第十一章 电路及其应用 水平测评-【金版教程】2024-2025学年新教材高中物理必修第三册创新导学案课件PPT（人教版2019）

第十一章　水平测试 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分100分，考试时间75分钟。 第Ⅰ卷(选择题，共50分) 一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50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，第8～10题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1．下列关于电流方向的说法中正确的是(　　) A．电荷的定向移动方向即为电流的方向 B．电流的方向总是从电源的正极流向负极 C．电流既有大小，又有方向，是一个矢量 D．在电源内部，电流从负极流向正极 解析　正电荷的定向移动方向与电流方向相同，负电荷的定向移动方向与电流方向相反；电流虽有方向，但不符合矢量运算法则，不是矢量，而是标量；外电路中电流从电源正极流向负极，电源内部电流从负极流向正极，故A、B、C错误，D正确。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2．有研究发现，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1×10－8 F的电容器，在2 ms内细胞膜两侧的电势差从－70 mV变为30 mV，则该过程中跨膜电流的平均值为(　　) A．1.5×10－7 A B．2×10－7 A C．3.5×10－7 A D．5×10－7 A 答案 解析 解析　根据Q＝CU可知ΔQ＝CΔU＝1×10－8×[30－(－70)]×10－3 C＝1×10－9 C，则该过程中跨膜电流的平均值为I＝eq \f(ΔQ,t)＝eq \f(1×10－9,2×10－3) A＝5×10－7 A，故选D。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3.如图所示的电路中，R1＝5 Ω，R2＝ 10 Ω，滑动变 阻器R3的最大阻值为10 Ω，则A、B两端的总电阻的最大值 与最小值的比是(　　) A．3∶2 B．4∶3 C．2∶1 D．4∶1 答案 解析 解析　当变阻器接入电路的阻值为R3＝10 Ω时，A、B两端的总电阻最大，为Rmax＝R1＋eq \f(R3R2,R3＋R2)＝5 Ω＋eq \f(10×10,10＋10) Ω＝10 Ω，当变阻器R3接入电路的电阻为0时，A、B两端的总电阻最小，为Rmin＝R1＝5 Ω，则A、B两端的总电阻的最大值与最小值的比为Rmax∶Rmin＝2∶1，C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 4．一个电流表由小量程的电流表与电阻R并联而成。若在使用中发现此电流表读数比准确值稍小些，下列采取的措施正确的是(　　) A．在R上串联一个比R小得多的电阻 B．在R上串联一个比R大得多的电阻 C．在R上并联一个比R小得多的电阻 D．在R上并联一个比R大得多的电阻 解析　电流表读数比准确值稍小些，是由于并联的电阻R阻值偏小些，而使流经小量程的电流表的电流偏小些，所以应该给电阻R串联一个阻值比R小得多的电阻，从而使通过电流表的电流变大些。A正确。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 5.如图所示用电压表和电流表测电阻， Rx为待测 电阻，如果电压表的读数是3.50 V，电流表的读数是 10.0 mA，电压表的内阻是1.50 kΩ，电流表的内阻是 10 Ω，那么Rx的精确值是(　　) A．457 Ω B．350 Ω C．360 Ω D．1200 Ω 答案 解析 解析　通过电压表的电流IV＝eq \f(U,RV)＝eq \f(3.50,1.50×103) A＝eq \f(7,3)×10－3 A，则Rx＝eq \f(U,IRx)＝eq \f(3.50,10.0×10－3－\f(7,3)×10－3) Ω≈457 Ω，故选A。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 解析 6.如图所示，一根长为l、横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ，棒内单位体积的自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向移动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为(　　) A.eq \f(mv2,2el) B.eq \f(mv2Sn,e) C．ρnev D.eq \f(\a\vs4\al(ρev),Sl) 解析　金属棒的电阻R＝ρeq \f(l,S)，由电流微观表达式可知，自由电子定向移动形成的电流I＝neSv，金属棒两端电压U＝IR，故金属棒内的电场强度大小为E＝eq \f(U,l)＝eq \f(\a\vs4\al(neSvρl),lS)＝ρnev，故选C。