阶段·评估 第3章质量检测（Word练习）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第三册（鲁科版2019）

阶段质量检测（三） 恒定电流 (本试卷满分：100分) 一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求) 1．现有三根长为L、材料相同的导线a、b、c，a的电阻为R，横截面积为S，b、c的横截面积分别为2S和0.5S，现需要一根长为2L、阻值小于2R的导线，应选用的导线及连接后的电阻为(　 ) A．a、b　1.5R　　　　　 B．a、b　1.25R C．a、c　1.5R D．b、c　1.25R 解析：选A　根据电阻定律R＝，a的电阻为R，横截面积为S，b、c的横截面积分别为2S和0.5S，则b、c的电阻分别为Rb＝，Rc＝2R，需要一根长为2L的导线，则两导线应该是串联，要求阻值小于2R，则只能是a、b串联，连接后的电阻为R′＝R＋Rb＝1.5R，故选A。 2.用电流表和电压表测量电阻的电路如图所示，其中Rx为待测电阻。电表内阻对测量结果的影响不能忽略，下列说法正确的是(　 ) A．电压表的示数小于Rx两端的电压 B．电压表的示数大于Rx两端的电压 C．电流表的示数小于通过Rx的电流 D．电流表的示数大于通过Rx的电流 解析：选D　由题图可知，电压表与待测电阻并联测待测电阻两端电压，电压表的示数等于Rx两端的电压，A、B错误；电流表的示数等于通过Rx的电流与通过电压表的电流之和，因此电流表的示数大于通过Rx的电流，选项C错误，D正确。 3．一个小型电动机加上2 V电压，电动机没有转动，测得电流为1 A；加上12 V电压，观察到电动机转动了，则此时流过电动机的电流(　 ) A．小于6 A B．大于6 A C．等于6 A D．无法确定 解析：选A　电动机没有转动时是纯电阻电路，根据I＝，得该电动机线圈的电阻为R＝＝2 Ω，电动机转动时，电路中消耗的总功率为P＝P热＋P输出＝UI，故热功率小于总功率I2R<UI，即I<＝6 A，故A正确，B、C、D错误。 4.电子式互感器是数字变电站的关键装备之一。如图所示，某电子式电压互感器探头的原理为电阻分压，a、c间的电阻是c、d间电阻的n倍，某次测量中输出端数字电压表的示数为U，则输入端的电压为(　 ) A．(n＋1)U B. C．nU D. 解析：选A　设cd间电阻为R，ac间的电阻是cd间电阻的n倍，故Rac＝nR，两电阻串联在电路中，电流I相等，有U＝IRcd＝IR，Uab＝I(Rcd＋Rac)＝I(R＋nR)，联立解得Uab＝(n＋1)U，故选A。 5.如图所示，图线1表示电阻为R1的导体A的伏安特性曲线，图线2表示电阻为R2的导体B的伏安特性曲线，则下列说法正确的是(　 ) A．R1∶R2＝1∶3 B．把A拉长为原来的3倍后其电阻等于B的电阻R2 C．将R1与R2串联后接于电源上，则电压U1>U2 D．将R1与R2并联后接于电源上，则电流I1<I2 解析：选A　由题图可知，当通过两导体的电流均为1 A时，导体A、导体B两端的电压分别为1 V、3 V，由欧姆定律可得R1∶R2＝U1∶U2＝1∶3，A正确；把A拉长为原来的3倍，由于A体积不变，因此A的横截面积变为原来的，由电阻定律R＝ρ可得，A的电阻大小变为原来的9倍，则此时A的电阻为B的电阻的3倍，B错误；将R1与R2串联后接于电源上，由于串联电路电流处处相等，电压与电阻成正比，则电压U2＝3U1，C错误；将R1与R2并联后接于电源上，由于并联电路中电流大小与电阻成反比，R1<R2，因此I1>I2，D错误。 6.一横截面积为2.4×10－5 cm2、长为20 cm的柱状导体，其伏安特性曲线如图所示，则该导体(　 ) A．电阻率随温度的升高而减小 B．热功率跟导体中电流的平方成正比 C．两端电压为1 V时，功率为0.24 W D．两端电压为2 V时，电阻率为6×10－8 Ω·m 解析：选D　由图像可知，导体的电阻率随温度的升高而增大，选项A错误；根据P＝I2R可知，因导体的电阻随温度的升高而增大，可知热功率跟导体中电流的平方不成正比，选项B错误；导体两端电压为1 V时，电流为0.28 A，则功率为P＝IU＝1×0.28 W＝0.28 W，选项C错误；导体两端电压为2 V 时，电流为0.4 A，则根据R＝＝ρ，解得电阻率为ρ＝＝ Ω·m＝6×10－8 Ω·m，选项D正确。 7．一特殊滑动变阻器的结构示意图如图甲所示，其主体为两段长度相同、材料相同的圆柱形导体拼接成的电阻，滑片P可以自由左右滑动，A、B间的电阻R与A、P间的距离x的关系如图乙所示，则左、右两侧的圆柱形导体横截面的半径之比为(　 ) A．3∶4　　　　　　 B．1∶3 C．1∶ D．1∶ 解析：选D　根据题意可知，当x≤l时，由电阻定律有R＝x，当l<x≤2l时，由电阻定律有R＝＋，结合图像可得＝9 Ω，＝12 Ω－9 Ω＝3 Ω，又有S＝πr2，可得左、右两侧的圆柱形导体横截面的半径之比为1∶，故选D。 8.将阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示电路。开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1，闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2。Q1与Q2的比值为(　 ) A.　　　B.　　　C.　　　D. 解析：选C　开关S断开时，电容器两端电压U1＝·R×＝E，得Q1＝CU1；开关S闭合时，电容器两端电压U2＝·R＝E，Q2＝CU2，故＝＝，故选C。 二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分) 9．一根粗细均匀的金属导线，在其两端加上电压U0时，通过导线的电流为I0，导线中自由电子定向移动的平均速率为v。若将导线均匀拉长，使它的横截面半径变为原来的，再给它两端加上电压2U0，则(　 ) A．通过导线的电流为 B．通过导线的电流为 C．导线中自由电子定向移动的速率为 D．导线中自由电子定向移动的速率为 解析：选AD　将金属导线均匀拉长，因半径变为原来的一半，则横截面积变为原来的，其长度变为原来的4倍，根据电阻定律R＝ρ分析可知，电阻变为原来的16倍，又电压变为2U0，根据欧姆定律I＝可知，电流变为，A正确，B错误；根据电流的微观表达式I＝nevS，其中n、e不变，电流变为原来的，横截面积变为原来的，则自由电子定向移动的平均速率变为，C错误，D正确。 10.如图所示，表头的量程为0～100 mA，内阻Rg＝100 Ω。现将该表头改装成电流、电压两用的电表，R1＝20 Ω，R2＝400 Ω，下列正确的是(　 ) A．用oa两端时可作为电流表，最大测量值为120 mA B．用oa两端时可作为电流表，最大测量值为600 mA C．用ob两端时可作为电压表，最大测量值为250 V D．用ob两端时可作为电压表，最大测量值为50 V 解析：选BC　改装电流表的原理是并联分流，可知用oa两端时是电流表，其最大测量值为Ig＋＝600 mA，故A错误，B正确；改装电压表的原理是串联分压，可知用ob两端时是电压表，其最大测量值为IgRg＋R2＝250 V，故C正确，D错误。 11.如图所示，经过精确校准的电压表V1和V2，分别用来测量某线路中电阻R两端a、b间的电压时，读数分别为12.7 V和12.3 V，已知电路两端电压U恒定不变，则(　 ) A．a、b间的实际电压略大于12.7 V B．a、b间的实际电压略小于12.3 V C．电压表V1的内阻大于V2的内阻 D．电压表V1的内阻小于V2的内阻 解析：选AC　当电压表接在a、b间时，相当于一个电阻并联在a、b之间，造成a、b间电阻减小，分压减小，所以两表读数均小于a、b间实际电压，即实际电压略大于12.7 V，故A正确，B错误；电压表接入电路后，电压表阻值越大，a、b间并联部分总电阻越大，则所测a、b间电压越大，即电压表V1的内阻大于V2的内阻，故C正确，D错误。 12.如图所示的电路中，若ab为输入端，AB为输出端，并把滑动变阻器的滑片置于变阻器的中央，则下列说法正确的是(　 ) A．空载时输出电压UAB＝ B．当AB间接上负载R时，输出电压UAB＞ C．AB间的负载R越大，UAB越接近 D．AB间的负载R越小，UAB越接近 解析：选AC　空载时，AB间电阻为滑动变阻器总电阻的一半，故输出电压UAB＝，故A正确；当AB间接上负载R时，由于负载电阻R与变阻器下半部分并联的电阻小于滑动变阻器总电阻的一半，根据串联电路分压时与电阻成正比，可知输出电压UAB<，故B错误；AB间的负载R越大，AB间电阻越接近滑动变阻器总电阻的一半，则UAB 越接近，故C正确；AB间的负载R越小，AB间电阻越小，则UAB 越小于，故D错误。 三、非选择题(本题共5小题，共60分) 13．(8分)小明同学在实验室测量一根粗细均匀的电阻丝Rx的电阻率。提供的器材：毫米刻度尺、螺旋测微器、电压表V(量程6.0 V，内阻约2 kΩ)、电流表A(量程0.6 A，内阻约1.5 Ω)、滑动变阻器R(最大阻值10 Ω)、学生电源E(电动势8 V)、开关S、单刀双掷开关K和导线若干。 (1)如图甲所示，用螺旋测微器测得电阻丝的直径d＝________ mm。 (2)小明利用所提供的器材设计了如图乙所示的电路。实验时，闭合开关S，滑动变阻器的滑片滑至合适位置不变，将开关K先后与1、2连接，发现电压表示数变化较大，电流表示数基本不变，则测量时应将开关K连接________(选填“1”或“2”)，按此连接测量，测量结果________(选填“小于”“大于”或“等于”)电阻丝的真实值。 (3)图丙为小明同学利用同一根电阻丝接入电路中的长度l不同时进行实验，记录数据后在坐标纸上绘制的U­I图，其中图线①、②对应的电阻丝的长度之比＝________。 (4)根据电阻定律可得电阻丝电阻率表达式为ρ＝________(用l、d、Rx表示)。 解析：(1)根据螺旋测微器的读数规律，该读数为0.5 mm＋27.0×0.01 mm＝0.770 mm。 (2)开关K先后与1、2连接，发现电压表示数变化较大，电流表示数基本不变，说明电流表分压影响比较大，电压表分流影响不大，则应采用电流表外接法，即测量时应将开关K连接1；采用电流表外接法时，根据Rx＝，由于电压表的分流，使得电流的测量值偏大，故Rx的测量值小于真实值。 (3)U­I图像的斜率表示电阻，根据图像可知＝2，根据R＝ρ，同一根电阻丝的材料相同、粗细相同，其电阻与接入电路的长度成正比，即＝2。 (4)根据Rx＝ρ，S＝π2，解得ρ＝。 答案：(1) 0.770　(2)1　小于　(3)2　(4) 14．(8分)某同学利用电阻箱和一只电流表来研究一个灯泡工作时灯丝的电阻与电流的关系，他使用的电路如图甲所示。 (1)闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P，使得测量电路的电压由较低电压开始变化。先闭合开关S1，断开S2，记录电流表的示数为I1；再断开S1，闭合S2，保持滑片P的位置不变，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数为________，并记录电阻箱R的值R1，则在此电压下灯泡灯丝的电阻为________。 (2)改变测量电路的电压，重复步骤(1)的测量，得I1、I2、I3、I4…及R1、R2、R3、R4…，利用测得的数据，在坐标纸上画出灯泡灯丝电阻和通过灯泡电流的R­I图像如图乙所示。