第3章 综合拔高练（word同步练习）-【学而思】2026-2027学年高二物理必修第三册（粤教版）

第三章　恒定电流 综合拔高练 考点1　测量金属丝的电阻率 1.(2024山东,14)某学习小组对两种型号铅笔芯的电阻率进行测量。实验器材如下: 学生电源(输出电压0~16 V); 滑动变阻器(最大阻值10 Ω,额定电流2 A); 电压表V(量程3 V,内阻未知); 电流表A(量程3 A,内阻未知); 待测铅笔芯R(X型号、Y型号); 游标卡尺,螺旋测微器,开关S,单刀双掷开关K,导线若干。 　　　　 回答以下问题: (1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径,某次测量结果如图甲所示,该读数 为　　　　 mm;  (2)把待测铅笔芯接入图乙所示电路,闭合开关S后,将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置,将单刀双掷开关K分别掷到1、2端,观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显,则测量铅笔芯电阻时应将K掷到　　　　(填“1”或“2”)端;  (3)正确连接电路,得到Y型号铅笔芯I-U图像如图丙所示,求得电阻 RY=　　　　Ω(保留3位有效数字);采用同样方法得到X型号铅笔芯的电阻为1.70 Ω;  (4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68 mm、60.78 mm,使用螺旋测微器测得X、Y型号铅笔芯直径近似相等,则X型号铅笔芯的电阻率　　　　(填“大于”或“小于”)Y型号铅笔芯的电阻率。  2.(2023全国乙,23)一学生小组测量某金属丝(阻值约十几欧姆)的电阻率。现有实验器材:螺旋测微器、米尺、电源E、电压表(内阻非常大)、定值电阻R0(阻值10.0 Ω)、滑动变阻器R、待测金属丝、单刀双掷开关K、开关S、导线若干。图(a)是学生设计的实验电路原理图。完成下列填空: 　 (1)实验时,先将滑动变阻器R接入电路的电阻调至最大,闭合S。 (2)将K与1端相连,适当减小滑动变阻器R接入电路的电阻,此时电压表读数记为U1,然后将K与2端相连,此时电压表读数记为U2。由此得到流过待测金属丝的电流I=　　　,金属丝的电阻r=　　　　。(结果均用R0、U1、U2表示)  (3)继续微调R,重复(2)的测量过程,得到多组测量数据,如下表所示: U1(mV) 0.57 0.71 0.85 1.14 1.43 U2(mV) 0.97 1.21 1.45 1.94 2.43 (4)利用上述数据,得到金属丝的电阻r=14.2 Ω。 (5)用米尺测得金属丝长度L=50.00 cm。用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径,某次测量的示数如图(b)所示,该读数为d=　　　　mm。多次测量后,得到直径的平均值恰与d相等。  (6)由以上数据可得,待测金属丝所用材料的电阻率ρ=　　　　×10-7 Ω·m。(保留2位有效数字)  考点2　电阻的测量 3.(2024全国甲,23)电阻型氧气传感器的阻值会随所处环境中的氧气含量发生变化。在保持流过传感器的电流(即工作电流)恒定的条件下,通过测量不同氧气含量下传感器两端的电压,建立电压与氧气含量之间的对应关系,这一过程称为定标。一同学用图(a)所示电路对他制作的一个氧气传感器定标。实验器材有:装在气室内的氧气传感器(工作电流1 mA)、毫安表(内阻可忽略)、电压表、电源、滑动变阻器、开关、导线若干、5个气瓶(氧气含量分别为1%、5%、10%、15%、20%)。 完成下列实验步骤并填空: (1)将图(a)中的实验器材间的连线补充完整,使其能对传感器定标; (2)连接好实验器材,把氧气含量为1%的气瓶接到气体入口; (3)把滑动变阻器的滑片滑到　　　　端(填“a”或“b”),闭合开关;  (4)缓慢调整滑动变阻器的滑片位置,使毫安表的示数为1 mA,记录电压表的示数U; (5)断开开关,更换气瓶,重复步骤(3)和(4); (6)获得的氧气含量分别为1%、5%、10%和15%的数据已标在图(b)中;氧气含量为20%时电压表的示数如图(c),该示数为　　　V(结果保留2位小数)。  现测量一瓶待测氧气含量的气体,将气瓶接到气体入口,调整滑动变阻器滑片位置使毫安表的示数为1 mA,此时电压表的示数为1.50 V,则此瓶气体的氧气含量为　　　　%(结果保留整数)。  4.(2024湖南,11)某实验小组要探究一金属丝的阻值随气压变化的规律,搭建了如图(a)所示的装置。电阻测量原理如图(b)所示①,E是电源,为电压表,为电流表。 　　 (1)保持玻璃管内压强为1个标准大气压,电流表示数为100 mA,电压表量程为3 V,表盘如图(c)所示,示数为　　　V,此时金属丝阻值的测量值R为　　　Ω(保留3位有效数字);  　 (2)打开抽气泵,降低玻璃管内气压p,保持电流I不变,读出电压表示数U,计算出对应的金属丝阻值; (3)根据测量数据绘制R-p关系图线②,如图(d)所示; (4)如果玻璃管内气压是0.5个标准大气压,保持电流为100 mA,电压表指针应该在图(c)指针位置的　　　　侧(填“左”或“右”);  (5)若电压表是非理想电压表,则金属丝电阻的测量值　　　　真实值(填“大于”“小于”或“等于”)。  ①辅助设问　a.测量电路的原理是什么?b.实验误差的来源是什么? ②关键点拨　随p的增大R减小,导致R两端电压变化。 考点3　研究电学元件的伏安特性曲线 5.(2024福建,13)某实验小组探究不同电压下红光和蓝光发光元件的电阻变化规律,并设计一款彩光电路。所用器材有:红光和蓝光发光元件各一个、电流表(量程30 mA)、电压表(量程3 V)、滑动变阻器(最大阻值20 Ω,额定电流1 A)、5号电池(电动势1.5 V)两节、开关、导线若干。 　　 (1)图(a)为发光元件的电阻测量电路图,按图接好电路; (2)滑动变阻器滑片先置于　　　　(填“a”或“b”)端,再接通开关S,多次改变滑动变阻器滑片的位置,记录对应的电流表示数I和电压表示数U;  (3)某次电流表示数为10.0 mA时,电压表示数如图(b)所示,示数为　　　　V,此时发光元件的电阻为　　　　Ω(结果保留3位有效数字);  (4)测得红光和蓝光发光元件的伏安特性曲线如图(c)中的Ⅰ和Ⅱ所示。从曲线可知,电流在1.0~18.0 mA范围内,两个发光元件的电阻随电压变化的关系均是:　　　　　　　　;  　　 (5)根据所测伏安特性曲线,实验小组设计一款电路,可使红光和蓝光发光元件同时在10.0 mA的电流下工作。在图(d)中补充两条导线完成电路设计。 6.(2023全国甲,22)某同学用伏安法测绘一额定电压为6 V、额定功率为3 W的小灯泡的伏安特性曲线,实验所用电压表内阻约为6 kΩ,电流表内阻约为1.5 Ω。实验中有图(a)和(b)两个电路图供选择。 (1)实验中得到的电流I和电压U的关系曲线如图(c)所示,该同学选择的电路图是图(　　　　)(填“a”或“b”)。  (2)若选择另一个电路图进行实验,在图(c)上用实线画出实验中应得到的I-U关系曲线的示意图。 考点4　电表的改装与校准 7.(2022辽宁,11)某同学要将一小量程电流表(满偏电流为250 μA,内阻为1.2 kΩ)改装成有两个量程的电流表,设计电路如图(a)所示,其中定值电阻R1=40 Ω,R2=360 Ω。 (1)当开关S接A端时,该电流表的量程为0~　　　　mA;  (2)当开关S接B端时,该电流表的量程比接A端时　　　　(填“大”或“小”);  (3)该同学选用量程合适的电压表(内阻未知)和此改装电表测量未知电阻Rx的阻值,设计了图(b)中的两个电路,不考虑实验操作中的偶然误差,则利用　　　　(填“甲”或“乙”)电路可修正由电表内阻引起的实验误差。  学科竞赛 8.(2024湖南邵阳竞赛)小军同学手里有一个标有“2.5 V”字样的小灯泡L1,他想知道这个小灯泡正常工作时的电阻,小军设计了如图甲所示的电路图测L1正常工作时的电阻,滑动变阻器规格为“20 Ω　1 A”,电源由2节新干电池串联组成。 　　 (1)用笔画线代替导线,帮助小军按电路图甲将图乙电路连接完整; (2)闭合开关前,应将滑动变阻器滑片置于　　　　端(选填“A”或“B”),闭合开关后,发现小灯泡不亮,则接下来合理的操作是　　　　(选填下列选项);  A.断开开关,更换小灯泡 B.移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光 (3)连接好电路后,闭合开关,按照上面的操作发现小灯泡仍不发光,观察电流表有示数,电压表无示数。