2024年高中物理新教材同步学案 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。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1．(2022·南宁市第五十六中学高二期末)关于导体的电阻和电阻率，下列说法中正确的是(　　)A．导体的电阻率由材料的种类决定，与温度无关B．由ρ＝eq \f(RS,l)可知，导体的电阻率与导体的横截面积成正比，与导体的长度成反比C．由R＝eq \f(U,I)可知，导体的电阻与导体两端电压成正比，与流过导体的电流成反比D．由R＝eq \f(ρl,S)可知，导体的电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比答案　D解析　温度对电阻率有影响，进而影响电阻的大小，故A错误；导体的电阻率是由材料本身决定的，与横截面积、长度无关，故B错误；R＝eq \f(U,I)为比值定义式，R的大小与其两端电压U及电流I无关，故C错误；R＝eq \f(ρl,S)为电阻的决定式，由此式可看出导体的电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比，故D正确。2．(2023·西北大学附中高二期中)一根粗细均匀的导线，两端加上电压U时，通过导线的电流为I，导线中自由电子定向移动的平均速率为v，若将导线均匀拉长，使它的横截面的半径变为原来的eq \f(1,2)，再给它两端加上电压U，则(　　)A．通过导线的电流为eq \f(I,4)B．通过导线的电流为eq \f(I,8)C．导线中自由电子定向移动的速率为eq \f(v,4)D．导线中自由电子定向移动的速率为eq \f(v,2)答案　C解析　导线被拉长后，其横截面积变小，变为原来的eq \f(1,4)，由V＝Sl，可知其长度变为原来的4倍，由R＝ρeq \f(l,S)可知其电阻增大为原来的16倍，根据I＝eq \f(U,R)可知加上相同的电压U时，电流会变为原来的eq \f(1,16)，故A、B错误；又根据I＝neSv可知导线被拉长后，n、e不变，I变为原来的eq \f(1,16)，S变为原来的eq \f(1,4)，故v变为原来的eq \f(1,4)，故C正确，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中反映的特性是，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中反映的特征是，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.如图所示，一根长为l，横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ，棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向移动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为(　　)A.eq \f(mv2,2el) B.eq \f(mv2Sn,e)C．ρnev D.eq \f(ρev,Sl)答案　C解析　金属棒的电阻R＝ρeq \f(l,S)，自由电子定向移动形成的电流I＝neSv，金属棒两端电压U＝IR，故金属棒内的电场强度大小为E＝eq \f(U,l)＝eq \f(neSvρl,lS)＝ρnev，故C正确。5.如图所示，其中电流表A的量程为0～0.6 A，表盘均匀划分为30个小格，每一小格表示0.02 A；R1的阻值等于电流表内阻的eq \f(1,2)；R2的阻值等于电流表内阻的2倍。若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值。则下列分析正确的是(　　)A．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.04 AB．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.02 AC．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06 AD．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.01 A答案　C解析　当接线柱1和2接入电路时，R1与电流表并联，并联后等效电阻为原来电流表内阻的eq \f(1,3)，量程扩大为原来的3倍，每个小格表示的电流是0.06 A，故A、B错误；当接线柱1和3接入电路时，R1与电流表并联再整体与R2串联，但串联电阻对电流表量程无影响，每个小格表示的电流仍然是0.06 A，故C正确，D错误。6．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＝eq \f(U测,I)＝eq \f(3.0,3.0×10－3) 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。7.(2023·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.eq \f(U,n) C．