高中物理单元测试——第十一章电路及其应用（较难版02）

**基本信息** 适用于高中物理电路及其应用单元复习，覆盖电流性质、电阻计算、电路分析等核心知识，通过质子疗法、脂肪测量仪等科技情境及半偏法测内阻等实验设计，体现物理观念与科学探究素养。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|7/28|电流矢量性、碳膜电阻计算|结合人体电阻等生活情境，辨析概念本质| |多选题|3/18|伏安特性曲线、电路串并联|通过I-U图像分析电阻变化，考查科学推理| |实验题|4/38|电阻率测量、多用电表使用、电表校准|设计半偏法测内阻、伏安法测电阻实验，培养科学探究能力| |解答题|1/16|电路动态分析|理想电表条件下电路计算，强化模型建构|

高中物理单元测试 —— 第十一章 电路及其应用（较难版02）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）下列关于电流的说法，正确的是（　　） A．电流既有大小又有方向，所以电流是矢量 B．电路接通后，各处的自由电子几乎同时开始定向移动 C．电源内部，电流的方向是从电源正极流向电源负极 D．金属导体中，自由电子定向移动的速率就是建立恒定电场的速率 【答案】B 【详解】A．电流的方向不遵循矢量叠加法则，其运算为标量代数相加，故电流是标量，故A错误； B．电路接通时，电场以光速建立，各处的自由电子几乎同时开始定向移动，故B正确； C．电源内部，电流方向由负极流向正极（如电池内部），而非正极到负极，故C错误； D．电场建立速率为光速，而电子定向移动速率极低（约），两者不同，故D错误。 故选B。 2．（本题4分）人体含水量约为，水中有钠离子、钾离子等离子存在，因此容易导电，脂肪则不容易导电。某脂肪测量仪如图所示，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。（　　） A．人体电阻很大，所以测量时，人体中没有电流通过 B．消瘦的人脂肪含量少，人体电阻小 C．肥胖的人钠、钾离子多，导电性能好，所以电阻小 D．激烈运动之后、沐浴之后测量，不会影响测量数据 【答案】B 【详解】A．根据欧姆定律可知人体电阻很大，测量时，人体中有电流通过，但电流很小，故A错误； B．消瘦的人脂肪含量少，脂肪不容易导电，故人体电阻小，故B正确； C．肥胖的人脂肪含量多，脂肪不容易导电，故人体电阻大，故C错误； D．激烈运动之后、沐浴之后测量，人体表面含水量发生变化，会影响测量数据，故D错误。 故选B。 3．（本题4分）将碳均匀涂在圆柱形实心瓷棒的外侧面形成均匀的碳膜，做成碳膜电阻。已知碳的电阻率为，瓷棒的长为l，瓷棒横截面的直径为D，所涂碳膜的厚度为d。将该电阻沿轴线方向接入电路时，阻值为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据电阻定律 解得 故选A。 4．（本题4分）电阻温度计是利用金属的电阻随温度变化的规律而制成的，可以测量很高的温度。在一定温度范围内，用铂制的电阻温度计阻值随温度均匀变化，则铂的电阻率ρ随摄氏温度t变化正确的是（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据电阻定律有 根据题意有铂制的电阻温度计阻值随温度均匀变化规律为 联立解得 即电阻率与摄氏温度成线性关系。 故选C。 5．（本题4分）某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，为了能让质子进入癌细胞，首先要实现质子的高速运动，该过程需要一种被称作“粒子加速器”的装置来实现。质子先被加速到较高的速度，然后轰击肿瘤并杀死癌细胞。如图所示，来自质子源的质子（初速度为零），经加速电压为U的加速器加速后，形成细柱形的质子流。已知细柱形的质子流横截面积为S，其等效电流为I；质子的质量为m，其电量为e。