则电路故障可能是　　　　;  (4)排除故障后,缓慢移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.5 V,电流表示数如图丙所示,此时灯丝的电阻为　　　　 Ω;  (5)如果在滑动变阻器的滑片移动过程中,小灯泡的电阻变化了5 Ω,则滑动变阻器的电阻变化量ΔR　　　　5 Ω(选填“>”“<”或“=”)。  三年模拟练 应用实践 1.(2025广东湛江一中月考)某种元件的I-U图像如图中的实线所示,虚线是实线在P点的切线,切线的斜率为k,P点的坐标为(U0,I0),则该元件在P点对应的电阻 (　　) A.小于　　　　B.等于　　　　C.大于　　　　D.大于 2.(2024广东期末)某物理兴趣小组欲测量某电阻丝的阻值Rx,实验室提供的电流表的内阻为1 Ω,电压表的内阻约为5 kΩ。 　　　　 (1)若利用如图甲所示的电路进行实验,为尽可能减小实验误差,则电压表的a端应接至　　　　(填“b”或“c”)点。  (2)为保证电路安全,实验开始前,滑动变阻器R的滑片应移至　　　　(填“M”或“N”)端。  (3)多次调节滑动变阻器滑片的位置,得到多组电压表示数U和电流表对应的示数I,得到的电阻丝的U-I图像如图乙所示,则Rx=　　　　Ω(结果保留两位有效数字)。  (4)实验中,随着电压进一步增大,电阻丝将逐渐进入炽热状态。某同学发现,对炽热电阻丝吹气,其阻值会变化。他们对此现象进行探究,在控制电阻丝两端的电压为某一固定值的条件下,得到电阻丝的电阻Rx随风速v(用风速计测量)的变化关系如图丙所示。由图丙可知,当风速增大时,Rx　　　　(填“增大”或“减小”)。  3.(2025广东汕头月考)在“测定金属丝的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm。 　　 图2 　　　 (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某次测量结果如图1所示,其读数应 为　　　mm(该值接近多次测量的平均值)。  (2)用伏安法测金属丝的电阻Rx。实验所用器材为:电池组(电压为3 V,内阻不计)、电流表(内阻约0.1 Ω)、电压表(内阻约3 kΩ)、滑动变阻器R(0~20 Ω,额定电流2 A)、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下。由数据可知,选用的是图2中的　　　　(选填“甲”或“乙”)图。  次数 1 2 3 4 5 6 U/V 0.20 0.60 1.00 1.50 2.00 2.70 I/A 0.02 0.08 0.13 0.20 0.26 0.35 (3)图3是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线。请根据图2所选的电路图,补充完成图3中实物间的连线。 (4)该小组的同学在坐标纸上建立坐标系,并描绘出U-I图线,如图4所示。由图线得到金属丝的阻值Rx=　　　　Ω(保留两位有效数字)。  (5)根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为　　　　(填选项前的符号)。  A.1×10-2 Ω·m　　　　B.1×10-3 Ω·m C.1×10-6 Ω·m　　　　D.1×10-8 Ω·m 迁移创新 4.(2024北京海淀中关村中学期中)经典电磁理论认为:当金属导体两端电压稳定后,导体中产生恒定电场,这种恒定电场的性质与静电场的相同。由于恒定电场的作用,导体内自由电子定向移动的速率增加,而运动过程中会与导体内不动的粒子发生碰撞从而减速,可认为自由电子定向移动的平均速率不随时间变化。金属电阻反映的是定向移动的自由电子与不动的粒子的碰撞。假设碰撞后自由电子定向移动的速度变为零,碰撞时间不计。某种金属中单位体积内的自由电子数量为n,自由电子的质量为m,带电荷量为e。现取由该种金属制成的长为L、横截面积为S的圆柱形金属导体,如图所示,在其两端加上恒定电压U,自由电子连续两次与不动的粒子碰撞的时间间隔平均值为t0。 (1)求金属导体中自由电子定向移动时受到的静电力大小; (2)求金属导体中的电流I; (3)电阻的定义式为R=,电阻定律R=ρ是由实验得出的。