2025年高考物理 人教版必修第3册第11章　第3节含答案

2025年高考物理人教版必修第3册第11章第3节含答案2025年高考物理人教版必修第3册第11章第3节含答案第十一章第3节课后知能作业基础巩固练1．(2024·福建三明期末)测定金属丝的电阻率实验中：(1)用螺旋测微器和游标卡尺分别测量金属丝的直径和长度，如下图所示，螺旋测微器的读数为________mm，游标卡尺的读数为________mm。(2)用伏安法测电阻丝的电阻值，如图甲所示的电表使用0～0.6A量程时，图中示数为________A；如图乙所示的电表使用0～15V量程时，图中示数为________V。答案：1.416/1.415/1.41742.400.448.5解析：(1)螺旋测微器的分度值为0.01mm，所以金属丝的直径为d＝1mm＋41.6×0.01mm＝1.416mm。该游标卡尺为20分度，分度值为0.05mm，所以金属丝的长度为L＝4.2cm＋8×0.05mm＝42.40mm。(2)电流表使用0～0.6A量程时，分度值为0.02A，所以示数为0.44A；电压表使用0～15V量程时，分度值为0.5V，所以示数为8.5V。2．(2024·北京东城期中)(1)某同学用螺旋测微器测量一个圆柱导体的直径，测得读数________mm。(2)用游标卡尺测量小球直径，读数为________mm。答案：(1)8.524～8.526(2)22.6解析：(1)螺旋测微器读数为d＝8.5mm＋2.5×0.01mm＝8.525mm，由于最后一位是估读，所以读数在8.524mm～8.526mm之间即可。(2)游标卡尺读数为d＝22mm＋6×0.1mm＝22.6mm。3．某实验小组利用图甲所示的电路测量金属丝的电阻率(图中Rx表示待测金属丝的电阻)。(1)正确操作螺旋测微器，测量金属丝的直径结果如图乙所示，则该次测得的金属丝的直径为________mm；(2)图中已连接了部分导线。请根据甲图补充完成图中实物间的连线；(3)连接好电路后，开关S闭合前滑动变阻器的滑片应滑至________(选填“左端”或“右端”)；(4)实验中发现电压表的量程无法满足实验要求，某同学将量程为4mA、内阻为120Ω的灵敏电流计G与阻值为R1的定值电阻串联后，改装成量程为6V的电压表，则R1＝________Ω；(5)用刻度尺测得被测金属丝接入电路的长度为l，螺旋测微器测得金属丝的直径为d，用电流表和电压表测得金属丝的电阻为Rx，则被测金属丝的电阻率为ρ＝________(用题中所给物理量的字母表示)。答案：(1)2.095/2.094/2.096(2)见解析图(3)左端(4)1380(5)eq\f(πd2Rx,4l)解析：(1)螺旋测微器的精度为0.01mm，测得的金属丝的直径为d＝2mm＋9.5×0.01mm＝2.095mm。(2)根据图甲电路，实物连线如图所示。(3)连接好电路后，闭合开关时为了安全应保证电流表的电流最小，则将滑片滑至左端，支路电流为零最安全。(4)根据串联分压可知，改装电压表的原理为U＝Ig(Rg＋R1)解得R1＝eq\f(U,Ig)－Rg＝eq\f(6,4×10－3)Ω－120Ω＝1380Ω。(5)根据电阻定律Rx＝ρeq\f(l,S)有ρ＝eq\f(RxS,l)可得电阻率为ρ＝eq\f(πd2Rx,4l)。能力提升练4．(2024·安徽模拟预测)某同学为了测量一根粗细均匀的金属丝的电阻率，设计了如图甲所示的电路，电路中的ab是一段金属丝。除金属丝外，实验室提供的器材还有：A．电源(电动势E＝3V，内阻未知)B．电流表(量程0～0.6A，内阻未知)C．定值电阻R1(阻值5Ω)D．定值电阻R2(阻值100Ω)E．开关、导线若干(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径d，应该在________(填“同一”或“不同”)位置测量3次，取平均值。某次示数如图乙所示，则金属丝的直径为________mm；(2)为了准确、方便的测量电路中的电流，定值电阻R0应选择________(填“R1”或“R2”)；(3)闭合开关S，将金属夹从金属丝的最左端a逐渐向右移动，依次记下相应的滑片到a端的距离l和对应的电流表的示数I，利用测量的多组l、I，做出eq\f(1,I)－l图像，测得图像直线的斜率为k，若不考虑温度的变化，则金属丝电阻率的测量值ρ＝________(用d、E、k表示)；(4)若eq\f(1,I)－l图像的纵截距已知，为测出电流表的内阻，还需要测量________(用文字表述)。答案：(1)不同2.000(1.998～2.002)(2)R1(3)eq\f(πEkd2,4)(4)电源的内阻解析：(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，应该在不同的位置测量3次，取平均值；由于螺旋测微器的精度为0.01mm，所以金属丝的直径d＝2.000mm。(2)由于电流表的量程为0～0.6A，电源的电动势E为3V，为了移动金属夹时，电路中电流变化明显，所以保护电阻选R1。(3)设电流表内阻为RA，电源内阻为r，根据电阻定律以及闭合电路的欧姆定律，可知金属丝接入电路的电阻Rx＝ρeq\f(l,S)，其中S＝eq\f(1,4)πd2，又I＝eq\f(E,R0＋RA＋r＋Rx)代入得eq\f(1,I)＝eq\f(4ρ,Eπd2)l＋eq\f(R0＋RA＋r,E)所以k＝eq\f(4ρ,Eπd2)解得ρ＝eq\f(πEkd2,4)。(4)eq\f(1,I)－l图像的纵截距b＝eq\f(R0＋RA＋r,E)所以为了测出电流表的内阻RA，还需要测量电源的内阻r。5．某实验小组的同学在实验室找到了一段粗细均匀、电阻率较大的电阻丝，设计了如图甲所示的电路进行了实验探究，其中MN为电阻丝，用螺旋测微器测得其直径大小为D，R0是阻值为0.70Ω的定值电阻。正确接线后，闭合开关S，调节滑片P，记录电压表示数U、电流表示数I以及对应的PN长度x，通过调节滑片P，记录多组U、I、x的值。(1)用螺旋测微器测量电阻丝横截面的直径D，示数如图乙所示，D＝________mm。(2)根据实验数据绘出的U－I图像如图丙所示，由图丙可得电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω(结果均保留两位有效数字)；由于电表内阻的影响，通过图像法得到的电动势的测量值________其真实值(选填“大于”“等于”或“小于”)。(3)根据实验数据可进一步绘出eq\f(U,I)－x图像如图丁所示，根据图像可得电阻丝的电阻率ρ＝________Ω·m(结果保留两位有效数字)。答案：(1)7.985(7.984～7.986)(2)1.50.30小于(3)2.5×10－4解析：(1)螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和，所以电阻丝横截面的直径为D＝7.5mm＋48.5×0.01mm＝7.985mm。(2)根据欧姆定律可得U＝E－I(r＋R0)，可知U－I图像的纵轴截距等于电动势，则有E＝b＝1.5V，U－I图像的斜率绝对值为r＋R0＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝eq\f(1.5－1.0,0.5)Ω＝1.0Ω，解得内阻为r＝0.30Ω。考虑电压表分流的影响，设电压表内阻为RV，根据闭合电路的欧姆定律可得E真＝U＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(I＋\f(U,RV)))(r真＋R0)，整理可得U＝eq\f(RV,RV＋R真＋R0)E真－eq\f(RVr真＋R0,RV＋r真＋R0)I，可知U－I图像的纵轴截距为b＝eq\f(RV,RV＋r真＋R0)E真，则E测<E真，可知由于电表内阻的影响，通过图像法得到的电动势的测量值小于其真实值。(3)根据欧姆定律可得eq\f(U,I)＝ρeq\f(x,S)＋RA，可知eq\f(U,I)－x图线的斜率为k＝eq\f(ρ,S)，可知电阻丝的电阻率为ρ＝kS＝eq\f(2.7－0.2,0.5)×π×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(7.985×10－3,2)))2Ω·m＝2.5×10－4Ω·m。6．实验小组设计实验方案测量长度为l的中空圆柱形金属工件的电阻率。实验室提供的器材有：A．电源E(电动势为4.5V，内阻未知)B．电压表(量程3V，内阻为2kΩ)C．电压表(量程3V，内阻约为2kΩ)D．变阻箱R(0～9999.9Ω)E．定值电阻R0：10Ω、100Ω、1kΩ、10kΩ各一个F．游标卡尺(20分度)G．开关一个，导线若干(1)组员们用游标卡尺测量金属工件的外径d1和内径d2。使用前检查发现主尺和游标尺的零刻度线不能对齐，如图甲。组员们决定仍然使用该尺进行测量，其中测量内径时，把结构图乙中的部件________(选填“a”“b”“c”或“d”)紧贴圆柱形金属工件测量内径，记录此时游标卡尺示数为________mm(图丙)，修正后内径d2＝________mm。(2)为了满足测量要求，实验小组设计图丁实验方案测量工件的电阻，其中电压表V1是器材中的________(选填器材前的字母符号)，V2是器材中的另外一只电压表，定值电阻R0选用________Ω。(3)闭合开关，调节电阻箱阻值，记录每个阻值R对应的电压表V1的示数U1和电压表V2的示数U2；根据数据作出eq\f(U1,U2)－eq\f(1,R)图像，斜率为k，如图戊，不计电压表V2的分流影响，此工件的电阻率为________(使用题中所给物理量的符号表示)。(4)考虑电压表V2的分流影响，应用此方法测得的电阻率________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。答案：(1)a7.657.50(2)B1k(3)eq\f(3πkd\o\al(2,1)－d\o\al(2,2),8l)(4)不变解析：(1)测量内径应使用内测量爪，故选a；游标卡尺的读数为主尺刻度与游标尺刻度之和，所以游标卡尺的示数为7mm＋13×0.05mm＝7.65mm，修正后内径为d2＝7.65mm－(0mm＋3×0.05mm)＝7.50mm。(2)由于电压表V1与电阻R0串联，所以电压表V1的内阻已知，故选B；由于电源电动势为4.5V，而电压表V1的量程为3V，所以串联的电阻R0的阻值为R0＝eq\f(4.5－3,\f(3,2))kΩ＝1kΩ。(3)根据欧姆定律可得Rx＝eq\f(\f(3,2)U1－U2,\f(U2,R))整理可得eq\f(U1,U2)＝eq\f(2Rx,3)·eq\f(1,R)＋eq\f(2,3)＝keq\f(1,R)＋eq\f(2,3)根据电阻定律可得Rx＝ρeq\f(l,S)，S＝eq\f(1,4)π(deq\o\al(2,1)－deq\o\al(2,2))，联立可得ρ＝eq\f(3πkd\o\al(2,1)－d\o\al(2,2),8l)。