第十一章 电路及其应用（暑假单元自测）新高二物理人教版

**基本信息** 第十章静电场中的能量暑假单元自测卷，以电容、电流、电阻、电路分析等为核心，结合家用加湿器、对撞机等真实情境，注重物理观念建构与科学思维提升，适配暑假巩固与能力拓展。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|7/28|电容充电电流、电阻定律、等效电流|结合加湿器（题1）、对撞机（题3）考查能量与相互作用观念| |多选题|3/18|I-U图像分析、等量电荷电场|通过小灯泡图像（题8）、粒子圆周运动（题9）培养科学推理| |实验题|2/16|电阻率测量、电表改装|导电水泥压力监测（题11）、金属棒测量（题12）强化科学探究| |计算题|3/38|电路动态分析、加速度计设计|科技小组加速度计（题14）、粒子在电场运动（题15）体现科学态度与责任|

第十章 静电场中的能量 暑假单元自测卷 满分：100分，时间：75分钟 注意事项： 1．试卷结构：单选题（7道）+多选题（3道）+实验题（2道）+计算题（3道） 2．试卷难度：中等 第I卷（选择题） 一、单选题（共28分） 1．（本题4分）某款家用智能加湿器的控制电路中，有一个储能电容器，其电容为。在加湿器启动充电过程中，电容器两端的电压从逐渐上升到，整个充电过程耗时。则该充电过程中的平均电流约为（　　） A． B． C． D． 2．（本题4分）有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流强度为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电量为e，此时电子的定向移动速度为v，在t时间内，通过导线的横截面积的自由电子数目可表示为（　　） A． B． C． D． 3．（本题4分）北京正负电子对撞机的储存环是半径为R的圆形轨道，当环中电子以光速的沿环运动而形成I的等效电流时，环中运行的电子数目为（已知光速为c，电子电荷量为e）（　　） A． B． C． D． 4．（本题4分）如图所示为一块均匀的长方体导体块，长为a，宽为b，厚为c，电流沿AB方向和沿DC方向通过导体块时的电阻之比（　　） A．1 B． C． D． 5．（本题4分）如图所示的电路中，Ω，Ω，Ω，闭合开关，那么通过电阻、、的电流之比为（    ） A． B． C． D． 6．（本题4分）双量程电流表的内部由表头和定值电阻组成，其电路结构，如图所示，表头的满偏电流，内阻，定值电阻。则A接线柱对应的量程为（　　） A． B． C． D． 7．（本题4分）如图所示的电路中，电阻.另有一个电压恒为的理想电源可用于接入不同端点。下列说法错误的是（　　） A．若将端短路，则之间的等效电阻为 B．若将端短路，则之间的等效电阻为 C．若端接电源，则两端的电压为 D．若端接电源，则两端的电压为 二、多选题（共18分） 8．（本题6分）如图为小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图像，P为图线上一点，PN为图线在P点的切线，PQ垂直于U轴，PM垂直于I轴，则下列说法中正确的是（　　） A．随着电压的增大，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，小灯泡的实际功率为图中图线OPQ所围面积大小 9．（本题6分）如图所示，一对电荷量均为（）的点电荷被固定在空间中的A、B两点，O是A、B两点连线的中点，P、N是A、B连线的中垂线上的点，且，在P点放一个电荷量为（）、质量为m的带电粒子并给它一个初速度，使它恰好绕O点做匀速圆周运动，已知静电力常量为k，不计粒子重力。则下列说法正确的是（　　） A．A、B电荷在N点电场强度E的大小为 B．该粒子做圆周运动的过程中电势能保持不变 C．该粒子做圆周运动的周期为 D．该粒子做圆周运动形成的等效电流的平均电流强度大小为 10．（本题6分）如图所示，电流计的内阻，满偏电流，，，则下列说法正确的是（　　） A．当和均断开时，虚线框中可等效为电流表，最大量程是0.1A B．当和均断开时，虚线框中可等效为电压表，最大量程是3V C．当和均闭合时，虚线框中可等效为电流表，最大量程是0.1A D．当和均闭合时，虚线框中可等效为电压表，最大量程是3V 第II卷（非选择题） 三、实验题（共16分） 11．（本题6分）用欧姆表粗测得一圆柱复合材料的电阻约为，某实验小组通过以下实验测量其电阻率。 (1)该实验小组用刻度尺测量其长度、螺旋测微器测量其直径，某次直径测量结果如图1所示，则________； (2)实验使用的滑动变阻器的阻值为，电压表内阻约为，电流表内阻约为，请将图2所示实际测量电路补充完整 (3)闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于图2所示________（选填“a”或“b”）端。 (4)车辆运输中若存在超载现象，将带来安全隐患。由普通水泥和导电材料混合制成的导电水泥，可以用于监测道路超载问题。某小组对此进行探究，测得不同压力下的电阻，算出对应的电阻率，作出图像如图3所示。 基于以上结论，设计压力报警系统，电路如图4所示。报警器在两端电压大于或等于3V时启动，为水泥块，为滑动变阻器，当的滑片处于某位置，上压力大于或等于时，报警器启动。报警器应并联在_______两端（填“”或“”）。 12．（本题10分）某同学想设计一个测量金属棒电阻率的实验方案，实验室提供的器材有： A．电流表，内阻，满偏电流 B．电流表，内阻约为，量程为 C．定值电阻 D．滑动变阻器 E.干电池组 F.一个开关，导线若干 G.螺旋测微器，游标卡尺 (1)如图1所示，用螺旋测微器测金属棒的直径为________mm；如图2所示，用20分度游标卡尺测得金属棒长度为________cm。 (2)用多用电表粗测金属棒的阻值：当用“”挡时发现指针偏转角度过大，他应该换用________（填“”或“”）挡，换挡并进行一系列正确操作后，指针静止时如图3所示，则金属棒的阻值约为________。 (3)根据提供的器材设计一个实验电路，尽可能精确测量金属棒的阻值，在图4中画出实验电路图。 (4)若实验测得电流表示数为，电流表示数为，则金属棒电阻的表达式为________（用、、、表示）。 四、解答题（共38分） 13．（本题10分）在如图所示的电路中，、之间的电压恒为，三个定值电阻的阻值分别为、、，电压表和电流表均为理想电表。 (1)当开关S断开时，求电流表读数和电压表读数； (2)当开关S闭合时，求电流表读数和电压表读数。 14．（本题12分）学校科技小组设计了一个加速度计，能通过电压表的示数反映物体的加速度，如图所示。质量的滑块2可在光滑的框架1中左右平移，滑块两侧各连着一根劲度系数的弹簧3（弹簧始终处于弹性限度内），固定在滑块上的薄金属滑片4，它与一阻值均匀的长直电阻AB相接触，滑片的电阻及滑片与电阻间的摩擦忽略不计，滑片与电压表一端用导线连接。已知加速度为0时，两弹簧都处于原长，滑片恰好位于AB中点，AB全长，电源电动势（内阻忽略不计）。电压表的量程为0~3V、内阻。求： (1)为了安全，要将电压表量程改为0~12V，需给电压表串联电阻的阻值； (2)将改装好的电压表接入电路中，此加速度计的最大测量值； (3)当电压表示数为9.6V时物体的加速度。 15．（本题16分）如图甲所示，空间中有M、N、P、Q四块金属板，M、N板竖直放置，P、Q板水平放置，M、N板中心处均开有小孔，两孔连线与P、Q板间的中轴线重合，P、Q板间的距离。如图乙所示的电路中，接线柱C、E分别与M、Q板相连，接线柱D与N、P板相连。已知A、B间电压恒为，定值电阻的阻值，电阻箱的阻值可任意调节。当电阻箱的阻值调至时，比荷的带正电粒子从M板中心处由静止释放，粒子恰好从Q板上边缘飞出。不计粒子受到的重力。 (1)求粒子从N板飞出时的速度大小； (2)求Q板的长度L； (3)仅改变电阻箱的阻值，仍从M板中心处由静止释放该粒子，为使粒子从P、Q间飞出时的速度最小，求电阻箱的阻值。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十章 静电场中的能量 暑假单元自测卷 满分：100分，时间：75分钟 注意事项： 1．试卷结构：单选题（7道）+多选题（3道）+实验题（2道）+计算题（3道） 2．试卷难度：中等 第I卷（选择题） 一、单选题（共28分） 1．（本题4分）某款家用智能加湿器的控制电路中，有一个储能电容器，其电容为。