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 7.导体A、B、C的伏安特性曲线分别是图线1、 2、3，其中 导体C为一非线性电阻，当它们串联后接在输出电压恒为6 V的 直流电源两端时，它们的电阻分别为R1、R2、R3。则下列说法中 正确的是(　　) A．此时流过三导体的电流均为1 A B．此时电阻之比R1∶R2∶R3＝1∶2∶3 C．若将三导体串联后接在输出电压恒为3 V的直流电源上，则三导体的阻值之比不变 D．若将三导体并联后接在输出电压恒为3 V的直流电源上，则通过它们的电流之比I1∶I2∶I3＝2∶3∶1 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析　当三个导体串联时，通过各个导体的电流相等，而 三个导体两端的电压之和为6 V，由题图可知，三导体中的电流 应为1 A，故A正确；由题图可知，A、B、C两端的电压分别为 1 V、3 V、2 V，由串联电路分压规律可知，电阻之比为R1∶R2 ∶R3＝1∶3∶2，故B错误；若将三导体串联后接在输出电压恒 为3 V的直流电源上，A、B的阻值不变，而C两端电压变化，则其电阻一定变化，三导体的阻值之比变化，C错误；若将三导体并联后接在输出电压恒为3 V的直流电源上，由题图知，通过三导体的电流分别为3 A、1 A、2 A，则I1∶I2∶I3＝3∶1∶2，故D错误。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 8．实验室中常用滑动变阻器来调节电流的大小，有时用一个不方便，须用两个阻值不同的滑动变阻器，一个做粗调(被调节的电流变化大)，一个做微调(被调节的电流变化小)。使用时连接方式可以是串联，也可以是并联，如图所示，则(　　) A．串联时，阻值大的变阻器做微调 B．串联时，阻值大的变阻器做粗调 C．并联时，阻值大的变阻器做微调 D．并联时，阻值大的变阻器做粗调 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 解析　当两者串联时，电阻越大，对电路总电阻的影响越大，根据欧姆定律I＝eq \f(U,R)可得，电阻大的对电流的影响较大，故阻值大的滑动变阻器做粗调，B正确，A错误；当两者并联时，并联总电阻接近阻值小的那个电阻，所以小电阻对电路的影响大，故阻值大的滑动变阻器做微调，阻值小的滑动变阻器做粗调，C正确，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 9．一根粗细均匀的导线，两端加上电压U时，通过导线的电流为I，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，使它的横截面的半径变为原来的eq \f(1,2)，再给它两端加上电压U，则(　　) A．通过导线的电流为eq \f(I,4) B．通过导线的电流为eq \f(I,16) C．导线中自由电子定向移动的平均速率为eq \f(v,4) D．导线中自由电子定向移动的平均速率为eq \f(v,2) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 解析　导线被拉长后，其横截面积变小，变为原来的eq \f(1,4)，由V＝Sl可知其长度变为原来的4倍，由R＝ρeq \f(l,S)可知其电阻增大为原来的16倍，则加上相同的电压U时，电流会变为原来的eq \f(1,16)，A错误，B正确；又根据I＝neSv，导线被拉长后，n、e不变，I变为原来的eq \f(1,16)，S变为原来的eq \f(1,4)，故v变为原来的eq \f(1,4)，C正确，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 10.阻值较大的电阻R1和R2串联后，接入电压为U的恒定电路中，如图所示。现用同一电压表依次测量R1和R2的电压，测量值分别为U1与U2，已知电压表内阻、R1和R2相差不大。则(　　) A．U1＋U2＝U B．U1＋U2<U C.eq \f(U1,U2)＝eq \f(R1,R2) D.eq \f(U1,U2)≠eq \f(R1,R2) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 解析　设电压表的内阻为RV，测R1的电压时，U1＝eq \f(U,\f(R1RV,R1＋RV)＋R2)×eq \f(R1RV,R1＋RV)＝eq \f(R1RV,R1RV＋R1R2＋R2RV)U，测R2的电压时，U2＝eq \f(U,\f(R2RV,R2＋RV)＋R1)×eq \f(R2RV,R2＋RV)＝eq \f(R2RV,R1RV＋R1R2＋R2RV)U，U1＋U2＝eq \f(（R1＋R2）RV,（R1＋R2）RV＋R1R2)U<U，故B正确；eq \f(U1,U2)＝eq \f(R1,R2)，C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 第Ⅱ卷(非选择题，共50分) 二、实验题(本题共2小题，共14分) 11．(5分)用如图所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关K和两个部件S、T。请根据下列步骤完成电阻测量： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 (1)旋动部件________，使指针对准电流的“0”刻线。 (2)将K旋转到电阻挡“×100”的位置。 (3)将插入“＋”“－”插孔的表笔短接，旋动部件________，使指针对准电阻的________(选填“0刻线”或“∞刻线”)。 (4)将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小，为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按____________的顺序进行操作，再完成读数和测量。 A．将K旋转到电阻挡“×1 k”的位置 B．将K旋转到电阻挡“×10”的位置 C．将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接 D．将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准 S T 0刻线 A、D、C 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析　多用电表使用前要观察指针是否在左侧零刻度线上，若指针不在零刻度线上，用螺丝刀小心转动指针定位螺丝S，使指针对准电流的“0”刻线。然后转动选择开关K，选择合适的量程，再将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮T，使指针对准满偏刻度(即电阻的“0”刻线)，接下来才能将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接，测量被测电阻的阻值。若在测量过程中，发现指针偏转角度过小，表明被测的电阻阻值偏大，这时要换用更高倍率的挡位，从“×100”挡位更换到“×1 k”的挡位，欧姆调零后再次测量。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 12．(9分)一根细长均匀的金属管线样品，长约60 cm，电阻大约6 Ω，截面图如图甲所示。 (1)用螺旋测微器测量金属管线的外径，示数如图乙所示，金属管线的外径为________________________ mm。 1.125(1.124～1.126均可) 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 (2)实验室有如下器材： A．电流表(量程0.6 A，内阻约0.1 Ω) B．电流表(量程3 A，内阻约0.03 Ω) C．电压表(量程3 V，内阻约3 kΩ) D．滑动变阻器(1750 Ω，0.3 A) E．滑动变阻器(15 Ω，3 A) F．蓄电池(电压为6 V) G．开关一个，(带夹子的)导线若干 要进一步精确测量金属管线样品的阻值，电流表应选________，滑动变阻器应选________。(只填代号字母) A E 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 (3)若要求电表的示数可以从0开始增大，请将如图所示的实物电路补充完整。 (4)金属管线样品材料的电阻率为ρ，通过多次测量得出金属管线的电阻为R，金属管线的外径为d，要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的横截面积S，在前面实验的基础上，还需要测量的物理量是________________。计算中空部分横截面积的表达式为S＝________。 图见解析 金属管线长度L 答案 eq \f(πd2,4)－eq \f(\a\vs4\al(ρL),R) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 解析　(1)螺旋测微器固定刻度读数为1 mm，可动刻度读数为12.5×0.01 mm＝0.125 mm，故金属管线的外径d＝1 mm＋0.125 mm＝1.125 mm。 (2)由于电压表的量程为3 V，则通过金属管线的最大电流约为Imax＝eq \f(UV,Rx)＝eq \f(3,6) A＝0.5 A，所以电流表应选择A；由于Imax>0.3 A，D不符合安全用电原则，而且D的总电阻太大，不方便调节，故滑动变阻器选E。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 (3)由于Rx<eq \r(RARV)，所以电流表外接，要求电表示数可以从0开始调节，则滑动变阻器采用分压接法。电路连线如图所示。 (4)金属管线中空部分的横截面积S＝eq \f(1,4)πd2－S金，由R＝ρeq \f(L,S金)知，金属管线金属部分的横截面积S金＝ρeq \f(L,R)，所以还需要测量金属管线的长度L，金属管线中空部分的横截面积S＝eq \f(1,4)πd2－ρeq \f(L,R)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 三、计算题(本题共3小题，共36分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位) 13．(9分)在一根长l＝5 m、横截面积S＝3.5×10－4 m2的铜质导线两端加2.5× 10－3 V电压。已知铜的电阻率ρ＝1.75×10－8 Ω·m，则该导线中的电流多大？每秒通过导线某一横截面的电子数为多少？ 答案　 10 A　6.25×1019 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 解析　该铜导线的阻值：R＝ρeq \f(l,S)＝1.75×10－8×eq \f(5,3.5×10－4) Ω＝2.5×10－4 Ω 根据欧姆定律，有：I＝eq \f(U,R)＝eq \f(2.5×10－3,2.5×10－4) A＝10 A 故每秒通过导线某一横截面的电荷量为： q＝It＝10 C 每秒通过导线某一横截面的电子数为： n＝eq \f(q,e)＝eq \f(10,1.6×10－19)＝6.25×1019。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 14．(12分)如图所示，表头的内阻Rg为500 Ω， 满偏电流Ig为1 mA。当使用A、b两个端点时，是量 程为I1的电流表；当使用a、c两个端点时，是量程 为I2的电流表；当使用a、d两个端点时，是量程为 U的电压表。已知电阻R1、R2、R3的阻值分别为0.5 Ω、2 Ω和100 Ω。求量程I1、I2、U的值。 答案　 1.005 A　201 mA　20.6 V 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析　接a、b时满足Ig(Rg＋R2)＝(I1－Ig)R1 接a、c时满足IgRg＝(I2－Ig)(R1＋R2) 代入数据解得I1＝1.005 A，I2＝201 mA； 接a、d时满足IgRg＋I3R3＝U 且IgRg＝(I3－Ig)(R1＋R2) 联立并代入数据解得U＝20.6 V。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 15．(15分)如图所示电路，R1＝R2＝4 Ω，R3＝R4＝2 Ω，UAB＝6 V，不计电流表的内阻，求： (1)电流表A1和A2的示数； (2)R1与R4两端的电压之比。 答案　 (1)1.5 A　1.0 A　(2)1∶2 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 解析　(1)等效电路图如图所示，R1、R2、R3三个电阻并联的总电阻设为R并，则有：eq \f(1,R并)＝eq \f(1,R1)＋eq \f(1,R2)＋eq \f(1,R3)，解得R并＝1 Ω 电路的总电流I＝eq \f(UAB,R并＋R4)＝2 A 并联部分的电压U并＝IR并＝2 V 通过R1、R2、R3三个电阻的电流分别为：I1＝eq \f(U并,R1)＝0.5 A I2＝eq \f(U并,R2)＝0.5 A I3＝eq \f(U并,R3)＝1.0 A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 由图可知，电流表A1的示数是通过R2与R3的电流之和，则有IA1＝I2＋I3＝1.5 A 电流表A2的示数是通过R1与R2的电流之和，则有IA2＝I1＋I2＝1.0 A。 (2)因为UAB＝U并＋U4，所以R4两端的电压为： U4＝UAB－U并＝4 V U1＝U并＝2 V 则eq \f(U1,U4)＝eq \f(1,2)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 [名师点拨]　复杂电路的等效电路的画法 1．化简原则 (1)理想导线可为任意长短。 (2)无电流支路可去掉。 (3)等电势点可合并。 (4)理想电压表可看成断路；理想电流表可看成短路；电流稳定后，电容器可看成断路。 名师点拨 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2．化简方法 (1)电流分支法 ①将各节点用字母标上。 ②判定各支路元件中的电流方向。 ③按电流流向，将各元件、节点、分支逐一画出。 ④将画出的等效图加工整理。 名师点拨 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 (2)等势点排列法 ①将各节点用字母标上。 ②判定各节点电势的高低。 ③将各节点按电势高低依次排列，再将各节点之间的支路画出。 ④将画出的等效图加工整理。 名师点拨 　　　　　　　　　　　　　 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