【备战2022】高考物理选择题专题强化训练：半导体及其应用 超导及其应用

这是一份【备战2022】高考物理选择题专题强化训练：半导体及其应用 超导及其应用，共12页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题（共24小题；共96分）
1. 欧姆不仅发现了欧姆定律，还研究了电阻定律，有一个长方体型的金属电阻，材料分布均匀，边长分别为 a 、 b 、 c，且 a>b>c。电流沿以下方向流过该金属电阻，其中电阻的阻值最小的是
A. B.
C. D.

2. 一只普通白炽灯，不通电时灯丝的电阻为 R1，正常发光时灯丝的电阻为 R2，则
A. R1>R2 B. R1=R2
C. R1
3. 有一段长 1 m 电阻丝，电阻是 10 Ω，现把它均匀拉伸到长为 5 m 的电阻丝，则电阻变为
A. 10 ΩB. 50 ΩC. 150 ΩD. 250 Ω

4. 如图所示，a 、 b 分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀的电阻丝的伏安特性曲线，下列判断中正确的是
A. a 代表的电阻丝较粗
B. b 代表的电阻丝较粗
C. a 电阻丝的阻值小于 b 电阻丝的阻值
D. 图线表示的电阻丝的阻值与电压成正比

5. 关于电阻和电阻率的说法中，正确的是
A. 将一根导线等分为二，则半根导线的电阻和电阻率都是原来的二分之一
B. 由 R=UI 可知导体的电阻与导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比
C. 导体对电流的阻碍作用叫做导体的电阻，因此只有导体中有电流通过时才有电阻
D. 某些金属、合金和化合物的电阻率随温度的降低会突然减小为零，这种现象叫做超导现象

6. 用电器到发电站的距离为 l，线路上的电流为 I，已知输电线的电阻率为 ρ。为使线路上的电压降不超过 U，那么，输电线的横截面积的最小值为
A. ρlR B. 2ρlIU C. UρlI D. 2UlIρ

7. 如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长 ab=2bc，当将 A 与 B 接入电压为 U(V) 的电路中时，电流为 I；若将 C 与 D 接入电压为 U(V) 的电路中，则电流为
A. 4I B. 2I C. 12I D. 14I

8. 下列说法中正确的是
A. 由 R=UI 可知，电阻与电压、电流都有关系
B. 据 ρ=RSl 可知，导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积 RS 成正比，与导体的长度 l 成反比
C. 各种材料的电阻率都与温度有关，金属的电阻率随温度的升高而减小
D. 所谓超导体，当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时，它的电阻率突然变为零

9. 金属铂的电阻率随温度改变而发生较明显的变化，下列图中能大致表示用金属铂制成的导线的伏安特性曲线的是
A. B.
C. D.

10. 甲、乙两根粗细相同的不同导线，电阻率之比为 1:2，长度之比为 4:1，那么两根导线加相同的电压时，其电功率之比是
A. 8:1 B. 2:1 C. 1:2 D. 1:1

11. 在如图甲所示的电路中，AB 为粗细均匀、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 变化的图线应为图乙中的
A. B.
C. D.

12. 在如图所示电路中，AB 为粗细均匀，长为 L 的电阻丝，以 AB 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 变化的图线应为下图中的
A. B.
C. D.

13. 如图所示，用电阻率为 ρ 、横截面积为 S 的硬导线做成一个边长为 L 的方框，其中一边串接有一理想电流表，方框的右半部分位于匀强磁场区域中，磁场方向垂直纸面向里，当磁感应强度大小随时间的变化率 ΔBΔt=k>0 时，电流表示数为 I1；当磁场的磁感应强度大小为 B, 线框绕虚线以角速度 ω=kB 匀速转动时，电流表示数为 I2, 则 I1:I2 为
A. 2:1 B. 2:1 C. 1:1 D. 2:2

14. 如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长 lab=2lbc。当将 A 与 B 接入电压为 U(V) 的电路中时，电流为 I；若将 C 与 D 接入电压为 U(V) 的电路中，则电流为
A. 4 I B. 2 I C. 12 I D. 14 I

15. 两只灯泡 L1 和 L2 串联在电路中均处于发光状态，若 L1 的灯丝断了，则导致 L2 也不能发光。现将 L1 的灯丝搭接上，并重新接在原电路中，设两灯泡串联的电路两端电压保持不变，则此时 L1 的亮度与灯丝未断时比较将
A. 不变B. 变亮
C. 变暗D. 条件不足，无法判断

16. 两根同种材料制成的电阻丝 a 和 b，a 的长度和横截面的直径均为 b 的两倍，要使两电阻丝接入电路后消耗的电功率相等，加在它们两端的电压之比 Ua:Ub 为
A. 1:1 B. 2:1 C. 2:1 D. 1:2

17. 甲、乙两根保险丝均为同种材料制成，直径分别是 d1＝0.5 mm 和 d2＝1 mm，熔断电流分别为 2.0 A 和 6.0 A。把以上两根保险丝各取等长一段并联后再接入电路中，允许通过的最大电流是
A. 6.0 A B. 7.5 A C. 10.0 A D. 8.0 A

18. 神经系统中，把神经纤维分为有髓鞘和无髓鞘两大类，现代生物学认为，髓鞘是由多层类脂物质 −− 髓质累积而成，具有很大的电阻，经实验测得髓质的电阻率为 ρ=8×106 Ω⋅m。某生物体中某段髓质神经纤维可看做高 20 cm 、半径为 4 cm 的圆柱体，当在其两端加上电压 U=100 V 时，该神经发生反应，则引起神经纤维产生感觉的最小电流为
A. 0.31 μA B. 0.62 μA C. 0.15 μA D. 0.43 μA

19. 如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长 PQ=10 cm，QN=5 cm，当将 A 与 B 接入电压为 U 的电路中时，电流强度为 1 A，若将 C 与 D 接入电压为 U 的电路中，则电流为
A. 4 A B. 2 A C. 12 A D. 14 A

20. 如图所示，一闭合圆形线圈放在匀强磁场中，线圈的轴线与磁场方向成 30∘ 角，磁感应强度随时间均匀变化。在下列方法中能使线圈中感应电流增加一倍的是
A. 把线圈匝数增大一倍B. 把线圈面积增大一倍
C. 把线圈半径增大一倍D. 把线圈匝数减少到原来的一半

21. 如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长 ab=10 cm，bc=5 cm，若将 A 与 B 接入电压为 U 的电路中时，电流为 1 A；若将 C 与 D 接入电压为 U 的电路中时，则电流为
A. 4 A B. 2 A C. 12A D. 14A

22. 如图是横截面积、长度均相同的甲、乙两根电阻丝的 I−R 图象。现将甲、乙串联后接入电路中，则
A. 甲电阻丝两端的电压比乙电阻丝两端的电压小
B. 甲电阻丝的电阻率比乙电阻丝的电阻率小
C. 在相同时间内，电流通过乙电阻丝产生的焦耳热少
D. 甲电阻丝消耗的电功率比乙电阻丝消耗的电功率小

23. 如图所示，水平地面上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场。用横截面积之比为 1∶2 的相同材料的导线，制成两个边长相等的单匝正方形线圈Ⅰ和Ⅱ。两线圈从距磁场上边界高 h 处开始自由下落，最后落到地面。整个过程中，线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界。若线圈Ⅰ恰好匀速进入磁场，线圈Ⅰ和Ⅱ在运动过程中产生的热量分别为 Q1，Q2。不计空气阻力，则
A. 线圈Ⅱ加速进入磁场B. 线圈Ⅱ减速进入磁场
C. Q1:Q2=1:2 D. Q1:Q2=1:4

24. 某电站向某地输送一定功率的电能，若将输送电压提高 10 倍，输电线截面减为原来的一半，则输电线电能损失
A. 减为原来的 120 B. 减为原来的 150
C. 减为原来的 1100 D. 减为原米的 1200

二、双项选择题（共5小题；共20分）
25. 下列说法中正确的是
A. 据 R=UI 可知，当通过导体的电流不变时，加在电阻两端的电压变为原来的 2 倍时，导体的电阻也变为原来的 2 倍
B. 据 R=UI 可知，通过导体的电流改变，加在电阻两端的电压也改变，但导体的电阻不变
C. 据 ρ=RSl 可知，导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积 RS 成正比，与导体的长度 l 成反比
D. 导体的电阻率与导体的长度 l 、横截面积 S 、导体的电阻 R 皆无关

26. 电位器是变阻器的一种，如图所示，如果把该电位器与灯泡串联起来，可利用它改变我们家中灯的亮度，则下列说法正确的
A. 连接 A 、 B 使滑动触头顺时针转动，灯泡变暗
B. 连接 A 、 C 使滑动触头逆时针转动，灯泡变亮
C. 连接 A 、 C 使滑动触头顺时针转动，灯泡变暗
D. 连接 B 、 C 使滑动触头顺时针转动，灯泡变亮

27. 在远距离输电时，输送的电功率为 P，输电电压为 U，所用导线电阻率为 ρ，横截面积为 S，总长度为 L，输电线上损失的电功率为 ΔP，用户得到的电功率为 Pʹ，则 ΔP 、 Pʹ 的关系式正确的是
A. ΔP=U2SρL B. ΔP=P2ρLU2S
C. Pʹ=P−U2SρL D. Pʹ=P1−PρLU2S

28. 一根横截面积为 S 、电阻率为 ρ 的硬质导线做成一个半径为 r 的圆环，ab 为圆环的一条直径。如图所示，在 ab 的左侧存在一个均匀变化的匀强磁场，磁场垂直于圆环所在的平面，方向如图所示，磁感应强度大小随时间的变化率 ΔBΔt=k(k<0)。则
A. 圆环中产生逆时针方向的感应电流
B. 圆环具有扩张的趋势
C. 圆环中感应电流的大小为 krS2ρ
D. 图中 a 、 b 两点间的电势差 Uab=14kπr2

