第十一章 电路及其应用 章节复习（单元分层自测-素养提升练）人教版物理必修第三册

第十一章 电路及其应用 章节复习 （分层作业-素养提升练）（解析版） 姓名： 准考证号： 本试题卷分选择题和非选择题两部分，满分100分，考试时间90分钟。 考生注意： 1．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。 2．答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。 3．非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应的区域内，作图时先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。 4．可能用到的相关参数：重力加速度g取10m/s2。 ( 高中物理答疑解题助手AI智能体： https://www.coze.cn/store/agent/7615615129367052342?bot_id=true ) 选择题部分 一、选择题Ⅰ(本题共10小题,每小题3分,共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分) 1．一根铜导线经过拉线机几次拉制后，半径缩小到原来的，结果这根铜导线的电阻就变为原来的（　　） A．81倍 B．27倍 C．18倍 D．9倍 【答案】A 【详解】根据电阻定律 解得 半径缩小到原来的，结果这根铜导线的电阻就变为原来的81倍。 故选A。 2．如图所示，长度和材料相同的三段金属圆导线、、相互连接构成等边三角形，导线横截面为圆形，且三段导线横截面积之比，电流从端流入，从端流出，忽略衔接处的影响，则金属导线、、中自由电子定向移动的速率之比为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】电流的微观表达式为 变形得自由电子定向移动速率 其中，材料相同则（单位体积自由电子数）、（电子电荷量）相同 因此 由电阻公式 得电阻比 并联电路电压相等 代入电阻比得 即，（为比例常数） 根据 代入和的比例，最终速率比。 故选A。 3．如图所示，两段材料相同、长度相等、但横截面积不等的导体接在电路中，加在两段导体的总电压为U。下列说法正确的是（　　） A．通过两段导体的电流相等 B．细导体两端的电压U1，等于粗导体两端的电压U2 C．细导体中自由电子定向移动的平均速率小于粗导体中自由电子定向移动的平均速率 D．细导体内的电场强度等于粗导体内的电场强度 【答案】A 【详解】A．两个导体串联，电流相同，选项A正确； B．根据电阻定律可知，细导体的电阻大于粗导体的电阻，由欧姆定律U=IR得知，I相同，则细导体两端的电压U1大于粗导体两端的电压U2，选项B错误； C．电流的微观表达式 I=nevS 由题n、e、I相同，细导体的S小，则导体中自由电子定向移动的平均速率大于粗导体中自由电子定向移动的平均速率，选项C错误； D．设导体的长度为L，横截面积为S．导体内的电场强度 I、ρ相同，则E与S成反比，所以细导体内的电场强度大于粗导体内的电场强度。选项D错误。 故选A。 4．阻值分别为和的电阻、串联接在稳压电源两端，把电压表（内阻未知）并联在两端时示数为1V，若将该电压表并联在两端，则示数（     ） A．大于4V B．小于4V C．等于4V D．与的具体大小有关，不能确定 【答案】C 【详解】当电压表并联在两端时，此时并联电阻 再与串联后，此时总电阻 因为此时电压表示数为，根据串联电路电压的分配规律 所以两端电压 此时电源电压 如果电压表并联在两端，此时并联电阻 再与串联后，此时总电阻 那么电路中的总电流 此时电压表示数等于两端电压 联立解得。 故选C。 5．如图所示是三量程直流电表的原理图，三个量程分别是10mA、1A、10V。已知表头G的满偏电流，内阻，则定值电阻、、的阻值为（     ） A．