(n－1)U D.eq \f(U,n－1)答案　A解析　Rac和Rcd串联，电流I＝eq \f(Uad,Rac＋Rcd)，则输出端电压U＝IRcd＝eq \f(UadRcd,Rac＋Rcd)＝eq \f(Uad,n)，即输入电压Uab＝Uad＝nU，A正确。8.(2023·庆安县第一中学高二期中)用图示的电路可以测量电阻的阻值，图中Rx是待测电阻，R0是定值电阻，阻值是100 Ω，G是灵敏度很高的电流表，MN是一段长20 cm的均匀电阻丝。闭合开关，改变滑动头P的位置，当通过电流表G的电流为零时，测得MP＝8 cm，则Rx的阻值为(　　)A．80 Ω B．100 ΩC．150 Ω D．180 Ω答案　C解析　闭合开关，改变滑动头P的位置，当通过电流表G的电流为零时，说明G表两端的电势相等，则根据串并联电压关系有U0＝UMP，Ux＝UPN，根据串联电路电压之比等于电阻之比有eq \f(UMP,UPN)＝eq \f(U0,Ux)＝eq \f(R0,Rx)＝eq \f(RMP,RPN)，根据电阻定律R＝ρeq \f(l,S)可知，电阻之比等于长度之比，即有eq \f(RMP,RPN)＝eq \f(lMP,lPN)＝eq \f(R0,Rx)，解得Rx＝eq \f(lPN,lMP)R0＝eq \f(12,8)×100 Ω＝150 Ω。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9．(2022·百色市高二期末)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 ΩD．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　题图甲电路由一个灵敏电流表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＋eq \f(IgRg,R)，可知当R减小时量程I增大，故A错误；题图乙电路由一个灵敏电流表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＋eq \f(IgRg,R)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.(2023·临川一中高二期中)某同学甲要将一量程为300 μA的微安表改装为量程为20 mA的电流表。甲测得微安表内阻为1 000Ω，经计算后将一阻值为R的电阻与微安表连接，进行改装，改装完成后交给旁边的乙同学校对。乙利用一标准毫安表，根据图示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。当标准毫安表的示数为15.0 mA时，微安表的示数为150 μA，乙由此推测出改装的电表量程不是预期值。你认为产生上述问题的原因可能是(　　)A．微安表内阻测量错误，实际内阻大于1 000 ΩB．微安表内阻测量错误，实际内阻小于1 000 ΩC．R值计算错误，接入的电阻偏小D．R值计算错误，接入的电阻偏大答案　AC解析　标准毫安表的示数为15.0 mA时，微安表的示数为150 μA，说明改装后微安表量程放大了100倍，量程为300 μA的微安表改装后量程应为30 mA。改装后电流表量程偏大，由I＝Ig＋eq \f(IgRg,R)，可知当Rg增大或R减小时，I偏大，A、C正确。11．(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→bB．通过R3的电流为0.5 A，方向从b→aC．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＝eq \f(15,30) 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。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．(9分)(2023·江门培英高级中学高二期中)电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量。某同学在实验室测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率。(1)用螺旋测微器测量其横截面直径如图甲所示，由图可知其直径为________ mm；如图乙所示，用游标卡尺测其长度为________ cm；用多用电表×10 Ω挡粗测其电阻，发现指针偏转太大，换挡后，进行欧姆调零，如图丙所示，重新测量其电阻为________ Ω。(2)为了减小实验误差，需进一步测量圆柱体的电阻，除待测圆柱体Rx外，实验室还备有的实验器材如下，要求待测电阻两端的电压调节范围尽量大，则电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________。(均填器材前的字母代号)A．电压表V1(量程3 V，内阻约为15 kΩ)B．电压表V2(量程15 V，内阻约为75 kΩ)C．电流表A1(量程0.6 A，内阻约为1 Ω)D．电流表A2(量程3 A，内阻约为0.2 Ω)E．滑动变阻器R1(阻值范围0～5 Ω，1.0 A)F．滑动变阻器R2(阻值范围0～2 000 Ω，0.1 A)G．直流电源U(电压为3 V)H．开关S，导线若干(3)请设计合理的实验电路，并将电路图画在虚线框中，并在图中完成实物连接图。