第十一章 电路及其应用（高效培优·单元测试）物理人教版必修第三册

**基本信息** 人教版（2019）必修第三册第11章“电路及其应用”单元卷，75分钟100分，以新能源汽车充电、超级电容器等时代情境为载体，融合物理观念与科学思维，适配单元复习巩固与能力提升。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|10/46|电量计算、伏安特性曲线、欧姆表原理、串并联电路|第1题结合电动汽车充电数据考查电量估算，体现物理观念；第10题通过图像斜率与面积分析，培养科学思维| |实验题|2/16|电阻率测量、多用电表使用|第11题螺旋测微器读数与图像法求电阻，落实科学探究；第12题欧姆表改装与电源老化误差分析，强化科学论证| |解答题|3/38|电阻定律、电表改装、电路计算|第14题自制多用电表综合考查电表改装与欧姆表原理，体现模型建构；第15题含电流表内阻电路分析，注重问题解决能力|

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．如图为某电动汽车充电过程，界面显示续航里程为166 km，电池剩余电量为35%，预计剩余充电时间7小时20分钟，实时充电功率6.1kW，电流31.1A，电压197.1V。请根据图片信息估算该电动汽车电池在满电状态下储存的电量（     ） A．5.3×105 C B．8.2×105 C C．1.3×106 C D．2.3×106 C 【答案】C 【详解】该车界面显示电池剩余电量为35%，实时充电功率6.1kW，电流31.1A，预计剩余充电时间7小时20分钟。 可得剩余充电时间 该电动汽车电池在满电状态下储存的电量为q，充入电荷量 根据，可得 故选C。 2．图示实线为某材料的伏安特性曲线，曲线上P点电压为U1、电流为I1，过P点的切线与纵轴交点纵坐标为I2。则该材料在P状态时电阻为（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】材料在某一状态的电阻应由该状态两端电压与通过电流之比确定，即 。在伏安特性曲线的 点，电压为，电流为 ，故 ，切线斜率反映的是该点附近电流随电压变化的快慢，不是该状态电阻，故C正确。 故选C。 3．如图所示为欧姆表的内部电路，、为表笔插孔，当时流过表头的电流为，当时流过表头的电流为，下列说法正确的是（　　） A．孔插红表笔 B．电路中电源电动势大小为 C．流过表头的电流为时 D．电池用久了，若电动势不变而内阻增大，则欧姆调零后，测量值偏大 【答案】C 【详解】A．多用电表的黑表笔连接内部电源的正极，红表笔连接内部电源的负极，由图可知a孔插黑表笔，故A错误； B．根据闭合电路欧姆定律，有 同理，有 联立并代入数据解得，，故B错误； C．根据闭合电路欧姆定律，有 代入数据可得，故C正确； D．欧姆表的测量原理是通过表头电流大小对应电阻刻度。当红黑表笔短接调零时，根据闭合电路欧姆定律，满偏电流 其中为欧姆表内阻，含电池内阻、表头内阻和调零电阻。当电池内阻增大但电动势E不变时，调零过程中会通过调节调零电阻，使仍满足 此时欧姆表内阻与新电池时相同。测量未知电阻时，电路电流 电流与的关系不变，因此电阻的测量值不会产生偏差，故D错误。 故选C。 4．如图所示，图线1表示导体A的电流和电压的关系，导体A的电阻设为，图线2表示导体B的电流和电压的关系，导体B的电阻设为，则下列说法正确的是（     ） A． B．将A与B并联后接于电源上，通过二者的电流之比 C．将A与B串联后接在电源上，二者两端的电压之比 D．把A拉长为原来的3倍后其电阻等于B的电阻 【答案】C 【详解】A．