第十一章 电路及其应用（高效培优·单元测试）物理人教版2019必修第三册

第十一章 电路及其应用 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）： 必修第三册第11章。 2．考试时间：75分钟 试卷满分：100分。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 1．1992年，江苏扬州出土的古代铜卡尺，由固定尺和活动尺组成，现代游标卡尺的构件与其非常相似，已成为常用的测量工具。用游标卡尺测量某物体的长度，示数如图所示，其读数为（　　） A． B． C． D． 2．下列关于欧姆表的使用和操作正确的是（　　） A．欧姆表欧姆调零后，用“×100”挡测量电阻的阻值，发现表针偏转如图甲所示，为了提高测量精度，应换用“×10”挡，重新调零后再测量 B．用多用电表测量不同的电阻R时，均需要重新欧姆调零 C．若用多用电表欧姆挡测量某晶体二极管，结果如图乙所示，可知该二极管的正极为A端 D．多用电表用完后，将红黑表笔拔出即可 3．为描绘小灯泡L的伏安特性曲线，连好图示的电路后闭合开关，通过移动滑动变阻器的滑片，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光，则应选用的电路图是（　　） A． B． C． D． 4．如图所示，电解池内有一价离子的电解液，在时间t内通过溶液截面S的正离子数为n1，负离子数为n2。设元电荷为e，则以下说法正确的是（　　） A．溶液内正、负离子沿相反方向运动，电流相互抵消，即电流为0 B．溶液内电流方向从A到B，电流大小为 C．溶液内电流方向从A到B，电流大小为 D．溶液内电流方向从A到B，电流大小为 5．用两个完全相同的表头分别改装成量程为0~3V和0~15V的甲、乙两个电压表，改装后两表的刻度已对应修改，将两个电压表接在如图所示的电路中，图中R为定值电阻。下列说法正确的是（　　） A．甲、乙两电压表指针的偏角相同，示数之比为1：5 B．甲、乙两电压表指针的偏角相同，示数之比为5：1 C．甲、乙两电压表的示数相同，指针的偏角之比为1：5 D．甲、乙两电压表的示数相同，指针的偏角之比为5：1 6．某学习小组想将一块小量程电流表改装为伏特表和安培表，设计了如图所示的电路。下列说法不正确的是（　　） A．若将S调到1位置，则为改装后的安培表 B．若将S调到2位置，则为改装后的伏特表 C．若想扩大安培表的量程，可适当增大 D．若想扩大伏特表的量程，可适当增大 7．如图所示，a，b为同种材料的电阻，已知a的长度为，截面积，b的长度，横截面积，则在两支路a和b中，电荷移动的速率之比（　　） A． B． C． D． 8．小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线在P点的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则下列说法中错误的是（　　）    A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大 B．对应P点，小灯泡的电阻为 C．对应P点，小灯泡的电阻为 D．对应P点，小灯泡的功率等于图中矩形PQOM所围的面积 9．（多选）如图所示，电流计的满偏电流、内阻，，，则下列说法正确的是（　　） A．当S1和S2均断开时，虚线框中电路可等效为电压表，量程是 B．当S1和S2均闭合时，虚线框中电路可等效为电压表，量程是 C．当S1断开、S2闭合时，虚线框中电路可等效为电流表，量程是 D．当S1和S2均闭合时，虚线框中电路可等效为电流表，量程是 10．（多选）已知电流和自由电子定向移动平均速率的关系为，式中的为单位体积内的自由电子数（自由电子数密度），为自由电子电荷量，S为导线横截面积，为自由电子定向移动的速率。若导线通过的电流强度为，则在时间内通过导线横截面的自由电子数可表示为（　　） A． B． C． D． 11．（多选）如图所示的混联电路中，定值电阻的电阻值分别为，滑动变阻器的调节范围为，缓慢移动滑动变阻器的滑片。下列说法正确的是（　　） A．间的最大电阻值为 B．间的最小电阻值为 C．间的最大电阻值为 D．间的最小电阻值为 12．（多选）将横截面积相同、材料不同的两段导体无缝隙连接成一段导体，总长度为60cm，接入图甲电路。闭合开关S，滑片P从M端滑到N端，理想电压表读数U随滑片P的滑动距离x的变化关系如图乙所示，则左右两段导体的描述正确的有（　　） A．电阻之比为2∶1 B．电阻之比为2∶3 C．