新教材同步辅导2023年高中物理章末质量评估三第三章恒定电流粤教版必修第三册

章末质量评估(三)(对应第三章)(时间：75分钟分值：100分)一、单项选择题(本题共7小题，每题4分，共28分．每小题只有一个选项是正确的，选对得4分．错选、多选、不选均不得分)1．据报道，我国每年心源性猝死案例高达55万，而心脏骤停最有效的抢救方式是尽早通过AED自动除颤机给予及时治疗．某型号AED模拟治疗仪器的电容器电容是20μF，充电至8kV电压，如果电容器在2ms时间内完成放电，则下列说法正确的是()A．电容器的击穿电压为8kVB．电容器充电后的电量为160CC．当电容器放电完毕后，电容变为0D．电容器放电过程的平均电流强度大小为80A解析：当电容器的电压达到击穿电压时，电容器将会损坏，所以8kV电压不是击穿电压，A错误；据C＝eq\f(Q,U)，解得Q＝0.16C，B错误；电容器的电容与电容器的带电荷量无关，所以当电容器放完电后，其电容保持不变，C错误；电容器放电过程的平均电流强度大小为I＝eq\f(Q,t)＝80A，D正确．答案：D2．电位器是变阻器的一种．如图所示，如果把电位器与灯泡串联起来，利用它改变灯泡的亮度，下列说法正确的是()A．串接A、B使滑动触头顺时针转动，灯泡变暗B．串接A、C使滑动触头逆时针转动，灯泡变亮C．串接A、C使滑动触头顺时针转动，灯泡变暗D．串接B、C使滑动触头逆时针转动，灯泡变亮解析：根据电位器结构和连线可知：串接A、B使滑动触头顺时针转动时，回路电阻增大，回路电流减小，灯泡变暗，故A正确；串接A、C时，滑动触头不能改变回路电阻，灯泡亮度不变，故B、C错误；串接B、C使滑动触头顺时针转动时，回路电阻减小，回路电流增大，灯泡变亮，故D错误．故选A.答案：A3．对于常温下一根阻值为R的均匀金属丝，其伏安特性曲线如图所示，下列说法正确的是()A．常温下，若将金属丝均匀拉长为原来的10倍，则电阻变为10RB．常温下，若将金属丝从中点对折起来，电阻变为eq\f(1,2)RC．给金属丝加上的电压逐渐从零开始增大，eq\f(U,I)比值变大D．金属材料的电阻率随温度的升高而减小解析：常温下，若将金属丝均匀拉长为原来的10倍，横截面积减小为0.1倍，电阻率不变，根据电阻定律，电阻增大为100倍，故A错误；常温下，若将金属丝从中点对折起来，长度变为一半，横截面积变为2倍，故电阻变为eq\f(1,4)倍，故B错误；给金属丝加上的电压逐渐从零增大到U0，根据图线与原点连线的斜率可知金属丝的电阻值变大，所以eq\f(U,I)比值变大，故C正确；金属材料的电阻率随温度的升高而增大，D错误．故选C.答案：C4．用电流表和电压表测量某一电阻Rx的阻值，分别将图甲和图乙两种测量电路连接到电路中，按图甲连接时，电流表示数为4.60mA，电压表示数为2.50V；按照图乙连接时，电流表示数为5.00mA，电压表示数为2.45V，比较这两次结果，正确的是()A．电阻的真实值更接近543Ω，且大于543ΩB．电阻的真实值更接近543Ω，且小于543ΩC．电阻的真实值更接近490Ω，且大于490ΩD．电阻的真实值更接近490Ω，且小于490Ω解析：由题意可知：eq\f(ΔI,I1)＝eq\f(5－4.6,4.6)≈0.087，eq\f(ΔU,U1)＝eq\f(2.5－2.45,2.5)＝0.02，eq\f(ΔI,I1)>eq\f(ΔU,U1)，电流变化量大，电压表分流对实验影响较大，电流表应采用内接法，即题图甲所示接法，则电阻测量值为R＝eq\f(U1,I1)＝eq\f(2.5,0.0046Ω)≈543Ω，由于电流表采用内接法，电压测量值偏大，电阻测量值大于真实值，则电阻真实值小于543Ω.故选B.答案：B5．某同学对电场和电路的思维方法进行了总结，以下总结正确的是()A．