事实上,不同途径认识的物理量之间存在着深刻的本质联系,请从电阻的定义式出发,推导金属导体的电阻定律,并分析影响电阻率ρ的因素。 答案与分层梯度式解析 1.答案　(1)2.450　(2)1　(3)1.92　(4)大于 解析　(1)由螺旋测微器的读数规则可知,读数为2 mm+45.0×0.01 mm=2.450 mm; (2)电压表示数变化更明显,表明电流表的分压对电路影响较大,此时应该选择电流表外接法来减小系统误差,故应该将K掷到1端; (3)由题图丙可知RY== Ω≈1.92 Ω; (4)根据电阻定律R=,由题意可知两种型号铅笔芯的横截面积S近似相等,则ρ∝=>1,故ρX>ρY。 2.答案　(2)　　(5)0.150　(6)5.0 关键点拨 关键信息 深度思考 K接1时,U1为金属丝两端电压,K接2时,U2为金属丝和定值电阻R0两端的总电压 R0两端的电压为U2-U1 电压表(内阻非常大) K接1或2时,可认为流过金属丝和定值电阻R0的电流相同 解析　(2)R0两端的电压为U2-U1,流过待测金属丝的电流与流过R0的电流相同,则I=,金属丝的电阻r===。 (5)由螺旋测微器的读数规则可知,d=15.0×0.01 mm=0.150 mm。 (6)由电阻定律知r=ρ=ρ=ρ,因此ρ== Ω·m≈5.0×10-7 Ω·m。 3.答案　(1)图见解析　(3)a　(6)1.40　17 解析　(1)毫安表内阻可忽略,故毫安表不分压,则毫安表采用内接法,且要测量多组不同氧气含量下传感器两端电压,故控制电路采用滑动变阻器分压式接法,器材间连线如图所示。 (3)控制电路采用滑动变阻器分压式接法,则为保证测量电路安全,实验前应将滑动变阻器的滑片滑到a端。 (6)电压表分度值为0.1 V,估读到分度值下一位刚好保留2位小数,示数为1.40 V。 在题图(b)中将氧气含量为20%时的数据标出,将各点连线作图线,由图线可看出,电压表示数为1.5 V时,此瓶气体的氧气含量为17%。 4.答案　(1)1.24(1.23~1.25均可)　12.4(12.3~12.5均可)　(4)右　(5)小于 真题降维 从题图中可获取的信息如下: 解析　(1)电压表量程为0~3 V,分度值为0.1 V,则电压表读数为1.24 V,根据欧姆定律可知,金属丝阻值的测量值R==12.4 Ω。 (4)根据图(d)可知随着压强的减小,电阻增大,保持电流不变,则金属丝两端的电压增大,故电压表的指针应该在题图(c)中指针位置的右侧。 (5)若电压表是非理想电压表,则测得的电阻是电压表内阻与金属丝电阻的并联值,故R测<R真。 5.答案　(2)a　(3)2.82　282　(4)电阻随电压增大而减小　(5)图见解析 解析　(2)实验电路中滑动变阻器采用分压式接法,为了保护用电器,开关S闭合前应将滑动变阻器的滑片置于a端,使测量部分电路两端电压为0。 (3)电压表量程为3 V,分度值为0.1 V,所以题图(b)所示电压表示数为2.82 V;根据欧姆定律可得,发光元件的电阻为R== Ω=282 Ω。 (4)根据I-U图线上各点与原点连线的斜率等于电阻的倒数及题图(c)可知,电流在1.0~18.0 mA范围内,两个发光元件的电阻随电压增大而减小; (5)由题图(c)可知,电流为10.0 mA时蓝光发光元件的电压大于红光发光元件的,因此可将滑动变阻器R2与红光发光元件串联后再与蓝光发光元件并联接入电路,如图所示: 6.答案　(1)a　(2)图见解析 解析　(1)小灯泡两端电压为额定电压时RL==12 Ω,利用题图(c)可知测得的小灯泡正常工作时的电阻RL测==12 Ω,与小灯泡实际电阻相符,R标==30 Ω>RL,可知RL属于小电阻,电流表内阻对电路影响较大,故电流表外接时实验误差小,即题图(a)电路。 (2)由题图(b)可知,电压表的示数U1=I(RL+RA),分别代入电流200 mA、300 mA、400 mA,根据题图(c)求得不同电流对应的小灯泡电阻RL,再由电流表内阻RA,可知对应的电压分别应为1.3 V、2.45 V、3.9 V,描点作图可大致得到题图(b)的I-U曲线示意图如图所示。 规律总结 电流表内接时R测==Rx+RA,当Rx≫RA时适用;电流表外接时R测==,当RV≫Rx时适用。R标=,Rx>R标时采用电流表内接法,Rx<R标时采用电流表外接法。 7.答案　(1)1　(2)大　(3)乙 解析　(1)当开关S接A端时,定值电阻R1、R2串联后和电流表并联,等效电路图如图甲所示,电流表两端的电压和两定值电阻串联电路两端的电压相同,IgRg=(I-Ig)(R1+R2),解得I=1 mA,即此时电流表的量程为0~1 mA。 (2)当开关S接B端时,电流表和R2串联后和R1并联,等效电路图如图乙所示,此时电流表所在支路的最大电压U'g=Ig(Rg+R2)>Ug,R1所在支路的电流I'R=>=I-Ig,则I'=Ig+I'R>I,即当开关S接B端时,电流表可测量的最大电流比开关S接A端时大。 (3)题图(b)中乙电路,改装电表能精确地测量通过未知电阻Rx的电流,也能用电压表的示数减去改装电表所分得的电压,得到Rx两端的精确电压值,故题图(b)中乙电路能修正由电表内阻引起的实验误差。 8.答案　(1)图见解析　(2)A　B　(3)灯泡短路　(4)12.5　(5)> 解析　(1)根据题图甲连接实物图,如图所示: (2)为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器滑片置于阻值最大位置,即A端;闭合开关后,发现小灯泡不亮,则接下来合理的操作是移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光,若发光则说明电路连接正确,若不发光则说明电路有故障。故选B。 (3)电流表有示数,说明电路是通路;电压表无示数,说明电压表所测范围之内可能短路,即灯泡短路; (4)由题图丙可知,电流表分度值为0.02 A,电流表读数为I=0.20 A,故根据欧姆定律可知R==12.5 Ω; (5)若滑动变阻器接入电路的阻值减小,电路中的电流变大,灯泡亮度变大,灯泡的功率增大,灯丝的温度升高,灯丝的电阻变大,由于总电压不变,电路中的电流变大,可知电路中的总电阻变小,故滑动变阻器减小的阻值大于灯泡增大的阻值;若滑动变阻器接入电路中的阻值增大,电路中的电流变小,灯泡变暗,灯丝的温度降低,灯丝的电阻变小,由于总电压不变,电路中的电流变小,可知电路中的总电阻变大,故滑动变阻器增大的阻值大于灯泡减小的阻值。综上,若滑动变阻器的滑片移动过程中,小灯泡的电阻变化了5 Ω,则滑动变阻器的电阻变化量ΔR>5 Ω。 三年模拟练 1.C　由题中图像可知,P点切线的斜率为k=,则有=,根据欧姆定律知,元件在P点状态时的电阻为R=,由题中图像可知U0>ΔU,可知R=>,故选C。 2.答案　(1)b　(2)N　(3)8.5　(4)减小 解析　(1)由于提供的电流表的内阻为1 Ω,即电流表内阻已知,可知实验中可消除因电流表分压而产生的误差,则电压表的a端应接至b点。 (2)电路中滑动变阻器采用分压式接法,为了确保电路安全,实验中调节滑动变阻器之前,应使控制电路输出电压为0,即实验开始前,滑动变阻器R的滑片应移至N端。 (3)根据题图乙,结合欧姆定律有Rx+RA== Ω=9.5 Ω,代入数据解得Rx=8.5 Ω。 (4)根据题图丙可知,当风速增大时,Rx减小。 3.答案　(1)0.295(0.294~0.296均可)　(2)甲 (3)图见解析　(4)7.7　(5)C 解析　(1)螺旋测微器的精确度为0.01 mm,由题图1可知读数为d=0 mm+29.5×0.01 mm=0.295 mm。 (2)由表中实验数据可知,最小电压与最小电流很小,接近于零,且电压与电流的变化范围较大,所以滑动变阻器采用的是分压式接法,即题图2中的甲图。 (3)根据题图2中甲电路图,连接实物图如图所示: (4)根据U-I图线可得金属丝的阻值为Rx== Ω≈7.7 Ω。 (5)根据电阻定律有Rx==,可得出金属丝电阻率为ρ=,代入数据解得ρ= Ω·m≈1×10-6 Ω·m,故选C。 4.答案　(1)　(2)　(3)见解析 解析　(1)恒定电场的场强为E= 金属导体中自由电子定向移动时受到的静电力大小为F=Ee=。 (2)自由电子的加速度为a= 自由电子与不动的粒子碰撞时的速度为v=at0= 自由电子定向移动的平均速度为= 金属导体中的电流I=neS=。 (3)由电阻的定义式可得R== 根据R=ρ可得ρ= 可见影响电阻率ρ的因素有:单位体积内自由电子的数目n、自由电子连续两次与不动的粒子碰撞的时间间隔平均值t0。 知识迁移 本题考查电阻及电流的微观意义,要求能准确应用电场的性质,明确电源在导体两端形成恒定电场,并根据电场的性质分析电流和电阻的微观意义,考查学生的建模和知识迁移能力。 3 学科网（北京）股份有限公司 $