高中物理章末综合测评3电路及其应用含解析新人教版必修第三册

这是一份高中物理章末综合测评3电路及其应用含解析新人教版必修第三册，共9页。试卷主要包含了现有一合金制成的圆柱体等内容，欢迎下载使用。

1．(4分)由欧姆定律I＝eq \f(U,R)导出U＝IR和R＝eq \f(U,I)，下列叙述不正确的是( )
A．由R＝eq \f(U,I)知，导体的电阻由导体两端的电压和流过导体的电流决定
B．导体的电阻由导体本身的物理条件决定，跟导体两端的电压及流过导体的电流无关
C．对确定的导体，其两端电压和流过它的电流的比值就是它的电阻值
D．一定的电流流过导体，电阻越大，其电压就越大
A [R＝eq \f(U,I)是电阻的比值定义式，导体的电阻与导体两端的电压和流过导体的电流无关，由导体本身的物理条件决定，故A错误，B正确；根据R＝eq \f(U,I)，可知对确定的导体，其两端电压和流过它的电流的比值就是它的电阻值，故C正确；由U＝IR，可知一定的电流流过导体，电阻越大，其电压就越大，故D正确。]
2．(4分)额定电压是220 V、灯丝电阻是440 Ω的灯泡，在正常工作时，3分钟内通过灯丝横截面的电荷量为( )
A．30 C B．90 C
C．220 CD．360 C
B [根据欧姆定律，得通过灯泡的电流I＝eq \f(U,R)＝eq \f(220,440) A＝0.5 A,3分钟内通过灯丝横截面的电荷量q＝It＝0.5×180 C＝90 C，故B正确，A、C、D错误。]
3．(4分)有三个同学分别对各自手中的电阻进行了一次测量，三个同学把对每个电阻测量时电阻两端的电压和通过的电流描点到同一U­I坐标系中，如图所示，这三个电阻的大小关系正确的是( )
A．Ra＜Rb＜Rc B．Ra＞Rc
C．Ra＞RbD．Rb＝Rc
B [由公式R＝eq \f(U,I)可知，图像的斜率表示电阻，则由图可知，a、b的电阻相等，且大于c的电阻，则有Ra＝Rb>Rc，故B正确，A、C、D错误。]
4．(4分)如图所示，4只电阻串联于某电路中，已测出UAC＝9 V，UBD＝6 V，R2＝R4，则UAE为( )
A．3 VB．7.5 V
C．15 VD．无法确定
C [四个电阻串联，根据电压关系可知UAC＋UBD＝15 V＝I(R1＋R2＋R2＋R3)，已知R2＝R4，所以UAC＋UBD＝UAE，故C正确。]
5．(4分)一电压表，内阻为3 kΩ，量程为0～3 V，要把它改装成一个量程为0～15 V的电压表，需要给它( )
A．并联一个12 kΩ的电阻
B．并联一个15 kΩ的电阻
C．串联一个12 kΩ的电阻
D．串联一个15 kΩ的电阻
C [增大电压表的量程，需要给它串联一个电阻，R＝eq \f(U－Ug,\f(Ug,Rg))＝eq \f(15－3×3,3) kΩ＝12 kΩ，故C正确。]
6．(4分)如图所示是有两个量程的电压表的内部电路图，当使用a、b两个端点时，量程为10 V；当使用a、c两个端点时，量程为100 V。已知电流表的内阻Rg为500 Ω，满偏电流Ig为1 mA，则电阻R1、R2的阻值分别为( )
A．9 500 Ω，90 000 Ω
B．90 000 Ω，9 500 Ω
C．9 500 Ω，9 000 Ω
D．9 000 Ω，9 500 Ω
A [接a、b时，由串联电路特点，有R总＝R1＋Rg＝eq \f(U1,Ig)，得R1＝eq \f(U1,Ig)－Rg＝9 500 Ω。接a、c时，同理有R′总＝R1＋R2＋Rg＝eq \f(U2,Ig)，得R2＝eq \f(U2,Ig)－Rg－R1＝90 000 Ω，故A正确。]
7．(4分)如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab＝2bc。当将A与B接入电压为U的电路中时，电流为I；若将C与D接入电压为U的电路中，则电流为( )
A．4IB．2I
C．eq \f(1,2)ID．eq \f(1,4)I
A [设沿AB方向的横截面积为S1，沿CD方向的横截面积为S2，则有eq \f(S1,S2)＝eq \f(1,2)，AB接入电路时电阻为R1，CD接入电路时电阻为R2，则有eq \f(R1,R2)＝eq \f(ρ\f(lab,S1),ρ\f(lbc,S2))＝eq \f(4,1)，由欧姆定律得电流之比eq \f(I1,I2)＝eq \f(R2,R1)＝eq \f(1,4)，解得I2＝4I1＝4I，故A正确。]
8．(4分)如图所示，实线OA和OP分别为某两种电学元器件的U­I图线。设OA上任意点对应的电阻为RA，OP上某点P对应的电阻为RP，则关于RA和RP，下列式子正确的是( )
A．RA＝5 kΩ，RP＝20 kΩ
B．RA＝10 kΩ，RP＝20 kΩ
C．RA＝5 kΩ，RP＝10 kΩ
D．RA＝10 kΩ，RP＝10 kΩ
C [由电阻的定义式R＝eq \f(U,I)，结合图像得RA＝eq \f(2 V,0.4 mA)＝5 kΩ，RP＝eq \f(4 V,0.4 mA)＝10 kΩ，故C正确。]
9．(6分)现有一合金制成的圆柱体。为测量该合金的电阻率，现用伏安法测量圆柱体两端的电阻，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度。螺旋测微器和游标卡尺的示数如图甲、乙所示。
甲 乙
(1)由甲、乙两图分别读得圆柱体的直径为______________________mm，长度为________mm。
(2)若流经圆柱体的电流为I，圆柱体两端的电压为U，圆柱体的直径和长度分别用D、L表示，则用D、L、I、U表示的电阻率的关系式为ρ＝________。
[解析] (1)由题图甲可知，圆柱体的直径为1.5 mm＋34.4×0.01 mm＝1.844 mm；由题图乙可知，圆柱体的长度为42 mm＋8×0.05 mm＝42.40 mm。
(2)根据电阻定律有R＝ρeq \f(L,S)，又根据欧姆定律有R＝eq \f(U,I)，联立解得ρ＝eq \f(πD2U,4IL)。
[答案] (1)1.844(1.843～1.845均可) 42.40 (2)eq \f(πD2U,4IL)
10．(4分)(多选)如图所示是阻值不同的两个电阻的电流随电压变化的图线，那么a、b所示的电阻及这两个电阻串联或并联后图像所在的区域正确的是( )
A．a表示电阻大的图线，并联后图线在区域Ⅲ
B．a表示电阻小的图线，串联后图线在区域Ⅲ
C．a表示电阻小的图线，并联后图线在区域Ⅰ
D．a表示电阻大的图线，串联后图线在区域Ⅰ
BC [根据R＝eq \f(U,I)知，I­U图像的斜率表示电阻的倒数，所以a表示电阻小的图线，选项A、D错误；电阻串联后的总电阻比Rb大，即串联后图线在区域Ⅲ，选项B正确；电阻并联后的总电阻比Ra小，即并联后图线在区域Ⅰ中，选项C正确。]
11．(4分)(多选)一根粗细均匀的金属导线阻值为R，两端加上恒定电压U时，通过金属导线的电流强度为I，金属导线中自由电子定向移动的平均速率为v，若将金属导线均匀拉长，使其长度变为原来的2倍，仍给它两端加上恒定电压U，则下列说法正确的是( )
A．此时金属导线的阻值为4R
B．此时通过金属导线的电流为eq \f(I,4)
C．此时自由电子定向移动的平均速率为eq \f(v,2)
D．此时自由电子定向移动的平均速率为eq \f(v,4)
ABC [将金属导线均匀拉长，使其长度变为原来的2倍，横截面积变为原来的eq \f(1,2)，根据电阻定律R＝ρeq \f(L,S)分析得到，电阻变为原来的4倍，电压U恒定不变，根据欧姆定律I＝eq \f(U,R)可知，电流变为eq \f(I,4)，故A、B正确；电流的微观表达式I＝nevS，其中n、e不变，电流I为原来的eq \f(1,4)，横截面积变为原来的eq \f(1,2)，则自由电子定向移动的平均速率为eq \f(v,2)，故C正确，D错误。]
