第06讲 电路及其应用 课后专项突破（解析版）-2024-2025学年高二物理上学期中期末复习精细讲义

第06讲电路及其应用——划重点之高二期中期末复习精细讲义一、单选题1．以下说法正确的是（）A．单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，电流越大B．电荷定向移动的速率等于电流的传导速率C．导体中的电流只能是正电荷的定向移动形成的D．导体中横截面积越小的地方，电荷通过的速率越小【答案】A【详解】A．根据I=可知单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，电流越大，A正确；B．电荷定向移动的速率远小于电流传导速率，B错误；C．电流可以是正电荷也可以是负电荷定向移动形成的，C错误；D．根据I=neSv可知导体横截面积越小的地方，电荷速率越大，D错误。故选A。2．如图所示，a、b两段圆柱形导体连接在一起，两圆柱体的材料、长度均相同，a的横截面积小于b的横截面积，a圆柱体的电阻为R1，b圆柱体的电阻为R2。在连接体两端加上恒定电压，a圆柱体两端的电压为U1，单位时间通过导体横截面的电量为q1，导体中自由电荷定向移动的速率为v1；b圆柱体两端的电压为U2，单位时间通过导体横截面的电量为q2，导体中自由电荷定向移动的速率为v2。下列关系正确的是（）A．R1<R2 B．v1>v2 C．q1>q2 D．U1=U2【答案】B【详解】A．由电阻定律R=ρLS可知，R1>RB．由I=nqvS，因两导体中电流相等，故横截面积大的，自由电荷定向移动的速率小，故B正确；C．因两导体中电流相等，因此单位时间内通过导体截面的电量相等，故C错误；D．两导体中电流相等，R1>R2，由U=IR可知，U1>U2，故D错误。故选B。3．如图所示，由4个电阻连接成的混联电路如图所示。R1=8Ω，R2=4Ω，R3=6ΩA．通过R1的电流为1A B．通过R2C．通过R3的电流为1A D．通过R4【答案】C【详解】根据串、并联电路的电阻规律可得：a、b之间的总电阻为R=故由欧姆定律可得：干路上的电流即通过R1，R2的电流为I=再根据并联电路电压相同，由欧姆定律可得I由电荷守恒定律可得I=I3+I4所以有I3=1A，I4=2A故选C。4．一质子源沿电场方向均匀发射质子（初速度视为零），经电场加速后形成细柱形质子流，假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子流中与质子源相距L和4L的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，则其中的电流之比x与质子数之比y分别为（）A．1∶11∶2 B．1∶21∶1C．1∶12∶1 D．1∶42∶1【答案】C【详解】设电流横截面积为S，质子速度为v，单位体积内的质子数为n，则ΔtN=nSvΔt电荷量为q=neSv电流为I=neSv根据电荷守恒，两处电荷量相同，则n即I根据动能定理eEL=eE⋅4L=N=nlS得N故选C。5．1911年，科学家发现金属汞在4.2K（−268.8℃）时电阻可以降到零，这种现象叫作超导现象。1987年，国外科学家以及中国科学家相继研制出钇-钡-铜-氧系材料，超导转变温度提高到90K（−183℃），2023年7月，室温超导“LK-99”名噪一时。中科院物理所发表了一篇评论，历史上声称室温超导（接近或高于300K）的次数不少于7次，目前实验验证的临界温度最高的超氢化物，它可以在165万个大气压下实现大约252K（−21℃）超导，结合所学知识及上述材料，分析下列说法，其中正确的是（）A．若超导回路中有了电流，电流将几乎无损耗地持续下去B．目前已经多次通过实验得到常压室温下的超导材料C．金属导体的电阻与温度有关，温度越高，电阻越小D．超导转变温度与压强有关，压强越高，转变温度越低【答案】A【详解】A．超导体的电阻为零，电流在超导回路中流动时不会因为电阻的存在而损耗能量，因此电流可以持续下去，故A正确；B．目前还没有在常压室温下得到超导材料，超导现象通常需要在极低的温度或高压下才能发生，故B错误；C．金属导体的电阻与温度有关，温度越高，电阻越大，故C错误；D．超导转变温度与压强有关，压强越高，转变温度越高，故D错误。故选A。6．如图所示，A、B是材料相同的两个金属块，体积相等，上表面均为正方形，B的上表面积是A的上表面积的2倍，在A、B左右两侧分别加上相同的电压，则A、B两金属块中的电流之比为（