29. R1 和 R2 是材料相同、厚度相同、上下表面都为正方形的导体，但 R1 的尺寸比 R2 大得多，把它们分别连接在如图所示的电路的 A 、 B 两端，接 R1 时电压表的读数为 U1，接 R2 时电压表的读数为 U2，则下列判断正确的是 。
A. R1＝R2 B. R1>R2 C. U1
三、多项选择题（共1小题；共4分）
30. 二段横截面积不同、长度相等、相同材料的金属棒串接在电路中，两棒间的总电压为 U，如图所示，则
A. 细棒的电阻比粗棒的电阻大
B. 通过两棒的电流相等
C. 两棒的自由电子向定向移动的平均速率相同
D. 细棒两端的电压 U1 大于粗棒两端的电压 U2
答案
第一部分
1. A
【解析】根据电阻定律，电阻的阻值最小的应该是横截面积最大、长度最短的，选项A正确。
2. C
3. D
【解析】设导体原来的横截面积为 S1，长度原来为 L1，拉长后横截面积为 S2，长度为 L2。
由体积 V=SL 得，V 不变，L 与 S 成反比。长度之比 L1:L2=1:5，则 S1:S2=5:1。
根据电阻定律 R=ρLS 得，R2:R1=25:1 则电阻变为 250 Ω。
4. B
【解析】 b 图线的斜率大，表示电阻小，由电阻定律 R=ρlS，可知 b 代表的电阻丝较粗，选项B正确，A、C错误；电阻是导体本身的性质，与电阻两端的电压无关，选项D错误．
5. D
【解析】根据电阻定律 R=ρLS，将一根导线等分为二，电阻减半，而电阻率是导体材料的特性，与长度无关。故A错误；
导体的电阻由 ρ 、 L 、 S 决定，是导体本身的性能，不能说与电压成正比，与电流成反比。故B错误；
导体对电流的阻碍作用叫做导体的电阻，它是导体本身的性质，有没有电流均有电阻。故C错误；
超导现象是绝对零度附近时，电阻突然减小到零的现象。故D正确。
6. B
【解析】输电线的总长为 2l，由公式 R=UI 、 R=ρlS 得 S=2ρlIU，故B正确。
7. A
【解析】设沿 AB 方向的横截面积为 S1，沿 CD 方向的横截面积为 S2，则有 S1S2=12。
AB 接入电路时电阻为 R1，CD 接入电路时电阻为 R2，则 R1R2=ρlabS1ρlbcS2=41，电流之比 I1I2=R2R1=14，I2=4I1=4I。
8. D
【解析】 R=UI 是电阻的定义式，R 与电压和电流无关，故A错误；而 ρ=RSl 是导体电阻率的定义式，导体的电阻率由材料和温度决定，与 R 、 S 、 l 无关，所以B错误；电阻率都与温度有关，金属的电阻率随温度的升高而增大，故C错误；当温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时，导体的电阻率突然变为零的现象叫超导现象，此时的导体叫超导体，故D正确。
9. C
【解析】金属的电阻率随温度升高而增大，故选C
10. C
11. A
【解析】根据电阻定律，横坐标为 x 的点与 A 点之间的电阻 R=ρxS，这两点间的电压 U=IR=IρxS（I 、 ρ 、 S 为定值），故 U 跟 x 成正比例关系，A正确。
12. A
13. A
【解析】方框的电阻为 R=ρ4LS，当磁感应强度的大小随时间的变化率为 k 时，由法拉第电磁感应定律知 E1=kL22，即 I1=E1R=kSL8ρ，当线框绕虚线以角速度 ω=kB 匀速转动时，有 I2=E2R=22BL2ω2R=2LkS16ρ，所以 I1:I2=2:1，A对，B、C、D错。
14. A
【解析】沿 AB 方向的横截面积为 S1，沿 CD 方向的横截面积为 S2，则有 S1S2=12。AB 接入电路时电阻为 R1，CD 接入电路时电阻为 R2，则有 R1R2=ρlabS1ρlbcS2=41，电流之比 I1I2=R2R1=14，I2=4I1=4I。
15. D
16. D
【解析】由公式 R=ρlS，S=14πD2，P=U2R 得，U=4ρlPπD2，解得 Ua:Ub=1:2，故D正确.
17. B
【解析】两保险丝材料与长度相同，由电阻定律可知：
R1R2=ρLπ(d12)2ρLπ(d22)2=d22d12=41，
则 R1=4R2=4R，保险丝允许的最大电压为：
U1=I1R1=2×4R=8R，U2=I2R2=6×R=6R，
两保险丝并联，两端电压相等，并联电压最大应为 U=6R，则：I2=6 A，I1=UR1=64 A=1.5 A，
并联电路允许的最大电流为：Imax=I2+I1=6 A+1.5 A=7.5 A，故选：B。
18. A
【解析】由 R=ρlS 得 R≈3.18×108 Ω,
所以 I=UR≈0.31 μA。
19. A
【解析】金属薄片厚度为 d，当将 A 、 B 和 C 、 D 接入电路时电阻分别为 R1 、 R2。由 R=ρlS 知，R1:R2=4:1，由 I=UR 可知，I1:I2=1:4，故将 C 与 D 接入电压为 U 的电路中的电流为 4 A，选项A正确。
20. C
【解析】设感应电流为 I，线圈电阻为 R，匝数为 n，半径为 r，线圈面积为 S，导线横截面积为 S′。
由法拉第电磁感应定律知 E=nΔΦΔt=nΔBScs30∘Δt，
由闭合电路欧姆定律知 I=ER，
由电阻定律知 R=ρn⋅2πrSr，
则 I=ΔBrSʹ2pΔtcs30∘，其中 ΔBΔt 、 ρ 、 S′ 均为恒量，所以 I∝r。
21. A
【解析】根据电阻定律公式 R=ρLS 得，RAB=ρLabSad
RCD=ρLadSab
解以上两式得：RABRCD=Lab⋅SabLad⋅Sad=41
根据欧姆定律，电压相同时，电流与电阻成反比。故两次电流之比为 1:4，故将 C 与 D 接入电压为 U 的电路中时电流为 4 A。A正确。
22. C
【解析】若将两电阻丝串联接入电略中，由于通过两电阻丝的电流相同，由图象可知，此时甲的电阻大于乙的电阻，所以甲电阻丝两端的电压比乙电阻丝两端的电压大，A项错误；
由于两电阻丝的横截面积、长度均相同，故甲电阻丝的电阻率比乙电阻丝的电阻率大，B项错误；
由 Q=I2Rt 可知，在相同时间内，电流通过乙电阻丝产生的焦耳热少，C 项正确；
由 P=I2R 可知 D项错误。
23. C
【解析】线圈Ⅰ匀速进入 磁场时，F安1=mg，F安1=BIL=BBLvrL=B2L22ghr，其中 r=ρLS, 线圈Ⅱ进入磁场时，由于 R=ρL2S=r2，所以 F安2=2F安1，又由 M=2m，得 F安2=Mg，所以线圈Ⅱ进 入磁场时也是匀速，故 AB 错误；两线圈进入磁场的过程中都是减少的重力势能转化为了热能，根据 Q1=mgL 和 Q2=MgL，以及 M=2m 可知 Q1:Q2=1:2，故C正确，D错误。
24. B
【解析】在输送功率 P 一定时，输电线上损失的功率可由公式 P损=I2R=PU2R=PU22ρLS 来讨论。
第二部分
25. B， D
【解析】导体的电阻是由导体本身的性质决定的，其决定式为 R=ρlS，而 R=UI 为电阻的定义式，所以选项A是错误的，选项B是正确的；而 ρ=RSl 仅是导体电阻率的定义式，电阻率与式中的各物理量间都无关，所以选项C是错误的，选项D是正确的。
26. A， D
【解析】根据电位器结构和连线及导体的电阻 R=ρlS 可知；连接 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，A项正确；同理，D项正确；
连接 A 、 C 时，滑动触头不能改变回路电阻，灯泡亮度不变，故 B 、 C项错误。
27. B， D
【解析】输电线电阻 R=ρLS，输电电流 I=PU，故输电线上损失的电功率为 ΔP=I2R=PU2ρLS=P2ρLU2s，用户得到的电功率为 Pʹ=P−ΔP=P1−PρLU2S。
28. B， D
【解析】A、磁通量向里减小，由楞次定律“增反减同”可知，线圈中的感应电流方向为顺时针，故A错误；
B、由楞次定律的“增缩减扩”可知，为了阻碍磁通量的减小，线圈有扩张的趋势，故B正确；
C、由法拉第电磁感应定律可知，E=ΔBΔt⋅πr22=12kπr2，线圈电阻 R=ρ2πrS，故感应电流 I=krS4ρ，故C错误；
D、由闭合电路欧姆定律可知，ab 两点间的电势差为 Uab=E−I⋅12R=14kπr2，故D正确。
29. A， D
第三部分
30. A， B， D
【解析】本题考查电阻率与电路。
A 选项，导体电阻与长度成正比，与横截面积成反比，故细棒的电阻大于粗棒电阻，A 选项正确；
B 选项，因两导体串联，故电流相等，B 选项正确；
C 选项，根据电流的微观决定式：I=nqsv 可知，粗棒中电荷的运动速度较大，C 选项错误；
D 选项，根据欧姆定律 U=IR 可知，由于细棒的电阻较大，故细棒两端的电压大于粗棒，D 选项正确。