一个电子或质子所带电量的绝对值叫作元电荷，元电荷是一个理想化模型B．库仑扭秤实验中通过观察悬丝扭转的角度可以比较力的大小，采用了放大法C．平行板电容器的电容C＝eq\f(εrS,4πkd)，采用了比值定义法D．把表头改装成大量程的电流表或电压表时，采用了控制变量法解析：一个电子或质子所带电量的绝对值叫作元电荷，元电荷是自然界真实存在的最小电荷量，不是理想化模型，故A错误；库仑扭秤实验中通过观察悬丝扭转的角度可以比较力的大小，采用了放大法，故B正确；C＝eq\f(εrS,4πkd)是平行板电容器的电容的决定式，只有定义式C＝eq\f(Q,U)才采用了比值定义法，故C错误；把表头改装成大量程的电流表或电压表时，采用了等效替代法，故D错误．答案：B6.如图所示，有一个表头G，满偏电流Ig＝500mA，内阻Rg＝200Ω，把它改装为有1A和10A两种量程的电流表，则R2的阻值为()A．20Ω B．30ΩC．40Ω D．50Ω解析：当量程为I1＝1A时，分流电阻(R1＋R2)的阻值为R1＋R2＝eq\f(IgRg,I－Ig)＝eq\f(0.5×200,1－0.5)Ω＝200Ω，当量程为I2＝10A时，R1与表头G串联，R2的阻值为R2＝eq\f(Ig（Rg＋R1）,I2－Ig)＝eq\f(0.5（200＋R1）,10－0.5)，联立解得R1＝180Ω，R2＝20Ω，A正确．故选A.答案：A7．在长度为l、横截面积为S、单位体积内自由电子数为n的金属导体两端加上电压，导体中就会产生匀强电场．导体内电荷量为e的自由电子在电场力作用下先做加速运动，然后与做热运动的阳离子碰撞而减速，如此往复，所以，我们通常将自由电子的这种运动简化成速率为v(不随时间变化)的定向运动．已知阻碍电子运动的阻力大小与电子定向移动的速率v成正比，即f＝kv(k是常量)，则该导体的电阻应该等于()A.eq\f(kl,neS) B.eq\f(kl,ne2S)C.eq\f(kS,nel) D.eq\f(kS,ne2l)解析：根据题述，将自由电子的这种运动简化成速率为v(不随时间变化)的定向运动，则电子定向移动所受的电场力等于阻力，即eq\f(eU,l)＝f＝kv.横截面积为S、单位体积内自由电子数为n的金属导体中电流为I＝nevS，由欧姆定律可得则该导体的电阻应该等于R＝eq\f(U,I)，联立解得R＝eq\f(kl,ne2S)，选项B正确．答案：B二、多项选择题(本大题共3小题，每题6分，共18分．每小题有多个选项是正确的，全选对得6分，少选得3分，错选、多选、不选均不得分)8.如图，两个截面不同、长度相等的均匀铜棒接在电路中，两端的电压为U，则()A．通过两棒的电流不相等B．两棒的自由电子定向移动的平均速率v1>v2C．两棒内的电场强度不同，细棒内场强E1小于粗棒内部场强E2D．细棒的电压U1大于粗棒的电压U2解析：两棒串联，电流相等，根据电流的微观表达式I＝neSv可知，面积越大的，自由电子定向移动的平均速率越小，A错误，B正确；根据电阻定律R＝ρeq\f(l,S)可知，细棒的电阻大，根据欧姆定律得U1>U2，根据E＝eq\f(U,d)可知，细棒内场强E1大于粗棒内部场强E2，C错误，D正确．故选BD.答案：BD9．2019年1月18日，世界顶级学术期刊Nature杂志发布了“2018年度科学人物”，来自中国的22岁少年曹原位居榜首．曹原通过石墨烯的研究成功发现常温超导体，他解决了困扰世界107年的难题，也是149年以来获此殊荣的最年轻的杰出科学家．其中电导率是衡量材料性质的物理量．电导率σ就是电阻率ρ的倒数，即σ＝eq\f(1,ρ).关于电导率的下列说法正确的是()A．电导率的单位是eq\f(1,Ω·m) B．材料的电导率与材料的形状有关C．材料的电导率越大，其导电性能越强 D．电导率大小与温度无关解析：根据R＝ρeq\f(L,S)，则σ＝eq\f(1,ρ)＝eq\f(L,RS)，则电导率的单位是eq\f(m,Ω·m2)＝eq\f(1,Ω·m)，故A正确；材料的电导率与材料的形状无关，故B错误；材料的电导率越大，电阻率越小，则其导电性能越强，故C正确；导体的电阻率与温度有关，则电导率大小与温度有关，故D错误．故选AC.答案：AC10.一个T形电路如图所示，电路中的电阻R1＝10Ω，R2＝120Ω，R3＝40Ω.另有一测试电源，电动势为100V，内阻忽略不计．则()A．当cd端短路时，a、b之间的等效电阻是40ΩB．当ab端短路时，c、d之间的等效电阻是40ΩC．当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为80VD．当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为80V解析：当cd端短路时，a、b之间的电路结构是电阻R2、R3并联后与R1串联，等效电阻为R＝eq\f(R2R3,R2＋R3)＋R1＝eq\f(120×40,120＋40)＋10＝40(Ω)，故A正确；当ab端短路时，c、d之间的电路结构是电阻R1、R3并联后与R2串联，等效电阻为R＝eq\f(R1R3,R1＋R3)＋R2＝eq\f(10×40,10＋40)＋120＝128(Ω)，故B错误；当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为U＝eq\f(R3,R1＋R3)E＝eq\f(40,40＋10)×100V＝80V，故C正确；当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为U3＝eq\f(R3,R2＋R3)×100V＝eq\f(40,120＋40)×100V＝25V，故D错误．答案：AC三、非选择题(本大题共5小题，共54分．解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位)11．(8分)有一个小灯泡上标有“4V，2W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的伏安特性曲线．现有下列器材供选用：电压表(0～5V，内阻约10kΩ)、电流表(0～0.6A，内阻约0.4Ω)、滑动变阻器(10Ω，2A)、学生电源(直流6V)、开关、导线若干．(1)实验时，应选下面两图中________(选填“图甲”或“图乙”)电路图来完成实验．(2)根据所选电路图，将图丙的实验器材用实线连接成实物电路图，图中部分连线已经连接好，请你完成其余的连线．解析：(1)灯泡正常发光时的电阻阻值为R＝eq\f(U2,P)＝eq\f(42,2)Ω＝8Ω，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，又因要描绘灯泡的伏安特性曲线，电流从零开始变化，则滑动变阻器采用分压式接法，所以应选甲电路图完成实验．(2)实物连线图如图．答案：(1)图甲(2)见解析图12．(10分)随着居民生活水平的提高，纯净水已经进入千家万户．已知电导率σ是电阻率的倒数，是检验纯净水是否合格的一项重要指标．某市对市场上出售的纯净水质量进行抽测时，为方便测量纯净水的电导率，检测人员将水样装满长为L、绝缘性能良好的薄壁塑料圆柱形容器，容器两端用金属圆片电极密封，如图甲所示．(1)如图乙所示，用螺旋测微器测出该圆柱体的直径D＝________mm.(2)按照图丙所示连接电路，图中R为水样，闭合开关，调节滑动变阻器，记录电压表和电流表示数分别为U和I，则电导率σ＝______________(用U、I、L、D、π表示)．