那么这束质子流内单位体积的质子数n是（　　）    A． B． C． D． 【答案】D 【详解】质子在加速电场中加速，根据动能定理有 根据电流的微观表达式 联立解得 故选D。 6．（本题4分）将四个圆柱形定值电阻a、b、c、d分别接入电路，四个定值电阻的材料相同，长度相同，测得相应的电流、电压值如图所示。则他们中横截面积最小的电阻是（    ） A．a B．b C．c D．d 【答案】A 【详解】根据 可知a电阻最大，c电阻最小；根据 可知a横截面积最小，c横截面积最大。 故选A。 7．（本题4分）“半偏法”常用来测电表的内阻，如图甲所示是用来测电流表内阻的常用电路，图乙是用来测电压表内阻的常用电路，以下说法正确的是（　　） A．甲图中测量值偏大，越小测量误差越小 B．甲图中测量值偏小，越大测量误差越小 C．乙图中测量值偏大，越大测量误差越小 D．乙图中测量值偏小，越大测量误差越小 【答案】B 【详解】AB．“半偏法”测电阻时，在题图甲中，近似认为干路电流不变，实际上，当闭合开关S2后总电阻会变小，干路电流会变大，所以通过电阻箱的电流会大于通过电流表的电流，根据欧姆定律可知，电阻箱的阻值小于电流表的内阻，即电流表内阻的测量值偏小，R0越大，则当S2闭合后，电路中电流的变化越小，则电阻箱R的电流越接近总电流的一半，误差越小，故A错误，B正确； CD．“半偏法”测电阻时，在题图乙中，近似认为控制电路输出电压不变，实际上，当断开开关S2后，由于电阻箱R的接入，使得电阻箱R与电压表V两端电压之和变大，调节电阻箱使得电压表示数为满偏电压一半时，电阻箱R的电压应大于电压表满偏电压的一半，即电阻箱R的阻值大于电压表内阻，可知，电压表内阻测量值偏大。当R0越小时，断开S2时，电阻箱R与电压表V两端的电压之和变化越小，电阻箱的电压越接近电压表示数的一半，其误差越小，故CD错误。 故选B。 二、多选题 8．（本题6分）对伏安特性曲线的理解（如图甲、乙所示），下列说法正确的是（    ） A．图线a、e、d、f表示线性元件，b、c表示非线性元件 B．在图甲中， C．在图乙中， D．图线b的斜率变小，电阻变小，图线c的斜率变大，电阻变大 【答案】ABC 【详解】A．由欧姆定律知，电阻一定时电流与电压成正比，甲乙两图中图线a、e、d、f是定值电阻，表示线性元件，b、c是非定值电阻，表示非线性元件。故A正确； B．甲图像中斜率表示电阻，图线a的斜率大于图线e的斜率，所以，故B正确； C．乙图线中斜率表示电阻的倒数，图线d的斜率大于图线f的斜率，所以，故C正确； D．甲图像中割线斜率表示电阻，则图线b的割线斜率变小，电阻变小，乙图线中割线斜率表示电阻的倒数，则图线c的割线斜率变大，电阻变小，故D错误。 故选ABC。 9．（本题6分）如图所示，各电阻的阻值已标出。已知R=1Ω，当输入电压UAB=110V时，下列说法正确的是（    ） A．流经10R电阻的电流11A B．10R两端的电压为10V C．输出电压UCD为10V D．流过2R的电流均为5A 【答案】CD 【详解】AB．两个2R电阻并联的等效电阻为 R并＝ 则电路的总电阻为 R总＝10R＋R＝11R 根据欧姆定律，流经10R电阻的电流 10R两端的电压为 故A、B错误； C．输出电压UCD为两个2R电阻并联部分的电压 故C正确； D．流过两个2R电阻的电流相同，电流为 故D正确。 故选CD。 10．（本题6分）已知表头的内阻为，满偏电流为，图甲为两个量程的电压表，量程分别为和；图乙为两个量程的电流表，量程分别为和。关于电阻的值，正确的是（    ） A． B． C． D． 【答案】BC 【详解】AB．对甲图可得 选项A错误，B正确； CD．由乙图可得 解得 选项C正确，D错误。 故选BC。 三、实验题 11．（本题6分）在测定一根粗细均匀金属丝的电阻率的实验中： （1）某学生用螺旋测微器测定该金属丝的直径时，测得的结果如图甲所示，则该金属丝的直径D = ______mm；紧接着用游标尺上标有20等分刻度的游标卡尺测该金属丝的长度，测得的结果如图乙所示，则该金属丝的长度L = ______cm。 （2）该同学用多用电表粗测其电阻，其测量结果为12.0 Ω。 （3）现要进一步精确测量其阻值，除电源E（电动势为4 V，内阻可忽略、电压表V（量程为3.0 V，内阻约为3 kΩ）、滑动变阻器R（最大阻值为10 Ω）开关及导线若干以外，实验室还提供了下列可选用的器材： A．电流表A1（量程为0.3 A，内阻r1 = 1 Ω） B．电流表A2（量程为0.6 A，内阻r2 = 0.3 Ω） 为了尽可能提高测量准确度，选择合适的电流表，补全实验电路图丙______，并在电路图上标出所选器材的角标。 （4）若本实验中，测得金属丝的长度为L，直径为D，电压表示数为U，电流表示数为I，则该金属丝的电阻率的计算式为ρ = ______用上述电源及题目中的物理量表示。 【答案】 3.204/3.203/3.205 5.010 【详解】（1）[1]该金属丝的直径 D = 3 mm + 0.01 mm × 20.4 = 3.204 mm [2]该金属丝的长度 L = 50 mm + 0.05 mm × 2 = 50.10 mm = 5.010 cm （3）[3]电阻上最大电流为 因电流表A1量程为0.3 A，且内阻已知，故采用电流表内接，滑动变阻器用分压电路，则电路如图 （4）[4]根据 解得 12．（本题10分）在练习使用多用电表的实验中： (1)一多用电表的电阻挡有四个倍率，分别是、、、，用挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应换到________挡。 (2)重新测量后，指针位于如图甲所示位置，被测电阻的测量值为________。（保留2位有效数字） (3)如图乙所示为欧姆表某倍率的内部结构示意图，已知电流计的量程为，内阻为，定值电阻，电池电动势为，为调零电阻，则表盘上刻度线对应的电阻值是________。（保留2位有效数字） (4)当图乙所示欧姆表的电池的电动势下降到、内阻增加了时仍可调零，调零后，调零电阻的阻值将变________（填“大”或“小”），测得的电阻值将变________（填“大”或“小”）。 【答案】(1) (2)17 (3)35 (4) 小 大 【详解】（1）根据题意可知，用挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，说明待测电阻较大，为了较准确地进行测量，应换到挡。 （2）重新测量后，指针位于如图甲所示位置，被测电阻的测量值为 （3）由于，则流过的电流是流过电流计电流的两倍；当电流计满偏时，流过电源的电流为，由闭合回路欧姆定律可得，欧姆表内阻为 则表盘上刻度线对应的电阻值是 （4）[1]根据题意可知，电池的电动势下降到，则欧姆表内阻为 内阻增加了时仍可调零，则调零电阻的阻值将变小。 [2]设电阻的测量值为，设此时通过电流计的电流为，则有闭合电路欧姆可得， 由于 则有 由于，可得 可知测得的电阻值将变大。 13．（本题10分）一个有两个量程的电压表已损坏，电流表G的满偏电流Ig=300µA，内阻未知，其电路如图甲所示。某同学对该电压表进行修复并校准的过程如下： （1）拆开电压表，经检测，R1损坏，表头和R2完好； （2）用如图乙所示的电路测量表头的内阻，图乙中电源的电动势E=4V。闭合开关前，滑动变阻器R的滑片移到b端，先闭合S1，调节滑动变阻器R，使表头的指针偏转到满刻度；再闭合开关S2，保持R不变，仅调节电阻箱R′阻值，使表头指针偏转到满刻度的，读出此时的阻值为200Ω，则表头的内阻的测量值为_____Ω； （3）根据题给条件和（2）所测数据，请你推算电阻R1损坏之前的阻值应为______Ω，选取相应的电阻替换R1，重新安装好电表； （4）用标准电压表对修复后的电压表的“0~3V”量程进行校对，请在答题纸上把如图丙所示的实物电路补充完整_______； （5）校准时发现，修复后的电压表的读数比标准电压表的读数偏小，该同学认为造成这一结果的原因是，由于步骤（2）测量表头的内阻存在一定的误差，表头内阻的真实值__________（填“大于”或“小于”）测量值。 