《第11章 电路及其应用》章末复习及单元测试卷

《第十一章电路及其应用》章末复习【体系构建】【核心速填】1．基本概念(1)电流①定义式：I＝eq\f(q,t)。②微观表达式：I＝nSve。③方向：与正电荷定向移动方向相同。(2)电阻①定义式：R＝eq\f(U,I)。②决定式：R＝ρeq\f(l,S)。2．电路的串联和并联(1)电路的串联①电流关系：电路各处电流相等。②电压关系：总电压等于各部分电路电压之和。③电阻关系：总电阻等于各部分电路电阻之和。(2)并联电路①电流关系：总电流等于各支路电流之和。②电压关系：各支路电压都相等。③电阻关系：总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和。3．电表的改装(1)电压表的改装：表头G与分压电阻串联。(2)电流表的改装：表头G与分流电阻并联。伏安法测电阻1．原理：由R＝eq\f(U,I)知，只要测出电阻两端的电压及通过导体的电流就可算出导体的电阻。2．电路：如图(a)所示，电流表接在电压表的两接线柱外侧，通常叫“外接法”；如图(b)所示，电流表接在电压表的两接线柱内侧，通常叫“内接法”。(a)(b)3．伏安法测电阻的误差分析如上图所示，R为待测电阻，因为电流表、电压表分别有分压、分流作用，因此两种方法测量电阻都有误差。(1)电流表外接法电压表示数：UV＝UR，电流表示数：IA＝IR＋IV＞IR，R测＝eq\f(UV,IA)<eq\f(UR,IR)＝R真，测量值偏小，适用于测量小阻值的电阻。外接法误差来源于电压表的分流作用，分流越小，误差越小，所以该电路适用于测量小电阻，即R≪RV。(2)电流表内接法电压表示数：UV＝UR＋UA>UR，电流表示数：IA＝IR，R测＝eq\f(UV,IA)>eq\f(UR,IR)＝R真，测量值偏大，适用于测量大阻值电阻。内接法误差来源于电流表的分压作用，分压越小，误差越小，所以该电路适用于测量大电阻，即R≫RA。4．伏安法测电阻时电路选择的方法(1)定量判定法当已知待测电阻的大约值Rx，电流表的内阻RA和电压表的内阻RV，则当eq\f(Rx,RA)>eq\f(RV,Rx)，即Rx>eq\r(RARV)时，选用电流表内接法；当eq\f(Rx,RA)<eq\f(RV,Rx)，即Rx＜eq\r(RARV)时，选用电流表外接法；当eq\f(Rx,RA)＝eq\f(RV,Rx)，即Rx＝eq\r(RARV)时，选用电流表的两种接法都可以。(2)试触法若不知Rx的大概值，为了选择正确的电路接法以减小误差，可将电路如图所示连接，只空出电压表的一个接头S，然后将S分别与a、b接触一下，观察电压表和电流表的示数变化情况：①若电流表示数有显著变化，说明电压表的分流作用较强，即Rx是一个高阻值电阻，应选用内接法，S应接b测量；②若电压表示数有显著变化，说明电流表的分压作用较强，即Rx是一个低阻值电阻，应选用外接法，S应接a测量。【例1】用伏安法测量某电阻Rx的阻值，现有实验器材如下：A．待测电阻Rx：范围在5～8Ω，额定电流0.45AB．电流表A1：量程0～0.6A(内阻0.2Ω)C．电流表A2：量程0～3A(内阻0.05Ω)D．电压表V1：量程0～3V(内阻3kΩ)E．电压表V2：量程0～15V(内阻15kΩ)F．滑动变阻器R∶0～100ΩG．蓄电池：电动势12VH．导线，开关为了较准确地测量，并保证器材安全，电流表应选________，电压表应选________。[解析]待测电阻Rx的额定电流为0.45A，应选电流表A1，额定电压Umax＝0.45×8V＝3.6V，应选电压表V1；由于eq\r(RVRA)Ω＝eq\r(3000×0.2)Ω＝eq\r(600)Ω，Rx＜eq\r(RVRA)，因此选用电流表的外接法测电阻。[答案]BD[一语通关]无论电流表内接法还是外接法，都会对电阻的测量带来系统误差，但对同一个待测电阻而言，选用两种不同的测量方法，相对误差是不一样的，所以从测量精确的角度出发，尽量选择相对误差较小的测量方法。1．如图所示，有一未知电阻Rx，为了较准确地测出其电阻值，某同学通过以下两组测量数据，判断电压表S端是接a点还是接b点。当电压表的S端接a点时，两个电表的示数分别为11V、1.9A；当电压表的S端接b点时，两个电表的示数分别为10V、2.0A，那么该电阻的测量值较为准确的数值应等于________Ω，测量值与真实值的偏差情况是________(选填“偏大”或“偏小”)。[解析]分析题意可知，当电压表S端分别接a、b点的过程中，电压表示数变化率为eq\f(11－10,11)×100%＝9.1%，电流表示数变化率为eq\f(2.0－1.9,1.9)×100%＝5.3%，比较可知，电压表示数变化明显，即电流表分压作用明显，电流表外接连接时，电阻测量较准确，电阻的测量值Rx＝eq\f(U,I)＝5.0Ω，由于电压表的分流作用，故测量值偏小。[答案]5.0偏小滑动变阻器的分压式和限流式接法比较内容两种接法限流接法分压接法电路图(图中R为负载电阻，R0为滑动变阻器)闭合开关前滑片位置滑动触头在最左端，即保证滑动变阻器接入电路中的阻值最大滑片在最左端，即开始时R上得到的电压为零负载两端的电压调节范围eq\f(R,R0＋R)U～U0～U通过负载的电流调节范围eq\f(U,R0＋R)～eq\f(U,R)0～eq\f(U,R)【例2】一只小灯泡标有“3V0.6W”字样，现用下面给出的器材测量该小灯泡正常发光时的电阻。电源电动势为12V，内阻为1Ω；最大阻值为5Ω的滑动变阻器；电流表的内阻为1Ω；电压表的内阻为10kΩ；开关一个、导线若干。(1)在设计电路的过程中，为了尽量减小实验误差，电流表应采用________(选填“内接”或“外接”)法。滑动变阻器应采用________(选填“分压式”或“限流式”)接法。(2)在虚线框内画出你所设计的实验电路图(尽量减小实验误差)。eq\x(\a\al(,,,,))[解析](1)因小灯泡正常工作时的电阻约为Rx＝eq\f(U2,P)＝15Ω，而电流表、电压表的内阻分别为1Ω和10kΩ，满足RV≫Rx，电流表应采用外接法；实验中因小灯泡两端电压只需3V，而电源电动势为12V，所以滑动变阻器应采用分压式接法。(2)电路图如图所示。[答案](1)外接分压式(2)见解析图[一语通关]分压和限流电路的选择原则(1)若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或电压)，此时，则必须选用分压式电路。(2)若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，此时，应用分压式电路。(3)若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式电路。(4)两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单、能耗低。2．用伏安法测金属丝的电阻Rx。实验所用器材为：电池组(电动势3V，内阻约1Ω)、电流表(内阻约0.1Ω)、电压表(内阻约3kΩ)、滑动变阻器R(0～20Ω，额定电流2A)、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：次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用图中的________图(选填“甲”或“乙”)。甲乙[解析]通过给定的数据发现电压接近从零开始，故滑动变阻器采用的是分压式接法，Rx＜eq\r(RARV)，电流表应采用外接法即甲图。[答案]甲《第十一章电路及其应用》单元测试卷(时间:60分钟满分:100分)一、选择题(本题共12个小题,每题4分,共48分。1~6是单选题,7~12是多选题,多选、错选均不得分,漏选得2分)1.根据欧姆定律,下列判断正确的是()A.导体两端的电压越大,导体的电阻越大B.加在气体两端的电压与通过的电流的比值是一个常数C.电流经过电阻时,沿电流方向电势要升高D.电解液短时间内导电的U-I图线是一条直线解析导体电阻与电压和电流无关,A选项错,欧姆定律不适用于气态导体,故B选项错;由欧姆定律I=UR得U=IR答案D2.R1=10Ω,R2=20Ω,R1允许通过的最大电流为1.5A,R2两端允许加的最大电压为10V。若将它们串联,加在电路两端的最大电压可以是()A.45V B.5V C.25V D.15V解析本题中R1、R2串联,R1允许通过的最大电流为1.5A,经计算,R2允许通过的最大电流仅为0.5A,则通过串联电路的最大电流以最小的为准,从而求得加在电路两端的最大电压是15V,因而选D。答案D3.某金属导线的电阻率为ρ,电阻为R,现将它均匀拉长到直径为原来的一半,那么该导线的电阻率和电阻分别变为()A.4ρ4R B.ρ4RC.16ρ16R D.ρ16R解析电阻率与导体材料和温度有关,将金属导线拉长的前后,电阻率不变。将金属导线均匀拉长到直径为原来的一半,横截面积变为原来的14,长度变为原来的4倍。由电阻定律知R'=ρl'S'=ρ·4l14S答案D4.某同学用伏安法测电阻时,分别采用了内接法和外接法,测得的某电阻Rx的阻值分别为R1和R2,则所测阻值与真实值Rx间的关系为()A.R1>Rx>R2 B.R1<Rx<R2C.R1>R2>Rx D.R1<R2<Rx解析内接法时测量值大于真实值,即R1>Rx;外接法时测量值小于真实值,即R2<Rx,所以R1>Rx>R2。答案A5.如图所示,A、B间电压恒为U,当滑动变阻器的滑片P逐渐向上端移动的过程中,灯泡上的电压数值()A.一直为UB.一直为0C.逐渐增大到UD.逐渐减小到0解析滑动变阻器为分压式接法,灯泡两端的电压从0~U变化,选项C正确。答案C6.为探究小灯泡L的伏安特性,连好图示的电路后闭合开关,通过移动滑动变阻器的滑片,使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大,直到小灯泡正常发光,由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U-I图像应是()解析由于小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大,随着灯泡两端电压逐渐增大,灯丝温度逐渐升高,其电阻逐渐增大,则在U-I图像中相应点与原点连线的斜率应逐渐增大,故选项C正确。答案C7.某学生做研究串联电路电压特点的实验时,接成如图所示的电路,闭合S后,他将多用电表电压挡的红、黑表笔并联在A、C两点间时,电压表读数为U;当并联在A、B两点间时,电压表读数也为U;当并联在B、C两点间时,电压表读数为零,故障的原因可能是 ()A.AB段断路 B.BC段断路C.AB段短路 D.BC段短路解析由题意可得UAB=UAC=U,说明由A、B分别至电源的线路均已接通。若BC段完好,则AB段断路;若BC段短路,则AB段可能断路,也可能完好。又由题述得UBC=0,因而可能AB段断路或BC段短路,也有可能出现两者同时发生的情况。答案AD8.下列说法正确的是()A.一个电阻R和一根电阻为零的理想导线并联,总电阻为零B.并联电路的总电阻一定小于并联支路中最小的电阻C.在并联电路中,任意支路电阻增大或减小时,总电阻将随之增大或减小D.电阻R和阻值无穷大的电阻并联,总电阻为无穷大解析并联电路的总电阻倒数等于各支路电阻倒数之和,如果电阻R与电阻为零的导线并联,电阻则被短路,总电阻为零,所以选项A正确;由1R总=1R1+1R2+…+1Rn,知1R总>1Rn,故Rn>R答案ABC9.把表头G改装成大量程电流表时,下列说法正确的是 ()A.改装原理为并联电阻能增大通过G的电流B.改装成电流表后,表头G本身允许通过的最大电流并不改变C.改装后,表头G自身的电阻减小了D.改装后使用时,表头G本身的参量都不改变,整个并联电路允许通过的电流增大了解析把表头G改装成大量程的电流表时,只是并联了一个分流电阻,使整体并联电路允许通过的最大电流增大,但表头的各特征量都不变。故B、D正确,A、C错误。答案BD10.滑动变阻器的原理如图所示,则下列说法中正确的是()A.若将a、c两端连在电路中,则当滑片向右滑动时,滑动变阻器接入电路中的阻值增大B.若将a、d两端连在电路中,则当滑片向右滑动时,滑动变阻器的阻值减小C.将滑动变阻器以限流式接法接入电路时,必须连入3个接线柱D.将滑动变阻器以分压式接法接入电路时,必须连入3个接线柱解析若将a、c两端连在电路中,左侧部分将连入电路,则当滑片向右滑动时,该部分的导线长度变长,滑动变阻器接入电路中的阻值将增大,A正确。若将a、d两端连在电路中,也是将左侧部分连入电路,则当滑片向右滑动时,该部分的导线长度变长,滑动变阻器接入电路中的阻值将增大,B错误。A、B两个选项中均为限流式接法,可见在限流式接法中,a、b两个接线柱中任意选一个,c、d两个接线柱中任意选一个,接入电路即可,C错误。在滑动变阻器的分压式接法中,a、b两个接线柱必须接入电路,c、d两个接线柱中任意选一个,接入电路即可,D正确。答案AD11.下图是伏安法测电阻的部分电路,开关先后接通a和b时,观察电压表和电流表示数的变化,那么()A.若电压表示数有显著变化,测量R的值时,S应接aB.若电压表示数有显著变化,测量R的值时,S应接bC.若电流表示数有显著变化,测量R的值时,S应接aD.若电流表示数有显著变化,测量R的值时,S应接b解析若电压表示数有显著变化,说明电流表分压比较明显,应使用外接法比较准确,选项A正确;若电流表示数有显著变化,说明电压表分流较大,应使用内接法比较准确,选项D正确。答案AD12.如图所示的电路中,通过电阻R1的电流I1是()A.UR1 B.U1R解析由欧姆定律和串联电路特点知B、C对。答案BC二、实验题(本题共2个小题,共12分)13.(4分)(1)如图甲所示的三个游标卡尺,它们的游标尺从上至下分别为10等分、20等分、50等分,它们的读数依次为mm,mm,mm。(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径示数如图乙所示,则金属丝的直径是mm。答案(1)17.723.853.18(2)2.15014.(8分)某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值。(1)现有直流电源(电压为4V)、滑动变阻器(0~50Ω,额定电流2A)、开关和导线若干,以及下列电表:A.电流表(0~3A,内阻约0.025Ω)B.电流表(0~0.6A,内阻约0.125Ω)C.电压表(0~3V,内阻约3kΩ)D.电压表(0~15V,内阻约15kΩ)为减小测量误差,在实验中,电流表应选用,电压表应选用(选填器材前的字母);实验电路应采用下图中的(选填“甲”或“乙”)。(2)图丙是测量Rx的实验器材实物,图中已连接了部分导线。请根据在(1)问中所选的电路补充完成图丙中实物间的连线。丙(3)接通开关,改变滑动变阻器滑片P的位置,并记录对应电流表示数I、电压表示数U。某次电表示数如图丁所示,可得该电阻的测量值Rx=UI=丁(4)若在(1)问中选用甲电路,产生误差的主要原因是;若在(1)问中选用乙电路,产生误差的主要原因是。(选填选项前的字母)A.电流表测量值小于流经Rx的电流值B.电流表测量值大于流经Rx的电流值C.电压表测量值小于Rx两端的电压值D.电压表测量值大于Rx两端的电压值解析(1)为了减小误差,应使电流表读数为量程的12~23,因电源电压为4V,故电压表应选C,因此通过被测电阻Rx的最大电流Im=35A=(2)电路连接如图所示。(3)由题图中可读出电流表的读数为0.50A,电压表的读数为2.6V,故Rx=UI=5.(4)甲图中引起误差的原因主要是电压表的分流作用,即电流表的测量值大于流经Rx的电流值,选项B正确。乙图中引起误差的原因主要是电流表的分压作用,即电压表的测量值大于Rx两端的电压值,选项D正确。答案(1)BC甲(2)如解析图所示(3)5.2(4)BD三、计算题(本题共4个小题,每题10分,共40分)15.在如图所示的电路中,R1是由某金属氧化物制成的导体棒,实验证明通过它的电流I和它两端电压U遵循I=kU3的规律(式中k=0.2A/V3),R2、R3是普通电阻,遵循欧姆定律,R3=20Ω,按图示电路连接后,接在一个两端电压为6.0V的电源上,闭合开关S后,电流表的示数为0.25A。求R2的阻值。解析R3两端的电压U3=IR3=0.25×20V=5.0V则R1、R2并联部分的电压U1=6.0V-5.0V=1.0V由I=kU3得,R1中的电流I1=kU13=0.2×(1.0)所以R2中的电流I2=I-I1=0.25A-0.2A=0.05A则R2=U1I2答案20Ω16.给装在玻璃管内的水银柱加一电压,使通过水银柱的电流为0.1A,若将这些水银倒入一个内径为前者2倍的玻璃管内,接在同一电压上,通过水银柱的电流为多少?解析设水银柱在两种情况下的电阻分别为R1、R2,对应的长度、横截面积分别为l1、l