zhì)片層間的接觸電阻，請計(jì)算髓質(zhì)的電阻率．(2)若有一圓柱體是由髓質(zhì)制成的，該圓柱體的體積為32πcm3，當(dāng)在其兩底面上加上1000V的電壓時(shí)，通過該圓柱體的電流為10πμA，求圓柱體的底面半徑和高．答案：(1)8×106Ω·m(2)4cm2cm解析：(1)由電阻定律得R＝ρeq\f(l,S)解得ρ＝eq\f(RS,l)＝eq\f(1.6×105×1×10－4,2×10－6)Ω·m＝8×106Ω·m.(2)由部分電路歐姆定律得R＝eq\f(U,I)由圓柱體體積公式得πr2h＝V由電阻定律得R＝ρeq\f(h,πr2)聯(lián)立解得r＝4cm，h＝2cm.15．(1