(4)考虑电压表V2的分流影响，根据欧姆定律有Rx＝eq\f(\f(3,2)U1－U2,\f(U2,R)＋\f(U2,RV))，整理可得eq\f(U1,U2)＝eq\f(2Rx,3)·eq\f(1,R)＋eq\f(2,3)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(RV＋Rx,RV)))，eq\f(U1,U2)－eq\f(1,R)图像的斜率为k＝eq\f(2Rx,3)与电压表内阻无关，测得电阻值不变，电阻率不变。第十一章第4节课后知能作业基础巩固练1.如图所示的电路中，R1＝1Ω，R2＝2Ω，R3＝3Ω，闭合开关，那么通过电阻R1、R2、R3的电流之比I1∶I2∶I3为()A．1∶2∶3 B．3∶2∶1C．2∶1∶3 D．3∶1∶2答案：C解析：由图可知，R1与R2并联后与R3串联，则I1＋I2＝I3，R1与R2并联，根据并联电路电流与电阻关系，可得eq\f(I1,I2)＝eq\f(R2,R1)＝eq\f(2,1)，以上各式联立，解得I1∶I2∶I3＝2∶1∶3，故选C。2.如图所示，图线a、b分别表示电阻R1、R2的伏安特性曲线，下列说法中正确的是()A．R1∶R2＝1∶4B．R1∶R2＝2∶1C．将R1与R2串联在电路中，它们两端的电压之比为2∶1D．将R1与R2并联在电路中，通过它们的电流之比为2∶1答案：D解析：根据电阻的定义式R＝eq\f(U,I)和题中图像可知，当电流都为2A时，电阻之比等于电压之比R1∶R2＝U1∶U2＝1∶2，故A、B错误；根据公式U＝IR得当两个电阻中的电流相等时，它们两端的电压之比U1∶U2＝IR1∶IR2＝R1∶R2＝1∶2，故C错误；将R1与R2并联在电路中，加在它们两端的电压是相等的，所以通过它们的电流之比为电阻之比的反比，得I1∶I2＝R2∶R1＝2∶1，故D正确。故选D。3．大量程电压表、电流表都是由灵敏电流表G和变阻箱R改装而成的，如图为改装后的电表，图中灵敏电流表G的满偏电流均为Ig，内阻均为Rg，变阻箱R接入电路的阻值均为R0。下列说法正确的是()A．甲表是电压表，改装后的量程为Ig(Rg＋R0)B．甲表是电流表，若增大变阻箱R接入电路的阻值，则改装表的量程减小C．乙表是电流表，改装后的量程为eq\f(IgRg＋R0,R0)D．乙表是电压表，若减小变阻箱R接入电路的阻值，则改装表的量程增大答案：B解析：电流表的改装需要并联一个分流电阻，故改装后甲表是电流表，改装后量程为表头G的电流满偏时通过改装表的总电流，即量程I＝Ig＋eq\f(IgRg,R0)＝eq\f(IgR0＋Rg,R0)，所以并联的分流电阻越大，其量程越小，故A错误、B正确；电压表的改装需要串联一个分压电阻，故改装后乙表是电压表，改装后量程为表头G的电流满偏时加在改装表两端的总电压，即量程U＝IgRg＋IgR0＝Ig(Rg＋R0)，所以串联的分压电阻越小，其量程越小，故C、D错误。故选B。4.如图所示是一个双量程电压表，表头是一个内阻Rg＝300Ω，满刻度电流为Ig＝1mA的毫安表，现接成量程分别为3V和15V的两个量程，则所串联的电阻R1和R2分别为()A．3000Ω，1.5×104ΩB．3000Ω，1.2×104ΩC．2700Ω，1.5×104ΩD．2700Ω，1.2×104Ω答案：D解析：由题意可得，接3V时，表头与电阻R1串联，满偏电压为3V，由欧姆定律可知Ig＝eq\f(U1,Rg＋R1)，解得R1＝2700Ω；由题意可得，接15V时，表头与电阻R1、R2串联，满偏电压为15V，由欧姆定律可知Ig＝eq\f(U2,Rg＋R1＋R2)，解得R2＝12000Ω。故选D。