电阻率之比为4∶1 D．电阻率之比为4∶3 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题（本题共2小题，共22分） 13．某实验小组做“测量一均匀新材料制成的圆柱体电阻率”实验。 (1)如图甲所示，先用游标卡尺测圆柱体长度 ；如图乙所示，用螺旋测微器测圆柱体直径 ；如图丙所示，用多用表挡粗测其电阻 。 (2)为了减小实验误差，要用伏安法较准确地测出其阻值，除待测圆柱体外，实验室还备有的实验器材如下： A．两节新的干电池 B．电压表（量程，内阻约为） C． 电压表（量程，内阻约为） D．电流表A（量程，内阻为） E. 电阻箱（，额定电流1A） F. 滑动变阻器（，额定电流1A） G. 滑动变阻器（，额定电流0.1A） H. 电键和若干导线 电压表应选 ；滑动变阻器应选 （均用器材前序号字母表示）。要将电流表A的量程扩大为，应将电阻箱与电流表并联，电阻箱连入的电阻值为 。 (3)若设计如图丁所示电路，某次测量时电压表示数为，电流表示数为（改装前示数），结合题干中数据可求得该圆柱体材料的电阻率 取3，结果保留两位有效数字）。 14．物理实验小组同学需要测量一电阻 的阻值，但实验器材中缺少电压表，该实验小组的同学利用电源E、电流表A(量程0~10 mA，内阻为0.1Ω)、电阻箱 、滑动变阻器 组装如图甲所示电路测量， 阻值。 实验步骤如下： （1）断开开关 闭合开关 ，调节滑动变阻器的滑片P位置，使电流表A满偏。 （2）甲同学保持滑片P位置不变，闭合开关 ，调节电阻箱，使电流表A的示数为5 mA，此时电阻箱的阻值为 ，同学甲测得. 的阻值约为 Ω(结果保留2位有效数字)，该测量值相较待测电阻的真实值 (选填“偏大”“偏小”或“相等”)。 （3）乙同学仍保持滑片P位置不变，继续调节变阻箱，使电流表A的示数为7.5mA，此时电阻箱的阻值为 ，同学乙测得 的阻值约为 Ω(结果保留2位有效数字)。 （4）为完全消除系统误差，丙同学在原实验电路上加装另一量程适当的电流表，电路如图乙所示，已知电流表A示数为 内阻为 ，电流表A示数为 内阻为 ，电阻箱示数为 ，则待测电阻的阻值. (选用 表示)。 三．计算题（本题共3小题，共30分） 15．如图甲所示的电路中，两个定值电阻、串联接在输出电压的恒压电源上，图乙是定值电阻、的图线，求： (1)、的阻值分别为多少千欧？此时，两端电压是多大？ (2)若用另一阻值为5kΩ的定值电阻，并联在两端，此时，两端电压是多大？ 16．如图所示的电路中，R1、R2、R3为定值电阻，，开关S闭合，在a、b两端加上6V的恒定电压，若c、d端接理想电流表，电流表的示数为；若c、d端接理想电压表，电压表的示数为2.25V，求： （1）若在c、d端接一个电容器，待电路稳定将S断开，S断开后通过，通过的电量为，则电容器的电容多大； （2）R1、R3的阻值分别为多少。 17．如图甲所示为一灯泡两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线，虚线为过曲线上（4，0.4）点的切线．由图可知，两者不是线性关系，这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化，参考这条曲线回答下列问题:（不计电流表和电源的内阻） （1）若把三个这样的灯泡串联后，接到电动势为12V的电源上，求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻； （2）如图乙所示，将两个这样的灯泡并联后再与10Ω的定值电阻串联，接在电动势为8V的电源上，闭合开关S，求通过电流表的电流值以及每个灯泡的实际功率．    / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十一章 电路及其应用 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）： 必修第三册第11章。 2．考试时间：75分钟 试卷满分：100分。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 1．1992年，江苏扬州出土的古代铜卡尺，由固定尺和活动尺组成，现代游标卡尺的构件与其非常相似，已成为常用的测量工具。用游标卡尺测量某物体的长度，示数如图所示，其读数为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据游标卡尺的读数规则可知主尺读数为17mm，游标尺为50分度，每分度值为0.02mm，第10条刻度线对齐，则游标尺的读数为 所以读数为17mm+0.20mm=17.20mm 故选C。 2．下列关于欧姆表的使用和操作正确的是（　　） A．欧姆表欧姆调零后，用“×100”挡测量电阻的阻值，发现表针偏转如图甲所示，为了提高测量精度，应换用“×10”挡，重新调零后再测量 B．用多用电表测量不同的电阻R时，均需要重新欧姆调零 C．若用多用电表欧姆挡测量某晶体二极管，结果如图乙所示，可知该二极管的正极为A端 D．多用电表用完后，将红黑表笔拔出即可 【答案】C 【详解】A．欧姆表欧姆调零后，用“×100”挡测量电阻的阻值，发现表针偏转如图甲所示，说明电阻读数较大，倍率挡位选小了，为了提高测量精度，应换用“×1 k”挡，重新调零后再测量，故A错误； B．用多用电表测量不同的电阻R时，如果需要换挡，则需要重新欧姆调零；如果不换挡，则不需要重新欧姆调零，故B错误； C．若用多用电表欧姆挡测量某晶体二极管，结果如图乙所示，由图乙可知左图中电流从B端流入二极管，电阻较大，所测的为二极管的反向电阻；右图中电流从A端流入二极管，电阻较小，测的是正向电阻，则该二极管的正极为A端，故C正确； D．为保护电路与多用电表，多用电表使用完后应把开关置于OFF挡或交流电压最高挡，故D错误。 故选C。 3．为描绘小灯泡L的伏安特性曲线，连好图示的电路后闭合开关，通过移动滑动变阻器的滑片，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光，则应选用的电路图是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】要求小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，故滑动变阻器应该采用分压式接法。 故选A。 4．如图所示，电解池内有一价离子的电解液，在时间t内通过溶液截面S的正离子数为n1，负离子数为n2。设元电荷为e，则以下说法正确的是（　　） A．溶液内正、负离子沿相反方向运动，电流相互抵消，即电流为0 B．溶液内电流方向从A到B，电流大小为 C．溶液内电流方向从A到B，电流大小为 D．溶液内电流方向从A到B，电流大小为 【答案】B 【详解】电流的方向与正离子定向移动方向相同，与负离子定向移动方向相反，则正离子定向移动形成电流，方向从A到B，负离子定向移动形成电流，方向也是从A到B，不会相互抵消；则 故BD错误；溶液内电流方向从A到B，时间内通过溶液截面的电荷量为 根据电流的定义式有 故选B。 5．用两个完全相同的表头分别改装成量程为0~3V和0~15V的甲、乙两个电压表，改装后两表的刻度已对应修改，将两个电压表接在如图所示的电路中，图中R为定值电阻。下列说法正确的是（　　） A．甲、乙两电压表指针的偏角相同，示数之比为1：5 B．甲、乙两电压表指针的偏角相同，示数之比为5：1 C．甲、乙两电压表的示数相同，指针的偏角之比为1：5 D．甲、乙两电压表的示数相同，指针的偏角之比为5：1 【答案】D 【详解】AB．两个改装后的电压表测同一电阻两端的电压，所以电压表的示数相同，AB错误； CD．设改装后电压表的内阻为，则有 即 测量电阻两端的电压时，设流经电流表表头的电流为，则 即 则指针的偏角之比应为5：1，C错误，D正确。 故选D。 6．某学习小组想将一块小量程电流表改装为伏特表和安培表，设计了如图所示的电路。下列说法不正确的是（　　） A．若将S调到1位置，则为改装后的安培表 B．若将S调到2位置，则为改装后的伏特表 C．若想扩大安培表的量程，可适当增大 D．若想扩大伏特表的量程，可适当增大 【答案】C 【详解】A．将S调到1位置时，电阻与表头并联，这是扩大表头的电流量程，故其改装后是安培表，故A正确； B．将S调到2位置，电阻与改装后的电流表串联，电阻起到分压作用，则为改装后的伏特表，故B正确； C．若想扩大安培表的量程，电阻分流的增大，电流增大，根据欧姆定律可以知道需要减小电阻，故C错误； D．若想扩大伏特表的量程，则电阻分压作用要增大，故需要适当增大，故D正确。 故选C。 7．如图所示，a，b为同种材料的电阻，已知a的长度为，截面积，b的长度，横截面积，则在两支路a和b中，电荷移动的速率之比（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据电阻定律 可得， 两支路并联有 结合电流的微观表达式 对于同种材料n、q相同；联立可得 即 故选B。 8．小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线在P点的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则下列说法中错误的是（　　）    A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大 B．对应P点，小灯泡的电阻为 C．对应P点，小灯泡的电阻为 D．对应P点，小灯泡的功率等于图中矩形PQOM所围的面积 【答案】C 【详解】A．图线上的点与坐标原点的连线的斜率倒数表示小灯泡的电阻，由题图可知，U越大，图线上的点与坐标原点的连线的斜率倒数不断增大，则小灯泡的电阻增大，故A正确，不符合题意； BC．对应P点，小灯泡的电阻为，故B正确，不符合题意，C错误，符合题意； D．对应P点，小灯泡的功率，与题图中PQOM所围的面积相等，故D正确，不符合题意。 故选C。 9．（多选）如图所示，电流计的满偏电流、内阻，，，则下列说法正确的是（　　） A．当S1和S2均断开时，虚线框中电路可等效为电压表，量程是 B．当S1和S2均闭合时，虚线框中电路可等效为电压表，量程是 C．当S1断开、S2闭合时，虚线框中电路可等效为电流表，量程是 D．当S1和S2均闭合时，虚线框中电路可等效为电流表，量程是 【答案】AD 【详解】A．当S1和S2均断开时，表头与串联，所以虚线框中可等效为电压表；量程为 故A正确； BD．当S1和S2均闭合时，被短路，与表头并联，所以虚线框中可等效为电流表；量程为 故B错误，D正确； C．当S1断开、S2闭合时，表头与串联，再与并联，所以虚线框中可等效为电流表；量程为 故C错误。 故选AD。 10．（多选）已知电流和自由电子定向移动平均速率的关系为，式中的为单位体积内的自由电子数（自由电子数密度），为自由电子电荷量，S为导线横截面积，为自由电子定向移动的速率。若导线通过的电流强度为，则在时间内通过导线横截面的自由电子数可表示为（　　） A． B． C． D． 【答案】BD 【详解】根据电流的定义式可知，通过该导线横截面的电荷量 q=It 则在时间t内通过该导线横截面的电子数为 再根据电流的微观表达式 I=nevS 则可得 N=nSvt 故选BD。 11．（多选）如图所示的混联电路中，定值电阻的电阻值分别为，滑动变阻器的调节范围为，缓慢移动滑动变阻器的滑片。下列说法正确的是（　　） A．间的最大电阻值为 B．间的最小电阻值为 C．间的最大电阻值为 D．间的最小电阻值为 【答案】BC 【详解】A B．间的电路为与串联再与并联，故时间阻值最大,最大值为 时间阻值最小,最小值为 CD．间的电路为与串联再与并联，故时间阻值最大,最大值为 时间阻值最小, 此时与被短路，最小值为 故选BC。 12．（多选）将横截面积相同、材料不同的两段导体无缝隙连接成一段导体，总长度为60cm，接入图甲电路。闭合开关S，滑片P从M端滑到N端，理想电压表读数U随滑片P的滑动距离x的变化关系如图乙所示，则左右两段导体的描述正确的有（　　） A．电阻之比为2∶1 B．电阻之比为2∶3 C．电阻率之比为4∶1 D．电阻率之比为4∶3 【答案】AC 【详解】根据电阻定律 根据欧姆定律 整理可得 结合图像可知导体的电阻率之比 根据电阻定律 将电阻率的比值和长度代入可得 故选AC。 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题（本题共2小题，共22分） 13．某实验小组做“测量一均匀新材料制成的圆柱体电阻率”实验。 (1)如图甲所示，先用游标卡尺测圆柱体长度 ；如图乙所示，用螺旋测微器测圆柱体直径 ；如图丙所示，用多用表挡粗测其电阻 。 (2)为了减小实验误差，要用伏安法较准确地测出其阻值，除待测圆柱体外，实验室还备有的实验器材如下： A．两节新的干电池 B．电压表（量程，内阻约为） C． 电压表（量程，内阻约为） D．电流表A（量程，内阻为） E. 电阻箱（，额定电流1A） F. 滑动变阻器（，额定电流1A） G. 滑动变阻器（，额定电流0.1A） H. 电键和若干导线 电压表应选 ；滑动变阻器应选 （均用器材前序号字母表示）。要将电流表A的量程扩大为，应将电阻箱与电流表并联，电阻箱连入的电阻值为 。 (3)若设计如图丁所示电路，某次测量时电压表示数为，电流表示数为（改装前示数），结合题干中数据可求得该圆柱体材料的电阻率 取3，结果保留两位有效数字）。 【答案】(1) 49.15 4.700/4.699/4.701 5/5.0 (2) B F 2 (3) 【详解】（1）[1]该游标卡尺为20分度，分度值为0.05mm，则圆柱体的长度为 [2]圆柱体的直径为 [3]圆柱体的电阻约为 （2）[1][2][3]由图读数可知圆柱体阻值约为，由题意可知电源是两节干电池，电动势为3V，因此用量程的电压表V1，故电压表应选B；为了便于调节，应选用的滑动变阻器R2，故滑动变阻器应选F；且采用分压式接法比较好，因为圆柱体的电阻大约为几欧，如果把3V的电动全加在圆柱体上，电流约为 则所给的电流表不符合要求，即需要扩大电流表量程，需要并联一个电阻，使电流表A的量程扩大为，则根据欧姆定律可知，电阻箱连入的电阻值为 （3）改装后电流表的内阻为 根据欧姆定律可知 由电阻定律 代入数据解得 14．物理实验小组同学需要测量一电阻 的阻值，但实验器材中缺少电压表，该实验小组的同学利用电源E、电流表A(量程0~10 mA，内阻为0.1Ω)、电阻箱 、滑动变阻器 组装如图甲所示电路测量， 阻值。 实验步骤如下： （1）断开开关 闭合开关 ，调节滑动变阻器的滑片P位置，使电流表A满偏。 （2）甲同学保持滑片P位置不变，闭合开关 ，调节电阻箱，使电流表A的示数为5 mA，此时电阻箱的阻值为 ，同学甲测得. 的阻值约为 Ω(结果保留2位有效数字)，该测量值相较待测电阻的真实值 (选填“偏大”“偏小”或“相等”)。 （3）乙同学仍保持滑片P位置不变，继续调节变阻箱，使电流表A的示数为7.5mA，此时电阻箱的阻值为 ，同学乙测得 的阻值约为 Ω(结果保留2位有效数字)。 （4）为完全消除系统误差，丙同学在原实验电路上加装另一量程适当的电流表，电路如图乙所示，已知电流表A示数为 内阻为 ，电流表A示数为 内阻为 ，电阻箱示数为 ，则待测电阻的阻值. (选用 表示)。 【答案】 4.4 偏小 4.7 【详解】[1][2]当电流表示数为5mA时，电流表半偏，所以有 因，故待测电阻测量值为4.4Ω，电阻箱接入电路以后，总电阻不是没变，略微变小了（根据串并联电路原理），实际上流过变阻箱的电流大于5mA 所以有， 即此时测量值应小于真实值； [3]当电流表示数为7.5mA时，两支路电流之比为，则电阻之比为3：1 由于 则 即待测电阻为4.7Ω； [4]根据欧姆定律 则 三．计算题（本题共3小题，共30分） 15．如图甲所示的电路中，两个定值电阻、串联接在输出电压的恒压电源上，图乙是定值电阻、的图线，求： (1)、的阻值分别为多少千欧？此时，两端电压是多大？ (2)若用另一阻值为5kΩ的定值电阻，并联在两端，此时，两端电压是多大？ 【答案】(1)，， (2) 【详解】（1）由图可知 ， 两电阻串联，电流相等，则有 又 联立解得 （2）和并联后阻值为 根据电流相等有 又 联立解得 16．如图所示的电路中，R1、R2、R3为定值电阻，，开关S闭合，在a、b两端加上6V的恒定电压，若c、d端接理想电流表，电流表的示数为；若c、d端接理想电压表，电压表的示数为2.25V，求： （1）若在c、d端接一个电容器，待电路稳定将S断开，S断开后通过，通过的电量为，则电容器的电容多大； （2）R1、R3的阻值分别为多少。 【答案】（1）；（2）， 【详解】（1）在c、d端接一个电容器，待电路稳定时，电容器两端的电压为 断开S后，电容器两端的电压 则电容器的电容 （2）根据题意，c、d端接理想电流表时，R2两端的电压 则 c、d端接理想电压表时 解得 ， 17．如图甲所示为一灯泡两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线，虚线为过曲线上（4，0.4）点的切线．由图可知，两者不是线性关系，这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化，参考这条曲线回答下列问题:（不计电流表和电源的内阻） （1）若把三个这样的灯泡串联后，接到电动势为12V的电源上，求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻； （2）如图乙所示，将两个这样的灯泡并联后再与10Ω的定值电阻串联，接在电动势为8V的电源上，闭合开关S，求通过电流表的电流值以及每个灯泡的实际功率．    【答案】（1）0.4A，10Ω；（2）0.6A，0.6W 【详解】（1）把三个这样的灯泡串联后，每个灯泡得到的实际电压为 在图甲上可以查到每个灯泡加上4V的实际电压时的工作电流为 由此可以求出此时每个灯泡的实际电阻为 （2）在图乙所示的混联电路中，设每个灯泡的实际电压和实际电流分别为U和I，在这个闭合电路中，有 代入数据并整理得 在图甲中作出该方程的直线，如图丙所示    这两条线的交点Q的坐标为，则此时通过电流表的电流值 每个灯泡的实际功率 / 学科网（北京）股份有限公司 $$