2024-2025学年高中物理第十一章电路及其应用单元评估练习含解析新人教版必修第三册

PAGEPAGE10第十一章电路及其应用单元评估时间：90分钟分值：100分一、选择题(1～6为单选，每小题3分；7～10为多选，每小题4分，共34分)1．有四个金属导体，它们的伏安特性曲线分别是图中的a、b、c、d，则电阻最大的是(D)A．aB．bC．cD．d解析：伏安特性曲线中斜率是电阻的倒数，所以斜率最小的阻值最大，据图知d的斜率最小，阻值最大，D对．2．一个电压表由表头G与分压电阻R串联而成，如图所示，若在运用中发觉电压表的读数总是比精确值稍小一些，采纳下列哪种措施可以加以改进(D)A．在R上串联一个比R小得多的电阻B．在R上串联一个比R大得多的电阻C．在R上并联一个比R小得多的电阻D．在R上并联一个比R大得多的电阻解析：当电压肯定，减小电阻，表头的电流增大，则读数增大，由于读数只是稍小，应略减小电阻，故选D.3．如图所示，P为一块半圆形薄电阻合金片，先将它按图甲方式接在电阻A、B之间，然后将它再按图乙方式接在电极C、D之间，设AB、CD之间的电压是相同的，则这两种接法电阻大小关系为(B)A．R甲＝eq\f(1,2)R乙B．R甲＝eq\f(1,4)R乙C．R甲＝2R乙D．R甲＝4R乙解析：将四分之一圆形薄合金片看成一个电阻，设为r，图甲中等效为两个电阻并联，R甲＝eq\f(r,2)，图乙中等效为两个电阻串联，R乙＝2r，所以R甲＝eq\f(1,4)R乙，所以B正确．4．在如图所示电路中，AB为粗细匀称、长为L的电阻丝，以A、B上各点相对A点的电压为纵坐标，各点离A点的距离x为横坐标，则U随x变更的图线应为(A)解析：由U＝IRx＝eq\f(E,R)·eq\f(R,L)x＝eq\f(E,L)x，其中E、L均为定值，故U与x成正比．A正确．5．关于电流，下列说法中正确的是(C)A．通过导体横截面的电荷量越多，电流越大B．电子运动的速率越大，电流越大C．单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大D．因为电流有方向，所以电流是矢量解析：电流的大小等于单位时间内流过导体横截面的电荷量，故A错，C对；电流的微观表达式I＝neSv，电流的大小由单位体积的电荷数、每个电荷所带电量、导体的横截面积和电荷定向移动的速率共同确定，故B错；矢量运算遵循平行四边形定则，标量的运算遵循代数法则，电流的运算遵循代数法则，故电流是标量，故D错．6．如图为某限制电路的一部分，已知AA′的输入电压为24V，假如电阻R＝6kΩ，R1＝6kΩ，R2＝3kΩ，则BB′不行能输出的电压是(D)A．12V B．8VC．6V D．3V解析：若两开关都闭合，则电阻R1和R2并联，再和R串联，UBB′为并联电路两端电压，UBB′＝eq\f(\f(R1R2,R1＋R2)UAA′,\f(R1R2,R1＋R2)＋R)＝6V，若S1闭合S2断开，则R1和R串联，UBB′＝eq\f(R1UAA′,R1＋R)＝12V，若S2闭合S1断开，则S2和R串联，UBB′＝eq\f(R2UAA′,R2＋R)＝8V，若两者都断开，则电路断路，UBB′＝0V，故D不行能．7．截面直径为d、长为L的导线两端电压为U，当这三个量中的一个变更时，关于对自由电子定向移动平均速率的影响，下列说法正确的是(ABC)A．电压U加倍时，自由电子定向移动的平均速率加倍B．导线长度L加倍时，自由电子定向移动的平均速率减为原来的一半C．导线截面直径d加倍时，自由电子定向移动的平均速率不变D．导线截面直径d加倍时，自由电子定向移动的平均速率加倍解析：电压U加倍时，由欧姆定律知，电流加倍，由电流的微观表达式I＝neSv知，自由电子定向运动的平均速率v加倍，选项A正确；导线长度L加倍，由电阻定律知，电阻加倍，电流减半，则由电流的微观表达式I＝neSv知，自由电子定向运动的平均速率v减半，选项B正确；导线横截面的直径d加倍，由S＝eq\f(πd2,4)知，横截面积变为原来的4倍，由电阻定律知，电阻变为原来的eq\f(1,4)，电流变为原来的4倍，依据电流的微观表达式I＝neSv知，自由电子定向运动的平均速率v不变，选项C正确，D错误．8．如图所示，R1和R2是同种材料、厚度相同、表面为正方形的导体，但R1的尺寸比R2的尺寸大．在两导体上加相同的电压，通过两导体的电流方向如图所示，则下列说法中正确的是(BD)A．R1中的电流小于R2中的电流B．R1中的电流等于R2中的电流C．R1中自由电荷定向移动的速率大于R2中自由电荷定向移动的速率D．R1中自由电荷定向移动的速率小于R2中自由电荷定向移动的速率解析：设正方形的边长为L、厚度为d，由I＝eq\f(U,R)，R＝ρeq\f(L,S)＝ρeq\f(L,L·d)＝eq\f(ρ,d)，得I＝eq\f(Ud,ρ)，故R1、R2中的电流相等，A错误，B正确．由I＝nqSv＝nqLdv得，L大则v小，C错误，D正确．9．某导体的伏安特性曲线如图所示，则下列说法中正确的是(AD)A．加5V电压时，导体的电阻约是5ΩB．加11V电压时，导体的电阻约是1.4ΩC．由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小D．由图可知，随着电压的减小，导体的电阻不断减小解析：对某些导体，其伏安特性曲线不是直线，但曲线上某一点的eq\f(U,I)值仍表示该点所对应的电阻值．本题中给出的导体加5V电压时，eq\f(U,I)值为5，所以此时电阻为5Ω，A正确；当电压增大时，eq\f(U,I)值增大，即电阻增大，综合推断可知B、C错误，D正确．10．一个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，内阻忽视不计，则(AC)A．当c、d端短路时，a、b之间的等效电阻是40ΩB．当a、b端短路时，c、d之间的等效电阻是40ΩC．当a、b两端接通测试电源时，c、d两端的电压为80VD．当c、d两端接通测试电源时，a、b两端的电压为80V解析：当c、d端短路时，等效电阻R＝R1＋eq\f(R2R3,R2＋R3)＝40Ω，A正确；当a、b端短路时，等效电阻R′＝R2＋eq\f(R1R3,R1＋R3)＝128Ω，B错误；当a、b两端接通测试电源时，依据欧姆定律得I＝eq\f(E,R1＋R3)＝eq\f(100,10＋40)A＝2A，所以Ucd＝IR3＝80V，C正确；当c、d两端接测试电源时，I′＝eq\f(E,R2＋R3)＝eq\f(100,120＋40)A＝eq\f(5,8)A，Uab＝I′R3＝25V，D错误．二、非选择题(共66分)11．(8分)某试验小组利用供应的器材测量某种电阻丝(电阻约为20Ω)材料的电阻率．他们首先把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上，在电阻丝上夹上一个与接线柱c相连的小金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可变更其与电阻丝接触点P的位置，从而变更接入电路中电阻丝的长度．可供选择的器材还有：电池组E(电动势为3.0V，内阻约1Ω)；电流表A1(量程0～100mA，内阻约5Ω)；电流表A2(量程0～0.6A，内阻约0.2Ω)；电阻箱R(0～999.9Ω)；开关、导线若干．他们的试验操作步骤如下：A．用螺旋测微器在三个不同的位置分别测量电阻丝的直径d；B．依据供应的器材，设计并连接好如图甲所示的电路；C．调整电阻箱使其接入电路中的电阻值最大，闭合开关S；D．将金属夹夹在电阻丝上某位置，调整电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L；E．变更金属夹与电阻丝接触点的位置，调整电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表再次满偏．重复多次，记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L.F．断开开关，拆除电路并整理好器材．(1)小明某次用螺旋测微器测量电阻丝直径时其示数如图乙所示，则这次直径的测量值d＝0.726(0.725～0.727)mm.(2)试验中电流表应选择A1(选填“A1”或“A2(3)小明用记录的多组电阻箱的电阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据，绘出了如图丙所示的R­L关系图线，图线在R轴的截距为R0，在L轴的截距为L0，再结合测出的电阻丝直径d，可求出这种电阻丝材料的电阻率ρ＝eq\f(πd2R0,4L0)(用给定的物理量符号和已知常数表示)．解析：(1)由图示螺旋测微器可知，固定刻度是0.5mm，可动刻度是22.6×0.01mm＝0.226mm，金属丝直径d＝0.5mm＋0.226mm＝0.726mm.(2)电路中最大电流约为I＝eq\f(E,R电阻丝＋r)＝eq\f(3,20＋1)A≈0.14A，不到0.6A的四分之一，假如运用电流表A2试验误差较大，因此电流表应选A1.(3)由试验步骤可知，外电路电阻不变，由串联电路特点可知，外电路总电阻R总＝R＋R电阻丝＝R＋ρeq\f(L,S)＝R＋ρeq\f(L,π\f(d,2)2)＝R＋ρeq\f(4L,πd2)，由题图丙可知，当电阻丝接入电路的长度为零时，电路总电阻R总＝R0，则R＋ρeq\f(4L,πd2)＝R0，R＝R0－ρeq\f(4L,πd2)，图象斜率的肯定值|k|＝eq\f(R0,L0)＝eq\f(4ρ,πd2)，则电阻率ρ＝eq\f(πd2R0,4L0).12．(16分)(1)为了测量电阻，现取一只已经完成机械调零的多用电表，如图1甲所示，请依据下列步骤完成电阻测量：①将K旋转到电阻挡“×100”的位置．②将插入“＋”“－”插孔的表笔短接，旋动部件D(选填“C”或“D”)，使指针对准电阻的“0”刻度线．③将调好零的多用电表按正确步骤测量一电学元件P的电阻，P的两端分别为a、b，指针指示位置如图甲所示．为使测量比较精确，应将选择开关旋到“×10”(选填“×1”“×10”或“×1k”)的倍率挡位上，并重新调零，再进行测量．(2)多用电表电阻挡的内部电路如图1乙虚线框中所示，电源电动势为E、内阻为r，R0为调零电阻，Rg为表头内阻，电路中电流I与待测电阻的阻值Rx的关系式为I＝eq\f(E,Rg＋R0＋Rx＋r).(3)某同学想通过多用电表中的欧姆挡去测量一量程为3V的电压表内阻．该同学将欧姆挡的选择开关拨至“×1k”的倍率挡，并将红、黑表笔短接调零后，应选用图2中A(选填“A”或“B”)方式连接．在进行了正确的连接、测量后，欧姆表的读数如图3甲所示，读数为3×104Ω，这时电压表的读数如图乙所示．若该欧姆挡内阻为24kΩ，则可算出欧姆挡内部所用电池的电动势为2.9(计算结果保留两位有效数字)V.解析：(1)②将插入“＋”“－”插孔的表笔短接，旋动部件D，使指针对准电阻的“0”刻度线；③指针偏转角度过大，说明所选挡位太大，应换“×10”挡．(2)依据图乙，多用电表测电阻的原理是闭合电路欧姆定律，则有：I＝eq\f(E,Rg＋R0＋Rx＋r).(3)欧姆表的正极插孔与内部电源的负极相连，与电压表构成一闭合回路，电流从负极流出，进入电压表的正极，所以选择图A正确；欧姆表的读数为：30×1kΩ＝30kΩ，电压表的读数为：1.60V．由题意知欧姆表的内阻为24kΩ，与电压表的内阻30kΩ串联，由欧姆定律可知：E＝I(R＋r)＝eq\f(1.60,30000)×(2.4×104＋3×104)V≈2.9V.13．(12分)如图甲为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P、Q为电极，设a＝1m，b＝0.2m，c＝0.1m，当里面注满某电解液，且P、Q间加上电压后，其U­I图象如图乙所示，当U＝10V时，求电解液的电阻率ρ是多少？答案：40Ω·m解析：由题图乙可求得U＝10V时，电解液的电阻R＝eq\f(U,I)＝eq\f(10,5×10－3)Ω＝2000Ω.由题图甲可知电解液容器长l＝a＝1m截面积S＝bc＝0.02m结合电阻定律R＝ρeq\f(l,S)得ρ＝eq\f(RS,l)＝eq\f(2000×0.02,1)Ω·m＝40Ω·m.14．(14分)神经系统中，把神经纤维分为有髓鞘与无髓鞘两大类．现代生物学认为，髓鞘是由多层(几十层到几百层不等)类脂物质——髓质累积而成的，髓质具有很大的电阻．已知蛙有髓鞘神经，髓鞘的厚度只有2μm左右，而它在每平方厘米的面积上产生的电阻却高达1.6×105Ω.(1)若不计髓质片层间的接触电阻，请计算髓质的电阻率．(2)若有一圆柱体是由髓质制成的，该圆柱体的体积为32πcm3，当在其两底面上加上1000V的电压时，通过该圆柱体的电流为10πμA，求圆柱体的底面半径和高．答案：(1)8×106Ω·m(2)4cm2cm解析：(1)由电阻定律得R＝ρeq\f(l,S)解得ρ＝eq\f(RS,l)＝eq\f(1.6×105×1×10－4,2×10－6)Ω·m＝8×106Ω·m.(2)由部分电路欧姆定律得R＝eq\f(U,I)由圆柱体体积公式得πr2h＝V由电阻定律得R＝ρeq\f(h,πr2)联立解得r＝4cm，h＝2cm.15．(1