第十一章 电路及其应用 单元测试卷-【练到位】2024-2025学年高二上学期物理同步练（人教版2019必修第三册）

第十一章 电路及其应用 (考试时间：75分钟 满分：100分) 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回 第Ⅰ卷 选择题 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，1~7题只有一项符合题目要求，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．（2024·浙江·模拟预测）如图所示为比亚迪汽车的刀片电池，某款汽车电池的系统额定电压为569.6V。若用国际单位制基本单位的符号来表示V，正确的是（　　） A． B． C． D． 2．（23-24高二下·河北保定·开学考试）有研究发现，动物与植物的细胞膜两侧存在电位差，某神经细胞传递信号时，离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流，若将该细胞膜视为的电容器，在内细胞膜两侧的电势差从变为，则该过程中跨膜电流的平均值为（    ） A． B． C． D． 3．（23-24高一下·江苏无锡·期末）如图，两个截面不同、长度相等的均匀铜棒接在电路中，两端的电压为U，则（    ） A．通过两棒的电流不相等 B．细棒的电压等于粗棒的电压 C．两棒的自由电子定向移动的平均速率 D．两棒内的电场强度不同，细棒内场强大于粗棒内部场强 4．（23-24高一下·江苏南京·期末）某同学设计了如图所示的电路进行电表改装，已知电流表A的量程为500mA，内阻，，。则若将接线柱（　　） A．1、2接入电路时，最大可以测量的电流为0.5A B．1、3接入电路时，最大可以测量的电压为3.0V C．1、2接入电路也可作为电压表使用，R1阻值越小量程越大 D．1、3接入电路也可作为电流表使用，R2阻值越小量程越大 5．（23-24高一下·江苏南通·期中）人体含水量约为70%，水中有钠、钾等离子存在，因此容易导电，脂肪则不容易导电。某脂肪测量仪（如图），其原理就是根据人体电阻的大小来判断人体脂肪所占比例，一股情况下（　　） A．肥胖的人比消瘦的人电阻大 B．肥胖的人比消瘦的人电阻小 C．激烈运动之后人的电阻不会改变 D．激烈运动对脂肪测量仪测量的结果没有影响 6．（2024·北京顺义·一模）某同学想通过测绘一只额定电压为2.5V小灯泡的I-U图像来研究小灯泡的电阻随电压变化的规律。实验电路如图甲所示，根据实验数据描绘的I-U图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．小灯泡正常工作时的电阻约为5.7Ω B．随着小灯泡两端电压的增大，小灯泡的电阻变小 C．该实验的系统误差主要是由电流表的分压引起的 D．图甲中开关S闭合之前，应把滑动变阻器的滑片置于A处 7．（22-23高二上·四川成都·期中）如图所示电路中，电压表是内阻无穷大的理想电压表，电流表是内阻为的理想电流表，电源电压恒定为，定值电阻，。关于电表示数，下列说法中正确的是（　　） A．电压表的示数为，电流表的示数为 B．电压表的示数为，电流表的示数为 C．电压表的示数为，电流表的示数为 D．电压表的示数为，电流表的示数为 8．（23-24高二上·福建厦门·期中）用伏安法测未知电阻Rx时，若不知道Rx的大概值，为了选择正确的电路接法以减小误差，可将电路如图所示连接，只空出电压表的一个接头S，然后将S分别与a，b接触一下，观察电压表和电流表示数变化情况，那么有（　　） A．若电流表示数有显著变化，S应接a B．若电流表示数有显著变化，S应接b C．若电压表示数有显著变化，S应接a D．若电压表示数有显著变化，S应接b 9．（22-23高二上·山东菏泽·阶段练习）多用电表在选择不同的挡位时，在电路中有不同的连接方式，则下述正确的是（　　） A．当多用电表调至电压挡时按电路图①连接，然后闭合开关 B．当多用电表调至电流挡时按电路图②连接，然后闭合开关 C．当多用电表调至欧姆挡时按电路图③连接，然后闭合开关 D．当用多用电表测量二极管的正向电阻时，按电路图④连接 10．（2023·全国·高考真题）黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱，接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻，在接线柱间还接有另外一个电阻R和一个直流电源。测得接线柱之间的电压U12= 3.0V，U23= 2.5V，U34= －1.5V。符合上述测量结果的可能接法是（   ） A．电源接在1、4之间，R接在1、3之间 B．电源接在1、4之间，R接在2、4之间 C．电源接在1、3之间，R接在1、4之间 D．电源接在1、3之间，R接在2、4之间 第Ⅱ卷 非选择题 二、非选择题 11．（6分）（2023高二·辽宁沈阳·学业考试）某同学探究影响导体电阻的因素实验如图所示，a、b和c是三段材料相同的金属导体。b与a，横截面积相同，长度不同；c与a，长度相同，横截面积不同。用电压表分别测量a、b和c两端的电压，就能知道它们的电阻之比。 （1）若a、b两端的电压之比为1：2，则它们的电阻之比为 ； （2）若a、c的电阻之比为2：1，则它们的横截面积之比为 。 12．（8分）（23-24高一下·贵州六盘水·期末）某实验小组在实验室找到一根电阻丝，想知道其电阻是多少，进行了以下操作： (1)用多用电表的欧姆挡“×1”挡按正确的操作步骤测其电阻，指针如图甲所示，则读数约为 Ω。 (2)为了提高电阻测量的精确度，他们又在实验室找到了以下器材： A．电流表A1（量程0~0.6A，内阻约0.1Ω）； B．电流表A2（量程0~3A，内阻约0.01Ω）； C．电压表V1（量程0~3V，内阻约3kΩ）； D．电压表V2（量程0~15V，内阻约20kΩ）； E．滑动变阻器R（0~20Ω）； F．电源（电压恒为3.0V）； G．开关、若干导线； 实验中电流表应选 （选填“A”或“B”），电压表应选 （选填“C”或“D”）。 (3)根据所选用的实验器材，应选用电路图 （选填“乙”或“丙”）进行实验。 (4)他们还找来了刻度尺和螺旋测微器，进一步测量该金属丝的电阻率，用螺旋测微器在金属丝的不同位置进行测量，某一次测量的示数如图丁所示，其读数为 mm。 (5)若金属丝直径用d表示，实验时接入电路的长度为L，当电压表示数为U时，电流表示数为I，则金属丝电阻率ρ的表达式为 （用所给符号来表示）。 (6)考虑到电表内阻的影响，本实验电阻率的测量值 （选填“大于”或“小于”）真实值。 13．（8分）（23-24高一下·江苏南通·期中）如图所示，一根均匀带电的细橡胶棒被弯成一个半径为R的圆环，圆环绕过环心O的转轴以角速度ω逆时针匀速转动，已知橡胶棒单位长度所带的电荷量为。 （1）试判断环中等效电流的方向； （2）求环中等效电流的大小I。 14．（13分）（22-23高二上·北京顺义·阶段练习）可以用电学方法来测水流的速度。如图所示，将小铅球P系在细金属丝下，悬挂在O点，当将小铅球P放入水平流动的水中时，球向左摆起一定的角度θ。为了测定水流的速度v，使C端位于O点的正下方，它与金属丝接触良好，还有一个电动势为ε电源（内阻不计）和一只电压表。 （1）设计一个电路，使水流速度增大时，电压表的示数也增大 （2）已知水流对小球的作用力F与水流速度v的关系为F＝kDv（k为比例系数，D为小铅球的直径），OC＝h，BC长为L，当小铅球平衡时电压表示数为U，请推导出v与U的关系式。（水对小铅球的浮力忽略不计） 15.（18分）（22-23高二上·北京东城·期中）（1）电荷之间的作用力是通过电场产生的，地球对物体的万有引力也可认为是通过“引力场”来实现的。请类比电场强度的定义方法，写出地球“引力场强度”的定义式，并结合万有引力定律，推导距离地心为处的引力场强度的表达式，已知万有引力常量为G。（请对其中涉及的物理量做出必要说明） （2）经典电磁理论认为：当金属导体两端电压稳定后，导体中产生分布不随时间变化的恒定电场。恒定电场中，任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化，它的基本性质与静电场相同，在恒定电场的作用下，金属中的自由电子做定向加速运动，在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞，每次碰撞后定向移动的速度减为0。碰撞阻碍了自由电子的定向运动，结果是大量自由电子定向移动的平均速度不随时间变化。某种金属中单位体积内的自由电子数量为n，自由电子的质量为m，所带电荷量为e，如图所示，由该种金属制成的长为L，横截面积为S的圆柱形金属导体，将其两端加上恒定电压U。为了简化问题，假设自由电子连续两次与不动的粒子碰撞的时间间隔平均值为。 a、自由电子从静止开始加速时间为时的速度v； b、求金属导体中的电流I 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！7 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十一章 电路及其应用 (考试时间：75分钟 满分：100分) 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回 第Ⅰ卷 选择题 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，1~7题只有一项符合题目要求，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．（2024·浙江·模拟预测）如图所示为比亚迪汽车的刀片电池，某款汽车电池的系统额定电压为569.6V。若用国际单位制基本单位的符号来表示V，正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】根据公式、、和整理可得 故选D。 2．（23-24高二下·河北保定·开学考试）有研究发现，动物与植物的细胞膜两侧存在电位差，某神经细胞传递信号时，离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流，若将该细胞膜视为的电容器，在内细胞膜两侧的电势差从变为，则该过程中跨膜电流的平均值为（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】细胞膜两侧电荷量的变化量为 平均电流为 代入数据得 故选B。 3．（23-24高一下·江苏无锡·期末）如图，两个截面不同、长度相等的均匀铜棒接在电路中，两端的电压为U，则（    ） A．通过两棒的电流不相等 B．细棒的电压等于粗棒的电压 C．两棒的自由电子定向移动的平均速率 D．两棒内的电场强度不同，细棒内场强大于粗棒内部场强 【答案】D 【详解】A．由于两棒串联，所以电流相等，故A错误； BD．由 可知，细棒的电阻大，由串联分压原理可知细棒的电压U1大于粗棒的电压U2，又由 可知细棒内场强大于粗棒内部场强。故B错误；D正确； C．由 I＝nqSv 可知，两棒电流相等，细棒的截面积小于粗棒的，所以两棒的自由电子定向移动的平均速率 故C错误。 故选D。 4．（23-24高一下·江苏南京·期末）某同学设计了如图所示的电路进行电表改装，已知电流表A的量程为500mA，内阻，，。则若将接线柱（　　） A．1、2接入电路时，最大可以测量的电流为0.5A B．1、3接入电路时，最大可以测量的电压为3.0V C．1、2接入电路也可作为电压表使用，R1阻值越小量程越大 D．1、3接入电路也可作为电流表使用，R2阻值越小量程越大 【答案】B 【详解】AC．1、2接入电路时，也可作为电流表使用，R1阻值越小量程越大；因为，通过R1的最大电流为500mA，最大可以测量的电流为1A， AC错误； BD．1、3接入电路也可作为电压表使用，R2阻值越大量程越大；电流表A两端最大电压为 R2两端最大电压为 最大可以测量的电压为 B正确。 故选B。 5．（23-24高一下·江苏南通·期中）人体含水量约为70%，水中有钠、钾等离子存在，因此容易导电，脂肪则不容易导电。某脂肪测量仪（如图），其原理就是根据人体电阻的大小来判断人体脂肪所占比例，一股情况下（　　） A．肥胖的人比消瘦的人电阻大 B．肥胖的人比消瘦的人电阻小 C．激烈运动之后人的电阻不会改变 D．激烈运动对脂肪测量仪测量的结果没有影响 【答案】A 【详解】AB．脂肪不容易导电，说明肥胖的人的电阻大，消瘦的人的电阻小，故A正确，B错误； CD．人在激烈运动之后、沐浴之后，体脂率变小，测量此人体的电阻会变小，激烈运动对脂肪测量仪测量的结果有影响，故CD错误。 故选A。 6．（2024·北京顺义·一模）某同学想通过测绘一只额定电压为2.5V小灯泡的I-U图像来研究小灯泡的电阻随电压变化的规律。实验电路如图甲所示，根据实验数据描绘的I-U图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．小灯泡正常工作时的电阻约为5.7Ω B．随着小灯泡两端电压的增大，小灯泡的电阻变小 C．该实验的系统误差主要是由电流表的分压引起的 D．图甲中开关S闭合之前，应把滑动变阻器的滑片置于A处 【答案】A 【详解】A．由I-U图像可知当电压为2.5V时，电流约为0.44A，所以小灯泡正常工作时的电阻约为 故A正确； B．I-U图像的斜率反应了电阻倒数大小的变化情况，随着电压的增大图像斜率越来越小，所以电阻越来越大。故B错误； C．该实验的系统误差主要是由电压表的分流引起的。故C错误； D．开关S闭合之前，应把滑动变阻器的滑片置于B处。故D错误。 故选A。 7．（22-23高二上·四川成都·期中）如图所示电路中，电压表是内阻无穷大的理想电压表，电流表是内阻为的理想电流表，电源电压恒定为，定值电阻，。关于电表示数，下列说法中正确的是（　　） A．电压表的示数为，电流表的示数为 B．电压表的示数为，电流表的示数为 C．电压表的示数为，电流表的示数为 D．电压表的示数为，电流表的示数为 【答案】A 【详解】左图中，理想电压表内阻无穷大，相当于断路，和串联，和串联，然后两条支路并联，所以流过、的电流 流过、的电流 则两端的电压为 两端的电压为 所以电压表的读数为 右图中，和并联，和并联，然后整体串联，所以干路中的电流为 则和两端的电压为 和两端的电压为 流过的电流为 流过的电流为 所以电流表的读数为 故选A。 8．（23-24高二上·福建厦门·期中）用伏安法测未知电阻Rx时，若不知道Rx的大概值，为了选择正确的电路接法以减小误差，可将电路如图所示连接，只空出电压表的一个接头S，然后将S分别与a，b接触一下，观察电压表和电流表示数变化情况，那么有（　　） A．若电流表示数有显著变化，S应接a B．若电流表示数有显著变化，S应接b C．若电压表示数有显著变化，S应接a D．若电压表示数有显著变化，S应接b 【答案】BC 【详解】AB．若电流表示数有显著变化，说明电压表分流明显，造成的误差较大。则S应b，A错误，B正确； CD．若电压表示数有显著变化，说明电流表分压明显，造成的误差较大，则S应接a，C正确，D错误。 故选BC。 9．（22-23高二上·山东菏泽·阶段练习）多用电表在选择不同的挡位时，在电路中有不同的连接方式，则下述正确的是（　　） A．当多用电表调至电压挡时按电路图①连接，然后闭合开关 B．当多用电表调至电流挡时按电路图②连接，然后闭合开关 C．当多用电表调至欧姆挡时按电路图③连接，然后闭合开关 D．当用多用电表测量二极管的正向电阻时，按电路图④连接 【答案】BD 【详解】AB．测电压或电流时，红表笔应接电势高的点，黑表笔应接电势低的点，所以电路图①连接方式错误，电路图②连接方式正确，故A错误，B正确； C．测电阻时，应将电阻从电路中断开，故C错误； D．由于黑表笔接的是内部电源的正极，所以测二极管的正向电阻时，黑表笔应接二极管的正极，故D正确。 故选BD。 10．（2023·全国·高考真题）黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱，接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻，在接线柱间还接有另外一个电阻R和一个直流电源。测得接线柱之间的电压U12= 3.0V，U23= 2.5V，U34= －1.5V。符合上述测量结果的可能接法是（   ） A．电源接在1、4之间，R接在1、3之间 B．电源接在1、4之间，R接在2、4之间 C．电源接在1、3之间，R接在1、4之间 D．电源接在1、3之间，R接在2、4之间 【答案】CD 【详解】A．根据题意画出电路图，如下    可见U34 > 0，A错误； B．根据题意画出电路图，如下    可见U34 > 0，B错误； C．根据题意画出电路图，如下    可见上述接法可符合上述测量结果，C正确； D．根据题意画出电路图，如下    可见上述接法可符合上述测量结果，D正确。 故选CD。 第Ⅱ卷 非选择题 二、非选择题 11．（6分）（2023高二·辽宁沈阳·学业考试）某同学探究影响导体电阻的因素实验如图所示，a、b和c是三段材料相同的金属导体。b与a，横截面积相同，长度不同；c与a，长度相同，横截面积不同。用电压表分别测量a、b和c两端的电压，就能知道它们的电阻之比。 （1）若a、b两端的电压之比为1：2，则它们的电阻之比为 ； （2）若a、c的电阻之比为2：1，则它们的横截面积之比为 。 【答案】 1：2 1：2 【详解】（1）[1] 流过a、b的电流相等，a、b两端的电压之比为1：2，根据可得，它们的电阻之比为1：2。 （2）[2] a、c的长度相同，电阻之比为2：1，根据可得，它们的横截面积之比为1：2。 12．（8分）（23-24高一下·贵州六盘水·期末）某实验小组在实验室找到一根电阻丝，想知道其电阻是多少，进行了以下操作： (1)用多用电表的欧姆挡“×1”挡按正确的操作步骤测其电阻，指针如图甲所示，则读数约为 Ω。 (2)为了提高电阻测量的精确度，他们又在实验室找到了以下器材： A．电流表A1（量程0~0.6A，内阻约0.1Ω）； B．电流表A2（量程0~3A，内阻约0.01Ω）； C．电压表V1（量程0~3V，内阻约3kΩ）； D．电压表V2（量程0~15V，内阻约20kΩ）； E．滑动变阻器R（0~20Ω）； F．电源（电压恒为3.0V）； G．开关、若干导线； 实验中电流表应选 （选填“A”或“B”），电压表应选 （选填“C”或“D”）。 (3)根据所选用的实验器材，应选用电路图 （选填“乙”或“丙”）进行实验。 (4)他们还找来了刻度尺和螺旋测微器，进一步测量该金属丝的电阻率，用螺旋测微器在金属丝的不同位置进行测量，某一次测量的示数如图丁所示，其读数为 mm。 (5)若金属丝直径用d表示，实验时接入电路的长度为L，当电压表示数为U时，电流表示数为I，则金属丝电阻率ρ的表达式为 （用所给符号来表示）。 (6)考虑到电表内阻的影响，本实验电阻率的测量值 （选填“大于”或“小于”）真实值。 【答案】(1)6.0/6 (2) A C (3)丙 (4)2.708/2.706/2.707/2.709 (5) (6)小于 【详解】（1）欧姆表的读数为指针所指刻度与倍率的乘积，所以读数约为 （2）[1][2]由于电源电压为3.0V，所以电压表应选用0~3V量程，故电压表应选C；流过待测电阻的最大电流约为 故电流表应选择A。 （3）由于 所以电流表应选用外接法，即电路图选择丙。 （4）螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和，所以图中读数为 （5）根据欧姆定律 根据电阻定律可得 所以 （6）由于实际流过待测电阻的电流小于电流表的读数，即电流偏大，则电阻测量值偏小，电阻率测量值小于真实值。 13．（8分）（23-24高一下·江苏南通·期中）如图所示，一根均匀带电的细橡胶棒被弯成一个半径为R的圆环，圆环绕过环心O的转轴以角速度ω逆时针匀速转动，已知橡胶棒单位长度所带的电荷量为。 （1）试判断环中等效电流的方向； （2）求环中等效电流的大小I。 【答案】（1）顺时针方向；（2） 【详解】（1）橡胶棒带负电，圆环O的转轴逆时针匀速转动，电流方向与负电荷定向移动方向相反，则环中等效电流的方向为顺时针方向。 （2）根据角速度与周期的关系有 根据电流的定义式有 其中 解得 14．（13分）（22-23高二上·北京顺义·阶段练习）可以用电学方法来测水流的速度。如图所示，将小铅球P系在细金属丝下，悬挂在O点，当将小铅球P放入水平流动的水中时，球向左摆起一定的角度θ。为了测定水流的速度v，使C端位于O点的正下方，它与金属丝接触良好，还有一个电动势为ε电源（内阻不计）和一只电压表。 （1）设计一个电路，使水流速度增大时，电压表的示数也增大 （2）已知水流对小球的作用力F与水流速度v的关系为F＝kDv（k为比例系数，D为小铅球的直径），OC＝h，BC长为L，当小铅球平衡时电压表示数为U，请推导出v与U的关系式。（水对小铅球的浮力忽略不计） 【答案】（1）见解析；（2）v＝U 【详解】（1）如图，电路中BD与DC串联，水流作用力增大时，BD的电压减小，电压表示数增大 （2）当电压表读数为U时，根据欧姆定律得 又由电阻定律得知 联立解得 v＝U 15.（18分）（22-23高二上·北京东城·期中）（1）电荷之间的作用力是通过电场产生的，地球对物体的万有引力也可认为是通过“引力场”来实现的。请类比电场强度的定义方法，写出地球“引力场强度”的定义式，并结合万有引力定律，推导距离地心为处的引力场强度的表达式，已知万有引力常量为G。（请对其中涉及的物理量做出必要说明） （2）经典电磁理论认为：当金属导体两端电压稳定后，导体中产生分布不随时间变化的恒定电场。恒定电场中，任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化，它的基本性质与静电场相同，在恒定电场的作用下，金属中的自由电子做定向加速运动，在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞，每次碰撞后定向移动的速度减为0。碰撞阻碍了自由电子的定向运动，结果是大量自由电子定向移动的平均速度不随时间变化。某种金属中单位体积内的自由电子数量为n，自由电子的质量为m，所带电荷量为e，如图所示，由该种金属制成的长为L，横截面积为S的圆柱形金属导体，将其两端加上恒定电压U。为了简化问题，假设自由电子连续两次与不动的粒子碰撞的时间间隔平均值为。 a、自由电子从静止开始加速时间为时的速度v； b、求金属导体中的电流I 【答案】（1）见解析；（2）a.；b. 【详解】（1）电荷在处的电场强度定义式 类比电场强度可得，引力场强度定义式为 距离地心为处受到的万有引力 距离地心为处的引力场强度的表达式 式中G为引力常量，M为地球质量，r为距地心的距离。 （2）a.恒定电场的场强    则自由电子所受电场力 加速度为 设电子在恒定电场中由静止加速的时间为t0时的速度为v，则 v=at0 解得 b.电子定向移动的平均速率 金属导体中产生的电流 则可得 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！7 学科网（北京）股份有限公司 $$