0.05Ω、9.95Ω、995Ω B．0.1Ω、9.9Ω、995Ω C．1Ω、99Ω、1000Ω D．10Ω、990Ω、995Ω 【答案】B 【详解】由题意可知，接线柱1、2分别对应量程，，根据并联电路电流分配规律， 联立解得、 接线柱3对应的量程，因为10mA挡电流表的内阻，则 解得 故选B。 6．如图所示电路中，金属导体、由同种材质制成，它们的横截面积分别为、，长度分别为、，闭合开关后，、中自由电子定向移动的平均速率的比值为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据电阻定律有， 根据欧姆定律有， 根据电流的微观定义式有， 解得 故选A。 7．如图所示，用电流表和电压表测量电阻的阻值。c端与b端相连时，电流表示数为4.80mA，电压表示数为2.50V，c端与a端相连时，电流表示数为4.90mA，电压表示数为2.10V，比较这两次结果，下列说法正确的是（     ） A．电阻的真实值更接近521Ω，且小于521Ω B．电阻的真实值更接近521Ω，且大于521Ω C．电阻的真实值更接近429Ω，且小于429Ω D．电阻的真实值更接近429Ω，且大于429Ω 【答案】D 【详解】比较两次电压表读数可知，电压表示数变化为 则 电流表示数变化为 则 即电压表变化明显一些，可见电流表内阻带来的影响比电压表内阻带来的影响大。故采用外接法，即c端与a端相连，则 电流表外接法测出的是与电压表并联后的总电阻，测量值小于真实值。 故选D。 8．某分压电路的一部分如图所示，接线柱M、N之间的电压恒定不变，C、D间接有定值电阻，开始时滑片P位于滑动变阻器的中央位置不远处，两端的电压刚好等于。下列说法正确的是（　　） A．开始时滑片P位于滑动变阻器中央位置下方不远处 B．滑片P向下移动时两端的电压增大 C．当滑片P位于滑动变阻器的中央位置时，两端的电压大于 D．滑片P向上移动一些，并将更换为阻值更大的定值电阻，则两端电压一定大于 【答案】D 【详解】A．两端的电压刚好等于，则与滑动变阻器间的电阻并联后的并联值等于间的电阻，与滑动变阻器间的电阻并联电阻阻值小于间的电阻，因此间的电阻大于间的电阻，开始时滑片位于滑动变阻器的中央位置上方不远处，故A错误； B．滑片P向下移动时，并联部分电阻越小，分得电压越小，即两端的电压减小，故B错误； C．当滑片P位于滑动变阻器的中央位置时，间的电阻大于并联的电阻，因此两端的电压小于，C错误； D．滑片P向上移动一些，并将更换为阻值更大的定值电阻，并联部分电阻变大，大于间的电阻，则两端电压一定大于，故D正确。 故选D。 9．某同学设计了一种利用放射性元素衰变的电池，该电池采用金属空心球壳结构，如图所示，在金属球壳内部的球心位置放有一小块与球壳绝缘的放射性物质，放射性物质与球壳之间是真空，球心处的放射性物质的原子核发生衰变，向四周均匀发射电子，电子的电荷量为e。已知单位时间内从放射性物质射出的电子数为N，在金属壳外表面有一块极小的圆形面积S，其直径对球心的张角为弧度，则通过S的电流大小约为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】单位时间内从放射性物质射出的电子数为N，则t时间内从放射性物质射出的电荷量 结合几何关系可知在金属壳外表面有一块极小的圆形面积S上的电荷量为 根据电流的定义有 故选A。 10．如图所示的电路，可以用来观察电解液导电过程中自由电荷的定向移动：湿润的氯化铵导电溶液滤纸铺在玻璃板上，鳄鱼夹压上2枚大头针充当电极，与直流电源构成一个闭合电路。正、负极附近分别放上一小块蓝色硫酸铜和紫色高锰酸钾晶体，铜离子和高锰酸根离子发生定向移动，导电纸上出现了两条缓慢延伸的色痕。电源电压U与色痕延伸的速度v之间的关系正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】电流微观表达式 即 根据，得到。 故选A。 二、选择题Ⅱ(本题共3小题,每小题4分,共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分) 11．如图所示，定值电阻R与电阻箱R0串联在A、B两端，A、B间接有恒定电压，竖直放置的金属板M、N、P按图中所示接入电路，相邻两金属板间的距离均为d，各板中心处均开有小孔且三小孔在同一水平线上。初始时电阻箱的阻值与定值电阻的阻值相等，将电荷量为q、质量为m的带正电粒子从M板中心处由静止释放，粒子经时间t到达P板，不计粒子受到的重力，金属板的厚度不计且相邻两金属板间电场均可视为匀强电场。下列说法正确的是（　　） A．A、B两端的电压为 B．仅将N板水平向左移动，粒子从M板到P板的时间小于t C．仅将N板水平向左移动，粒子到达P板时的速度大于 D．仅将电阻箱的阻值调整为定值电阻的阻值的3倍，粒子从M板到P板的时间变为 【答案】BD 【详解】A．设A、B间接入的恒定电压为U，粒子到达P板时的速度大小为v，初始时电阻箱的阻值与定值电阻的阻值相等，两板间电压相同，粒子从M板到P板做匀加速直线运动，则有， 解得， A错误； C．仅将N板水平向左移动，金属板M、N间和金属板N、P间电压均保持不变，粒子到达P板时的速度大小仍为 C错误； B．仅将N板水平向左移动，粒子从M板到N板有， 粒子从N板到P板有 粒子从M板到P板的时间 解得 B正确； D．仅将电阻箱的阻值调整为定值电阻的阻值的3倍，则金属板M、N间电压变为，金属板M、P间电压仍为U，粒子到达P板时的速度大小仍为v。粒子从M板到N板有， 粒子从N板到P板有 粒子从M板到P板的时间 解得 D正确。 故选BD。 12．三个电阻的阻值均为，允许通过的最大电流分别为。按如图所示的四种方式连接，则下列说法正确的是（     ） A．图丙和图丁的等效电阻相等 B．图甲和图丙中干路最大电流相等 C．图乙和图丁干路最大电流之比为2∶1 D．四个电路两端的最大电压之比为3∶1∶2∶2 【答案】BC 【详解】A．根据题意，由电阻的串并联关系可得，图丙的等效电阻 图丁的等效电阻，故A错误； B．根据题意可知，图甲中干路允许通过最大电流为，图丙中干路允许通过最大电流也为，故B正确； C．根据题意可知，图乙中三个阻值相等的电阻并联，通过各电阻的电流相等，由各电阻允许通过的最大电流可知，通过每个电阻的最大电流均为，则干路最大电流为；图丁中，和串联之后与并联，并联电路允许加的最大电压值为 则图丁干路最大电流 则图乙和图丁干路最大电流之比为2∶1，故C正确； D．图甲电路两端的最大电压为 图乙和图丁电路两端的最大电压为 图丙电路两端的最大电压为 则四个电路两端的最大电压之比为6∶2∶3∶2，故D错误。 故选BC。 13．四个相同的小量程电流表（表头）分别改装成两个电流表、和两个电压表、。已知电流表的量程大于的量程，电压表的量程大于的量程，改装好后把它们按如图所示连接法连入电路，则（　　） A．电流表的读数大于电流表的读数 B．电流表指针的偏转角小于电流表指针的偏转角 C．电压表的读数小于电压表的读数 D．电压表指针的偏转角等于电压表指针的偏转角 【答案】AD 【详解】A B．电流表与电流表由相同表头与不同电阻并联改装而成，并联在电路中，电流表与电流表的指针偏转角相同，电流表的量程较大，则电流表的读数较大，故A正确，B错误； CD．电压表与电压表由相同表头与不同电阻串联改装而成，串联在电路中，通过表头的电流相同，故指针的偏转角相同，因量程较大，所以电压表的读数大于电压表的读数，C错误，D正确。 故选AD。 非选择题部分 三、非选择题(本题共5小题，共58分) 14-Ⅰ．（7分）(1)用如图甲所示的多用电表测量一个阻值约为的电阻，步骤如下： ①调节旋钮S，使多用电表指针对准_________； ②将选择开关旋转至“”挡的_________位置； ③将红、黑表笔分别插入对应插孔，并将两表笔短接，调节旋钮T，使多用电表指针对准_________； ④将红、黑表笔分别与待测电阻两端接触，读数并记录阻值； ⑤测量完毕，将选择开关旋转到OFF位置。 (2)在做“测量金属丝的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图乙所示，读数为_________。已知待测金属丝电阻约为，电压表内阻约为，电流表内阻约为，为了尽可能准确测量待测金属丝的电阻，并使金属丝两端的电压可从零开始调节，请用笔画线代替导线完成图丙的实物连线_________。 【答案】(1) 电流的零刻度 电阻的零刻度 (2) 0.410 【详解】（1）[1]机械调零需调节旋钮S，使多用电表指针对准电流的零刻度； [2]机械调零后应旋转至欧姆挡，寻找合适的倍率，因被测电阻的阻值约为20Ω，故应调至×1倍率； [3]然后欧姆调零，红、黑表笔短接，调整欧姆调零旋钮T，使多用电表指针对准电阻的零刻度； （2）[1]用螺旋测微器测量金属丝的直径 [2]根据题中数据发现，可知电流表采用外接法；金属丝两端的电压可从零开始调节，故滑动变阻器采用分压式接法，因此实物连接如下 14-Ⅱ．（7分）某实验小组设计了一个测定河水电阻率的实验。在一根均匀的长玻璃管两端装上两个橡胶塞和金属电极，如图1所示，两电极相距L=0.628 m，其间注满待测的河水。实验前他们用如图2所示的游标卡尺测量玻璃管的内径。 实验小组还选用了以下器材：电压表V（量程15 V，内阻约为300 kΩ），电流表μA（量程300 μA、内阻约为500 Ω），滑动变阻器（最大阻值1 kΩ），电源（电动势E=12 V，内阻约为2 Ω），开关、导线若干。 实验小组将测得的电压U、电流I数据标记在图4坐标图中并画出U-I图线，请根据以上材料完成以下问题： （1）测量玻璃管内径时，应使用图2所示游标卡尺中的A、B中的______与玻璃管内壁接触（填代号）。 （2）测得玻璃管的内径d=36.40 mm。 （3）图3中的实验器材部分已连线，用笔画线代替导线将电路补充完整______，开关闭合前，滑动变阻器的滑片应先滑至______端（选填“a”或“b”），考虑电表内阻对实验的影响，水柱电阻的测量值______真实值（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 （4）根据实验数据可计算得到河水的电阻率ρ=______Ω·m（结果保留两位有效数字）。 【答案】 A a 大于 1.7×102 【详解】[1]因A为内测量爪，故游标卡尺中的A与玻璃管内壁接触； [2]因水柱电阻较大，故用电流表的内接法，且要待测电压从零开始变化，故用滑动变阻器的分压式接法，故实物连线图如下 [3]在滑动变阻器的分压式接法中，为了保护电路，闭合开关前，其分压部分的电阻应调到最小，故应先滑至端； [4]因用电流表的内接法故，而上面是测量值，故水柱电阻的测量值大于真实值； [5]由电阻定律 又 联立解得 四、计算题（本大题共4小题，共44分，解答过程请写出必要的文字说明和必需的物理演算过程，只写出最终结果的不得分） 15．（8分）某导线中的电流，导线的横截面积。已知电子电荷量，导体每立方米内有个自由电子。求： （1）在1s内定向移动通过导线横截面的电子个数。 （2）自由电子定向移动的速度大小。 （3）自由电子沿导线定向移动所需要的时间。 【答案】（1）个；（2）；（3） 【详解】（1）电子个数 个 （2）由公式 得 （3）由 得时间 16．（11分）金属导体有电阻，这一现象可以从微观的角度利用经典物理学知识解释。 金属导体中自由电子在电场的作用下发生定向移动，在定向移动过程中所受金属离子（即金属原子失去自由电子后的剩余部分）的阻力，其方向与自由电子定向移动的速度方向相反，大小正比于自由电子定向移动的速率，比例系数为k。已知某种金属材料单位体积内的自由电子数为n，元电荷为e，忽略电子所受重力及其之间的相互作用，不计电子热运动的影响，自由电子的定向移动可视为匀速直线运动。 如图所示，一段长为L、横截面积为S的该金属导体，当其两端电压为U时，求： （1）该金属导体内，电子定向移动的速率v； （2）该金属导体的电阻率（提示：电流I与电子定向移动速率v的关系为）。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）电子做匀速直线运动，则其合外力为零，根据平衡条件有 解得 （2）根据电阻定律可得该段导体的电阻为 根据欧姆定律可得 而 联立以上各式可得 17．（12分）为了检查电缆中一根导线由于损坏而通地的地方，可以使用如图所示的电路。为一粗细均匀的电阻丝，接触器H可以在上滑动，当接触器H与B端距离为时，电流计G中无电流通过，试求电缆损坏之处P离检查处B的距离x。已知长为，电缆长为，其中和段电阻略去不计。 【答案】 【详解】电缆线是多股互相绝缘的导线，是一条绝缘导线，又是一条绝缘导线，检查时连接，示意图如图所示 其中和分别表示段和段电缆线上的电阻，和分别表示电阻丝上和段上的电阻。 因为电桥平衡，故有 根据电阻与导线长度成正比，可将上式化为，即 得 18．（13分）为解释低温超导现象，1934年高特和卡西米尔提出了二流体模型。该模型认为，当温度降低至临界温度以下时，正常电子将有一部分“凝聚”为超导电子。正常电子在金属内定向移动时会与晶格发生碰撞，形成宏观上的电阻；而超导电子则与之不同，可以在晶格中自由穿行而不受阻力作用，表现为理想的导电性。 设一段横截面积为S的超导体中，超导电子的数密度为，质量为，所带电荷量为，定向移动速度为。 （1）根据电流的定义求超导电子所形成的超导电流； （2）假设超导体内存在电场强度为E的电场。 ①求超导电流随时间的变化率与E之间的关系； ②对于正常电子形成的电流I，根据欧姆定律证明，其中ρ为对应于正常电流的电阻率； ③请根据以上结论判断，在超导电流稳定的情况下超导体内是否会存在正常电流，并说明理由。 【答案】（1）；（2）①，②根据欧姆定律，设导体长度为L，根据电阻定律 并结合 可得 ③不存在正常电流 【详解】（1）时间内通过截面S的超导电子数目为 根据电流的定义 解得 （2）①由及可得 ②略； ③不存在，超导电流稳定即 由①可知 E＝0 进而由②可得 即不存在正常电流。 16 / 17 学科网（北京）股份有限公司 $西学科网·上好课 www zxxk.com 上好每一堂课 第十一章电路及其应用章节复习 选择题部分 1 2 3 5 6 7 8 9 10 A A A C B A D D A A 11 12 13 BD BC AD 非选择题部分 三、非选择题（本题共5小题，共58分） 14-I.【答案】(1) 电流的零刻度 ×1 电阻的零刻度 (2) 0.410 14-Ⅱ.【答案】 a大于 1.7×102 四、计算题（本大题共4小题，共44分，解答过程请写出必要的文字说明和必需的物理演算过程，只写出 最终结果的不得分) 15.【答案】(1)6.25×10°个；(2)7.4×10m/s:(3)1.4×10°s 【详解】(1)电子个数 N=9=h.108x1 ee1.6x109=6.25x100个 (2)由公式 114 函学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 I=neSv 得 10-8 mes8.5x102x1.6x1019×1×106ms≈7.4×105ms (3)由 v=r t 得时间 t=X=1x102 V7.4×10ss≈1.4x10s eU k 16.【答案】(1)：(2) ne2 【详解】(1)电子做匀速直线运动，则其合外力为零，根据平衡条件有 eU L =w 解得 v=el L (2)根据电阻定律可得该段导体的电阻为 L R=PS 根据欧姆定律可得 1号 而 I=nesv 联立以上各式可得 D 17.【答案】x=6.396km 【详解】电缆线是多股互相绝缘的导线，CE是一条绝缘导线，DF又是一条绝缘导线，检查时连接EF, 示意图如图所示 214 函学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 C G 电阻丝 An 其中RP和R,分别表示CEFP段和DP段电缆线上的电阻，R-4和R,分别表示电阻丝上I-)和l段上 的电阻。 RRy 因为1，=0电桥平衡，故有RR x-x。 根据电阻与导线长度成正比，可将上式化为-，即2L-x-马 得x 2L4=6.396km 18.【答案】(1)1=me,5y:(2)0a-m ”5卫，②根据欧姆定律1，设导体长度为七，根据鱼 阻定律R=P宁并结合U=EL可得行号③不有在正常电流 L 【详解】(1)△t时间内通过截面S的超导电子数目为 N=n,y,△S 根据电流的定义 1-架兴 解得 I、=n,eSvs △Vs (2)①由e,E=m,a及a=△可得 Al.neisE △tm ②略： ③不存在，超导电流稳定即 -0 △t 由①可知 3/4 函学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 E=0 进而由②可得 1=0 即不存在正常电流。 4/4 第十一章 电路及其应用 章节复习 （分层作业-素养提升练）（原卷版） 姓名： 准考证号： 本试题卷分选择题和非选择题两部分，满分100分，考试时间90分钟。 考生注意： 1．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。 2．答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。 3．非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应的区域内，作图时先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。 4．可能用到的相关参数：重力加速度g取10m/s2。 选择题部分 一、选择题Ⅰ(本题共10小题,每小题3分,共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分) 1．一根铜导线经过拉线机几次拉制后，半径缩小到原来的，结果这根铜导线的电阻就变为原来的（　　） A．81倍 B．27倍 C．18倍 D．9倍 2．如图所示，长度和材料相同的三段金属圆导线、、相互连接构成等边三角形，导线横截面为圆形，且三段导线横截面积之比，电流从端流入，从端流出，忽略衔接处的影响，则金属导线、、中自由电子定向移动的速率之比为（　　） A． B． C． D． 3．如图所示，两段材料相同、长度相等、但横截面积不等的导体接在电路中，加在两段导体的总电压为U。下列说法正确的是（　　） A．通过两段导体的电流相等 B．细导体两端的电压U1，等于粗导体两端的电压U2 C．细导体中自由电子定向移动的平均速率小于粗导体中自由电子定向移动的平均速率 D．细导体内的电场强度等于粗导体内的电场强度 4．阻值分别为和的电阻、串联接在稳压电源两端，把电压表（内阻未知）并联在两端时示数为1V，若将该电压表并联在两端，则示数（     ） A．大于4V B．小于4V C．等于4V D．与的具体大小有关，不能确定 5．如图所示是三量程直流电表的原理图，三个量程分别是10mA、1A、10V。已知表头G的满偏电流，内阻，则定值电阻、、的阻值为（     ） A．0.05Ω、9.95Ω、995Ω B．0.1Ω、9.9Ω、995Ω C．1Ω、99Ω、1000Ω D．10Ω、990Ω、995Ω 6．如图所示电路中，金属导体、由同种材质制成，它们的横截面积分别为、，长度分别为、，闭合开关后，、中自由电子定向移动的平均速率的比值为（　　） A． B． C． D． 7．如图所示，用电流表和电压表测量电阻的阻值。c端与b端相连时，电流表示数为4.80mA，电压表示数为2.50V，c端与a端相连时，电流表示数为4.90mA，电压表示数为2.10V，比较这两次结果，下列说法正确的是（     ） A．电阻的真实值更接近521Ω，且小于521Ω B．电阻的真实值更接近521Ω，且大于521Ω C．电阻的真实值更接近429Ω，且小于429Ω D．电阻的真实值更接近429Ω，且大于429Ω 8．某分压电路的一部分如图所示，接线柱M、N之间的电压恒定不变，C、D间接有定值电阻，开始时滑片P位于滑动变阻器的中央位置不远处，两端的电压刚好等于。下列说法正确的是（　　） A．开始时滑片P位于滑动变阻器中央位置下方不远处 B．滑片P向下移动时两端的电压增大 C．当滑片P位于滑动变阻器的中央位置时，两端的电压大于 D．滑片P向上移动一些，并将更换为阻值更大的定值电阻，则两端电压一定大于 9．某同学设计了一种利用放射性元素衰变的电池，该电池采用金属空心球壳结构，如图所示，在金属球壳内部的球心位置放有一小块与球壳绝缘的放射性物质，放射性物质与球壳之间是真空，球心处的放射性物质的原子核发生衰变，向四周均匀发射电子，电子的电荷量为e。已知单位时间内从放射性物质射出的电子数为N，在金属壳外表面有一块极小的圆形面积S，其直径对球心的张角为弧度，则通过S的电流大小约为（　　） A． B． C． D． 10．如图所示的电路，可以用来观察电解液导电过程中自由电荷的定向移动：湿润的氯化铵导电溶液滤纸铺在玻璃板上，鳄鱼夹压上2枚大头针充当电极，与直流电源构成一个闭合电路。正、负极附近分别放上一小块蓝色硫酸铜和紫色高锰酸钾晶体，铜离子和高锰酸根离子发生定向移动，导电纸上出现了两条缓慢延伸的色痕。电源电压U与色痕延伸的速度v之间的关系正确的是（　　） A． B． C． D． 二、选择题Ⅱ(本题共3小题,每小题4分,共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分) 11．如图所示，定值电阻R与电阻箱R0串联在A、B两端，A、B间接有恒定电压，竖直放置的金属板M、N、P按图中所示接入电路，相邻两金属板间的距离均为d，各板中心处均开有小孔且三小孔在同一水平线上。初始时电阻箱的阻值与定值电阻的阻值相等，将电荷量为q、质量为m的带正电粒子从M板中心处由静止释放，粒子经时间t到达P板，不计粒子受到的重力，金属板的厚度不计且相邻两金属板间电场均可视为匀强电场。下列说法正确的是（　　） A．A、B两端的电压为 B．仅将N板水平向左移动，粒子从M板到P板的时间小于t C．仅将N板水平向左移动，粒子到达P板时的速度大于 D．仅将电阻箱的阻值调整为定值电阻的阻值的3倍，粒子从M板到P板的时间变为 12．三个电阻的阻值均为，允许通过的最大电流分别为。按如图所示的四种方式连接，则下列说法正确的是（     ） A．图丙和图丁的等效电阻相等 B．图甲和图丙中干路最大电流相等 C．图乙和图丁干路最大电流之比为2∶1 D．四个电路两端的最大电压之比为3∶1∶2∶2 13．四个相同的小量程电流表（表头）分别改装成两个电流表、和两个电压表、。已知电流表的量程大于的量程，电压表的量程大于的量程，改装好后把它们按如图所示连接法连入电路，则（　　） A．电流表的读数大于电流表的读数 B．电流表指针的偏转角小于电流表指针的偏转角 C．电压表的读数小于电压表的读数 D．电压表指针的偏转角等于电压表指针的偏转角 非选择题部分 三、非选择题(本题共5小题，共58分) 14-Ⅰ．（7分）(1)用如图甲所示的多用电表测量一个阻值约为的电阻，步骤如下： ①调节旋钮S，使多用电表指针对准_________； ②将选择开关旋转至“”挡的_________位置； ③将红、黑表笔分别插入对应插孔，并将两表笔短接，调节旋钮T，使多用电表指针对准_________； ④将红、黑表笔分别与待测电阻两端接触，读数并记录阻值； ⑤测量完毕，将选择开关旋转到OFF位置。 (2)在做“测量金属丝的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图乙所示，读数为_________。已知待测金属丝电阻约为，电压表内阻约为，电流表内阻约为，为了尽可能准确测量待测金属丝的电阻，并使金属丝两端的电压可从零开始调节，请用笔画线代替导线完成图丙的实物连线_________。 14-Ⅱ．（7分）某实验小组设计了一个测定河水电阻率的实验。在一根均匀的长玻璃管两端装上两个橡胶塞和金属电极，如图1所示，两电极相距L=0.628 m，其间注满待测的河水。实验前他们用如图2所示的游标卡尺测量玻璃管的内径。 实验小组还选用了以下器材：电压表V（量程15 V，内阻约为300 kΩ），电流表μA（量程300 μA、内阻约为500 Ω），滑动变阻器（最大阻值1 kΩ），电源（电动势E=12 V，内阻约为2 Ω），开关、导线若干。 实验小组将测得的电压U、电流I数据标记在图4坐标图中并画出U-I图线，请根据以上材料完成以下问题： （1）测量玻璃管内径时，应使用图2所示游标卡尺中的A、B中的______与玻璃管内壁接触（填代号）。 （2）测得玻璃管的内径d=36.40 mm。 （3）图3中的实验器材部分已连线，用笔画线代替导线将电路补充完整______，开关闭合前，滑动变阻器的滑片应先滑至______端（选填“a”或“b”），考虑电表内阻对实验的影响，水柱电阻的测量值______真实值（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 （4）根据实验数据可计算得到河水的电阻率ρ=______Ω·m（结果保留两位有效数字）。 四、计算题（本大题共4小题，共44分，解答过程请写出必要的文字说明和必需的物理演算过程，只写出最终结果的不得分） 15．（8分）某导线中的电流，导线的横截面积。已知电子电荷量，导体每立方米内有个自由电子。求： （1）在1s内定向移动通过导线横截面的电子个数。 （2）自由电子定向移动的速度大小。 （3）自由电子沿导线定向移动所需要的时间。 16．（11分）金属导体有电阻，这一现象可以从微观的角度利用经典物理学知识解释。 金属导体中自由电子在电场的作用下发生定向移动，在定向移动过程中所受金属离子（即金属原子失去自由电子后的剩余部分）的阻力，其方向与自由电子定向移动的速度方向相反，大小正比于自由电子定向移动的速率，比例系数为k。已知某种金属材料单位体积内的自由电子数为n，元电荷为e，忽略电子所受重力及其之间的相互作用，不计电子热运动的影响，自由电子的定向移动可视为匀速直线运动。 如图所示，一段长为L、横截面积为S的该金属导体，当其两端电压为U时，求： （1）该金属导体内，电子定向移动的速率v； （2）该金属导体的电阻率（提示：电流I与电子定向移动速率v的关系为）。 17．（12分）为了检查电缆中一根导线由于损坏而通地的地方，可以使用如图所示的电路。为一粗细均匀的电阻丝，接触器H可以在上滑动，当接触器H与B端距离为时，电流计G中无电流通过，试求电缆损坏之处P离检查处B的距离x。已知长为，电缆长为，其中和段电阻略去不计。 18．（13分）为解释低温超导现象，1934年高特和卡西米尔提出了二流体模型。该模型认为，当温度降低至临界温度以下时，正常电子将有一部分“凝聚”为超导电子。正常电子在金属内定向移动时会与晶格发生碰撞，形成宏观上的电阻；而超导电子则与之不同，可以在晶格中自由穿行而不受阻力作用，表现为理想的导电性。 设一段横截面积为S的超导体中，超导电子的数密度为，质量为，所带电荷量为，定向移动速度为。 （1）根据电流的定义求超导电子所形成的超导电流； （2）假设超导体内存在电场强度为E的电场。 ①求超导电流随时间的变化率与E之间的关系； ②对于正常电子形成的电流I，根据欧姆定律证明，其中ρ为对应于正常电流的电阻率； ③请根据以上结论判断，在超导电流稳定的情况下超导体内是否会存在正常电流，并说明理由。 10 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $