高中物理粤教版 (2019)必修 第三册第三章 恒定电流本章综合与测试导学案

这是一份高中物理粤教版 (2019)必修 第三册第三章 恒定电流本章综合与测试导学案，共9页。学案主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题(本题共8小题，每小题4分，共32分)
1.关于电流，下列说法中正确的是( )
A.导体中的电流越大，表示通过其横截面的电荷量越多
B.在相同时间内，通过导体横截面的电荷量越多，导体中电流就越小
C.通电时间越短，电流越大
D.单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中电流越大
答案 D
解析 根据电流的定义式I＝eq \f(Q,t)，即电流等于单位时间内通过导体横截面的电荷量，与通电的时间无关，选项A、B、C错误，选项D正确.
2.甲、乙、丙、丁是四个长度、横截面积均相同的金属导体，某同学对它们各进行了一次测量，把每个导体中通过的电流和两端的电压在I－U坐标系中描点，如图1所示，四个导体中电阻率最大的是( )
图1
A.甲 B.乙
C.丙 D.丁
答案 A
解析 根据电阻定律R＝ρeq \f(l,S)可知，导体的电阻率ρ＝eq \f(RS,l).分别把甲、乙、丙、丁所在的位置与坐标原点O连接，I－U图线的斜率表示电阻的倒数，由题图可知甲导体的电阻最大，丁导体的电阻最小.因甲、乙、丙、丁四个导体的长度、横截面积均相同，则甲的电阻率最大，A正确.
3.一段长为L、电阻为R的均匀电阻丝，把它拉成3L长的均匀细丝后，再切成等长的三段，则其中每一段电阻丝的阻值为( )
A.3R B.R C.eq \f(R,3) D.eq \f(R,9)
答案 A
解析 电阻丝体积一定，即LS＝3L·S′，则S′＝eq \f(S,3)，由电阻定律R＝ρeq \f(L,S)得R′＝eq \f(ρL,\f(S,3))＝3R，即每一段电阻丝的阻值为3R，选项A正确.
4.如图2所示，用电流表和电压表测量电阻Rx的阻值，c端与b端相连时，电流表示数为4.60 mA，电压表示数为2.50 V，c端与a端相连时，电流表示数为5.20 mA，电压表示数为2.30 V，比较这两次结果正确的是( )
图2
A.电阻的真实值更接近543 Ω，且大于543 Ω
B.电阻的真实值更接近543 Ω，且小于543 Ω
C.电阻的真实值更接近460 Ω，且大于460 Ω
D.电阻的真实值更接近460 Ω，且小于460 Ω
答案 B
解析 比较两次的电压表读数，可知ΔU＝0.20 V，则eq \f(ΔU,U)＝eq \f(0.20,2.50)＝0.08；电流表示数变化ΔI＝0.60 mA，则eq \f(ΔI,I)＝eq \f(0.60,4.60)≈0.13，可见eq \f(ΔI,I)>eq \f(ΔU,U)，即电流表示数变化明显一些，可见电压表内阻带来的影响比电流表内阻带来的影响大，故采用电流表内接法更准确，Rx＝eq \f(2.50 V,4.60×10－3 A)≈543 Ω，此法测量值偏大，因此选项B正确.
5.在如图3所示电路中，R2＝2R1，电路两端电压恒定，当S断开时，理想电流表的读数为0.5 A，理想电压表的读数为4 V，则当S闭合时，电流表和电压表的读数分别为( )
图3
A.1.5 A,6 V
A,4 V
C.1.5 A,0 V
D.0,6 V
答案 D
解析 由题图可知，当S断开时，电阻R1和R2串联，U2＝eq \f(R2,R1＋R2)U＝eq \f(2,3)U＝4 V，解得U＝6 V，当S闭合时，R1和电流表被短路，电流表读数为0，电压表读数为6 V，选项D正确.
6.如图4所示，A、B间的电压为30 V，改变滑动变阻器触头(触头始终在中间电阻R上)的位置，可以改变C、D间的电压，UCD的变化范围是( )
图4
A.0～10 V
B.0～20 V
C.10～20 V
D.20～30 V
答案 C
解析 当触头在最上端时，UCD＝eq \f(2,3)UAB＝20 V；当触头在最下端时，UCD＝eq \f(1,3)UAB＝10 V，故UCD的变化范围是10～20 V，选项C正确.
7.(2019·济宁市高一下期末)一电流表的满偏电流Ig＝30 mA，内电阻Rg＝95 Ω，要把它改装成一个量程为0.6 A的电流表，应在电流表上( )
A.串联一个5.00 Ω的电阻
B.串联一个4.75 Ω的电阻
C.并联一个5.00 Ω的电阻
D.并联一个4.75 Ω的电阻
答案 C
8.如图5所示是一种风速测定装置，其中风速表是由电压表改装而成，电源电压不变，R为定值电阻，R1为滑动变阻器.T形管道的竖直管内装有可上下无摩擦自由移动的轻质活塞，活塞通过轻质细杆和滑动变阻器的滑片P相连，S闭合后，当风速增大时，下列说法中正确的是( )
图5
A.活塞上移，则风速表的示数变小
B.活塞上移，则风速表的示数变大
C.活塞上移，则滑动变阻器R1两端的电压变大
D.活塞上移，则风速表的示数不变
答案 B
解析 活塞上移，R1接入电路的阻值减小，R1与R串联，电源电压不变，所以R1两端电压减小，R两端电压增大，则风速表的示数变大，故B正确，A、C、D错误.
二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分)
9.如图6所示的电路中，通过电阻R1的电流I1是( )
图6
A.eq \f(U,R1) B.eq \f(U1,R1) C.eq \f(U2,R2) D.eq \f(U1,R1＋R2)
答案 BC
10.某导体中的电流随其两端电压的变化关系如图7所示，则下列说法中正确的是( )
图7
A.加5 V电压时，导体的电阻为5 Ω
B.加11 V电压时，导体的电阻可能为1.4 Ω
C.由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小
D.由图可知，随着电压的减小，导体的电阻不断减小
答案 AD
解析 导体在加5 V电压时，由题图知R＝eq \f(U,I)＝5 Ω，所以此时导体电阻为5 Ω，故A正确；同理可知，B错误；由题图知，随着电压的增大，图像上的点与原点连线的斜率减小，此斜率表示电阻的倒数，则知导体的电阻不断增大；随着电压的减小，则导体的电阻不断减小，故C错误，D正确.
11.某同学做研究串联电路特点的实验时，接成如图8所示的电路，闭合S后，他将多用电表电压挡并联在A、C两点间时，电压表读数为U；当并联在A、B两点间时，电压表读数也为U；当并联在B、C两点间时，电压表读数为零，则故障可能是( )
图8
A.AB段断路 B.BC段断路
C.AB段短路 D.BC段短路
答案 AD
解析 由题意可得UAB＝UAC＝U，说明由A、B分别至电源的线路均已接通.若BC段完好，则AB段断路；若BC段短路，则AB段可能断路，也可能完好.又由题述得UBC＝0，因而可能AB段断路或BC段短路，也有可能出现两者同时发生的情况.
12.一个T型电路如图9所示，电路中的电阻R1＝1 Ω，R2＝12 Ω，R3＝4 Ω，另有一测试电源，电源提供的电压为10 V，内阻忽略不计，则( )
图9
A.当cd端短路时，ab之间的等效电阻是4 Ω
B.当ab端短路时，cd之间的等效电阻是4 Ω
C.当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为 8 V
D.当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为8 V
答案 AC
解析 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＝eq \f(R2R3,R2＋R3)＋R1＝eq \f(12×4,16) Ω＋1 Ω＝4 Ω，故A正确；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＝eq \f(R1R3,R1＋R3)＋R2＝eq \f(1×4,5) Ω＋12 Ω＝12.8 Ω，故B错误；当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压等于电阻R3两端的电压，为U3＝eq \f(R3,R1＋R3)E＝eq \f(4,5)×10 V＝8 V，故C正确；当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压等于电阻R3两端的电压，为U3＝eq \f(R3,R2＋R3)E＝eq \f(4,12＋4)×10 V＝2.5 V，故D错误.
三、非选择题(本题共6小题，共52分)
13.(6分)在测定金属丝的电阻率的实验中，可供选用的器材如下：
待测金属丝：Rx(阻值约4 Ω，额定电流约0.5 A)；
电压表：V(量程3 V，内阻约3 kΩ)；
电流表：A1(量程0.6 A，内阻约0.2 Ω)；A2(量程3 A，内阻约0.05 Ω)；
电源：E1(电源电压为3 V)；E2(电源电压为12 V)；
滑动变阻器：R(最大阻值约20 Ω)；
螺旋测微器：毫米刻度尺；开关S；导线.
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图10所示，读数为________ mm.
图10
(2)若滑动变阻器采用限流式接法，为使测量尽量准确，电流表应选________，电源应选________(均填器材代号)，在方框中画出电路原理图.
答案 (1)1.776(2分) (2)A1(1分) E1(1分) 电路原理图见解析图(2分)
解析 (1)螺旋测微器的读数为：1.5 mm＋27.6×0.01 mm＝1.776 mm.
(2)在用伏安法测电阻的实验中，为使测量尽量精确，则电流表、电压表指针需达到半偏以上，又因待测金属丝的额定电流约0.5 A，所以电流表选A1，电源选E1即可.Rx阻值较小，电流表A1应用外接法，电路原理图如图所示.
14.(6分)某同学测量阻值约为25 kΩ的电阻Rx，现备有下列器材：
A.电流表(量程100 μA，内阻约为2 kΩ)；
B.电流表(量程500 μA，内阻约为300 Ω)；
C.电压表(量程15 V，内阻约为100 kΩ)；
D.电压表(量程50 V，内阻约为500 kΩ)；)
E.直流电源(20 V)；
F.滑动变阻器(最大阻值1 kΩ，额定功率1 W)；
G.开关和导线若干.
电流表应选________，电压表应选________.(填字母代号)
该同学正确选择仪器后连接了以下电路，如图11所示，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的问题：
图11
①________________________________________________________________________
②________________________________________________________________________
答案 B(1分) C(1分) ①电流表应采用内接的方法(2分) ②滑动变阻器应采用分压式的接法(2分)
解析 通过电阻的最大电流I＝eq \f(E,R)＝eq \f(20,25×103) A＝8×10－4 A＝800 μA，故电流表应选择B；因直流电源的电压是20 V，故应选择电压表C.因待测电阻约为25 kΩ，为了减小误差，电流表应采用内接法；因为滑动变阻器的阻值远小于待测电阻的阻值，若用限流式接法，控制的电压变化范围太小，则滑动变阻器应用分压式接法.
15.(8分)如图12所示，A、B两点间电压恒定为12 V，定值电阻R1＝2.4 kΩ，R2＝4.8 kΩ.
图12
(1)若在a、b之间接一个C＝100 μF的电容器，闭合开关S，电路稳定后，求电容器上所带的电荷量；
(2)若在a、b之间接一个内阻RV＝4.8 kΩ的电压表，求电压表的示数.
答案 (1)8×10－4 C (2)6 V
解析 (1)设电容器上的电压为UC，则UC＝eq \f(R2,R1＋R2)U(2分)
电容器的带电荷量Q＝CUC(1分)
解得Q＝8×10－4 C(1分)
(2)电压表与R2并联后电阻为R并＝eq \f(R2RV,R2＋RV)(1分)
则电压表两端的电压为UV＝eq \f(R并,R1＋R并)U(1分)
解得UV＝6 V.(2分)
16.(10分)如图13所示的电路中，R1＝8 Ω，R2＝4 Ω，R3＝6 Ω，R4＝3 Ω.
图13
(1)求电路中的总电阻；
(2)当加在电路两端的电压U＝42 V时，通过每个电阻的电流是多少？
答案 (1)14 Ω (2)见解析
解析 (1)设R3、R4并联后电阻为R34，则
R34＝eq \f(R3R4,R3＋R4)＝eq \f(6×3,6＋3) Ω＝2 Ω(2分)
R1、R2和R34串联，总电阻R＝R1＋R2＋R34＝14 Ω(2分)
(2)根据欧姆定律I＝eq \f(U,R)，得干路电流I＝eq \f(42,14) A＝3 A(2分)
由于R1、R2串联在干路上，通过R1、R2的电流I1＝I2＝3 A.
设通过R3、R4的电流分别为I3、I4，由并联电路的特点知I3＋I4＝3 A(1分)
eq \f(I3,I4)＝eq \f(R4,R3)(1分)
解得I3＝1 A，I4＝2 A(2分)
17.(10分)在如图14所示的电路中，R1是由某金属氧化物制成的导体棒，实验证明通过它的电流I和它两端电压U遵循I＝kU3的规律(式中k＝0.2 A/V3)，R2、R3是普通电阻，遵循欧姆定律，R3＝20 Ω，按图示电路连接后接在一个两端电压为6.0 V的电源上，闭合开关后，理想电流表的示数为0.25 A.求R2的阻值.
图14
答案 20 Ω
解析 R3两端的电压U3＝IR3＝0.25×20 V＝5.0 V(2分)
则R1、R2并联部分的电压U1＝6.0 V－5.0 V＝1.0 V(2分)
由I＝kU3得，R1中的电流I1＝kUeq \\al(3,1)＝0.2×(1.0)3 A＝0.2 A(2分)
所以R2中的电流I2＝I0－I1＝0.25 A－0.2 A＝0.05 A(2分)
则R2＝eq \f(U1,I2)＝eq \f(1.0,0.05) Ω＝20 Ω(2分)
18.(12分)如果将满偏电流和内阻分别为Ig＝2 mA、Rg＝200 Ω的表头分别按如图15甲和乙所示的方式改装成双量程的电流表.试求满足题中要求的定值电阻R1、R2、R3、R4的阻值分别为多少？
图15
答案 4.08 Ω 0.4 Ω 0.41 Ω 3.67 Ω
解析 按题图甲接法，量程为0.1 A时，
R1＝eq \f(Ig,I－Ig)Rg＝eq \f(2×10－3,0.1－2×10－3)×200 Ω≈4.08 Ω(3分)
量程为1 A时，
R2＝eq \f(Ig,I′－Ig)Rg＝eq \f(2×10－3,1－2×10－3)×200 Ω≈0.4 Ω(3分)
按题图乙接法，量程为1 A时，R4和Rg串联后与R3并联；量程为0.1 A时，R3和R4串联后与Rg并联，分别得
Ig(Rg＋R4)＝(1 A－Ig)R3(2分)
IgRg＝(0.1 A－Ig)(R3＋R4)(2分)
联立解得：R3≈0.41 Ω，R4≈3.67 Ω(2分)