在加湿器启动充电过程中，电容器两端的电压从逐渐上升到，整个充电过程耗时。则该充电过程中的平均电流约为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】电容器所带电荷量的变化量为 该充电过程中的平均电流约为，故选B。 2．（本题4分）有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流强度为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电量为e，此时电子的定向移动速度为v，在t时间内，通过导线的横截面积的自由电子数目可表示为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】在t时间内，以速度v移动的电子在铜导线中通过的距离为vt，由于铜导线的横截面积为S，则在t时间内，电子经过的导线体积为 又由于单位体积的导线有n个自由电子，则在t时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为 由于流经导线的电流为I，则在t时间内，流经导线的电荷量为 而电子的电荷量为e，则t时间内通过导线横截面的自由电子数目也可表示为 故A、B、C错误，D正确。 故选D。 3．（本题4分）北京正负电子对撞机的储存环是半径为R的圆形轨道，当环中电子以光速的沿环运动而形成I的等效电流时，环中运行的电子数目为（已知光速为c，电子电荷量为e）（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】电子在圆形轨道运动的周期为 根据电流定义式可得 联立可得环中运行的电子数目为 故选D。 4．（本题4分）如图所示为一块均匀的长方体导体块，长为a，宽为b，厚为c，电流沿AB方向和沿DC方向通过导体块时的电阻之比（　　） A．1 B． C． D． 【答案】B 【详解】电流方向沿AB，由电阻定律可得电阻为 电流方向沿DC，由电阻定律可得电阻为 则电流沿AB方向和沿DC方向通过导体块时的电阻之比 故选B。 5．（本题4分）如图所示的电路中，Ω，Ω，Ω，闭合开关，那么通过电阻、、的电流之比为（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】由图可知，R1与R2并联后与R3串联，则 R1与R2并联，根据并联电路电流与电阻关系可得 联立可得 故选C。 6．（本题4分）双量程电流表的内部由表头和定值电阻组成，其电路结构，如图所示，表头的满偏电流，内阻，定值电阻。则A接线柱对应的量程为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】当接A接线柱时表头与R2串联再与R1并联，故R1的电流与表头的电流关系为 解得 A接线柱对应的量程为 故选D。 7．（本题4分）如图所示的电路中，电阻.另有一个电压恒为的理想电源可用于接入不同端点。下列说法错误的是（　　） A．若将端短路，则之间的等效电阻为 B．若将端短路，则之间的等效电阻为 C．若端接电源，则两端的电压为 D．若端接电源，则两端的电压为 【答案】C 【详解】A．若将端短路，则并联后与串联，故之间的等效电阻为，A正确； B．若将端短路，则并联后与串联，故之间的等效电阻为，B正确； C．若端接电源，电阻上无电流，则两端的电压为电阻两端的电压，，C错误； D．若端接电源，电阻上无电流，则两端的电压为电阻两端的电压，，D正确。 此题选择错误的，故选C。 二、多选题（共18分） 8．（本题6分）如图为小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图像，P为图线上一点，PN为图线在P点的切线，PQ垂直于U轴，PM垂直于I轴，则下列说法中正确的是（　　） A．随着电压的增大，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，小灯泡的实际功率为图中图线OPQ所围面积大小 【答案】AC 【详解】A．图线上的点与原点连线的斜率逐渐减小，说明电阻逐渐增大，故A正确； BC．根据欧姆定律可知，对应P点，小灯泡的电阻为 故C正确，B错误； D．