(3)由于图丙中所用电压表和电流表不是理想电表，则用图丙所示电路测量的电导率σ________(选填“偏大”“偏小”或“准确”)．解析：(1)根据螺旋测微器读数规则6.5mm＋0.01mm×22.5＝6.725mm.(2)根据伏安法测电阻得R＝eq\f(U,I)，电阻定义式R＝ρeq\f(L,S)，横截面积S＝eq\f(πD2,4)，又σ＝eq\f(1,ρ)，综上得σ＝eq\f(4IL,πUD2).(3)由于电压表分流作用，R的测量值偏小，ρ偏小，σ偏大．答案：(1)6.725(2)eq\f(4IL,πUD2)(3)偏大13．(10分)如图是双量程电压表的原理图，它有两个量程分别为0～3V和0～15V，则使用a、b两端时量程应为_____V，已知表头内阻为15Ω，满偏电流为4mA，则R1＝_____Ω.解析：改装后电压表的量程为U＝Ig(Rg＋R串)，故串联的电阻越大，量程越大，故接a、b时，为灵敏电流计与R1串联，量程为3V；接a、c时，为灵敏电流计与R1和R2串联，量程为15V；由题可知，满偏电压Ug＝IgRg＝0.004×15V＝0.006V，则R1两端的电压为UR1＝(3－0.06)V＝2.94V，则R1＝eq\f(UR1,Ig)＝eq\f(2.94,0.004)Ω＝735Ω.答案：0～373514．(12分)氢原子内有一个氢原子核和一核外电子，电子和原子核都带一个元电荷，电子带负电，原子核带正电，电子质量为m，设电子绕原子核运动的轨道半径为r，求：(1)电子的运动周期；(2)电子的动能Ek；(3)等效电流的大小．解析：(1)氢原子核对电子的库仑力提供了电子运动的向心力，keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)，解得电子做匀速圆周运动的速度v＝eeq\r(\f(k,mr))，电子做匀速圆周运动的周期T＝eq\f(2πr,v)，联立得T＝eq\f(2πr,e)eq\r(\f(mr,k)).(2)由(1)可知电子做匀速圆周运动的速度，故电子的动能Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(ke2,2r).(3)等效电流为I＝eq\f(e,T)＝eq\f(e2,2π)eq\r(\f(k,mr3)).答案：(1)eq\f(2πr,e)eq\r(\f(mr,k))(2)eq\f(ke2,2r)(3)eq\f(e2,2π)eq\r(\f(k,mr3))15．(14分)在物理课外实验探究活动中，某小组设计了一个能反映水平风力大小的装置，如图甲所示，电源电压恒定为16V，R0为定值电阻，L为额定电压是2.5V的小灯泡，其IU关系的部分数据如图乙所示，AB为长14cm、阻值60Ω、粗细均匀的电阻丝(电阻丝的阻值与长度成正比)，OP为质量、电阻均不计的金属细杆，下端连接一个重2N的圆球P.闭合开关S，无风时，OP下垂并与A端接触，此时电流表示数为0.2A；有风时，OP绕悬挂点O转动，风对球的作用力F方向始终水平向右，已知OA为10cm，OP始终与AB接触良好且摩擦忽略不计．求：(1)电流表示数为0.2A时灯泡的电阻；(2)无风时R0消耗的电功率；(3)有风时，为防止灯泡烧坏(其两端电压不超过额定电压)，允许风对球施加的最大作用力．(OP可看作以O为支点的杠杆)解析：(1)由题电路图可知，灯泡L、定值电阻R0和电阻丝串联，电流表测电路中的电流，当电流表示数为0.2A时，由题图乙可知此时灯泡两端的电压为1V，所以灯泡的电阻RL＝eq\f(UL,IL)＝eq\f(1V,0.2A)＝5Ω.(2)无风时，OP下垂并与A端接触，电阻丝接入阻值最大为60Ω，电阻丝两端的电压UAB＝IR