人教版高中物理新教材同步讲义 必修第三册 第11章　章末检测试卷(三)（含解析）

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章末检测试卷(三)
(满分：100分)
一、单项选择题(本题共8小题，每小题4分，共32分)
1．关于电流，下列说法中正确的是(　　)
A．导体中的电流越大，表示通过其横截面的电荷量越多
B．在相同时间内，通过导体横截面的电荷量越多，导体中电流就越小
C．通电时间越短，电流越大
D．单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中电流越大
答案　D
解析　根据电流的定义式I＝，即电流等于单位时间内通过导体横截面的电荷量，与通电的时间无关，选项A、B、C错误，选项D正确．
2．电子绕核运动可以看作一环形电流．设氢原子中的电子绕原子核在半径为r的轨道上运动，用e表示电荷量，m表示电子的质量，k为静电力常量．则(　　)
A．电子运动的速率为v＝e
B．电子运动的周期为T＝
C．电子运动形成的电流I＝e
D．电子运动形成的电流I＝
答案　A
解析　氢原子原子核对电子的作用力充当电子的向心力，则有k＝m，解得v＝e，A正确；电子运动的周期T＝＝，B错误；电子运动形成的电流I＝＝，C、D错误．
3.(2022·运城市高二期末)如图所示是三种元件的伏安特性曲线，下列说法正确的是(　　)

A．1代表标准电阻，温度升高，电阻不变，其斜率等于电阻
B．三条线代表的元件都是线性元件
C．2代表某些半导体元件，随着电压、电流的升高，电阻减小
D．3代表小灯泡的伏安特性曲线，电阻率随温度的变化而保持不变
答案　C
解析　元件1的伏安特性曲线是直线，说明其电阻不随电压、电流、温度的变化而变化，是标准电阻，在I－U图像中，图线上的点与坐标原点连线的斜率的倒数等于电阻，故A错误；三条线中的2、3是曲线，说明其代表的元件不是线性元件，故B错误；曲线2中反应的特性是，随着电压、电流的增大，电阻逐渐减小，说明该元件是半导体元件，故C正确；曲线3中反应的特征是，随着电压、电流的增大，电阻逐渐增大，这符合小灯泡的伏安特性曲线，其电阻率随温度的升高而增大，故D错误．
4．(2022·宁波市高二期末)一根长为L、横截面半径为r的金属棒，其材料的电阻率为ρ.金属棒内单位体积自由电子数为n，电子的电荷量为e.在棒两端加上恒定的电压U时，金属棒内产生电流，则自由电子定向运动的平均速率为(　　)
A. B.
C. D.
答案　A
解析　根据欧姆定律有I＝，根据电阻定律有R＝ρ，电流的微观表达式I＝neSv，联立得v＝，故选A.
5．如图所示，用甲、乙两种电路测Rx的阻值，甲电路中电压表和电流表的示数分别为3.0 V和3.0 mA，乙电路中电压表和电流表示数分别为2.9 V和4.0 mA，则待测电阻Rx的值应(　　)

A．比1 000 Ω略大一些 B．比1 000 Ω略小一些
C．比725 Ω略大一些 D．比725 Ω略小一些
答案　B
解析　因电流表的示数变化大，说明了电压表的分流作用明显，所以要用电流表内接法的电路进行测量，即选甲电路．对甲电路：电压表的示数是待测电阻和电流表的电压之和，故测量电压比真实值大，R测＝＝ Ω＝1 000 Ω，又U测>U真，所以R测>R真，即测量值偏大，真实值比1 000 Ω略小一些，故B正确，A、C、D错误．
6.(2021·厦门一中月考)如图所示是有两个量程的电压表的内部电路图，当使用a、b两个端点时，量程为10 V；当使用a、c两个端点时，量程为100 V．已知电流表的内阻Rg为500 Ω，满偏电流Ig为1 mA，则电阻R1、R2的阻值分别为(　　)

A．9 500 Ω，90 000 Ω B．90 000 Ω，9 500 Ω
C．9 500 Ω，9 000 Ω D．9 000 Ω，9 500 Ω
答案　A
解析　接a、b时，由串联电路特点，有R总＝R1＋Rg＝，得R1＝－Rg＝9 500 Ω.接a、c时，同理有R总′＝R1＋R2＋Rg＝，得R2＝－Rg－R1＝90 000 Ω，故A正确．
7.(2021·重庆一中月考)电子式互感器是数字变电站的关键装备之一，如图所示，某电子式电压互感器探头的原理为电阻分压，a、c间的电阻是c、d间的电阻的n－1倍，某次测量中输出端数字电压表的示数为U，则输入端的电压为(　　)

A．nU B. C．(n－1)U D.
答案　A
解析　Rac和Rcd串联，电流I＝，则输出端电压U＝IRcd＝＝，即输入电压Uab＝Uad＝nU，A正确．
8.如图所示为某控制电路的一部分，已知UAA′＝24 V，如果电阻R＝6 kΩ，R1＝6 kΩ，R2＝3 kΩ，则UBB′不可能为(　　)

A．12 V
B．8 V
C．6 V
D．3 V
答案　D
解析　由题图可知，BB′输出的是下半部分电阻两端的电压，则可知，当两电阻均不接入电路时，UBB′＝24 V；当只有R1接入时，输出电压UBB′＝UAA′＝12 V；当只有R2接入时，输出电压UBB′＝UAA′＝8 V；当两电阻均接入时，R1和R2并联部分的电阻R′＝＝2 kΩ，则UBB′＝UAA′＝6 V，故选D.
二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分)
9．(2022·广西百色高二期末)如图所示，甲、乙两个电路都是由一个灵敏电流表G和一个变阻器组成的，已知灵敏电流表的满偏电流Ig＝2 mA，内电阻Rg＝300 Ω，则下列说法正确的是(　　)

A．甲表是电流表，R增大时量程增大
B．乙表是电压表，R增大时量程增大
C．在甲图中，若改装成的电流表的量程为0.6 A，则R＝0.5 Ω
D．在乙图中，若改装成的电压表的量程为3 V，则R＝1 200 Ω
答案　BD
解析　甲由一个灵敏电流表G和R并联，利用并联电阻的分流，改装成电流表．电流表的量程I＝Ig＋，可知当R减小时量程I增大，故A错误；乙由一个灵敏电流表G和R串联，利用串联电阻的分压，改装成电压表．电压表的量程U＝Ig(Rg＋R)，可知R增大时量程增大，故B正确；由I＝Ig＋知，在题图甲中，若改装成的电流表的量程为0.6 A，则R＝1.003 Ω，C错误；由U＝Ig(Rg＋R)知，在题图乙中，若改装成的电压表的量程为3 V，则R＝1 200 Ω，D正确．
10．(2022·福建永春第一中学高二期末)某一网络电路中的部分电路如图所示，已知I＝3 A，I1＝2 A，R1＝10 Ω，R2＝5 Ω，R3＝30 Ω，则下列结论正确的是(　　)

A．通过R3的电流为1.5 A，方向从a→b
B．通过R3的电流为1.5 A，方向从b→a
C．通过电流表的电流为0.5 A，电流从左向右流过电流表
D．通过电流表的电流为0.5 A，电流从右向左流过电流表
答案　BC
解析　R1两端电压为：U1＝I1R1＝2×10 V＝20 V，R2两端电压为：U2＝I2R2＝1×5 V＝5 V，R3两端电压为：U3＝(20－5) V＝15 V，且电流从b流向a，大小为：I3＝ A＝0.5 A，通过电流表的电流为I2－I3＝0.5 A，方向从左到右，故B、C正确．
11．(2022·吉林希望高中高二期末)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A2的量程，电压表V1的量程大于V2的量程，改装好后把它们按图所示接法连入电路，则(　　)

A．电流表A1的读数大于电流表A2的读数
B．电流表A1指针的偏转角小于电流表A2指针的偏转角
C．电压表V1的读数小于电压表V2的读数
D．电压表V1指针的偏转角等于电压表V2指针的偏转角
答案　AD
解析　电流表A1的量程大于A2的量程，故电流表A1的内阻小于A2的内阻；由题图可知，两电流表并联，故两电流表两端的电压相等，两表由同一电流表改装而成，而将电流表扩大量程时为并联一小电阻，故相当于四个电阻并联，故两表头中电流相同，故两表的偏角相同，因A1表量程大于A2表，故A1的读数比A2的读数大，A正确，B错误；电压表V1的量程大于V2的量程，故V1的电阻大于V2的电阻；两电压表串联，故通过两表的电流相等，故V1的读数比V2的读数大，两电压表串联，通过表头的电流相等，表头指针偏转角度相等，电压表V1的偏转角等于电压表V2的偏转角，C错误，D正确．
12.某同学做研究串联电路特点的实验时，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
答案　AD
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，故选A、D.
三、非选择题(本题共6小题，共52分)
13．(6分)某同学从实验室中找到一个小灯泡，上面标称功率值为0.75 W，额定电压值已模糊不清．为了得到该小灯泡的额定电压值，他先测出该灯泡的电阻约为2.0 Ω，然后根据公式P＝计算出该灯泡的额定电压为1.22 V．该同学怀疑所得电压值不准确，于是他利用下列实验器材设计了一个电路进行测量．
A．电压表V(量程为0～3 V，内阻约1 kΩ)
B．电流表A(量程为0～500 mA，内阻约0.6 Ω)
C．滑动变阻器R1(阻值范围为0～5 Ω)
D．滑动变阻器R2(阻值范围为0～100 Ω)
E．电源E(4.0 V，内阻不计)
F．开关S，导线若干
在实验过程中，该同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加，当电压达到1.22 V时，发现灯泡亮度很暗，当达到2.70 V时，发现灯泡已过亮，便立即断开开关，并将所测数据记录在下列表格中．
次数
1
2
3
4
5
6
7
U/V
0.20
0.60
1.00
1.40
1.80
2.20
2.70
I/mA
80
155
195
227
255
279
310

(1)请根据实验要求，在图甲虚线框内画出电路图并标出所选滑动变阻器的字母代号．

(2)根据实验数据作出的U－I图线如图乙所示．由图像得出该灯泡的额定电压应为________ V，这一结果大于1.22 V，其原因是________________________________________________
_______________________________________________________________________________.
答案　(1)见解析图(2分)　(2)2.5(2分)　灯泡处于常温时的电阻小于正常工作时的电阻(2分)
解析　(1)根据实验要求，电路应设计成分压式电路，电流表外接，滑动变阻器采用阻值范围为0～5 Ω的R1，故实验电路图如图所示．

(2)根据由实验数据作出的U－I图像可知，当电压为2.5 V时，电流为300 mA，功率为0.75 W，所以由图像得出该灯泡的额定电压应为2.5 V．这一结果大于1.22 V，其原因是灯泡处于常温时的电阻小于正常工作时的电阻．
14．(8分)在测定一根粗细均匀金属丝的电阻率的实验中：
(1)某同学先用多用电表粗测其电阻．用已经调零且选择开关指向欧姆挡“×10”挡位的多用电表测量，发现指针的偏转角太大，这时他应将选择开关换成欧姆挡的________(选填“×100”或“×1”)挡位，然后进行________，再次测量金属丝的阻值，其表盘及指针所指位置如图所示．

(2)现要进一步精确测量其阻值，实验室提供了下列可选用的器材：
A．电流表A1(量程为0～300 mA，内阻约为1 Ω)
B．电流表A2(量程为0～0.6 A，内阻约为0.3 Ω)
C．电压表V1(量程为0～3.0 V，内阻约为3 kΩ)
D．电压表V2(量程为0～15.0 V，内阻约为5 kΩ)
E．滑动变阻器R1(最大阻值为10 Ω)
F．滑动变阻器R2(最大阻值为500 Ω)
G．电源E(电压为4 V)
H．开关、导线若干
①为了尽可能提高测量准确度，电流表应选______，电压表应选________；滑动变阻器应选________．(均填器材前面的字母)
②下列给出的测量电路中，最合适的电路是__________________________________________．


③这位同学在一次测量时，电压表的示数如图所示，电压表的读数为________ V.

(3)若本实验中，测得金属丝的长度为L，直径为D，电阻为Rx，则该金属丝的电阻率的计算式为ρ＝________.
答案　(1)×1(1分)　欧姆调零(1分)
(2)①A(1分)　C(1分)　E(1分)　②B(1分)　③2.40(1分)　(3)(1分)
解析　(1)用已经调零且选择开关指向欧姆挡“×10”挡位的多用电表测量，发现指针的偏转角度太大，知该电阻较小，换用“×1”挡位，换挡后进行欧姆调零．
(2)①电源电动势为4 V，为了测量精确，电压表应选择C，粗测的金属丝电阻约为12 Ω，
则流过金属丝的最大电流约为Imax＝＝ A≈0.33 A，
可知电流表应选择A.金属丝的电阻值约为12 Ω，与500 Ω的滑动变阻器的电阻值相差比较大，滑动变阻器阻值越小，调节时电表变化越明显，为方便实验操作，滑动变阻器应选E.
②待测金属丝的阻值与电流表内阻相差不大，属于小电阻，电流表应采用外接法．题目要求尽可能提高测量精确度，滑动变阻器应用分压式接法，故选B.
③电压表的读数为2.40 V.
(3)根据Rx＝ρ＝ρ，得ρ＝.
15．(7分)如图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图，图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是定值电阻，R6是可变电阻；表头的满偏电流为250 μA，内阻为480 Ω.虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连，该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压“1 V”挡和“5 V”挡，直流电流“1 mA”挡和“2.5 mA”挡，欧姆“×100 Ω”挡．

(1)图(a)中的A端与________(填“红”或“黑”)表笔相连接．
(2)关于R6的使用，下列说法正确的是________．
A．在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C．使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
(3)根据题给条件可得R1＋R2＝____________ Ω，R4＝____________ Ω.
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示，若此时B端是与“1”相连的，则多用电表读数为________；若此时B端是与“3”相连的，则读数为________；若此时B端是与“5”相连的，则读数为________．(结果均保留三位有效数字)．
答案　(1)黑(1分)
(2)B(1分)
(3)160(1分)　880(1分)
(4)1.47 mA(1.46～1.48 mA均可)(1分)　1 100 Ω(1分)　2.94 V(2.92～2.96 V均可)(1分)
解析　(1)A端与电池正极相连，电流从A端流出，故A端与黑表笔相连．
(2)使用多用电表前，应机械调零，即应调整“指针定位螺丝”，使指针指在表盘左端电流“0”位置，与R6无关，选项A错误；使用欧姆挡时，需要红、黑表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置，选项B正确；使用电流挡时，B端与“1”或“2”相连，与R6无关，选项C错误．
(3)B端与“1”“2”相连时，该多用电表挡位分别为直流“2.5 mA”挡、直流“1 mA”挡，如图甲所示，由电表的改装原理可知，B端与“2”相连时，有I2＝Ig＋，解得R1＋R2＝160 Ω；B端与“4”相连时，如图乙所示，多用电表为直流电压“1 V”挡，表头与并联部分总电阻R0＝，R4＝－R0＝880 Ω.

(4)B端与“1”相连时，多用电表为直流电流“2.5 mA”挡，电表读数为1.47 mA；B端与“3”相连时，多用电表为欧姆“×100 Ω”挡，读数为11×100 Ω＝1 100 Ω；B端与“5”相连时，多用电表为直流电压“5 V”挡，读数为2.94 V.
16．(7分)(2022·陕西长安一中高二期中)某同学把量程为500 μA但内阻未知的微安表G改装成量程为2 V的电压表，他先测量出微安表G的内阻，然后对电表进行改装，最后再利用一标准电压表，对改装后的电压表进行检测．