斜率 故，故A错误； B．将A与B并联后接于电源上，因并联电路电压相等，由 二者两端的电压之比，故B错误； C．将A与B串联后接在电源上，因通过二者的电流相等，由 二者两端的电压之比，故C正确； D．由把A拉长为原来的3倍后其电阻等于 把A拉长为原来的3倍后其电阻等于B电阻的，故D错误。 故选C。 5．如图所示，为某多量程电流表内部电路结构，下列说法正确的是（     ） A．挡位“1”的量程较小 B．减小，两个挡位量程都变大 C．减小，挡位“1”的量程变大，挡位“2”的量程变小 D．减小，挡位“1”的量程变小，挡位“2”的量程变大 【答案】B 【详解】A．开关接挡位1时：分流电阻为，表头与串联后和并联，总量程 开关接挡位2时：分流电阻为，表头直接与并联，总量程 比较得，因此挡位“1”量程更大，故A错误； BCD．对挡位1：，减小，增大，故增大，量程变大； 对挡位2：，减小，增大，故也增大，量程也变大； 因此减小，两个挡位量程都变大，故B正确，CD错误。 故选B。 6．如图所示，由同种材料制成的两个长方体导体R1、R2串联后接入电路，两导体的左、右端面均为正方形，其边长之比a1：a2=1：2，两导体的长度之比b1：b2=1：2，闭合开关S，下列说法正确的是（　　） A．两导体的电阻之比R1：R2=1：2 B．两导体的电阻之比R1：R2=1：4 C．两导体内电子定向移动速率之比v1：v2=2：1 D．两导体内电子定向移动速率之比v1：v2=4：1 【答案】D 【详解】AB．根据电阻定律，则有 两长方体由同种材料制成，电阻率相同，则电阻之比R1：R2==2：1，故AB错误； CD．根据电流的微观表达式，则有I=neSv=nea2v 两长方体由同种材料制成，单位体积内的自由电子数n相同，则电子定向移动速率之比v1：v2==4：1，故C错误，D正确。 故选D。 7．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。 8．（多选）超级电容器在新能源汽车上主要作为辅助能源，通过其高功率密度、快速充放电和长寿命等特性，能显著提升车辆的动力性能、能源效率和可靠性。某汽车上的超级电容器的电容为3000F，某次超级电容器从电荷量为0到充电完成所用的时间为60s，充电完成时超级电容器两端的电压为6V，下列说法正确的是（　　） A．充电完成后超级电容器的电荷量为500C B．充电过程的平均电流为300A C．充电过程中超级电容器内的电场强度逐渐增大 D．充电过程中超级电容器的电容逐渐增大 【答案】BC 【详解】A．充电完成后超级电容器的电荷量为，故A错误； B．充电过程的平均电流为，故B正确； C．充电过程中超级电容器的电压逐渐增大，内部电场强度逐渐增大，故C正确； D．超级电容器的电容只与自身的物理结构有关，与电压、电荷量无关，故D错误。 故选BC。 9．（多选）拥有两个量程的电流表内部电路如图所示，表头的内阻，量程为，当使用M、P两个端点时，量程为0～20，当使用M、Q两个端点时，量程为0～10，、均为定值电阻。下列说法正确的是（    ） A． B．M、Q两个端点间的总电阻为 C． D．M、P两个端点间的总电阻为 【答案】AD 【详解】AC．M、Q两端间量程为表头的10倍，可知 M、P两点间的量程为表头的20倍，可知 解得，故A正确，C错误； B．M、Q两点间的总电阻为，故B错误； D．M、P两点间的总电阻为，故D正确。 故选AD。 10．（多选）如图所示，若令x轴和y轴分别表示某个物理量，则图像可以反映某种情况下物理量之间的关系，在有些情况中，图线上任一点的切线斜率、图线与x轴围成的面积也有相应的物理含义。A为图线上一点，过A点作图线的切线交y轴于M点，过A点作垂线交x轴于N点，切线AM的斜率记为k，图中的阴影面积记为S。下列说法正确的是（　　） A．对于一段电阻，若x轴表示通过电阻的电流I，y轴表示电阻两端的电压U，直线AM的斜率可以表示该电阻的阻值大小 B．若电场方向平行于x轴，x轴表示位置，y轴表示电势，则直线AM的斜率表示对应位置处的电场强度大小 C．对于某电容器的充电过程，若x轴表示时间t，y轴表示电量q，斜率k可以表示电容器在充电过程中对应时刻的电流大小 D．对于某电容器的充电过程，若x轴表示电量q，y轴表示电容器两端电压U，斜率k可以表示电容器的电容大小 【答案】BC 【详解】A．对于一段电阻，若x轴表示通过电阻的电流I，y轴表示电阻两端的电压U，根据 可知直线AM的斜率不可以表示该电阻的阻值大小，故A错误； B．若电场方向平行于x轴，x轴表示位置，y轴表示电势，根据 可知图像的切线斜率表示场强，所以直线AM的斜率表示对应位置处的电场强度大小，故B正确； C．对于某电容器的充电过程，若x轴表示时间t，y轴表示电量q，根据 可知斜率k可以表示电容器在充电过程中对应时刻的电流大小，故C正确； D．根据电容的定义式，对于某电容器的充电过程，若x轴表示电量q，y轴表示电容器两端电压U，则斜率为 可知斜率k不可以表示电容器的电容大小，故D错误。 故选BC。 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分） 11．学校物理兴趣小组测量某种导线的电阻率。同学们剥去一小段待测导线的绝缘层，用螺旋测微器测量导线的直径，然后剪下一段导线，测得这段导线的长度为L，用如图甲所示的电路测量这段导线的电阻，其中与这段导线串联的定值电阻的阻值为R。 (1)若用螺旋测微器测得的导线直径的示数如图乙所示，则导线的直径______mm。 (2)正确连接好电路后，实验开始前，应将滑动变阻器的滑片移至______（填“左”或“右”）端。 (3)同学们多次调节滑动变阻器，记录多组电流表A的示数I以及电压表V的示数U，作出图像。若作出的图像为过原点的直线，斜率为k，则这段导线的电阻______，这种导线的电阻率______。（均选用L、d、k、R表示） 【答案】(1)1.400 (2)左 (3) 【详解】（1）导线的直径 （2）为了电路安全，实验开始前，应将滑动变阻器的滑片移至左端。 （3）[1]根据欧姆定律有 则 解得 [2]根据电阻定律有 其中 解得 12．某兴趣小组在练习使用多用电表的实验过程中，进行了以下实验。 (1)某同学先是设计了一个只有一种倍率挡位的欧姆表，内部电路为图（a），已知电源电动势V、内阻，灵敏电流计满偏电流，内阻，表盘如图（b），欧姆表表盘中值刻度为“15”。将多用电表的红、黑表笔短接，进行欧姆调零，调零后欧姆表的内阻为________，将定值电阻接入红、黑表笔间，发现指针的偏转角度如图（b）所示。 (2)该同学重新改装了该欧姆表的内部结构，制作了一个有三种倍率挡位（“”、“”、“”）的欧姆表，如图（c），重新测量定值电阻的阻值，需要调到更合适的倍率挡位，应将开关K与________（选填“1”、“2”或“3”）接通。 (3)欧姆表的电源电动势原为V，使用较长时间后，电动势降为1.2V，用此欧姆表欧姆调零后测得某电阻的阻值为，则该电阻的真实值为________。 (4)该同学继续选择用欧姆挡，并将两表笔直接接到原本不带电的电容器两极，则观察到表盘指针的偏转情况是_________________。 【答案】(1)15000 (2)1 (3)1600 (4)先迅速向右偏转，然后逐渐向左偏转 【详解】（1）多用电表进行欧姆调零时，红黑表笔短接，外电路电阻为零，此时灵敏电流计满偏，根据闭合电路欧姆定律有 解得调零后欧姆表的内阻为 （2）欧姆表的倍率挡位与其中值电阻（即欧姆表内阻）成正比，若要重新测量阻值较大的电阻，需要调到更合适的、更大的倍率挡位，这就要求改装后的欧姆表具有更大的内阻，根据可知，在电源电动势固定的情况下，需要改装后的微安表整体满偏电流更小，观察图（c）的内部结构，这是一个多量程电流表的改装电路，微安表与分流电阻并联，当开关与1接通时，分流电阻为，此时流过干路的满偏电流最小，欧姆表的内阻最大，对应的倍率挡位最高，故应将开关与1接通。 （3）电源电动势下降为后，重新进行欧姆调零，此时干路满偏电流仍为，则新的内阻为 用此欧姆表测某电阻时，指针指在“2000”刻度处，说明表盘对应的干路电流与原电动势下测时的电流相同，根据闭合电路欧姆定律：原状态下对应的电流关系为 新状态下真实的电流关系为 解得该电阻的真实值为 （4）将欧姆表的红、黑表笔直接接到原本不带电的电容器两极时，欧姆表内部的电源会对该电容器进行充电。在刚接通的瞬间，电容器两极板间电压为零，相当于短路，此时电路中电流达到最大，因此会观察到表盘指针迅速向右偏转；随着充电的进行，电容器极板间电压逐渐升高，反向电动势增大，电路中的充电电流逐渐减小，指针随之逐渐向左偏转；当电容器充满电后，电路中电流减小为零，指针最终停留在最左侧的“”刻度处。 三．解答题（本题共3小题，共38分） 13．如图所示，由同种材料制成且厚度相等的长方体合金块A和B，上表面为正方形，边长之比为2∶1。A、B分别与同一电压相连。求： (1)长方体合金块A、B的电阻之比； (2)通过A、B的电流之比； (3)A、B中自由电荷定向移动速率之比。 【详解】（1）根据 可知长方体合金块A、B的电阻之比1:1； （2）A、B分别与同一电压相连，根据，可知电流之比为1:1； （3）根据 可知 可知A、B中自由电荷定向移动速率之比1:2。 14．某同学在实验室找到了一个内阻Rg=900Ω满偏电流Ig=100μA的灵敏电流计、一个单刀三掷开关、电动势为E=1.5V内阻可以忽略的电池及导线若干，并根据所学的知识自制一个简易多用电表，已知电流表的测量范围为0~1mA，电压表的测量范围为0~1V，电路图如图所示，请你帮他计算： (1)R1、R2的阻值是多少欧姆； (2)滑动变阻器R的阻值最少需要多少欧姆才能使欧姆表调零； (3)用自制的表测量电阻，测量前已经调零，当测量某一电阻时，指针指在75μA处，该电阻的阻值是多少欧姆？ 【详解】（1）当S掷1时为电流表，根据并联电路分流原理可知 解得 此时，电流表的内阻为 当S掷2时为电压表，根据串联电路分压原理，可得 解得 （2）当S掷3时为欧姆表，调节滑动变阻器，指针满偏时有 解得 即滑动变阻器的最大阻值至少需要500Ω； （3）若电流表指针指在75μA处，此时干路中电流为 则 解得 故刻度应该为500Ω。 15．如图所示，电阻的阻值为，电流表内阻2Ω，闭合开关后，电流表示数为0.8A。 (1)忽略电源内阻，求电源电压； (2)若在电路中接入一个电阻，使得接入前后电流表的示数变化0.2A，求的阻值。 【详解】（1）忽略电源内阻，则电源电压为 代入数据可得 （2）若在电路中接入一个电阻，使得接入前后电流表的示数变化0.2A，连接方式有三种： 方式一：将串联在电路中，电路中电流应减小0.2A，此时电路中电流为 根据欧姆定律可得 代入数据解得 方式二：将与并联，并联后总电阻变小，总电流增大，则电流表的示数变为 此时并联部分的两端电压为 根据欧姆定律可知，并联部分的电阻为 又 联立解得 方式三：将与电流表并联，并联后总电阻变小，总电流增大，则分到的电压变大，电流表两端电压变小，电流表的示数变为 此时电流表两端电压为 两端电压为 通过的电流为 根据欧姆定律可得 / 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．如图为某电动汽车充电过程，界面显示续航里程为166 km，电池剩余电量为35%，预计剩余充电时间7小时20分钟，实时充电功率6.1kW，电流31.1A，电压197.1V。请根据图片信息估算该电动汽车电池在满电状态下储存的电量（     ） A．5.3×105 C B．8.2×105 C C．1.3×106 C D．2.3×106 C 2．图示实线为某材料的伏安特性曲线，曲线上P点电压为U1、电流为I1，过P点的切线与纵轴交点纵坐标为I2。则该材料在P状态时电阻为（     ） A． B． C． D． 3．如图所示为欧姆表的内部电路，、为表笔插孔，当时流过表头的电流为，当时流过表头的电流为，下列说法正确的是（　　） A．孔插红表笔 B．电路中电源电动势大小为 C．流过表头的电流为时 D．电池用久了，若电动势不变而内阻增大，则欧姆调零后，测量值偏大 4．如图所示，图线1表示导体A的电流和电压的关系，导体A的电阻设为，图线2表示导体B的电流和电压的关系，导体B的电阻设为，则下列说法正确的是（     ） A． B．将A与B并联后接于电源上，通过二者的电流之比 C．将A与B串联后接在电源上，二者两端的电压之比 D．把A拉长为原来的3倍后其电阻等于B的电阻 5．如图所示，为某多量程电流表内部电路结构，下列说法正确的是（     ） A．挡位“1”的量程较小 B．减小，两个挡位量程都变大 C．减小，挡位“1”的量程变大，挡位“2”的量程变小 D．减小，挡位“1”的量程变小，挡位“2”的量程变大 6．如图所示，由同种材料制成的两个长方体导体R1、R2串联后接入电路，两导体的左、右端面均为正方形，其边长之比a1：a2=1：2，两导体的长度之比b1：b2=1：2，闭合开关S，下列说法正确的是（　　） A．两导体的电阻之比R1：R2=1：2 B．两导体的电阻之比R1：R2=1：4 C．两导体内电子定向移动速率之比v1：v2=2：1 D．两导体内电子定向移动速率之比v1：v2=4：1 7．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 8．（多选）超级电容器在新能源汽车上主要作为辅助能源，通过其高功率密度、快速充放电和长寿命等特性，能显著提升车辆的动力性能、能源效率和可靠性。某汽车上的超级电容器的电容为3000F，某次超级电容器从电荷量为0到充电完成所用的时间为60s，充电完成时超级电容器两端的电压为6V，下列说法正确的是（　　） A．充电完成后超级电容器的电荷量为500C B．充电过程的平均电流为300A C．充电过程中超级电容器内的电场强度逐渐增大 D．充电过程中超级电容器的电容逐渐增大 9．（多选）拥有两个量程的电流表内部电路如图所示，表头的内阻，量程为，当使用M、P两个端点时，量程为0～20，当使用M、Q两个端点时，量程为0～10，、均为定值电阻。下列说法正确的是（    ） A． B．M、Q两个端点间的总电阻为 C． D．M、P两个端点间的总电阻为 10．（多选）如图所示，若令x轴和y轴分别表示某个物理量，则图像可以反映某种情况下物理量之间的关系，在有些情况中，图线上任一点的切线斜率、图线与x轴围成的面积也有相应的物理含义。A为图线上一点，过A点作图线的切线交y轴于M点，过A点作垂线交x轴于N点，切线AM的斜率记为k，图中的阴影面积记为S。下列说法正确的是（　　） A．对于一段电阻，若x轴表示通过电阻的电流I，y轴表示电阻两端的电压U，直线AM的斜率可以表示该电阻的阻值大小 B．若电场方向平行于x轴，x轴表示位置，y轴表示电势，则直线AM的斜率表示对应位置处的电场强度大小 C．对于某电容器的充电过程，若x轴表示时间t，y轴表示电量q，斜率k可以表示电容器在充电过程中对应时刻的电流大小 D．对于某电容器的充电过程，若x轴表示电量q，y轴表示电容器两端电压U，斜率k可以表示电容器的电容大小 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分） 11．学校物理兴趣小组测量某种导线的电阻率。同学们剥去一小段待测导线的绝缘层，用螺旋测微器测量导线的直径，然后剪下一段导线，测得这段导线的长度为L，用如图甲所示的电路测量这段导线的电阻，其中与这段导线串联的定值电阻的阻值为R。 (1)若用螺旋测微器测得的导线直径的示数如图乙所示，则导线的直径______mm。 (2)正确连接好电路后，实验开始前，应将滑动变阻器的滑片移至______（填“左”或“右”）端。 (3)同学们多次调节滑动变阻器，记录多组电流表A的示数I以及电压表V的示数U，作出图像。若作出的图像为过原点的直线，斜率为k，则这段导线的电阻______，这种导线的电阻率______。（均选用L、d、k、R表示） 12．某兴趣小组在练习使用多用电表的实验过程中，进行了以下实验。 (1)某同学先是设计了一个只有一种倍率挡位的欧姆表，内部电路为图（a），已知电源电动势V、内阻，灵敏电流计满偏电流，内阻，表盘如图（b），欧姆表表盘中值刻度为“15”。将多用电表的红、黑表笔短接，进行欧姆调零，调零后欧姆表的内阻为________，将定值电阻接入红、黑表笔间，发现指针的偏转角度如图（b）所示。 (2)该同学重新改装了该欧姆表的内部结构，制作了一个有三种倍率挡位（“”、“”、“”）的欧姆表，如图（c），重新测量定值电阻的阻值，需要调到更合适的倍率挡位，应将开关K与________（选填“1”、“2”或“3”）接通。 (3)欧姆表的电源电动势原为V，使用较长时间后，电动势降为1.2V，用此欧姆表欧姆调零后测得某电阻的阻值为，则该电阻的真实值为________。 (4)该同学继续选择用欧姆挡，并将两表笔直接接到原本不带电的电容器两极，则观察到表盘指针的偏转情况是_________________。 三．解答题（本题共3小题，共38分） 13．如图所示，由同种材料制成且厚度相等的长方体合金块A和B，上表面为正方形，边长之比为2∶1。A、B分别与同一电压相连。求： (1)长方体合金块A、B的电阻之比； (2)通过A、B的电流之比； (3)A、B中自由电荷定向移动速率之比。 14．某同学在实验室找到了一个内阻Rg=900Ω满偏电流Ig=100μA的灵敏电流计、一个单刀三掷开关、电动势为E=1.5V内阻可以忽略的电池及导线若干，并根据所学的知识自制一个简易多用电表，已知电流表的测量范围为0~1mA，电压表的测量范围为0~1V，电路图如图所示，请你帮他计算： (1)R1、R2的阻值是多少欧姆； (2)滑动变阻器R的阻值最少需要多少欧姆才能使欧姆表调零； (3)用自制的表测量电阻，测量前已经调零，当测量某一电阻时，指针指在75μA处，该电阻的阻值是多少欧姆？ 15．如图所示，电阻的阻值为，电流表内阻2Ω，闭合开关后，电流表示数为0.8A。 (1)忽略电源内阻，求电源电压； (2)若在电路中接入一个电阻，使得接入前后电流表的示数变化0.2A，求的阻值。 / 学科网（北京）股份有限公司 $