当通过灯泡的电流为零时，灯泡灯丝的电阻为________ Ω(结果保留两位有效数字)；当通过灯泡的电流为0.4 A时，灯泡灯丝的电阻为________ Ω(结果保留两位有效数字)；灯丝电阻变化的原因是________。 解析：(1)先闭合开关S1，断开S2，记录电流表的示数为I1；再断开S1，闭合S2，保持滑片P的位置不变，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数为I1，则可视为用R1替代了小灯泡，在此电压下灯泡灯丝的电阻为R1。 (2)由图像可得，当电流为零时，灯泡灯丝的电阻为2.5 Ω；当电流为0.4 A时，灯泡灯丝的电阻为5.4 Ω；灯丝电阻变化的原因是随着实验进行，灯丝的温度升高，即灯丝的电阻率随温度的升高而增大。 答案：(1)I1　R1　(2)2.5　5.4　灯丝的电阻率随温度的升高而增大 15．(14分)如图所示的电路中，小量程电流表的内阻Rg＝10 Ω，满偏电流Ig＝2 mA，R1＝990 Ω，R2＝ Ω。 (1)当S1和S2均断开时，改装成的表是什么表，最大量程多大？ (2)当只闭合S2时，改装成的表是什么表，最大量程多大？ 解析：(1)S1和S2均断开时，串联分压，改装的是电压表，最大测量值为 U＝Ig＝2×10－3×V＝2 V。 (2)只闭合S2时，并联分流，改装的是电流表，最大测量值为I＝Ig＋＝2×10－3 A＋ A＝0.6 A。 答案：(1)电压表，2 V　(2)电流表，0.6 A 16．(14分)如图所示，电路中E＝15 V，R1＝6 Ω，R2＝9 Ω，C＝30 μF，电池内阻可忽略。 (1)闭合开关S，求稳定后通过R1的电流； (2)将开关S断开，求此后通过R1的总电荷量。 解析：(1)闭合开关S，电路稳定后，电容器所在的支路上无电流通过，根据欧姆定律可得通过R1的电流I＝ 代入数据得I＝1 A。 (2)闭合开关S稳定后，C两端电压即为R2两端电压U1＝IR2＝9 V 电容器所带的电荷量q1＝CU1＝30×10－6×9 C＝2.7×10－4 C， 将开关S断开稳定后，电容器所带的电荷量 q2＝CE＝30×10－6×15 C＝4.5×10－4 C 通过R1的总电荷量即为电容器增加的电荷量， Δq＝q2－q1＝1.8×10－4 C。 答案：(1)1 A　(2)1.8×10－4 C 17．(16分)如图所示是一种悬球式加速度仪的原理图，用它可以测定沿水平轨道做匀变速直线运动的列车的加速度。质量为m的金属球系在细金属丝下端，金属丝上端固定在O点。AB是长为L的均匀电阻丝，阻值为R。金属丝和电阻丝接触良好，摩擦不计。在AB的中点C焊接一根导线，从O点也引出一根导线，这两根导线之间接一个零刻度在中间的电压表V(金属丝和连接用的导线的电阻不计)。图中虚线OC与AB垂直，OC＝h，电阻丝AB两端接在电压为U的稳压电源上，整个装置固定在列车中，且A→B为列车的前进方向。那么，由电压表的读数就可以测出列车加速度的大小。 (1)当列车沿水平轨道向右做匀加速直线运动时，写出加速度大小a和金属丝偏转角θ间的关系式； (2)写出加速度a和电压表读数U′的关系式； (3)该装置能测定的最大加速度为多大？ 解析：(1)对金属球受力分析如图所示，不难得出拉力F和重力mg的合力F合就是使金属球随列车一起做加速运动的力，即F合＝ma，所以有ma＝mgtan θ，故有a＝gtan θ。 (2)因为AB上电流恒定，电压表读数U′与电源电压U之比就是DC与AB的长度之比，而DC＝OCtan θ＝htan θ 所以＝＝，故有a＝U′。 (3)θ最大时对应的加速度a最大，这时tan θ＝，即amax＝g。 答案：(1)a＝gtan θ　(2)a＝U′　(3)g 5 / 8 学科网（北京）股份有限公司 $$