该同学利用“半偏法”原理测量微安表G的内阻，实验中可供选择的器材如下：
A．滑动变阻器R1(0～5 kΩ)
B．滑动变阻器R2(0～20 kΩ)
C．电阻箱R′(0～9999.9 Ω)
D．电源E1(电动势为1.5 V)
E．电源E2(电动势为9 V)
F．开关、导线若干
具体实验步骤如下：
a．按电路原理图甲连接好电路；
b．将滑动变阻器R的阻值调到最大，闭合开关S1后调节R的阻值，使微安表G的指针满偏；
c．闭合S2，保持R不变，调节R′的阻值，使微安表G的示数为250 μA，此时R′的示数为1 900.0 Ω；
回答下列问题：
(1)①为减小实验误差，实验中电源应选用______(填E1或E2)，滑动变阻器应选用________(填R1或R2)；
②由实验操作步骤可知微安表G内阻的测量值Rg＝______ Ω，与微安表内阻的真实值相比______(选填“偏大”“偏小”或“相等”)；
(2)若按照(1)中测算的Rg，将上述微安表G改装成量程为2 V的电压表需要串联一个阻值为______ Ω的电阻R0；
(3)用图乙所示电路对改装电压表进行校准，由于内阻测量造成的误差，当标准电压表示数为2 V时，改装电压表中微安表G的示数为495 μA，为了尽量消除改装后的电压表测量电压时带来的误差，R0的阻值应调至________ Ω.(结果保留1位小数)
答案　(1)①E2(1分)　R2(1分)　②1 900.0(1分)　偏小(1分)　(2)2 100.0(1分)　(3)2 059.6(2分)
解析　(1)①本实验误差来自于闭合S2电阻箱R′并入电路后，干路电流会发生变化，为使干路电流变化较小，应使干路中滑动变阻器接入电路的阻值尽量大，为使电流表能够满偏，相应的电源电动势应较大．故电源选择电动势为9 V的电源E2，毫安表G的满偏电流为500 μA，则干路中滑动变阻器接入电路的最小阻值约为＝18 kΩ，故滑动变阻器应选用最大阻值为20 kΩ的R2.
②由实验操作步骤可知通过微安表的电流等于通过电阻箱的电流，可知两部分电阻相等，即微安表G内阻的测量值Rg＝1900.0 Ω.
因为闭合S2电阻箱R′并入电路后，电路的总电阻变小，干路电流会变大，即干路电流大于Ig，而流过微安表G的电流为Ig，则流过电阻箱R′的电流大于Ig，即流过电阻箱R′的电流实际上大于流过微安表G的电流，根据并联电路的特点，可知微安表G内阻真实值大于电阻箱R′的阻值，可知测量值偏小．
(2)若按照(1)中测算的Rg，将上述微安表G改装成量程为2 V的电压表需要串联的电阻R0为－Rg＝ Ω－1 900 Ω＝2 100 Ω的电阻；
(3)当微安表G的示数为495 μA时，R01＋Rg＝ Ω＝4 040.4 Ω，校准后R02＋Rg＝ Ω＝4 000 Ω，即将改装后的电压表内阻减小40.4 Ω，即将R0的阻值变为2 100 Ω－40.4 Ω＝2059.6 Ω.
17．(10分)一根长为2 m，横截面积为2.0×10－5 m2的铜棒，将其两端与电压为4.0×10－2 V的电源连接，铜棒的电阻为2.0×10－3 Ω，每立方米铜棒内自由电子个数为8.0×1029个．求：(自由电子电荷量e＝1.6×10－19 C)
(1)通过铜棒的电流的大小；
(2)铜棒内的电场强度的大小；
(3)自由电子定向移动的速率．(结果保留两位有效数字)
答案　见解析
解析　(1)由I＝，可得通过铜棒的电流
I＝ A＝20 A．(2分)
(2)由U＝Ed，(2分)
可得铜棒内的电场强度
E＝＝ V/m＝2×10－2 V/m(2分)
(3)设铜棒中自由电子定向移动的速率为v，铜棒中的自由电子从一端定向移到另一端所用时间为t，则铜棒的长度l＝vt，体积V＝Sl＝Svt，
则电流I＝＝＝nevS，(2分)
所以v＝＝ m/s≈7.8×10－6 m/s.(2分)
18.(14分)如图所示，电阻R1＝10 Ω，R2＝3 Ω，R3＝6 Ω，R4＝4 Ω，电压U＝24 V，问：

(1)若在a、b间接入一个内阻很大的电压表，则它的读数是多少？
(2)如果在a、b间接入一个内阻很小的电流表，则它的读数是多少？
答案　见解析
解析　(1)在a、b间接入一个内阻很大的电压表，相当于a、b间断路，电压表测量的是R2和R3上的电压之和，其等效电路如图甲所示．
R3、R4串联又与R1并联，其等效电阻为
R134＝＝5 Ω.(1分)
R134与R2串联，由串联电路分压原理，
知＝，(2分)
又U2＋U134＝U，则(1分)
U2＝U＝9 V，(1分)
U134＝U＝15 V．(1分)
由于R3与R4串联，根据串联电路分压原理，
知U3＝U134＝9 V．(2分)
所以Uab＝U2＋U3＝18 V．(1分)

(2)在a、b间接入内阻很小的电流表．这时a、b间相当于短路，电流表测量的是流经R4和R3的电流之和，其等效电路如图乙所示．
I4＝＝6 A．(1分)
另一支路等效电阻为
R123＝R1＋＝12 Ω.(1分)
该支路电流I1＝＝2 A．(1分)
流过R3的电流I3＝I1≈0.67 A．(1分)
所以电流表的读数为Iab＝I3＋I4＝6.67 A．(1分)