【答案】 100 9900 大于 【详解】（2）题意知闭合前，干路电流为，闭合后，干路电流不变，电流表和电阻箱并联，电压相同，题意可知电流表示数为，故流过电阻箱的电流为，设电流表内阻为，则由并联特点有 代入数据得 （3）题意知电流表与串联构成了量程为3V的电压表，故 解得 （4）校准改装好的电压表需要标准电压表与其并联，故图如下 （5）由于步骤（2）中闭合时认为干路电流不变，实际并联后的电路总电阻减小，总电流增大，此时干路电流大于，故流过的电流大于，故表头内阻的真实值大于测量值。 14．（本题12分）某实验小组准备用伏安法测量未知电阻Rx的阻值，他们设计的实验电路如图甲所示，可供选择的实验器材如下： 待测电阻Rx（阻值约为几欧姆） 电压表V（量程为0~3V，内阻约为3kΩ） 电流表A（量程为0~0.6A，内阻约为0.6Ω） 定值电阻R0（阻值为5.0Ω） 滑动变阻器R1（额定电流2A） 滑动变阻器R2（额定电流1A） 电源E（电动势为6V，内阻不计） 开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干。 (1)图乙为选用滑动变阻器R1和R2测得电压U随滑片与左端距离x的变化图像。为了操作方便，滑动变阻器应该选择________（填“R1”或“R2”）。 (2)选用正确的滑动变阻器后，将滑动变阻器调至最左端，S2接1，然后闭合S1，调节滑片至某一位置，电压表和电流表示数如图丙所示，由图可知电压表的示数U1=________V，电流表的示数I1=________A。若直接以U1与I1的比值作为Rx的阻值，则测量值大于真实值，其原因是测量Rx的________（选填“电流偏小”或“电压偏大”）。 (3)为了更准确的测量Rx的阻值，小组成员将S2接2，此时电压表示数U2=2.42V，电流表示数I2=0.44A，则Rx的阻值为________Ω。 【答案】(1)R1 (2) 2.30 0.50 电压偏大 (3)4.1 【详解】（1）由于滑动变阻器采用分压式接法，所以滑动变阻器应选择总阻值较小的，且在移动滑片过程中，为了减小误差，电压表示数变化明显，由图可知，接入R1时，电压变化明显，故选R1。 （2）[1]由于电压表量程为0~3V，每一小格为0.1V，所以读数为2.30V； [2]电流表量程为0~0.6A，每一小格为0.02A，所以读数为0.50A； [3]若直接以U1与I1的比值作为Rx的阻值，由于电流表采用内接法，使得测量Rx的电压偏大，则测量值大于真实值。 （3）根据欧姆定律可得， 联立解得 四、解答题 15．（本题16分）如图所示的电路中，三个电阻的阻值均为，电压U恒为18V。电压表和电流表均为理想电表。 (1)求电流表和电压表的示数； (2)将电压表和电流表的位置互换，求电流表和电压表的示数。 【答案】(1)1A，12V (2)3A，9V 【详解】（1）题中电压表视为开路，电流表视为短路，题图电路中右侧两电阻R并联后与左侧电阻R串联，电路总电阻为 总电流为 因电压表测量左侧电阻两端电压，故电压表示数为 因电流表测量通过并联电路部分其中一个支路的电流，故电流表示数为 （2）两电表互换位置后，电路变成上侧两电阻R串联后再与下侧电阻R并联，故电路总电阻为 总电流为 此时电流表测量流过下侧电阻R的电流，示数为 流过上侧两串联电阻R的电流为 此时电压表测量串联电路部分其中一个电阻两端的电压，故电压表示数为 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $ 高中物理单元测试 —— 第十一章 电路及其应用（较难版02）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）下列关于电流的说法，正确的是（　　） A．电流既有大小又有方向，所以电流是矢量 B．电路接通后，各处的自由电子几乎同时开始定向移动 C．电源内部，电流的方向是从电源正极流向电源负极 D．金属导体中，自由电子定向移动的速率就是建立恒定电场的速率 2．（本题4分）人体含水量约为，水中有钠离子、钾离子等离子存在，因此容易导电，脂肪则不容易导电。某脂肪测量仪如图所示，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。（　　） A．人体电阻很大，所以测量时，人体中没有电流通过 B．消瘦的人脂肪含量少，人体电阻小 C．肥胖的人钠、钾离子多，导电性能好，所以电阻小 D．激烈运动之后、沐浴之后测量，不会影响测量数据 3．（本题4分）将碳均匀涂在圆柱形实心瓷棒的外侧面形成均匀的碳膜，做成碳膜电阻。已知碳的电阻率为，瓷棒的长为l，瓷棒横截面的直径为D，所涂碳膜的厚度为d。将该电阻沿轴线方向接入电路时，阻值为（　　） A． B． C． D． 4．（本题4分）电阻温度计是利用金属的电阻随温度变化的规律而制成的，可以测量很高的温度。在一定温度范围内，用铂制的电阻温度计阻值随温度均匀变化，则铂的电阻率ρ随摄氏温度t变化正确的是（    ） A． B． C． D． 5．（本题4分）某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，为了能让质子进入癌细胞，首先要实现质子的高速运动，该过程需要一种被称作“粒子加速器”的装置来实现。质子先被加速到较高的速度，然后轰击肿瘤并杀死癌细胞。如图所示，来自质子源的质子（初速度为零），经加速电压为U的加速器加速后，形成细柱形的质子流。已知细柱形的质子流横截面积为S，其等效电流为I；质子的质量为m，其电量为e。那么这束质子流内单位体积的质子数n是（　　）    A． B． C． D． 6．（本题4分）将四个圆柱形定值电阻a、b、c、d分别接入电路，四个定值电阻的材料相同，长度相同，测得相应的电流、电压值如图所示。则他们中横截面积最小的电阻是（    ） A．a B．b C．c D．d 7．（本题4分）“半偏法”常用来测电表的内阻，如图甲所示是用来测电流表内阻的常用电路，图乙是用来测电压表内阻的常用电路，以下说法正确的是（　　） A．甲图中测量值偏大，越小测量误差越小 B．甲图中测量值偏小，越大测量误差越小 C．乙图中测量值偏大，越大测量误差越小 D．乙图中测量值偏小，越大测量误差越小 二、多选题 8．（本题6分）对伏安特性曲线的理解（如图甲、乙所示），下列说法正确的是（    ） A．图线a、e、d、f表示线性元件，b、c表示非线性元件 B．在图甲中， C．在图乙中， D．图线b的斜率变小，电阻变小，图线c的斜率变大，电阻变大 9．（本题6分）如图所示，各电阻的阻值已标出。已知R=1Ω，当输入电压UAB=110V时，下列说法正确的是（    ） A．流经10R电阻的电流11A B．10R两端的电压为10V C．输出电压UCD为10V D．流过2R的电流均为5A 10．（本题6分）已知表头的内阻为，满偏电流为，图甲为两个量程的电压表，量程分别为和；图乙为两个量程的电流表，量程分别为和。关于电阻的值，正确的是（    ） A． B． C． D． 三、实验题 11．（本题6分）在测定一根粗细均匀金属丝的电阻率的实验中： （1）某学生用螺旋测微器测定该金属丝的直径时，测得的结果如图甲所示，则该金属丝的直径D = ______mm；紧接着用游标尺上标有20等分刻度的游标卡尺测该金属丝的长度，测得的结果如图乙所示，则该金属丝的长度L = ______cm。 （2）该同学用多用电表粗测其电阻，其测量结果为12.0 Ω。 （3）现要进一步精确测量其阻值，除电源E（电动势为4 V，内阻可忽略、电压表V（量程为3.0 V，内阻约为3 kΩ）、滑动变阻器R（最大阻值为10 Ω）开关及导线若干以外，实验室还提供了下列可选用的器材： A．电流表A1（量程为0.3 A，内阻r1 = 1 Ω） B．电流表A2（量程为0.6 A，内阻r2 = 0.3 Ω） 为了尽可能提高测量准确度，选择合适的电流表，补全实验电路图丙______，并在电路图上标出所选器材的角标。 （4）若本实验中，测得金属丝的长度为L，直径为D，电压表示数为U，电流表示数为I，则该金属丝的电阻率的计算式为ρ = ______用上述电源及题目中的物理量表示。 12．（本题10分）在练习使用多用电表的实验中： (1)一多用电表的电阻挡有四个倍率，分别是、、、，用挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应换到________挡。 (2)重新测量后，指针位于如图甲所示位置，被测电阻的测量值为________。（保留2位有效数字） (3)如图乙所示为欧姆表某倍率的内部结构示意图，已知电流计的量程为，内阻为，定值电阻，电池电动势为，为调零电阻，则表盘上刻度线对应的电阻值是________。（保留2位有效数字） (4)当图乙所示欧姆表的电池的电动势下降到、内阻增加了时仍可调零，调零后，调零电阻的阻值将变________（填“大”或“小”），测得的电阻值将变________（填“大”或“小”）。 13．（本题10分）一个有两个量程的电压表已损坏，电流表G的满偏电流Ig=300µA，内阻未知，其电路如图甲所示。某同学对该电压表进行修复并校准的过程如下： （1）拆开电压表，经检测，R1损坏，表头和R2完好； （2）用如图乙所示的电路测量表头的内阻，图乙中电源的电动势E=4V。闭合开关前，滑动变阻器R的滑片移到b端，先闭合S1，调节滑动变阻器R，使表头的指针偏转到满刻度；再闭合开关S2，保持R不变，仅调节电阻箱R′阻值，使表头指针偏转到满刻度的，读出此时的阻值为200Ω，则表头的内阻的测量值为_____Ω； （3）根据题给条件和（2）所测数据，请你推算电阻R1损坏之前的阻值应为______Ω，选取相应的电阻替换R1，重新安装好电表； （4）用标准电压表对修复后的电压表的“0~3V”量程进行校对，请在答题纸上把如图丙所示的实物电路补充完整_______； （5）校准时发现，修复后的电压表的读数比标准电压表的读数偏小，该同学认为造成这一结果的原因是，由于步骤（2）测量表头的内阻存在一定的误差，表头内阻的真实值__________（填“大于”或“小于”）测量值。 14．（本题12分）某实验小组准备用伏安法测量未知电阻Rx的阻值，他们设计的实验电路如图甲所示，可供选择的实验器材如下： 待测电阻Rx（阻值约为几欧姆） 电压表V（量程为0~3V，内阻约为3kΩ） 电流表A（量程为0~0.6A，内阻约为0.6Ω） 定值电阻R0（阻值为5.0Ω） 滑动变阻器R1（额定电流2A） 滑动变阻器R2（额定电流1A） 电源E（电动势为6V，内阻不计） 开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干。 (1)图乙为选用滑动变阻器R1和R2测得电压U随滑片与左端距离x的变化图像。为了操作方便，滑动变阻器应该选择________（填“R1”或“R2”）。 (2)选用正确的滑动变阻器后，将滑动变阻器调至最左端，S2接1，然后闭合S1，调节滑片至某一位置，电压表和电流表示数如图丙所示，由图可知电压表的示数U1=________V，电流表的示数I1=________A。若直接以U1与I1的比值作为Rx的阻值，则测量值大于真实值，其原因是测量Rx的________（选填“电流偏小”或“电压偏大”）。 (3)为了更准确的测量Rx的阻值，小组成员将S2接2，此时电压表示数U2=2.42V，电流表示数I2=0.44A，则Rx的阻值为________Ω。 四、解答题 15．（本题16分）如图所示的电路中，三个电阻的阻值均为，电压U恒为18V。电压表和电流表均为理想电表。 (1)求电流表和电压表的示数； (2)将电压表和电流表的位置互换，求电流表和电压表的示数。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $