高二上学期物理人教版（2019）必修第三册,第十一章　电路及其应用,章末素养测评

章末素养测评 第十一章　电路及其应用
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,共100分,考试时间90分钟. 第Ⅰ卷(选择题　共48分) 一、单选题(本题共8小题,每小题4分,共32分.在每小题给出的四个选项中,只有一个选项正确,选对得4分,选错得0分) 1.在一段导体两端加上电压,已知在10 s内通过此导体横截面的电荷量是4 C,则通过这段导体的电流是 (　　) A. 40 A B. 2.5 A C. 0.4 A D. 14 A 2.在1 min内通过阻值为5 Ω的导体横截面的电荷量为240 C,那么加在该导体两端的电压是 (　　) A.20 V B.48 V C.120 V D.1200 V 3.有一横截面积为S的铜导线,流经其中的电流为I,设单位体积的铜导线中有n个自由电子,电子的电荷量为e,此时电子的定向移动速度为v,则在Δt时间内,通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为 (　　) A.nvSΔt B.nvΔt C.IΔte D.IΔtSe 4.关于导体的电阻及电阻率,下列说法中正确的是 (　　) A.由R=UI可知,导体的电阻跟导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比 B.由R=ρlS知,导体的电阻与导体的长度l、电阻率ρ成正比,与导体的横截面积S成反比 C.将一根导线一分为二,则半根导线的电阻和电阻率都是原来的二分之一 D.将一根电阻丝均匀拉长为原来的2倍,则电阻丝的电阻变为原来的2倍 5.如图C-3-1所示的长方体是用电阻率为ρ的均匀金属制成的,长度为2L,其横截面为正方形,边长为L,若将它的a、b端接入电路时的电阻为R,则将它的两个侧面上的c、d端接入电路时的电阻是 (　　) 图C-3-1 A.R B.R4 C.R2 D.4R 6.用电流表和电压表测量电阻的电路如图C-3-2所示,其中Rx为待测电阻.电表内阻对测量结果的影响不能忽略,下列说法中正确的是(　　 ) 图C-3-2 A.电流表的示数小于通过Rx的电流 B.电流表的示数大于通过Rx的电流 C.电压表的示数小于Rx两端的电压 D.电压表的示数大于Rx两端的电压 7.电流表的内阻是Rg=200 Ω,满偏电流值是Ig=500 μA,该在欲把这电流表改装成量程为0~1.0 V的电压表,正确的方法是 (　　) A.应串联一个0.1 Ω的电阻 B.应串联一个1800 Ω的电阻 C.应并联一个0.1 Ω的电阻 D.应并联一个1800 Ω的电阻 8.电位器是一种可变电阻器,其内部结构如图C-3-3所示.如果把电位器与灯泡和电源串联起来,转动滑动触头可以改变灯泡的亮度.下列说法正确的是 (　　) 图C-3-3 A.将A、B接入电路,滑动触头顺时针转动,灯泡变亮 B.将A、C接入电路,滑动触头顺时针转动,灯泡变亮 C.将A、C接入电路,滑动触头顺时针转动,灯泡变暗 D.将B、C接入电路,滑动触头顺时针转动,灯泡变亮 二、多选题(本题共4小题,每小题4分,共16分.在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题意,选对得4分,漏选得2分,选错得0分) 9.如图C-3-4所示为三个通电导体A、B、C的I-U关系图像.由图可知 (　　) 图C-3-4 A.三个导体的电阻关系为RA>RB>RC B.三个导体的电阻关系为RA<RB<RC C.若在导体B两端加上10 V的电压,则通过导体B的电流是2.5 A D.若在导体B两端加上10 V的电压,则通过导体B的电流是40 A 10.如图C-3-5所示为一电路板的示意图,a、b、c、d为接线柱,a、d与6 V的直流电源连接,a、b间,b、c间,c、d间分别连接一个电阻.现发现电路中没有电流,为检查电路故障,用一电压表分别测得b、d两点间以及a、c两点间的电压均为6 V,由此可知 (　　) 图C-3-5 A.a、b间电路通,c、d间电路不通 B.a、b间电路不通,b、c间电路通 C.a、b间电路通,b、c间电路不通 D.b、c间电路不通,c、d间电路通 11.用伏安法测电阻,当对被测电阻的阻值一无所知而无法选择用何种接法时,可采用试触的方法.如图C-3-6所示,某同学测量未知电阻R时,让电压表的一端接在A点,另一端先后接到B点和C点,他发现电流表示数有明显变化,而电压表示数无明显变化,则下列说法中正确的是 (　　) 图C-3-6 A.R与电压表阻值接近,应选择电流表内接电路 B.若选择电流表内接电路,则测量值大于真实值 C.R与电流表阻值接近,应选择电流表外接电路 D.若选择电流表外接电路,则测量值大于真实值 12.图C-3-7甲所示是该同学通过正确的实验操作描绘的三个纯电阻元件的伏安特性曲线,他用图乙所示的电路分别给三个元件供电,并测出通过元件1的电流和元件2两端的电压,分别标在图甲上(A点和B点).下列说法正确的是 (　　) 图C-3-7 A.三个元件中,属于线性元件的是元件1 B.元件1是二极管 C.元件3是定值电阻 D.元件1在A点对应的电阻大于元件2在B点对应的电阻 第Ⅱ卷(非选择题　共52分) 三、实验题(本题共3小题,共22分) 13.(6分)(1)用多用电表的欧姆挡测量阻值约为几十千欧的电阻Rx,以下给出的是可能的操作步骤,其中S为选择开关,P为欧姆调零旋钮,把你认为正确的步骤前的字母按合理的顺序填写在横线上　　　　.  图C-3-8 A.将两表笔短接,调节P使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度线,断开两表笔. B.将两表笔分别连接到被测电阻的两端,读出Rx的阻值后,断开两表笔. C.旋转S使其尖端对准欧姆挡×1k倍率. D.旋转S使其尖端对准欧姆挡×100倍率. E.旋转S使其尖端对准交流500 V挡,并拔出两表笔. 根据图C-3-8所示指针位置,此被测电阻的阻值约为　　　　kΩ.  (2)下述关于用多用电表测电阻的说法中正确的是　　　　(填选项前的字母).  A.测量电阻时如果指针偏转过大,应将选择开关S拨至倍率较小的挡位,重新进行欧姆调零后再测量 B.测量电阻时,若红、黑表笔分别插在负、正插孔,则会影响测量结果 C.测量电路中的某个电阻时,应该把该电阻与电路断开 D.测量阻值不同的电阻时都必须重新进行欧姆调零 14.(6分)在电流表扩大量程的实验中,要将量程为0~200 μA的电流表G改装成量程为0~0.2 A的电流表,需先用如图C-3-9所示的电路即“半偏法”测出此电流表的内阻Rg. (1)在测量Rg的实验中,滑动变阻器有如下的规格供选择: A.滑动变阻器(阻值范围为0~10 Ω); B.滑动变阻器(阻值范围为0~1500 Ω). 图C-3-9 为了便于实验的调节操作,减小误差,滑动变阻器R滑应选用　　　　(填器材前的选项字母).  (2)当电阻箱的阻值为R1时,调节滑动变阻器滑片P的位置,使电流表G的指针满偏;保持滑片P的位置不动,调节电阻箱接入电路的阻值,当电阻箱的阻值为R2时,电流表G的指针恰好半偏,则电流表G的内阻Rg=　　　　.  (3)若测得Rg=500 Ω,为完成上述改装,需要用一个约为　　　　Ω的电阻与电流表并联.  15.(10分) 某小组同学欲了解某材料导线在常温下的电阻率. (1)利用螺旋测微器测量该导线直径如图C-3-10所示,则该导线直径测量值为　　　　mm.  图C-3-10 (2)该小组同学用欧姆表粗测该电阻的阻值Rx为150 Ω,为了较准确测量该电阻的阻值Rx,现有电源(12 V,内阻可不计)、滑动变阻器(0~200 Ω,额定电流为1 A)、开关和导线若干,以及下列电表: A.电流表(0~100 mA,内阻约15.0 Ω); B.电流表(0~500 mA,内阻约25.0 Ω); C.电压表(0~3 V,内阻约3 kΩ); D.电压表(0~15 V,内阻约15 kΩ). 为减小测量误差,在实验中,电流表应选用　　　　,电压表应选用　　　　(以上两空均选填器材前的选项字母),实验电路应采用图C-3-11中的　　　　(选填“甲”或“乙”),这样测量的阻值比真实值　　　　(选填“偏大”或“偏小”).  图C-3-11 (3)图C-3-12是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线.请根据题中所选的电路图,补充完成图中实物间的连线. 图C-3-12 四、计算题(本题共3小题,共30分.解答应写出必要的文字说明、方程式和主要的演算步骤) 16.(8分)某金属导体两端所加电压为U=8 V时,t=10 s内通过某一横截面的电荷量为q=1.6 C. (1)求导体的电阻R; (2)若金属导体两端电压变为原来的12,则t=10 s内通过金属横截面的电子有多少个?(电子电荷量e=1.6×10-19 C) 17.(8分)如图C-3-13所示的电路中,各电阻的阻值已标出.当输入电压UAB=110 V时,输出电压UCD是多少? 图C-3-13 18.(14分)一个量程为0~15 V的电压表串联一个阻值为R1=3 kΩ的电阻后,接在电压为15 V的电源(内阻不计)两端,电压表示数为12 V. (1)求该电压表的内阻RV; (2)将该电压表改装成量程为0~90 V的电压表,求应串联的电阻阻值R2. (3)若用(2)中改装好的电压表测量电路中某电阻两端电压时,发现电压表的读数总是小于不接电压表时该电阻两端的实际电压值,请分析可能是什么原因. 参考答案 1.C　【解析】 在10 s内通过此导体横截面的电荷量是4 C,则通过这段导体的电流为I=qt=4C10s=0.4 A,选项C正确. 2.A　【解析】 导体中的电流为I=qt=24060 A=4 A,故导体两端的电压为U=IR=4×5 V=20 V,A正确. 3.C　【解析】 由于单位体积的导线中有n个自由电子,则在Δt时间内,通过导线横截面的自由电子数目可表示为N=nSv·Δt;由于流经导线的电流为I,则在Δt时间内,通过导线横截面的电荷量为Q=I·Δt,而电子的电荷量为e,则Δt时间内通过导线横截面的自由电子数目可表示为N=IΔte,故C正确,A、B、D错误. 4.B　【解析】 由欧姆定律可求得电阻,但电阻与导体两端的电压及电流无关,故A错误;由R=ρlS知,导体的电阻与导体的长度l、电阻率ρ成正比,与导体的横截面积S成反比,故B正确;电阻率是由导体的材料决定的,导线一分为二时,导线的电阻率不变,故C错误;将一根电阻丝均匀拉长为原来2倍,长度变为原来的2倍,同时横截面积变为原来的12,电阻丝的电阻变为原来的4倍,故D错误. 5.B　【解析】 当a、b端接入电路时,横截面积为L2,长为2L,电阻R=ρ·2LS=ρ·2LL2=2ρL;当c、d接入电路时,横截面积为2L2,长为L,电阻R＇=ρL2L2=ρ2L,所以R＇=R4,故B正确. 6.B　【解析】 由电路图可知,实验采用电流表外接法,电流表所测电流等于通过Rx的电流与通过电压表的电流之和,电流表的示数大于通过Rx的电流,故A错误,B正确;由电路图可知,电压表与待测电阻并联,测量待测电阻两端电压,电压表的示数等于Rx两端的电压,故C、D错误. 7.B　【解析】 电流表改装成电压表要串联的电阻阻值为R=UmIg-Rg=1.0500×10-6 Ω-200 Ω=1800 Ω,故B正确. 8.D　【解析】 将A、B接入电路,滑动触头顺时针转动,电阻变大,则电流减小,灯泡变暗,选项A错误;将A、C接入电路,滑动触头顺时针转动,电阻不变,则电流不变,灯泡亮度不变,选项B、C错误;将B、C接入电路,滑动触头顺时针转动,电阻减小,电流变大,则灯泡变亮,选项D正确. 9.BC　【解析】 由I-U图像知,电阻最大的应该是斜率最小的图线,其中导体B的电阻为RB=4V1.0A=4 Ω,所以在导体B两端加10 V的电压时,通过导体B的电流为2.5 A. 10.CD　【解析】 用电压表测得b、d两点间电压为6 V,这说明a、b间电路是通的,b、c间电路不通或c、d间电路不通;用电压表测得a、c两点间电压为6 V,这说明c、d间电路是通的,a、b间电路不通或b、c间电路不通.综合分析可知,b、c间电路不通,a、b间和c、d间电路通,选项C、D正确. 11.AB　【解析】 由电路图可知,电压表的一端接A点,另一端接到B点时,电压表与电阻并联,电流表测通过电阻与电压表的电流之和,另一端接到C点时,电流表测通过电阻的电流;若电流表示数有明显变化,而电压表示数无明显变化,说明电压表分流较大,而电流表分压较小,故R阻值较大,与电压表阻值接近,故应选择电流表内接电路;若选择电流表内接法,则测量值是待测电阻和电流表电阻的串联总电阻,大于真实值,若选择电流表外接法,则测量值是待测电阻和电压表电阻的并联总电阻,小于真实值,故A、B正确,C、D错误. 12.AD　【解析】 由实验得到的I-U图像知,三个元件中属于线性元件的是元件1;由于A点与原点O连线的斜率小于B点与原点O连线的斜率,故元件1在A点对应的电阻大于元件2在B点对应的电阻. 13.(1)CABE　30　(2)AC 【解析】 (1)测量几十千欧的电阻Rx时,应选择“×1 k”的挡位,进行欧姆调零,再进行测量,使用完毕应将选择开关置于OFF挡或者交流电压最大挡,拔出表笔.根据图中指针位置可知Rx=30 kΩ. (2)欧姆挡更换规律为“大小,小大”,即当指针偏角较大时,表明待测电阻阻值较小,应换倍率较小的挡位;反之,则应换倍率较大的挡位,每次换挡一定要进行欧姆调零.原则上电流总是从红表笔流入、从黑表笔流出多用电表,但测量电阻时使用的是内部电源,红、黑表笔接反了不会影响测量结果.测量电阻时一定要断电作业.测量阻值不同的电阻时若没有换挡则不必进行欧姆调零. 14.(1)A　(2)R2-2R1　(3)0.5 【解析】 (1)滑动变阻器采用分压式接法,为方便实验操作,应选最大阻值较小的滑动变阻器,则滑动变阻器应选A. (2)调节电阻箱前后,认为该支路电压不变,即Ig(R1+Rg)=Ig2(R2+Rg),解得Rg=R2-2R1. (3)设并联的电阻阻值为R,由欧姆定律得R=IgRgI-Ig=200×10-6×5000.2-200×10-6 Ω=0.5 Ω. 15.(1)4.700　(2)A　D　甲　偏小　(3)如图所示 【解析】 (1)根据螺旋测微器的读数方法可知,测量值为d=4.5 mm+20.0×0.01 mm=4.700 mm. (2)通过待测电阻的最大电流约为I=URx=12150 A=0.08 A=80 mA,电流表应选择A;电源电动势为12 V,电压表应选择D;由题意可知RVRx=15 000150=100,RxRA=15015=10,则RVRx>RxRA,为减小实验误差,电流表应采用外接法,应选择图甲所示实验电路,由图甲所示实验电路图可知,由于电压表的分流作用,电流表测量值偏大,由欧姆定律可知,电阻测量值小于真实值. (3)根据图甲所示电路图连接实物电路图,实物电路图如图所示. 16.(1)50 Ω　(2)5×1018 【解析】 (1)通过导体的电流I=qt=0.16 A 由欧姆定律得R=UI=50 Ω (2)若金属导体两端电压变为原来的12,则电流变为I＇=U＇R=12UR=0.08 A t=10 s内通过金属横截面的电荷量q＇=I＇t=0.8 C t=10 s内通过金属横截面的电子数n=0.8C1.6×10-19 C=5×1018(个) 17.1 V 【解析】 并联部分的等效电阻为R并=(9R+R)×109R(9R+R)+109R=R 则电路的总电阻为R总=10R+R=11R 由串联分压得并联部分分得的电压为U并=R并R总·UAB=R11R×110 V=10 V 而输出电压UCD即电阻R上分到的电压,再由串联分压得UCD=UR=R9R+RU并=110×10 V=1 V 18.(1)12 kΩ　(2)60 kΩ　(3)见解析 【解析】 (1)电压表两端的电压为U=12 V,电阻R1两端的电压为U1=3 V 由UU1=RVR1,解得RV=12 kΩ. (2)将这个电压表改装成量程为0~90 V的电压表,原电压表两端的最大电压为UV=15 V,此时串联的电阻两端的电压U2=75 V 由UVU2=RVR2,解得R2=60 kΩ. (3)电压表接在被测电阻两端后,并联部分电阻的阻值小于被测电阻阻值,分得的电压变小.