专题03 电路及其应用（知识梳理+专题过关）-2022-2023学年高二物理上学期期中期末考点大串讲（人教版2019）

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专题03 电路及其应用
【知识梳理】

【专题过关】
一、 电流及电流微观表达式
1．下列对公式的理解正确的是（　　）
A．在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位
B．电路中的电流越大，表示通过导体横截面的电荷量越多
C．导体的通电时间越短，则形成的电流越大
D．在相同时间内，通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流就越大
【答案】AD
【详解】A．在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位，A正确；
B．由公式可知故通电时间未知的情况下，电路中的电流大，通过导体横截面的电荷量不一定多，B错误；
C．由公式可知，通过导体横截面的电荷量大小未知的情况下，导体的通电时间短，形成的电流不一定大，C错误；
D．由公式可知，在相同时间内，通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流就越大，D正确。
故选AD。
2．如图为某手机电池背面印有的一些符号，下列说法正确的是（　　）

A．“安时”（A•h）或“毫安时”（mA•h）是电能的单位
B．2000mA•h指的是该电池放电时能输出的总电荷量
C．若该手机的待机电流为10mA，则手机最多可待机100小时
D．该电池充满电可提供的电能为7.2J
【答案】B
【详解】AB．根据电流定义式可知，“安时”（A•h）或“毫安时”（mA•h）是电荷量的单位，即2000mA•h指的是该电池放电时能输出的总电荷量，故A错误，B正确；
C．若手机待机电流为10mA，由可知，手机最多可待机200小时，故C错误；
D．电池储存的电能为故D错误。故选B。
3．在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束。已知电子的电荷量为e、质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内的电子个数是(　　)
A． B．
C． D．
【答案】B
【详解】在加速电场中有eU＝mv2得v＝ 在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内电荷量为q＝IΔt＝I 则电子个数n＝＝ 故选B。
4．某导体材料制成的横截面为圆形的导线如图所示，已知该段导线的电阻为R，横截面圆形的半径为r，单位体积内的自由电子个数为n，电子所带电荷量为e．当导线两端所加电压为U时，导体内自由电子定向移动的平均速率为（　　）

A． B． C． D．
【答案】D
【详解】根据欧姆定律可得电流强度而电流强度的微观表达式为而联立可得
故选D。

二、 电阻及电阻定律
5．如图所示，为A、B两电阻的图线，则关于两电阻的描述正确的是（　　）

A．电阻A的阻值随电流的增大而减小，电阻B的阻值不变
B．在两图线交点处，电阻A的阻值等于电阻B的阻值
C．在两图线交点处，电阻A的阻值大于电阻B的阻值
D．在两图线交点处，电阻A的阻值小于电阻B的阻值
【答案】B
【详解】A．根据欧姆定律可知由图可知，随电流的增大，电阻A的图线上的点与原点连线的斜率越来越大，故A的电阻随电流的增大而增大，同理，电阻B阻值不变，故A错误；
BCD．两图线的交点处，电流和电压均相同，则由欧姆定律可知，两电阻的阻值大小相等，故B正确，CD错误。故选B。
6．a、b、c三种元件的伏安特性曲线如图所示，下列说法不正确的是（　　）

A．b代表是定值电阻，图像的斜率等于电阻
B．a、b、c三种元件都是线性元件
C．a代表某些半导体元件，随着电压、电流的升高，电阻减小
D．三种图像的交点表示电压、电流相等，电阻不相等
【答案】ABD
【详解】A．b代表是定值电阻，温度升高，电阻不变，其斜率的倒数等于电阻，故A错误；
B．电流与电压成正比的元件才是线性元件，b代表的元件是线性元件，a、c不是线性元件，故B错误；
C．某些半导体元件，例如晶体二极管随着电压、电流的升高，电阻减小，a的电阻随着电压、电流的升高而减小，代表某些半导体元件，故C正确；
D．三种图像的交点，表示此处的电压、电流相等，由欧姆定律可知，此处的阻值相等，故D错误。
本题选错的，故选ABD。
7．如图所示，长、宽、高分别为a、b、c的长方体导体，若电流沿AB方向时测得导体的电阻为R1，电流沿EF方向时测得导体的电阻为R2，电流沿CD方向时测得导体的电阻为R3，下列选项中正确的是（    ）

A．R1∶R2∶R3＝a2∶b2∶c2
B．R1∶R2∶R3＝a2∶c2∶b2
C．R1∶R2∶R3＝c2∶b2∶a2
D．R1∶R2∶R3＝c∶b∶a
【答案】B
【详解】若电流沿AB方向时测得导体的电阻为电流沿EF方向时测得导体的电阻为
电流沿CD方向时测得导体的电阻为联立解得R1∶R2∶R3＝a2∶c2∶b2故选B。
8．小马在综合实践课上制作了一个长方体的均匀金属块，长宽高如图所示。为研究金属块的电阻，他将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． B．I
C．2I D．4I
【答案】A
【详解】将A与B接入电路中时，金属块的电阻为将C与D接入电路中时，金属块的电阻为联立，可得依题意，有解得故选A。
三、 电表的改装
9．把一个电流计接成如图所示电路。三个端点、、，一次使用、两个端点，一次使用、两个端点，已知改装之后的电流表有两个量程：和。已知电流计内阻，电流计满偏电流。下列判断正确的是（　　）

A．使用、两个端点，量程是；使用、两个端点，量程是；，
B．使用、两个端点，量程是；使用、两个端点，量程是；，
C．使用、两个端点，量程是；使用、两个端点，量程是；，
D．使用、两个端点，量程是；使用、两个端点，量程是；，
【答案】C
【详解】根据电流表的改装原理可知，接、时，起分流作用为一支路，与串联为一支路，量程为同理接、时，为一支路起分流作用，为一支路，量程为
可知故使用、两个端点，量程是；使用、两个端点，量程是；联立解得
故选C。
10．如图所示，其中电流表A的量程为0.6 A，表盘均匀划分为30个小格，每小格表示0.02 A；R1的阻值等于电流表内阻的一半；R2的阻值等于电流表内阻的2倍，若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则下列说法中正确的是（　　）

A．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.06 A
B．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.02 A
C．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.02 A
D．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.01 A
【答案】A
【详解】AB．将接线柱1、2接入电路时则每一小格表示0.02×3=0.06 A，选项A正确，B错误；
CD．将接线柱1、3接入电路时，R2对电流表量程没有影响，每一小格仍表示0.06 A，选项CD错误。
故选A。
11．如图所示，电流表G的内阻不可忽略不计，R1、R2是两个可变电阻，当a、b间的电压为4V时，电流表的指针刚好满偏(指针指在刻度盘的最大值处)，当a、b间的电压为3 V时，如果仍要使电流表G的指针满偏，下列方法中可行的是

①保持R2不变，增大 R1 ②增大R1，减小R2
③保持R2不变，减小R1     ④增大R2，减小R1
A．①④ B．②③ C．①② D．③④
【答案】C
【详解】ab间总电压降低了，要使通过G的电流不变，应保持G两端电压保持不变，
①保持R2不变，增大R1时，R2的电压变小，R1电压可能保持不变，即G的电压不变，通过G的电流保持不变，故①正确；
②增大R1，同时减小R2时，R2的电压降低，R1电压可能保持不变，即G的电压不变，通过G的电流不变，故②正确；
③保持R2不变，减小R1时，R1两端的电压减小，G的两端的电压减小了，通过G的电流减小了，故③错误；
④增大R2，减小R1时，R1两端的电压减小了，G两端的电压变小了，通过G的电流减小了，故④错误；
故选C．
12．四个相同的小量程电流表（表头）分别改装成两个电流表A1、A2和两个电压表V1、V2。已知电流表A1的量程大于A2的量程，电压表V1的量程大于V2的量程，改装好后把它们按图所示接法连入电路，则（　　）

A．电流表A1的读数大于电流表A2的读数
B．电流表A1指针的偏转角小于电流表A2指针的偏转角
C．电压表V1的读数小于电压表V2的读数
D．电压表V1指针的偏转角等于电压表V2指针的偏转角
【答案】AD
【详解】AB．表头并联电阻后可改装成电流表。对于电流表A1和A2，两个表头并联，电压相同，故流过两个表头的电流相同，则电流表A1的指针偏转角等于电流表A2的指针偏转角，而电流表A1的量程大于A2的量程，则电流表A1的读数大于电流表A2的读数，故A正确，B错误；
CD．表头串联电阻后可改装成电压表。对于电压表V1和V2，两个表头串联，故流过两个表头的电流相同，则电压表V1的指针偏转角等于电压表V2的指针偏转角，而电压表V1的量程大于V2的量程，则电压表V1的读数大于电压表V2的读数，故C错误，D正确。故选AD。
四、 测导体的电阻率
13．某实验小组做“测量一均匀新材料金属丝的电阻率”实验。

（1）如图甲所示，先用螺旋测微器测量金属丝的直径______mm；再用刻度尺测出金属丝的长度为。
（2）为了准确测量金属丝的电阻，某同学设计了如图乙所示的电路．闭合，当接时，电压表示数为，电流表示数为；当接时，电压表示数为，电流表示数为，则待测金属丝的阻值______（用题中的物理量符号表示）；根据电阻定律计算出该金属丝的电阻率______（用、、表示）。
【答案】     0.360（0.359~0.361）         
【详解】（1）[1]螺旋测微器的精度为0.01mm，转动刻度估读到零点壹格，读数为（0.359~0.361）
（2）[2]当接时，电压表测和的电压，电流表测和的电流，则有当接时，电压表测的电压，和的电流，则联立两式可得
[3]根据电阻定律可得
14．2021年10月，烈面中学课题研究小组为了撰写关于未知材料电阻率的实践报告，设计了一个测量电阻率（被测电阻丝的阻值约为25Ω）的实验方案，可提供的器材有：
A．电流表G，内阻Rg=120Ω，满偏电流Ig=3mA
B．电流表A，内阻约为0.2Ω，量程为0～0.1A
C．螺旋测微器
D．电阻箱R0（0～9999Ω，0.5A）
E.滑动变阻器R（5Ω，1A）
F.干电池组（3V，0.05Ω）
G.一个开关和导线若干
他进行了以下操作：
（1）用螺旋测微器测量其横截面直径，示数如图所示，可知其直径d为___________mm；用游标卡尺测其长度，示数如图所示，可知其长度L为________mm。

（2）把电流表G与电阻箱串联改装成电压表使用，最大测量电压为3V，则电阻箱的阻值应调为R0=_____Ω。
（3）请用改造完的电压表设计一个测量电阻率的实验电路，根据提供的器材和实验需要，请将图中电路图补画完整。( )

（4）实验数据的测量与电阻率的计算：如果电阻丝的长度用L表示，电路闭合后，调节滑动变阻器的滑片到合适位置，电流表G的示数为I1，电流表A的示数为I2，请用已知量和测量量写出计算电阻率的表达式ρ=___________。
【答案】     0.265mm     42.40mm     880Ω         
【详解】（1）[1][2]螺旋测微器读数为游标卡尺的读数为

（2）[3]由欧姆定律代入数据解得
（3）[4]为了得到较大的电压调节范围，滑动变阻器采用分压式接法，等效电压表的内阻为1000，由计算可得为减小误差，电流表采用外接法，电路图如图所示

（4）[5]通过待测电阻的电流待测电阻两端的电压为根据欧姆定律根据电阻定律有联立解得
15．小华测量一金属丝的电阻率。
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径．为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧图甲中的部件________（选填“A”“B”“C”或“D”），从图中的示数可读出金属丝的直径为________mm。

（2）用图乙所示电路测量金属丝的电阻，实验室提供的实验器材有：
A．待测金属丝Rx（阻值约5Ω）
B．直流电源（电动势4V）
C．电流表（0～0.6A）
D．电压表（0～3V）
E.滑动变阻器（0～10Ω，允许通过的最大电流1A）
F.滑动变阻器（0～100Ω，允许通过的最大电流0.3A）
G.开关、导线若干
实验中，滑动变阻器应选用________。（填器材的序号）
（3）正确连接电路后，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P滑至合适位置．将开关K掷到1，电压表、电流表的读数分别为1.70V、0.34A；将K掷到2，电压表、电流表的读数分别为1.75V、0.32A，则应采用电流表________（选填“内”或“外”）接法。
（4）测得金属丝接入电路部分的长度L和金属丝直径的平均值D，选择了正确的电流表接法后，测得多组电压表示数U和对应电流表的示数I，通过描点作出的UI图像为一条过原点的倾斜直线，其斜率为k，则金属丝的电阻率ρ＝________。
（5）由于电表内阻的影响，实验中电阻率的测量值________（选填“大于”或“小于”）真实值，引起此误差的原因是________。
【答案】     B     0.410##0.409##0.411     E     内          大于     电流表分压，使测得的电压偏大
【详解】（1）[1]为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧所示的部件B；
[2]由图示可知，金属丝的直径为
（2）由电路图可知，滑动变阻器采用了分压式接法，所以应该选择较小的滑动变阻器，即选E。
（3）[4]当闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P滑至合适位置．将开关K掷到1，电压表、电流表的读数分别为1.70V、0.34A；将K掷到2，电压表、电流表的读数分别为1.75V、0.32A，可知电压表分流明显，故电流表应该内接。
（4）[5]根据闭合电路的欧姆定律可得当UI图像为一条过原点的倾斜直线，其斜率为k时，可知待测电阻的阻值为由电阻定律可得则金属丝的电阻率为
（5）[6][7]由于电流表分压，使测得的电压偏大，从而造成电阻率的测量值大于真实值，
16．如图所示的实验装置可以测量金属丝的电阻率。实验器材有：
A：一段粗细均匀的的金属丝
B：定值电阻，阻值为
C：电压表
D：螺旋测微器
E：电源（电源电压恒定不变）
F：导线、电键、鳄鱼夹等

（1）主要实验步骤为：
①用螺旋测微器测量金属丝的直径，因为金属丝粗细比较均匀，只在金属丝2~3个位置测量，然后计算金属丝直径的平均值；
②按照实物连接电路；
③闭合电键，记录下金属丝的___________（填“”或“”）端到鳄鱼夹的长度以及此时电压表读数；
④改变鳄鱼夹的位置，重复多次，记录每一次的和对应的数据。
（2）某次用螺旋测微器测量金属丝的直径如图，金属丝的直径测量值为__________。

（3）用图像法处理数据：根据实验记录数据作出的图线如图所示。由图像可知，这段被测金属丝电阻率__________。

【答案】     N         
【详解】（1）③[1]由于金属丝PN间的长度为接入电路的有效长度，故闭合电键时，应记录下金属丝的端到鳄鱼夹的长度。
（2）[2]金属丝直径的测量值为。
（3）[3]用表示电源的电压，由串联电路电压分配规律可知由电阻定律可得
又整理得对比图像可得，截距、斜率分别为；联立解得电阻率为
五、 练习使用多用电表
17．如图甲为一多用电表的表盘，图乙是其原理简化示意图。

（1）按正确使用方法将选择开关置于“×10”挡测量电阻Rx的阻值时，指针指在刻度盘的正中央15刻线处，则Rx＝_________W。
（2）把该多用电表的欧姆挡和一块内阻约为几十千欧的电压表接成电路，就能一次性既能测出电压表的内阻，又能测出多用电表中欧姆挡的内部电源的电动势及内部灵敏电流表的满偏电流。
①在多用电表连接电压表之前，正确的操作是________________。
A．将选择开关置于倍率“×1”挡，两表笔短接进行欧姆调零，再将两表笔接在电压表接线柱上
B．将选择开关置于倍率“×1k”挡，两表笔短接进行欧姆调零，再将两表笔接在电压表接线柱上
C．两表笔接在电压表接线柱上，再将选择开关置于倍率“×1”挡，两表笔短接进行欧姆调零
D．两表笔接在电压表接线柱上，再将选择开关置于倍率“×1k”挡，两表笔短接进行欧姆调零
②图中的A表笔是_____（填“红”或“黑”）表笔，在多用电表连接电压表时，与电压表“＋”接线柱连接的是_____（填“A”或“B”）表笔。
【答案】     150     B     黑     A
【详解】（1）[1]按正确使用方法将选择开关置于“×10”挡测量电阻的阻值时，指针指在刻度盘的正中央15刻线处，则有
（2）①[2]电压表的内阻为几十千欧，故欧姆表的倍率应选“×1k”挡，测量时要先选择倍率，再进行欧姆调零，然后再测量，故选B。
②[3]由乙图可知，A表笔与电源正极相连，故电流从A表笔流出欧姆表，由“红进黑出”可知，A表笔是黑表笔。
[4]从A表笔流出的电流要从电压表的“＋”接线柱流入电压表，故与电压表“＋”接线柱连接的是A表笔。
18．图a为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池，R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头G的满偏电流为250 μA，内阻为480 Ω。虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1V挡和5V挡，直流电流1mA挡和2.5mA挡，欧姆×100 Ω挡。

（1）图a中的A端与______（填“红”或“黑”）色表笔相连接。
（2）关于R6的使用，下列说法正确的是____
A．在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C．使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
（3）根据题给条件可得R1＋R2=_______Ω，R4=________Ω。
（4）某次测量多用电表指针位置如图b。若B端是与“1”相连的，多用电表读数___；（保留3位有效数字）
【答案】     黑     B     160     880     1.45
【详解】(1)[1]根据欧姆表原理可知，内部电源的正极应接黑表笔，这样才能保证在测电阻时电流“红进黑出”，即图（a）中的A端与黑色表笔相连接；
(2)[2]R6是可变电阻，只在测量电阻时才接入电路，故其作用只能进行欧姆调零，也就是使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置。
(3)[3]换挡开关接2时，是量程较小的电流表，直流电流1mA挡
[4]换挡开关接4时，是量程较小的电压表，直流电压1V挡，这时表头与R1、R2并联组成新表头，新表头的内阻 新表头的量程是I1=1 mA，所以
(4)[5]某次测量时该多用电表指针位置如图（b）所示。若此时B端与“1”相连，则多用电表是量程为2.5 mA的电流表，则读数为1.45 mA；
19．（1）一个电压表由表头G与分压电阻R串联而成，如图所示，若在使用中发现此电压表的读数总是比准确值稍小一些，采用下列哪种措施可以加以改进___________。

A．在R上并联一个比R大的多的电阻
B．在R上串联一个比R大的多的电阻
C．在R上并联一个比R小的多的电阻
D．在R上串联一个比R小的多的电阻
（2）有一内阻未知（约25kΩ~35kΩ）、量程已知，共有30个均匀小格的直流电压表V。小荆同学在研究性学习过程中想通过上述电压表测量一个多用表中欧姆档的内部电源的电动势，他们从多用表刻度盘上读出电阻刻度中间值为N1=30。

A．请你将他们的实验电路连接起来_________。
B．他们在实验过程中，欧姆档的选择开关拨至倍率“×___________”。
C．在实验中，同学读出电压表的读数为U，欧姆表指针所指的刻度为N2，并且在实验过程中，一切操作都是正确的，请你导出欧姆表电池的电动势表达式E=___________（用N1，N2和U表示）。
D．若欧姆表使用一段时间后，电池的电动势变小，内阻变大，但此表仍然可以调零。按正确的使用方法再测待测电阻，测量结果会___________。（填“偏大”“偏小”或“不变”）
【答案】     A          1k（或1000）          偏大
【详解】（1）[1] 若在使用中发现此电压表的读数总比准确值稍小，说明指针偏角太小，分压电阻阻值较大，在R上并联一个比R大得多的电阻可以校准该电压表。故选A。
（2）[2] 用多用电表测电压表内阻的电路图如图所示

[3] 内阻未知（约25kΩ~35kΩ），用欧姆表测其内阻时，测电阻时应尽量使指针指在中间值附近，所以应选×1k挡。
[4] 欧姆表中值电阻为欧姆表指N2刻度，则电压表内电阻
流过电压表电流由闭合电路欧姆定律电池电动势
[5] 欧姆表调零时，其内阻电源电动势变小，则欧姆表内阻R内变小，用欧姆表测电阻时
由于R内变小，I变小，指针跟原来的位置相比偏左了，所测电阻偏大
20．指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器。
（1）如图1所示为某同学设计的多用电表的原理示意图。虚线框中S为一个单刀多掷开关，通过操作开关，接线柱B可以分别与触点1、2、3接通，从而实现使用多用电表测量不同物理量的不同功能。关于此多用电表，下列说法中正确的是_______。（选填选项前面的字母）

A．A接的是红表笔，B接的是黑表笔
B．当S接1，是电压表
C．当S接2，是欧姆表
D．当S接3，是电流表
（2）用实验室的多用电表进行某次测量时，指针在表盘的位置如图2所示。若所选挡位为“直流”挡，则示数为______;若所选挡位为“直流”挡，则示数为_____。
（3）用表盘为图2所示的多用电表正确测量了一个约的电阻后，需要继续测量一个阻值约的电阻。在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前，请选择以下必须的步骤，并按操作顺序逐一写出步骤的序号:___________。
A．调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点
B．把选择开关旋转到“100”位置
C．把选择开关旋转到“1k”位置
D．将红表笔和黑表笔接触
（4）黑盒中有一个二极管，还有两个阻值均为的电阻，它们与黑盒的接线柱1、2、3接成电路，用多用电表的电阻挡对这三个接线柱间的电阻进行测量，得到的数据如表所示，那么黑箱中的线路可能是_______。
黑笔触点
1
1
2
红笔触点
2
3
1
表头读数
0
0.5
2

A． B．
C． D．
【答案】     AC     5.4     27.0     BDA     C
【详解】(1)[1]A．电流从红表笔流入多用电表，由电路中的电源可知，电流从A流入多用表，故A接红表笔，B接黑表笔。A正确；
B．当S接1，电路中G表与电阻并联，故其改装后是电流表。B错误；
C．当S接2，电路中有电源，其功能是欧姆表。C正确；
D．当S接3，电路中有电阻与改装后的电流表串联，故改装后是电压表。D错误。故选AC。
(2)[2]其分度值为0.2mA，所以读数为5.4mA。
[3]其分度值为1V，所以读数为27.0V。
(3)[4]首先更换倍率，根据待测电阻及中值电阻，应把选择开关旋转到“100”位置，然后短接两表笔，调整欧姆调零旋钮，使指针指向欧姆表盘的零刻度。故选BDA。
(4)[5]黑笔接1红笔接2时，表示电流从1流入黑箱，示数为零，只有ACD选项符合实验结果；黑笔接1红笔接3时，示数为0.5，A选项的黑箱结果是2，C选项符合实验结果；黑笔接2红笔接1时，示数为2，C选项符合实验结果D不符合。故选C。