5.如图甲、乙所示，用伏安法测电阻时，用两种方法把电压表和电流表连入电路。则下列说法中正确的是()A．采用甲图时，电阻的测量值大于真实值B．采用乙图时，电阻的测量值小于真实值C．采用甲图时，误差来源于电压表的分流效果D．为了减小实验误差，测量小电阻时宜选用乙图答案：C解析：甲图是电流表外接，电压表所测的电压是准确的，由于电压表的分流作用，使得电流表测量值偏大，由R＝eq\f(U,I)，所以计算的电阻值偏小，即采用甲图时，电阻的测量值小于真实值；乙图是电流表内接，电流表所测量的是准确的，由于电压表分压，电压表测量值偏大，由R＝eq\f(U,I)可知计算的电阻值偏大，即采用乙图时，电阻的测量值大于真实值，故A、B错误，C正确；为了减小误差，测量小电阻时，用甲图时电压表分得的电流可以忽略不计，即为了减小实验误差，测量小电阻时宜选用甲图，故D错误。故选C。6.(2024·湖南郴州期末)如图是电饭锅的电路图，下列说法正确的是()A．开关闭合，两电阻的电压相等B．开关闭合，两电阻的电流相等C．开关断开，两电阻的电压相等D．开关断开，两电阻的电流相等答案：D解析：开关闭合，电阻R1被短路，电阻R1两端电压为零，流经电阻R1电流为零。电阻R2两端电压为220V，电流不为零。故两电阻的电压不相等，两电阻的电流不相等，故A、B错误；开关断开，电阻R1和电阻R2串联，两端电压之比eq\f(U1,U2)＝eq\f(R1,R2)，两电阻的电压不一定相等，故C错误；开关断开，两电阻串联，两电阻的电流相等，故D正确。故选D。能力提升练7．两个定值电阻R1、R2串联接在U＝12V的直流电源上，把一个内阻不是远大于R1、R2的电压表接在R1的两端，如图所示，电压表示数为8V，如果把它改接在R2的两端，则电压表的示数将()A．小于4V B．等于4VC．大于4V而小于8V D．大于8V答案：A解析：电压表接在R1两端，电压表的示数8V，则此时R2两端的电压为4V；把此表改接在R2两端时，由于电压表的内阻不是远大于R1、R2，电压表与R2并联的阻值小于R2，分压值也减小，而R1与并联部分串联，总电压U＝12V，则R1的电压大于8V，电压表与R2并联电路的电压小于4V。故选A。8.某同学设计了如图所示的电路进行电表改装，已知电流表A的量程为500mA，内阻RA＝0.4Ω，R1＝RA，R2＝7RA。则若将接线柱()A．1、2接入电路时，最大可以测量的电流为0.5AB．1、2接入电路时，最大可以测量的电压为0.1VC．1、3接入电路时，最大可以测量的电压为3.0VD．1、3接入电路时，最大可以测量的电流为0.5A答案：C解析：1、2接入电路时，最大可以测量的电流为I12＝IA＋eq\f(IARA,R1)＝1000mA＝1A，故A错误；1、2接入电路时，最大可以测量的电压为U12＝IARA＝0.2V，故B错误；1、3接入电路时，最大可以测量的电流为I13＝IA＋eq\f(IARA,R1)＝1000mA＝1A，故D错误；1、3接入电路时，最大可以测量的电压为U13＝IARA＋I13R2＝3.0V，故C正确。故选C。9.如图所示电路中，R1＝R3＝12Ω，R2＝3Ω，电流表、电压表均视为理想电表。开关S断开与闭合时，外电路的总电阻分别为()A．9Ω、15Ω B．15Ω、9ΩC．9Ω、24Ω D．15Ω、24Ω答案：B解析：开关S断开时，电路如图所示电路的总电阻为R＝R1＋R2＝15Ω；开关S闭合，电路如图所示可知R1与R3并联，之后再与R2串联，电路的总电阻为R＝eq\f(R1·R3,R1＋R3)＋R2＝9Ω。故选B。10.如图所示的电路中，R1＝4Ω，R2＝R3＝2Ω，若在a、c两点之间加上U＝5V的电压，则电流表的读数为(