12．(4分)(多选)如图所示是将滑动变阻器作分压器用的电路，A、B为分压器的输出端，R是负载电阻，电源电压为U，保持恒定，滑片P位于滑动变阻器的中央，下列判断正确的是( )
A．空载(不接R)时，输出电压为eq \f(U,2)
B．接上负载R时，输出电压小于eq \f(U,2)
C．负载电阻R的阻值越大，输出电压越低
D．接上负载R后，要使输出电压为eq \f(U,2)，滑片P须向下移动至某一位置
AB [空载(不接R)时，滑片把滑动变阻器分成相等的两部分，由串联电路特点可知，输出电压为电源电压的一半，即eq \f(U,2)，故A正确；接上负载R时，电路总电阻变小，干路电流变大，滑动变阻器上半部分电压变大，大于电源电压的一半，则A、B间的输出电压小于eq \f(U,2)，故B正确；负载电阻R的阻值越大，负载电阻与滑动变阻器下半部分电阻的并联阻值越大，输出电压越大，故C错误；接上负载R时，电路总电阻变小，干路电流变大，滑动变阻器上半部分电压变大，大于电源电压的一半，则A、B间的输出电压小于eq \f(U,2)，要使输出电压等于eq \f(U,2)，滑片应向上移动，故D错误。]
13．(4分)(多选)如图所示是一电路板的示意图，a、b、c、d为接线柱，a、d与220 V的交流电源连接，ab间、bc间、cd间分别连接一个电阻。发现电路中没有电流，为检查电路故障，用一交流电压表分别测得b、d两点间以及a、c两点间的电压均为220 V，由此可知( )
A．ab间电路通，cd间电路不通
B．ab间电路不通，bc间电路通
C．ab间电路通，bc间电路不通
D．bc间电路不通，cd间电路通
CD [若电路中仅有一处断路，则横跨断路处任意两点间的电压均是电源电压。由题可知，bd间电压为220 V，说明断路点必在bd之间且ab段是通路；ac间电压为220 V，说明断点又必在ac间且cd间是通路，故bc断路，其余各段均完好，故C、D正确。]
14．(10分)某物理实验小组利用实验室提供的器材测定电压表V1的内阻，可选用的器材如下：
A．待测电压表V1：量程3 V，内阻约3 kΩ
B．电压表V2：量程15 V，内阻约20 kΩ
C．电流表A：量程3 A，内阻约0.1 Ω
D．定值电阻R0：9.0 kΩ
E．滑动变阻器R1：0～200 Ω
F．滑动变阻器R2：0～2 kΩ
G．电源E：电动势约为12 V，内阻忽略不计
H．开关、导线若干
(1)现用多用电表测电压表V1的内阻，选择倍率“×100”挡，其他操作无误，多用电表表盘示数如图所示，则电压表V1的内阻约为________Ω。
(2)为了准确测量电压表V1的内阻，两位同学根据上述实验器材分别设计了如图甲和乙所示两个测量电路，你认为________(选填“甲”或“乙”)更合理，并在实物图中用笔画线代替导线将电路图补充完整。
(3)该实验中滑动变阻器应该选用________(选填“R1”或“R2”)。
(4)用已知量R0和V1、V2的示数U1、U2来表示电压表V1的内阻RV1＝________。
[解析] (1)用多用电表测得的电压表的内阻为34×100 Ω＝3 400 Ω。
(2)甲图中，因为电压表V2的电阻与R0阻值相当，通过电压表V2的电流不能忽略，故用通过R0的电流作为通过V1的电流，则误差较大，故用乙电路较合理。电路连接如图：
(3)实验中滑动变阻器要用于分压电路，故选取阻值较小的R1。
(4)根据欧姆定律可知：RV1＝eq \f(U1,\f(U2－U1,R0))＝eq \f(U1R0,U2－U1)。
[答案] (1)3 400 (2)乙 图见解析 (3)R1 (4)eq \f(U1R0,U2－U1)
15．(8分)(2021·北师大附中月考)在如图所示的电路中，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和它两端的电压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 V、内阻可忽略的电源上，闭合开关S后，电流表的示数为0.25 A。求R2的阻值。
[解析] 由欧姆定律，得U3＝IR3＝0.25 A×20 Ω＝5 V，则R1、R2并联部分的电压U1＝6 V－5 V＝1 V，由I＝kU3，得流过R1的电流I1＝kUeq \\al(3,1)＝0.2×1 A＝0.2 A，所以流过R2的电流I2＝I－I1＝0.25 A－0.2 A＝0.05 A，则R2＝eq \f(U1,I2)＝eq \f(1,0.05) Ω＝20 Ω。
[答案] 20 Ω
16．(10分)一根长为2 m、横截面积为2.0×10－5 m2的铜棒，将其两端与电压为4.0×10－2 V的电源连接，铜棒的电阻为2.0×10－3 Ω，每立方米铜棒内自由电子个数为8.0×1029个。求(自由电子电荷量e＝1.6×10－19 C)：
(1)通过铜棒的电流；
(2)铜棒内的电场强度；
(3)自由电子定向移动的速率。
[解析] (1)由I＝eq \f(U,R)，可得通过铜棒的电流I＝eq \f(4.0×10－2,2.0×10－3) A＝20 A。
(2)由U＝Ed，可得铜棒内的电场强度E＝eq \f(U,d)＝eq \f(4.0×10－2,2) V/m＝2×10－2 V/m。
(3)设铜棒中自由电子定向移动的速率为v，铜棒中的自由电子从一端定向移到另一端所用时间为t，则铜棒的长度l＝vt，体积V＝Sl＝Svt，则电流I＝eq \f(q,t)＝eq \f(nevtS,t)＝nevS，
所以v＝eq \f(I,neS)＝eq \f(20,8.0×1029×1.6×10－19×2.0×10－5) m/s≈7.8×10－6 m/s。
[答案] (1)20 A (2)2×10－2 V/m (3)7.8×10－6 m/s
17．(8分)如图所示的电路中，各电阻的阻值已标出。当输入电压UAB＝110 V时，输出电压UDC是多少？
[解析] 并联部分的等效电阻为
R并＝eq \f(9R＋R×\f(10,9)R,9R＋R＋\f(10,9)R)＝R
则电路的总电阻为R总＝10R＋R＝11R
由串联分压得并联部分R并上的电压为
U并＝eq \f(R并,R总)·UAB＝eq \f(R,11R)×110 V＝10 V
而输出电压UDC即电阻R上分到的电压，再由串联分压得
UDC＝UR＝eq \f(R,9R＋R)U并＝eq \f(1,10)×10 V＝1 V。
[答案] 1 V
18．(10分)如图所示的两个串联电阻R1＝12 kΩ，R2＝36 kΩ，A、B两端的电压保持15 V不变，那么：
(1)R1、R2两端的电压分别是多少？
(2)如果电压表V的内阻是12 kΩ，当S分别与C、D接触时电压表的读数分别是多少？
[解析] (1)根据串联电路的电压特点知U∝R，所以
U1＝eq \f(R1,R1＋R2)U＝eq \f(12,12＋36)×15 V＝3.75 V
U2＝eq \f(R2,R1＋R2)U＝eq \f(36,12＋36)×15 V＝11.25 V。
(2)当S与C接触时，电压表与R1并联，测并联支路电压，
并联电阻R并＝eq \f(R1RV,R1＋RV)＝eq \f(12×12,12＋12) kΩ＝6 kΩ
U并＝eq \f(R并,R并＋R2)U＝eq \f(6,6＋36)×15 V≈2.14 V
同理，当S与D接触时R并′＝eq \f(R2RV,R2＋RV)＝eq \f(36×12,36＋12) kΩ＝9 kΩ
U并′＝eq \f(R并′,R并′＋R1)U＝eq \f(9,9＋12)×15 V≈6.43 V。
[答案] (1)3.75 V 11.25 V (2)2.14 V 6.43 V