）A．2:1 B．2：1 C．22【答案】B【详解】设A的上表面边长为L，厚度为d，则B的上表面边长为2L，厚度为1RB的电阻R由于两侧加上的电压相同，因此A、B两金属块中电流之比为2：1。故选B。7．如图甲所示电路中，电源电动势为3.0V，内阻不计，L1、L2、L3为3个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。开关S闭合后下列判断正确的是（）A．L1电流为L2电流的2倍 B．L1、L2、L3的电阻相等C．此时L1的电阻为12Ω D．此时L2消耗的电功率为0.30W【答案】D【详解】A．根据电路图可知，L1两端电压为3.0V，L2、L3两端电压均为1.5V；根据图像可知，L1的电压为3.0V，对应的电流约为0.26A，L2两端电压为1.5V，对应的电流为0.2A，所以L1电流不是L2电流的2倍，故A错误；BC．由图像可知，此时三个灯泡的电阻约为RR故BC错误；D．此时L2消耗的电功率为P故D正确。故选D。8．如图所示是某导体的I—U图线，图中α=45°，下列说法错误的是（

）

A．通过该导体的电流与其两端的电压成正比B．此导体的电阻R不变C．I—U图线的斜率表示电阻的倒数，所以电阻R=D．在该导体的两端加6V的电压时，每秒通过导体横截面的电荷量是3C【答案】C【详解】A．由题图可知，电流随着导体两端的电压的增大而增大，通过该导体的电流与导体两端的电压成正比，故A正确，不符合题意；BC．由I=UR可知，I—U图线的斜率表示电阻的倒数，则导体的电阻R不变，且RD．在该导体的两端加6V的电压时，电路中电流I=每秒通过导体横截面的电荷量q=It=3×1C=3C故D正确，不符合题意。故选C。9．某同学对四个电阻各进行了一次测量，把每个电阻两端的电压和通过它的电流在平面直角坐标系中描点，得到了图中A、B、C、D四个点。请比较这四个电阻的大小（）A．RA>RB>C．RA>RB=【答案】C【详解】根据欧姆定律I=UR变形可得U=IR，可知U－I图象的斜率表示电阻，所以过从图中可以看出，四个电阻大小关系为R故选C。10．已知e=1.6×10−19C，某电解液如果在1s内共有5×1018A．0 B．4.8A C．0.8A D．3.2A【答案】B【详解】据题意可知，在1s内通过截面的正离子的电量为q负离子的电量绝对值为q根据电流定义可得I=故选B。11．四个相同的小量程电流表（表头）分别改装成两个电流表A1、A2和两个电压表V1、V2。已知电流表A1的量程大于AA．电流表A1的偏转角小于电流表AB．电流表A1的读数大于电流表AC．电压表V1的偏转角大于电压表VD．电压表V1的读数小于电压表V【答案】B【详解】AB．两个电流表A1、A2是由两个相同的表头与定值电阻并联改装而成，因两电流表并联，可知通过两表头的电流相等，则电流表A1的偏转角等于电流表A2的偏转角，因电流表A1的量程大于ACD．两个电压表V1、V2是由相同的表头与定值电阻串联改装而成的，两电压表串联，可知通过表头的电流相等，则电压表V1的偏转角等于电压表V2的偏转角，因电压表V1的量程大V故选B。12．电压表V（量程0~3V）、电流表A1（量程0～3A）和电流表A2（量程0～0.6A）由三个相同的表头改装而成，现采用如图所示的电路校准电压表的刻度，定值电阻R0A．调节R过程中，电流表A1、AB．电流表A1、AC．当电压表V满偏时，电流表A2D．三个电表的指针偏转角度时刻相同【答案】B【详解】B.当电压表满偏时，在忽略电压表中电流的情况下，通过定值电阻的电流为I=根据电表的改装原理可知，两电流表都是用相同的表头改装，电流表A1ACD.由两表的量程可知，电流表A1示数一定是A2示数的5倍，5可得I2=0.56A,I1=5I2=2.8A所以调节R过程中，当电压表V满偏时，电流表故选B。13．如图所示，为某线性元件甲和非线性元件乙的伏安特性曲线，两图线交于A点，A点坐标为（12V，1.5A），甲的图线与U轴成所夹角θ为45°。若元件甲和元件乙均为纯电阻，则下列说法正确的是（）A．元件乙的电阻随电压的增大而减小B．在A点，甲、乙两元件的电阻相等C．元件甲的电阻为R=k=D．对甲、乙两元件，欧姆定律均不适用【答案】B【详解】A．图线上的点与坐标原点连线的斜率表示电阻的倒数，随电压的增大，元件乙的图线上的点与坐标原点连线的斜率越来越小，则其电阻随电压的增大而增大，故A错误；B．在A点，甲、乙两元件的电压、电流相同，则电阻相等，故B正确；C．I－U图像与坐标原点连线的斜率表示电阻的倒数，元件甲的电阻R=故C错误；D．元件甲和元件乙均为纯电阻，欧姆定律适用，故D错误。故选B。14．如图甲所示，一长方体导电材料的长、宽、高分别为a、b、c；且a>b>c，通入沿PQ方向的电流时，导电材料两端的电压U与其通过的电流I的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（

）A．导电材料两端所加电压为10 V时，其电阻为B．随着所加电压的逐渐增大，该导电材料的电阻逐渐减小C．随着所加电压的逐渐增大，该导电材料的导电性能变差D．该导电材料沿PQ方向通电时比沿MN方向通电时电阻小【答案】B【详解】A．由图乙可知，导电材料两端所加电压为10 V时，通过的电流为0R=故A错误；BC．U−I图线上各点与原点连线的斜率表示电阻，结合图乙可知，随着所加电压的逐渐增大，该导电材料的电阻逐渐减小，则该导电材料的导电性能变好，故B正确，C错误；D．根据电阻定律R=ρlS可知，导电材料的横截面积越大，长度越小，导电材料的电阻越小，所以该导电材料沿PQ方向通电时比沿故选B。二、多选题15．在一质量分布均匀的圆柱形金属棒的两端加上恒定电压U后，单位时间内通过横截面的电荷量为q1，金属棒的电阻率为ρ1、电阻为R1，内部自由电荷定向移动的速率为v₁；将该金属棒的长度拉伸至原来的2倍，金属棒仍为圆柱形，其两端电压仍为U时，单位时间内通过横截面的电荷量为q2，拉长后的金属棒的电阻率为ρ2A．q1=4q2 B．ρ2=4【答案】ACD【详解】ABD．同一金属棒，电阻率不变，体积不变，将金属棒拉长为原来2倍，根据V=SL可知，横截面积S变为原来的12R=ρ电阻为原来4倍，加同样的电压，根据欧姆定律I=可知，电流为原来的14I=可知在单位时间内通过横截面的电荷量为原来的14C．根据电流微观表达式有I=nevS变形得v=其中n、e保持不变，由上分析，可知横截面积S变为原来的12，电流为原来的1v故C正确。故选ACD。16．由欧姆定律I=UR导出U=IR和A．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．导体的电阻由导体本身的物理条件决定，跟导体两端的电压及流过导体的电流的大小无关C．对确定的导体，其两端电压和流过它的电流的比值就是它的电阻值D．一定的电流流过导体，电阻越大，其电压降越大【答案】BCD【详解】AB．导体的电阻由导体本身的性质决定，由长度、横截面积和材料决定，跟导体两端的电压及流过导体的电流的大小无关，故A错误，B正确；C．由欧姆定律I=UD．根据U=IR可知，一定的电流流过导体，电阻越大，其电压越大，即电阻两端的电压降越大，故D正确。故选BCD。17．自动体外除颤器（简称AED）治疗时，把两电极板放于心颤患者心脏附近的皮肤上，按下放电按钮，让一部分电荷通过心脏，使之恢复正常跳动。一般体外除颤能量（电容器储存的电能）在200～300J之间。若除颤器的电容器电容为16μF，在某次治疗时设定除颤能量为200J，在2ms时间内放电至两极板间电压为零。已知充电后电容器储存的电能表达式为E＝12CU2，其中C表示电容器的电容，U表示电容器极板间的电压。下列说法正确的是（

A．充电完成后，两极板之间的电压为5×103VB．放电完成后电容器的电容变为零C．该次治疗过程通过人体组织的电荷量为0.08CD．该次治疗过程平均放电电流为40A【答案】ACD【详解】A．由公式E=代入数据解得U=5×故A正确；B．电容器的电容与所带电量无关，由其本身决定，故B错误；C．由公式Q=CU得该次治疗过程通过人体组织的电荷量为Q=0.08故C正确；D．由电流的定义有I=故D正确。故选ACD。18．对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻的理解其物理本质。一段长为l、电阻率为ρ、横截面积为S的细金属直导线，单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e、质量为m。经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞，该碰撞过程将对电子的定向移动形成一定的阻碍作用，该作用可等效为施加在电子上的一个沿导线的平均阻力，若电子受到的平均阻力大小与电子定向移动的速率成正比，比例系数为k。下列说法正确的是（）A．比例系数k=neρB．比例系数k与导线中自由电子定向移动的速率v无关C．当该导线通有恒定的电流I时导线中自由电子定向移动的速率v=D．金属中的自由电子定向移动的速率不变，则电场力对电子做的功与阻力对电子做的功相同【答案】BC【详解】C．一小段时间ΔtN=nSv电荷量为Q=Ne=neSv根据电流的定义有I=故C正确；AB．长度为l的一段导体，则电子做定向移动时满足电场力与阻力相等，则kv=Ee=U=IR=neSv⋅ρ所以k=n故A错误，B正确；D．电场力对电子做正功，阻力对电子做负功，故D错误。故选BC。19．如图甲所示，一块均匀的长方体样品甲，长为a、宽为b、厚为c，沿着CD方向测得的电阻为R；如图乙所示，另一块均匀的长方体样品乙，长为d，宽为d，厚为c，甲、乙两种样品材料相同，下列说法正确的是（

）

A．两块样品的电阻率为ρ=B．样品甲沿AB方向的电阻为aC．样品乙沿GH方向的电阻为aD．减小d，不改变c，样品乙沿GH方向的电阻不变【答案】BD【详解】A．设两块样品的电阻率为ρ，根据电阻定律得出样品甲沿CD方向的电阻R=ρ解得ρ=A错误；B．样品甲沿AB方向的电阻R结合ρ=综合解得RB正确；C．样品乙沿GH方向的电阻R结合ρ=综合解得RC错误；D．由R可知样品乙沿GH方向的电阻与d无关，与c有关，所以减小d，不改变c，沿GH方向的电阻不变，D正确。故选BD。20．两根长度相同，直径之比为d1A．它们的电阻之比为3∶1B．它们的电流之比为1∶9C．它们的电子移动速率之比为9∶1D．它们两端的电势差之比为9∶1【答案】CD【详解】A．根据电阻定律R=ρ它们的电阻之比为R故A错误；B．串联电路各处电流相等，它们的电流之比为1:1，故B错误；C．根据I=nqSv得nq(解得v它们的电子移动速率之比为9:1，故C正确；D．它们两端的电势差之比为U故D正确。故选CD。21．某学习小组描绘了三种电学元件的伏安特性曲线，如图甲、乙所示，则（）A．图甲中，电学元件A若为电阻，可当作定值电阻使用B．图甲中，两电学元件阻值的关系为RC．图乙中，电学元件为非线性元件D．图乙可能是小灯泡的伏安特性曲线【答案】AC【详解】A．在电阻的I−U曲线中，斜率为电阻的倒数，根据图甲可知电学元件A的I−U图线斜率恒定，故若A为电阻，可当作定值电阻使用，故A正确；B．从图甲可以看出，当两者电流相等时，A的电压较大，根据R=可知R故B错误；C．由图乙可知，其电学元件为非线性元件，故C正确；D．小灯泡的电阻随灯泡两端的电压增加电阻变大，因此图乙不可能是小灯泡的伏安特性曲线，故D错误。故选AC。三、实验题22．某同学改装和校准电流表的电路图如图所示，图中虚线框内是电流表的改装电路。（1）已知表头G满偏电流为100μA，表头上标记的内阻值为900Ω，R1、R2和R0是定值电阻。若开关S2掷于b接线柱，电流表的量程为1mA；若开关S2掷于c接线柱，电流表的量程为10mA。则根据题给条件，定值电阻的阻值应选R1=Ω，R2=Ω（2）用量程为1mA，内阻为800Ω的标准电流表对改装表1mA挡的不同刻度进行校准。所用电池的电动势为E；定值电阻R0有两种规格，阻值分别为2kΩ和3kΩ。为了方便实验中调节电流，图中R0应选用阻值为kΩ的定值电阻（3）若由于表头G上标记的内阻值不准，造成改装后电流表的读数比标准电流表的读数偏小，则表头G内阻的真实值（填“大于”或“小于”）900Ω

【答案】10902大于【详解】（1）[1][2]开关S2掷于b接线柱，电流表的量程为1mA；若开关S2掷于c接线柱，电流表的量程为10mA，由图示电路图可知I代入数据解得R1=10Ω，R2=90Ω（2）[3]为方便实验操作，R0应选用阻值为2kΩ的定值电阻。（3）[4]改装后的电流表读数偏小，说明分流电阻分流偏小，并联电阻阻值偏大，改装电流表并联电阻阻值为R=则电流表Rg偏大，即表头G内阻的真实值大于900Ω。23．某同学改装和校准电压表的电路图如图所示，图中虚线框内是电压表的改装电路。(1)已知表头G满偏电流为100μA，表头上标记的内阻值为900Ω，R1和R2是定值电阻。利用R1和表头构成1mA的电流表，然后再将其改装为量程为3V的电压表。则根据题给条件，定值电阻的阻值应选R1=Ω，R2=Ω。(2)用量程为3V、内阻为2500Ω的标准电压表V对改装电压表进行校准。在闭合开关S前，滑动变阻器的滑动端P应靠近端（填“A”或“B”）。【答案】(1)1002910(2)A【详解】（1）[1]根据题意，R1与表头G构成1mA的电流表，则I解得R[2]此时电流表的电阻为R然后再将其与R2串联改装为量程为3V的电压表，则I联立解得R（2）用量程为3