第十一章 电路及其应用质量检测-2022-2023学年高二物理上学期同步学案+典例+练习（人教版2019必修第三册）

第十一章 电路及其应用质量检测

时间：90分钟   满分：100分

一、单项选择题：共8小题，每小题4分，共32分。

1．2019年3月19日，复旦大学科研团队宣称已成功制备出具有较高电导率的砷化铌纳米带材料，据介绍该材料的电导率是石墨烯的1000倍。电导率σ就是电阻率ρ的倒数，即。下列说法正确的是（　　）

A．材料的电导率越小，其导电性能越强

B．材料的电导率与材料的形状有关

C．电导率的单位是Ω－1·m－1

D．电导率大小与温度无关

【答案】C

【解析】A．电导率越小，材料的电阻率越大，其导电性能越差，A错误；BD．材料的电导率与材料的形状无关，由材料本身的性质决定，受温度的影响，当温度发生变化时，电导率的大小会改变，B、D错误；C．根据电阻定律

可知，电阻率的单位是Ω·m，则电导率的单位是Ω－1·m－1，C正确。故选C。

2．如图甲，一长方体导电材料的长、宽、高分别为a、b、c；且，通入沿PQ方向的电流时，导电材料两端的电压U与其通过的电流I的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A．导电材料两端所加电压为10V时，其电阻为20Ω

B．随着所加电压的逐渐增大，该导电材料的电阻逐渐增大

C．随着所加电压的逐渐增大，该导电材料的导电性能变差

D．该导电材料沿PQ方向通电时比沿MN方向通电时电阻小

【答案】A

【解析】A．由图乙可知，导电材料两端所加电压为10V时，通过的电流为0.5A，则此时导电材料的电阻为

故A正确；BC．导电材料两端的电压U与其通过的电流I的关系图像的斜率表示该导体材料电阻的大小，结合图乙可知，随着所加电压的逐渐增大，该导电材料的电阻逐渐减小，则该导电材料的导电性能变好，故BC错误；D．根据电阻定律

可知，导电材料的横截面越大，长度越小，导电材料的电阻越小，所以该导电材料沿PQ方向通电时比沿MN方向通电时电阻大，故D错误。故选A。

3．如图所示，在某次实验中得到了A、B两电阻的图像，电阻A的图像为曲线，电阻B的图像为直线，且与横轴的夹角为，关于两电阻的描述正确的是（　　）

A．当流过电阻的电流为时，电阻A的阻值大于B

B．当流过电阻的电流为时，两电阻的值都是

C．随着电流的增大，电阻A的阻值减小

D．随着电流的增大，电阻B的阻值不变，大小一定为

【答案】B

【解析】AB．由欧姆定律

可知当流过电阻的电流为时，电阻A的阻值等于B的阻值，均为

故B正确，A错误；C．图像上的点与原点的连线的斜率表示电阻大小，可知随着电流的增大，电阻A的阻值增大，故C错误；D．对于电阻，图线为过原点的直线，所以图线斜率即为图线上横、纵坐标的比值，但是两坐标的标度并不一定相同，所以不能直接根据图线斜率求解电阻，故D错误。故选B。

4．在“测定金属的电阻率”实验中，下列关于误差的说法中错误的是（　　）

A．电流表采用外接法，将会使 ρ 测<ρ 真

B．电流表采用外接法，由于电压表的并联引起了电阻丝分压的减小而引起测量误差

C．由 可知，I、d、U、l 中每一个物理量的测量都会引起 ρ 的测量误差

D．由 可知，对实验结果准确性影响最大的是直径 d 的测量

【答案】B

【解析】AB．电流表采用外接法时，电压表直接并联在待测金属丝两端，电压表示数即为待测金属丝两端电压的真实值，但电压表的并联分流使得电流表的示数较实际流过待测金属丝的电流大，根据欧姆定律可知，根据电阻定律可知，故A正确，B错误；CD．由可知，I、d、U、l 中每一个物理量的测量都会引起 ρ 的测量误差，但其中d的次幂为2，其误差在乘方之后也会被“放大”，因此对实验结果准确性影响最大的是直径 d 的测量，故CD正确。故选B。

5．某同学用一个微安表头（量程1mA，内阻90Ω）电阻箱R1和电阻箱R2组装一个多用电表，有电流10mA和电压3V两档，改装电路如图所示，则R1、R2应调到多大阻值（       ）

A．R1=100Ω，R2=300Ω B．R1=10Ω，R2=291Ω

C．R1=100Ω，R2=291Ω D．R1=10Ω，R2=300Ω

【答案】B

【解析】微安表并联一个小电阻改装成大量程得电流表，串联一个大电阻改装成大量程的电压表，改装图如图所示

当接O、a接线柱时改装为电流表，根据并联电路特点得

代入数据解得

当接O、b接线柱时改装为电压表，根据串联电路特点得

解得

故B正确，ACD错误。故选B。

6．如图所示，一位同学用伏安法测量未知电阻。在保证可以完成实验的前提下，下列可以减小该种测量方法相对误差的是（　　）

A．用内阻小些的电流表 B．用内阻大些的电流表

C．用内阻小些的电压表 D．用内阻大些的电压表

【答案】A

【解析】图中所示为电流表内接法测电阻，根据欧姆定律得

为了减小误差，可以用内阻小的电流表，故A正确，BCD错误。故选A。

7．某同学为了验证自感现象，找来带铁芯的线圈L（线圈的自感系数很大，构成线圈导线的电阻可以忽略），两个相同的小灯泡A和B、二极管D、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路。经检查，各元件和导线均是完好的，检查电路无误后，开始进行实验操作。他可能观察到的现象是（　　）

A．闭合S瞬间，A比B先亮 B．闭合S瞬间，A、B一起亮

C．断开S瞬间，A会先亮再逐渐熄灭 D．闭合S持电路稳定后，B不会亮

【答案】C

【解析】ABD．从实物图中我们可以看出两个小灯泡是间接并联关系，其中自感线圈和B灯泡串联，当闭合开关的瞬间，通过B的电流增大，自感线圈产生感应电流阻碍电路电流增大，所以B是逐渐亮起来，电路稳定后B亮度保持不变；而A灯泡和二极管相串联，二极管阻碍由S向A的电流通过，故A灯泡一直不亮，故ABD错误；C．当断开开关的瞬间，电源电流减小，自感线圈要阻碍电流的减小，产生与原电流方向相同的感应电流，此时A、B串联构成回路，所以B灯泡是缓慢熄灭，A会先亮再逐渐熄灭，故C正确。故选C。

8．某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，为了能让质子进入癌细胞，首先要实现质子的高速运动，该过程需要一种该称作“粒子加速器”的装置来实现。质子先被加速到较高的速度，然后轰击肿瘤并杀死癌细胞。如图所示，来自质子源的质子（初速度为零），经加速电压为U的加速器加速后，形成细柱形的质子流。已知细柱形的质子流横截面积为S，其等效电流为I；质子的质量为m，其电量为e。那么这束质子流内单位体积的质子数n是（　　）

A． B． C． D．

【答案】D

【解析】质子在加速电场中加速

根据电流的微观表达式

联立解得

故ABC错误，D正确。故选D。

二、多项选择题：共3小题，每小题4分，共12分。全部选对得4分，部分选对得2分，有选错得得0分。

9．如图所示，某同学设计了一个加速度计：将框架固定在物体上，物体沿弹簧方向运动，滑块可以在光滑的框架中平移，滑块两侧用两劲度系数相同的轻质均匀弹簧与框架连接；R为变阻器，轻质滑动片上端绝缘，且与滑块连接，下端与变阻器接触良好；电池电动势为E，内阻不计。按图连接电路后，若物体匀速运动，滑动片恰好在电阻中间位置，电压表指针正好在表盘中央，此时两弹簧均为原长。下列说法正确的是（　　）

A．电压表的示数指向零点，说明物体可能做匀加速直线运动

B．若电压表保持某值不变，说明物体一定做匀速直线运动或静止

C．若电压表从0开始变大，物体加速度可能先变小再变大

D．电压表示数为0或最大值，说明物体的加速度大小相同

【答案】ACD

【解析】A．电压表的示数指向零点说明滑动片在R的最左侧，此时左弹簧压缩，右弹簧拉伸，物块所受合力水平向右，物体可能做向右匀加速直线运动或向左匀减速直线运动，故A正确；B．若电压表保持某值不变说明滑动片在R上的位置不变，可能是匀变速直线运动、匀速直线运动或静止，故B错误；C．若电压表从0开始变大说明最开始滑动片位置处于R的最左侧，示数逐渐变大，则滑动片逐渐向右移动，物块受到的合力逐渐减小，加速度读逐渐减小，当滑块位于框架中间时，合力为零，加速度为零，当滑块继续向右移动时，加速度开始反方向增加，故C正确；D．电压表示数为0或最大值说明此时滑动片在R上的位置在最左侧和最右侧，此时滑块所受的合力大小相等，则物体的加速度大小相同，故D正确。故选ACD。

10．如图所示电路中，A1和A2为理想电流表，示数分别为I1和I2，R1∶R2∶R3＝1∶2∶3.当a、b两点间加以恒定的电压U后，下列结论正确的是（　　）

A．I1∶I2＝3∶4

B．I1∶I2＝5∶9

C．将A1、A2换成理想电压表，其示数之比为3∶5

D．交A1、A2换成理想电压表，其示数之比为1∶1

【答案】BC

【解析】AB．电源接在A、C两点时，电路图如图1所示：

并联电路中各支路两端的电压相等，且干路电流等于各支路电流之和

A错误，B正确；CD．将A1、A2换成理想电压表，如右图所示成为串联电路

UR1：UR2：UR3=1：2：3

则

故C正确，D错误。故选BC。

11．如图甲所示电路中，电源电动势为3.0V，内阻不计，L1、L2、L3为个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。开关S闭合后下列判断正确的是（　　）

A．L1电流为L2电流的2倍

B．此时L2的电阻约为7.5Ω

C． L1、L2、L3的电阻相等

D．此时L2消耗的电功率为0.3W

【答案】BD

【解析】A．根据图像，L1的电压为3.0伏，对应的电流为0.26A，L2两端电压为1.5V，对应的电流为0.2A，L1电流不是L2电流的2倍，A错误；BC．此时三个灯泡的电阻约为

B正确，C错误；D．此时L2消耗的电功率为

D正确。故选BD。

三、实验题：共2小题，共18分。

12.（6分）某同学在探究规格为“6V，3W”的小灯泡I—U特性曲线的实验中：

（1）在小灯泡接入电路前，使用多用电表直接测量小灯泡的电阻，则应将选择开关旋至哪个挡进行测量______？

A．直流电压10V             B．直流电流5mA             C．电阻 × 100             D．电阻 × 1

（2）该同学采用如图甲所示的电路进行测量。图中R为滑动变阻器（阻值范围0 ~ 20Ω，额定电流1.0A），L为待测小灯泡，V为电压表（量程6V，内阻20kΩ），A为电流表（量程0.6A，内阻1Ω），E为电源（两极间电压8V），S为开关。

①在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于哪一端______？

②在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因可能是哪一条导线没有连接好______？（图甲中的绿色小圆点表示接线点，并用数字标记，请用图甲中的数字说明存在断路的导线，如“2点至3点的导线”）

③排除故障后进行实验，该同学描绘出的小灯泡的I—U特性曲线如图乙所示，则可以看出小灯泡的阻值随着两端电压的增大而怎样变化______？原因是什么__________________？

【答案】（1）D     （2）左     1点至5点的导线     增大     随电压电流的增加，温度升高，电阻值变大

【解析】（1）[1]小电珠正常发光时电阻为

使用多用电表测电阻时，选择开关旋至欧姆 × 1挡进行测量。

故选D。

（2）①[2]由电路图可知，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最左端；②[3]闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，可能是1点到5点间的导线没有接好，滑动变阻器实际上被接成了限流接法；③[4][5]由图乙所示小电珠I—U图像，根据欧姆定律可知，其电阻随工作电压的增大而增大；原因是随电压电流的增加，温度升高，电阻值变大。

13.（12分）某同学欲测量一阻值大约为，粗细均匀的金属线的电阻率。实验桌上除游标卡尺、螺旋测微器、导线和开关外，还有以下器材可供选择：

A．电源E（电动势为）

B．电压表V（量程为，内阻约为）

C．电流表（量程为，内阻约为）

D．电流表（量程，内阻约）

E．滑动变阻器（最大阻值，额定电流）

（1）用游标卡尺测得该材料的长度L如图甲所示，读数________；用螺旋测微器测得该材料的直径D如图乙所示，读数________。

（2）测量导电材料的电阻时，为了便于调节，测量尽可能地准确，实验中所用电流表应选用________（填所选仪器前的字母符号），选择合适的实验器材，实验原理图如图丙所示。

（3）设测得导电材料的电阻为R，导电材料的长度为L，导电材料的直径为D，求得导电材料的电阻率为__________（用R、L、D三个物理量表述）。

【答案】（1）60.15     0.732-0.733     （2）C     （3）

【解析】（1）[1]20分度游标卡尺的精确值为，图中读数为

[2]螺旋测微器的精确值为，图中读数为

（2）[3]由于电源电动势为，可知通过待测电阻的最大电流约为

故实验中所用电流表应选用C。

（3）[4]根据电阻定律

又

联立可得导电材料的电阻率为

四、计算题：共2小题：38分。

14.（18分）图为用伏安法测量电阻的原理图。图中V为电压表，内阻为；mA为电流表，内阻为；E为电源，R为电阻箱，为待测电阻，S为开关。闭合开关后电压表示数，电流表示数。

（1）我们把U与I的比值称为的测量值，即，试求出该值的大小。

（2）实际上U与I的比值是与电压表并联后的总电阻，请据此求出的真实值。

【答案】（1）800Ω；（2）1000Ω

【解析】（1）根据欧姆定律得

（2）因为

解得

Rx=1000Ω

15（20分）如图所示，图甲是一种测量血压的压力传感器工作的示意图。薄金属片P固定有4个电阻片、、、（图乙），左边是它的侧面图，其中的圆弧形代表人的胳膊。四个电阻片连接成的电路如图丙所示。

（1）开始时金属片中央O点未加任何压力，要使电压表示数为零，4个电阻应满足什么关系？

（2）当O点加一个压力F后发生形变，这时4个电阻片也随之发生形变，形变后各电阻的大小如何变化？A、B两点哪点的电势较高？

（3）请解释它为什么能测量血压。

【答案】（1）（2）、变大，、变小，电路A点电势高于B点的电势；（3）见解析

【解析】（1）由图丙可知，设两端的电压为，两端的电压为，两端的电压为，两端的电压为。根据串联电路的电压与电阻关系有

又因为电压表示数为零，所以有

故有

（2）由图乙可知，当O点加一个压力F后，金属片P发生形变，由于电阻固定在金属片上，则、被拉长，、被拉宽，根据电阻定律由

可知，、变大，、变小。通过上述分析可知，相比较未受压力之前，电阻变大，减小，则根据串联电路电压与电阻的关系可知，两端电压变大，即B点电势变低；同理可得两端压减低，即A点电势变高，所以电路A点电势高于B点的电势。

（3）测量血压时，血压越高。压力F越大，金属片形变越显著，电阻变化越大，因而电压表示数越大，于是就能根据电压表示数的大小来测量血压的高低了，即血压计测血压的原理为电压表示数随压力的变化而变化。