根据功率 可知在P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围面积，故D错误； 故选AC。 9．（本题6分）如图所示，一对电荷量均为（）的点电荷被固定在空间中的A、B两点，O是A、B两点连线的中点，P、N是A、B连线的中垂线上的点，且，在P点放一个电荷量为（）、质量为m的带电粒子并给它一个初速度，使它恰好绕O点做匀速圆周运动，已知静电力常量为k，不计粒子重力。则下列说法正确的是（　　） A．A、B电荷在N点电场强度E的大小为 B．该粒子做圆周运动的过程中电势能保持不变 C．该粒子做圆周运动的周期为 D．该粒子做圆周运动形成的等效电流的平均电流强度大小为 【答案】ABD 【详解】A．A、B电荷在N点电场强度的大小为，A正确； B．该粒子做圆周运动的过程中圆周上各点的电势相同，则粒子的电势能保持不变，B正确； C．根据 可得该粒子做圆周运动的周期为，C错误； D．该粒子做圆周运动形成的等效电流的平均电流强度大小为，D正确。 故选ABD。 10．（本题6分）如图所示，电流计的内阻，满偏电流，，，则下列说法正确的是（　　） A．当和均断开时，虚线框中可等效为电流表，最大量程是0.1A B．当和均断开时，虚线框中可等效为电压表，最大量程是3V C．当和均闭合时，虚线框中可等效为电流表，最大量程是0.1A D．当和均闭合时，虚线框中可等效为电压表，最大量程是3V 【答案】BC 【详解】AB．当和均断开时，电流计与电阻串联，虚线框中可等效为电压表，其量程为 故A错误，B正确； CD．当和均闭合时，电流计与电阻并联，虚线框中可等效为电流表，其量程为 故C正确，D错误。 故选BC。 第II卷（非选择题） 三、实验题（共16分） 11．（本题6分）用欧姆表粗测得一圆柱复合材料的电阻约为，某实验小组通过以下实验测量其电阻率。 (1)该实验小组用刻度尺测量其长度、螺旋测微器测量其直径，某次直径测量结果如图1所示，则________； (2)实验使用的滑动变阻器的阻值为，电压表内阻约为，电流表内阻约为，请将图2所示实际测量电路补充完整 (3)闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于图2所示________（选填“a”或“b”）端。 (4)车辆运输中若存在超载现象，将带来安全隐患。由普通水泥和导电材料混合制成的导电水泥，可以用于监测道路超载问题。某小组对此进行探究，测得不同压力下的电阻，算出对应的电阻率，作出图像如图3所示。 基于以上结论，设计压力报警系统，电路如图4所示。报警器在两端电压大于或等于3V时启动，为水泥块，为滑动变阻器，当的滑片处于某位置，上压力大于或等于时，报警器启动。报警器应并联在_______两端（填“”或“”）。 【答案】(1)6.700/6.701/6.699 (2) (3) (4) 【详解】（1）由螺旋测微器的示数可知，金属丝的直径为 （2）由于滑动变阻器的最大阻值小于待测电阻的阻值，因此滑动变阻器应采用分压式接法；同时由于待测电阻，因此应采用电流表内接法，故电路连接情况如下 （3）为保护电路，闭合开关前，应使电表的示数最小，因此滑动变阻器的滑片应位于a端。 （4）根据图3可知压力越大电阻率越小，即电阻越小，回路中电流增大，则两端的电压增大，两端的电压减小，而报警器在两端电压大于或等于3V时启动，故应将报警器并联在两端。 12．（本题10分）某同学想设计一个测量金属棒电阻率的实验方案，实验室提供的器材有： A．电流表，内阻，满偏电流 B．电流表，内阻约为，量程为 C．定值电阻 D．滑动变阻器 E.干电池组 F.一个开关，导线若干 G.螺旋测微器，游标卡尺 (1)如图1所示，用螺旋测微器测金属棒的直径为________mm；如图2所示，用20分度游标卡尺测得金属棒长度为________cm。 (2)用多用电表粗测金属棒的阻值：当用“”挡时发现指针偏转角度过大，他应该换用________（填“”或“”）挡，换挡并进行一系列正确操作后，指针静止时如图3所示，则金属棒的阻值约为________。 (3)根据提供的器材设计一个实验电路，尽可能精确测量金属棒的阻值，在图4中画出实验电路图。 (4)若实验测得电流表示数为，电流表示数为，则金属棒电阻的表达式为________（用、、、表示）。 【答案】(1) 6.120 10.230 (2) ×1 Ω 10 (3)见解析 (4) 【详解】（1）[1]螺旋测微器的固定刻度读数为，可动刻度读数为 所以最终读数为 [2]游标卡尺的固定刻度读数为，游标尺上第6个刻度游标读数为 读数为。 （2）[1][2]用“”挡时发现指针偏转角度过大，说明选择的挡位过大，应换小挡，即应该换用“”挡。根据欧姆表的读数原理可知金属棒的阻值约为10 Ω。 （3）由题意可知，没有电压表，可以用电流表与定值电阻串联组成电压表测电压，用电流表测电流，由于改装后电压表内阻为，电流表内阻约为，待测电阻阻值约为，滑动变阻器最大阻值为，为测得多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，电压表内阻远大于电阻阻值，电流表应采用外接法。实验电路图如图所示。 （4）由电路连接及欧姆定律可求出金属棒的电阻为 四、解答题（共38分） 13．（本题10分）在如图所示的电路中，、之间的电压恒为，三个定值电阻的阻值分别为、、，电压表和电流表均为理想电表。 (1)当开关S断开时，求电流表读数和电压表读数； (2)当开关S闭合时，求电流表读数和电压表读数。 【答案】(1)， (2)， 【详解】（1）当开关S断开时，对电路分析有 解得 电压表测量两端的电压，则有 解得 （2）当开关S闭合时，电路的总电阻 电流表测干路电流，则有 解得 电压表测量两端的电压，则有 解得 14．（本题12分）学校科技小组设计了一个加速度计，能通过电压表的示数反映物体的加速度，如图所示。质量的滑块2可在光滑的框架1中左右平移，滑块两侧各连着一根劲度系数的弹簧3（弹簧始终处于弹性限度内），固定在滑块上的薄金属滑片4，它与一阻值均匀的长直电阻AB相接触，滑片的电阻及滑片与电阻间的摩擦忽略不计，滑片与电压表一端用导线连接。已知加速度为0时，两弹簧都处于原长，滑片恰好位于AB中点，AB全长，电源电动势（内阻忽略不计）。电压表的量程为0~3V、内阻。求： (1)为了安全，要将电压表量程改为0~12V，需给电压表串联电阻的阻值； (2)将改装好的电压表接入电路中，此加速度计的最大测量值； (3)当电压表示数为9.6V时物体的加速度。 【答案】(1) (2) (3)，方向向左 【详解】（1）电压表的满偏电流 串联电阻后满偏电流不变 联立解得 （2）电压表示数为0时，薄金属滑片4位于A处，此时对滑块2，由牛顿第二定律有 其中，代入解得（方向向右） 电压表示数为12V时，薄金属滑片4位于B处，此时对滑块2，由牛顿第二定律 其中，代入解得（方向向左） 可知加速度计的最大测量值为。 （3）设此时金属滑片距A端距离为，有 解得 可知此时左侧弹簧被拉伸，右侧弹簧被压缩，故物体合力向左，加速度方向向左，对物体，根据牛顿第二定律得 联立解得 15．（本题16分）如图甲所示，空间中有M、N、P、Q四块金属板，M、N板竖直放置，P、Q板水平放置，M、N板中心处均开有小孔，两孔连线与P、Q板间的中轴线重合，P、Q板间的距离。如图乙所示的电路中，接线柱C、E分别与M、Q板相连，接线柱D与N、P板相连。已知A、B间电压恒为，定值电阻的阻值，电阻箱的阻值可任意调节。当电阻箱的阻值调至时，比荷的带正电粒子从M板中心处由静止释放，粒子恰好从Q板上边缘飞出。不计粒子受到的重力。 (1)求粒子从N板飞出时的速度大小； (2)求Q板的长度L； (3)仅改变电阻箱的阻值，仍从M板中心处由静止释放该粒子，为使粒子从P、Q间飞出时的速度最小，求电阻箱的阻值。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）当电阻箱的阻值调至时，电路中的电流 M、N板间电压，即接线柱C、D间电压 粒子在M、N板间运动时，有 解得 （2）P、Q板间电压，即接线柱D、E间电压 粒子在P、Q板间运动时加速度大小 竖直方向上有 水平方向上有 解得 （3）设改变电阻箱的阻值后，M、N板间电压为，则P、Q板间电压 粒子在M、N板间运动时，有 粒子在P、Q板间运动时，水平方向上有 竖直方向上有 粒子从P、Q板间飞出时的速度大小 解得 由数学知识可知，当时，v取最小值； 此时电阻箱的阻值 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $