（素能提升训练）第十一章 章末检测卷-【勤径学升·同步练测】2024-2025学年高中物理必修第三册（人教版2019）

[对应素能提升训练第59页] (满分：100分；时间：90分钟) 一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1．一根导线，分别通以不同电流，并保持温度不变，当电流较大时，以下说法正确的是(　　) A．单位体积内自由电子数较多 B．自由电子定向移动的速率较大 C．自由电子的热运动速率较大 D．电流的传导速度较大 解析　对同一根导线单位体积内的自由电子数是一样的，A错误；电流和自由电子的定向移动的速率有关，与自由电子的热运动速率无关，B正确，C错误；电流的传导速度是电场的形成速度等于光速c，和电流的大小无关，D错误。 答案　B 2．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．4I　　　 B．2I C．I　　 D．I 解析　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＝，AB接入电路时电阻为R1，CD接入电路时电阻为R2，则有＝＝，由欧姆定律得电流之比＝＝，解得I2＝4I1＝4I，故A正确。 答案　A 3．如图为路口交通指示灯的示意图，指示灯可以通过不同颜色灯光的变化指挥车辆和行人的交通行为，据你对交通指示灯的了解可以推断(　　) A．红灯、黄灯、绿灯是串联的 B．红灯、黄灯、绿灯是并联的 C．红灯与黄灯并联后再与绿灯串联 D．绿灯与黄灯并联后再与红灯串联 解析　红灯、黄灯、绿灯只有一盏灯亮，不可能出现同时有两盏灯亮，故由串并联电路特点可知三盏灯任意两盏都不可能是串联的，所以，红灯、黄灯、绿灯是并联的，故B正确。 答案　B 4．在长度为l、横截面积为S、单位体积内自由电子数为n的金属导体两端加上电压，导体中就会产生匀强电场，导体内电荷量为e的自由电子在电场力作用下先做加速运动，然后与做热运动的阳离子碰撞而减速，如此往复……所以，我们通常将自由电子的这种运动简化成速率为v(不随时间变化)的定向运动。已知阻碍电子运动的阻力大小与电子定向移动的速率v成正比，即Ff＝kv(k是常量)，则该导体的电阻应该等于(　　) A．　　 B． C．　　 D． 解析　电子定向移动，由平衡条件得，kv＝e，则U＝，导体中的电流I＝neSv，电阻R＝＝，B正确。 答案　B 5．地球表面附近存在一个竖直向下的电场，晴天时在电场作用下，大气中的正离子向下运动、负离子向上运动，如此形成的微弱电流称为地空电流。该电流比较稳定，不随高度变化，全球地空电流的总电流大小为I。假设地空电流在全球各处均匀分布，地球附近竖直向下的电场场强为 E，取地球表面积为 S，地表附近空气的电阻率ρ0的大小为(　　) A．　　　　　　　 B． C． D． 解析　如图所示，从地表开始向上取一小段高度为Δh的空气层(Δh 远小于地球半径R)，则从空气层上表面到下表面之间的电势差为U＝EΔh，这段空气层的电阻R＝ρ0，由欧姆定律得I＝，解得ρ0＝，故 A正确，B、C、D错误。 答案　A 6．在电喷汽车的进气管道中，广泛地使用着一种叫“电热丝式空气流量传感器”的部件，其核心部分是一种用特殊的合金材料制作的电热丝。如图所示，进气管道中的冷空气流速越大时，电阻R两端的电压U0就变得越高，反之，电压U0就越低。这样管道内空气的流量就转变成了可以测量的电压信号，便于汽车内的电脑系统实现自动控制。如果将这种电热丝从汽车的进气管道中取出，放在实验室中测量这种电热丝，得到的伏安特性曲线正确的是(　　) 解析　设电热丝的电阻为R丝，则U0＝R，结合题意可知，U0越大，说明R丝越小。可见，电热丝温度越低，电阻值越小，温度越高，电阻值越大，对应的伏安特性曲线I、U 的比值越来越小，ABC 错误，D正确。 答案　D 7．有两个相同的灵敏电流计，允许通过的最大电流(满偏电流)为Ig＝1 mA，表头电阻Rg＝20 Ω，若改装成一个量程为3 V的电压表和一个量程为0.6 A的电流表应分别(　　) A．串联一个2 980 Ω的电阻和并联一个0.033 Ω的电阻 B．并联一个2 990 Ω的电阻和串联一个0.033 Ω的电阻 C．串联一个2 970 Ω的电阻和并联一个0.05 Ω的电阻 D．并联一个2 970 Ω的电阻和串联一个0.05 Ω的电阻 解析　若改装成一个量程为3 V的电压表需串联一个分压电阻，由U＝Ig(R＋Rg)得，所串联的分压电阻阻值R＝2 980 Ω；若改装成一个量程为0.6 A的电流表需并联一个分流电阻，由IgRg＝(I－Ig)R得，所并联的分流电阻R≈0.033 Ω。故选项A正确。 答案　A 8．仪器中常用两个阻值不同的可变电阻来调节电路的电流，一个作粗调，一个作细调，这两个变阻器可以按图甲串联起来或按图乙并联起来再接入电路。已知R1阻值较大，R2阻值较小，则(　　) A．图甲中R1作粗调 B．图甲中R1作细调 C．图乙中R2作粗调 D．图乙中R2作细调 解析　串联时，电流相等，电阻大的影响大，是粗调电阻；并联时，电阻小的电流大，电阻小的是粗调电阻。图甲中，两个电阻串联，根据欧姆定律，调节R1时，电阻变化大，故电流改变大，是粗调，故A正确，B错误；图乙中，两个电阻并联，电阻小的电流大，电阻R2是粗调，故C正确，D错误。 答案　AC 9．两只电压表V1和V2是由完全相同的电流表改装而成的，V1的量程为5 V，V2的量程为15 V，为了测量15～20 V的电压，把V1、V2串联起来使用，在这种情况下(　　) A．V1和V2读数相等 B．V1和V2两表指针偏转角相等 C．V1和V2的读数之比等于1∶3 D．V1和V2的指针偏转角度之比等于两个电压表的内阻之比 解析　设电压表V1的内阻为R1，电压表V2的内阻为R2，由电压表的改装原理可知，＝＝＝＝；若将二者串联起来，通过它们的电流相同，则V1的读数U1＝IR1，V2的读数为U2＝IR2，所以U1<U2，A错误；根据通过电流表的偏角与电流成正比可知，串联时电流相等，偏角也应相等，所以B正确，D错误；根据选项A的分析可知，＝＝，所以C正确。 答案　BC 10．甲醛对人体的危害非常严重，因此装修房屋时检测甲醛污染指数非常重要。“创新”小组的同学们设计了甲醛监测设备，原理如图甲所示。电源电压恒为3 V，R0为10 Ω的定值电阻，R为可以感知甲醛污染指数的可变电阻，污染指数在50 以下为轻度污染，50～100之间为中度污染，100 以上为重度污染，R与污染指数的关系如图乙所示，则以下分析正确的是(　　)。 A．电压表示数为1 V时，属于重度污染 B．污染指数越小，电压表示数越大 C．污染指数越大，电路中消耗的总功率越大 D．污染指数为50时，电压表示数为2.5 V 解析　电压表示数为1 V时，电路中电流I＝＝＝0.1 A，可变电阻两端电压UR＝U－U0＝3 V－1 V＝2 V，根据欧姆定律可得，可变电阻连入电路中的阻值R＝＝＝20 Ω，由题图乙可知，电阻为20 Ω时，污染指数为150，属于重度污染，A正确；由题图乙可知，污染指数越小，可变电阻的阻值越大，根据串联电路的分压特点可知，可变电阻分担的电压越大，则定值电阻分担的电压越小，即电压表示数越小，B错误；由题图乙可知，污染指数越大，可变电阻的阻值越小，电路总电阻越小，根据P＝可知，电源电压不变，总电阻越小，总功率越大，C正确；由题图乙可知，污染指数为50时，可变电阻连入电路中的阻值为50 Ω，根据串联电路的分压特点有＝ ，即＝，解得R0两端电压U0′＝0.5 V，即电压表示数为0.5 V，D错误。 答案　AC 二、非选择题：本题共5小题，共54分。 11．(6分)(1)用多用电表的电阻挡测量阻值为几十千欧的电阻Rx，以下给出的是可能的实验操作步骤，其中S为选择开关，P为电阻挡调零旋钮。把你认为正确步骤前的字母按合理的顺序填写在下面的横线上。 a．将两表笔短接，调节P使指针对准刻度盘上电阻挡的0刻度，断开两表笔 b．将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出Rx的阻值后，断开两表笔 c．旋转S使其尖端对准电阻挡×1 k d．旋转S使其尖端对准电阻挡×100 e．旋转S使其尖端对准交流500 V挡，并拔出两表笔 测量的合理顺序为____________。根据如图所示的指针位置，此被测电阻的阻值约为____________ Ω。 (2)下述关于用多用电表电阻挡测电阻的说法正确的是____________。 A．测量电阻时，如果指针偏转过大，应将选择开关S拨至倍率较小的挡位，重新调零后测量 B．测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则会影响测量结果 C．测量电路中的某个电阻，应该把该电阻与电路断开 D．测量阻值不同的电阻时，都必须重新调零 解析　(1)使用欧姆表的步骤是选挡、电阻挡调零、测量读数、将选择开关拨至交流电压的最高挡或OFF挡。根据被测电阻的阻值知，应选×1 k挡，根据欧姆表的读数的规则知读数为30×1 kΩ＝30 kΩ。 (2)测量电阻时，若指针偏转过大，说明被测电阻较小，应选用倍率较小的挡位，A正确；测量时按规定红、黑表笔分别插正、负插孔，但表笔只是两个测量的引线，本身并没有正负，故调换不会影响测量结果，B错误；根据欧姆表的使用规则，C正确；使用电阻挡时，换挡后应重新调零，若测量不同电阻，不用换挡则不需要重新调零，D错误。 答案　(1)cabe　30 k(或30 000)　(2)AC 12．(10分)有一根细长而均匀的金属管(电阻较大)，横截面如图(a)所示，截面外侧为正方形，因管内中空部分截面形状不规则，所以无法直接测量中空部分的横截面积。已知这种金属的电阻率为ρ，现设计一个实验方案，测量中空部分的横截面积S0。 (1)连接图(b)实物图，要求电压能从零开始调节，需要完成下列哪些选项的步骤________。 A．a接e B．b接d C．b接c D．a 接f (2)实验中，测出金属管的长度为L，用螺旋测微器测出金属管截面外侧正方形的边长a如图(c)，则a＝________mm。 (3)根据所测数据，作出该金属管的伏安特性曲线，如图(d)所示。由此图得出该金属管的阻值R＝________Ω(保留2位有效数字)。 (4)用上述物理量的符号，将金属管内部空间横截面积表示为S0＝________。 解析 　(1)要求电压能从零开始调节，滑动变阻器采用分压式接法，即要“两下一上”连接，故接线柱a接e；由于金属管电阻较大，故测量电路采用电流表内接法，故接线柱b接d。(2)金属管截面外侧正方形的边长a＝6.5 mm＋18.3×0.01 mm＝6.683 mm。(3)根据欧姆定律可得R＝，I-U图线斜率的倒数表示导体的电阻，可得该金属管的阻值为R＝ Ω＝2.4×103 Ω。(4)根据电阻定律R＝ρ，可得该金属管的有效面积为S＝ρ， 故金属管内中空部分的横截面积为S0＝a2－。 答案　(1)AB　(2)6.683(6.682～6.684均可) (3)2.4×103　(4)a2－ 13．(12分)在彩色电视机的显像管中，从电子枪射出的电子在加速电压U的作用下，形成电流为I的电子流，如果打在荧光屏上的高速电子全部被荧光屏吸收，设电子的质量为m，电荷量为e，进入加速电场之前的速度不计，那么： (1)在时间t内打在荧光屏上的电子数目是多少？ (2)电子打在荧光屏上的速度是多少？ 解析　(1)在时间t内打在荧光屏上的电荷量Q＝It，则电子数目n＝＝。 (2)根据动能定理 eU ＝mv2，解得v＝。 答案　(1)　(2) 14．(12分)如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝100 Ω，R2电阻值未知，R3为滑动变阻器。当R3滑片从左端滑到右端时，测得电源两端的电压随电源中流过的电流变化的图像如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在滑动变阻器的两个不同端点得到的，求： (1)R2的阻值。 (2)滑动变阻器的最大阻值。 解析　(1)当P滑到R3右端时，电路对应图乙中的B点，即U2＝4 V、I2＝0.8 A， 得：R2＝＝ Ω＝5 Ω。 (2)当P滑到R3左端时，电路对应图乙中的A点，即U外＝16 V、I总＝0.2 A， 则R外＝＝ Ω＝80 Ω， 因为R外＝＋R2， 所以滑动变阻器的最大阻值为R3＝300 Ω。 答案　(1)5 Ω　(2)300 Ω 15．(14分)如图所示是一个电流表、电压表两用的电路，电流表G的量程是100 μA，内阻是1 000 Ω。电阻R1＝0.1 Ω，R2＝99 kΩ，当双刀双掷开关合到a、b上时，电流表改装成什么表？其量程是多少？当双刀双掷开关合到c、d上时，电流表改装成什么表？其量程是多少？ 解析　当双刀双掷开关合到a、b上时，电路变成如图甲所示的电路，此时R1与电流表G并联，R1起分流作用，所以电流表G改装成大量程电流表。根据并联电路的特点，电流表的量程为I＝Ig＋IR1＝Ig＋＝10－4 A＋ A≈1 A。 当开关合到c、d上时，电路变成如图乙所示的电路，此时大电阻R2与电流表G串联，R2起分压作用，所以电流表G改装成电压表。根据串联电路的特点，电压表量程为U＝Ig(Rg＋R2)＝0.000 1×(1 000＋99 000) V＝10 V。 答案　见解析 学科网（北京）股份有限公司 $$