(4)若流经圆柱体的电流为I，圆柱体两端的电压为U0，圆柱体横截面的直径和长度分别用D、L表示，则用D、L、I、U0表示该圆柱体电阻率的关系式为ρ＝________。答案　(1)1.850(1分)　4.240(1分)　6(1分)　(2)A(1分)　C(1分)　E(1分)　(3)见解析图(1分)　见解析图(1分)　(4)eq \f(πD2U0,4IL)(1分)解析　(1)由题图甲知，圆柱体的直径为D＝1.5 mm＋35.0×0.01 mm＝1.850 mm由题图乙知，长度为L＝42 mm＋8×0.05 mm＝42.40 mm＝4.240 cm由题图丙知，其电阻为6×1 Ω＝6 Ω(2)电源电压为3 V，所以电压表选3 V量程的。电路中最大电流约为I＝eq \f(U,R)＝0.5 A，所以电流表量程应该选0.6 A的。待测电阻大约为6 Ω，若用滑动变阻器R2(阻值范围0～2 000 Ω，0.1 A)调节非常不方便，且额定电流太小，所以应选滑动变阻器R1(阻值范围0～5 Ω，1.0 A)。(3)要求待测电阻两端的电压调节范围尽量大，滑动变阻器应用分压式接法，电压表内阻较大，而待测圆柱体的电阻较小，故采用电流表外接法误差较小，根据以上分析设计的电路图以及实物连接图如图所示(4)由I＝eq \f(U0,R)，Rx＝ρeq \f(L,S)，S＝eq \f(1,4)πD2，联立解得该圆柱体电阻率的关系式为ρ＝eq \f(πD2U0,4IL)。14．(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U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________ mA；若此时B端是与“3”相连的，则读数为________ Ω；若此时B端是与“5”相连的，则读数为________ V。答案　(1)黑　(2)B(3)160　880(4)1.47(1.46、1.48均可)　1 100　2.94(2.92、2.96均可)(每空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＋eq \f(IgRg,R1＋R2)，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＝eq \f(IgRg,I2)，R4＝eq \f(U4,I2)－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。15．(8分)(2022·临城中学高二开学考试)某校课外兴趣小组的同学欲将量程为3 mA的电流表G1改装成量程为9.0 V的电压表。已有的实验器材如下：A．待改装的电流表G1(内阻约为100 Ω)；B．标准电流表G2(满偏电流为5 mA，内阻未知)；C．滑动变阻器R(最大阻值为3 kΩ)；D．电阻箱R′(阻值范围为0～999.9 Ω)；E．电池组、开关、导线若干。(1)为了测量电流表G1的内阻，小东同学设计了如图甲所示的电路，请完成以下实验内容：①将滑动变阻器R的阻值调至最大，闭合S1；②调节滑动变阻器R的阻值，使电流表G1满偏；③保持滑动变阻器R的阻值不变，再闭合S2，调节电阻箱R′，当电阻箱R′的示数为204.0 Ω时，电流表的指针示数如图乙所示。由此可知电流表G1的内阻测量值为________ Ω，该测量值比电流表内阻的真实值____________(选填“偏大”“相等”或“偏小”)。(2)为了更加准确地测量电流表G1的内阻，兴趣小组的同学经过讨论，利用题中给出的实验器材重新设计实验，请完成以下实验内容：①完善图丙的电路图；②实验小组根据图丙设计的电路图进行实验，当电阻箱的示数为25.8 Ω时，电流表G1、G2的示数分别为0.9 mA、4.5 mA，则电流表G1的内阻为________ Ω。答案　(1)③102.0　偏小(2)①见解析图　②103.2(每空2分)解析　(1)③电流表G1量程为3 mA，满偏时，流过电流表的电流为3 mA，保持滑动变阻器R的阻值不变，再闭合S2，认为电路中的电流不变，流过电流表的电流为2 mA，则流过电阻箱的电流为1 mA，根据欧姆定律可得，电流表的内阻为电阻箱阻值的一半，电阻箱阻值为204.0 Ω，则电流表阻值为102.0 Ω，由于闭合S2时，电路中总电阻减小，则总电流变大，即流过电阻箱的电流大于1 mA，电流表的内阻大于电阻箱阻值的一半，故电流表内阻测量值小于真实值；(2)①并联电路两端电压相等，可以让电流表G1与电阻箱并联，然后与电流表G2串联，实验电路图如图所示②根据欧姆定律得RG1＝eq \f(U1,I1)＝eq \f(I2－I1R′,I1)代入数据解得RG1＝103.2 Ω。16.(8分)(2022·全国乙卷改编)一同学探究阻值约为550 Ω的待测电阻Rx在0～5 mA范围内的伏安特性。可用器材有：电压表(量程为3 V，内阻很大)，电流表(量程为1 mA，内阻为300 Ω)，电源U(电压约为4 V)，滑动变阻器R(最大阻值可选10 Ω或1.5 kΩ)，定值电阻R0(阻值可选75 Ω或150 Ω)，开关S，导线若干。(1)要求通过Rx的电流可在0～5 mA范围内连续可调，将图(a)所示的器材符号连线，画出实验电路的原理图；(2)实验时，图(a)中的R应选最大阻值为________(填“10 Ω”或“1.5 kΩ”)的滑动变阻器，R0应选阻值为________(填“75 Ω”或“150 Ω”)的定值电阻；(3)测量多组数据可得Rx的伏安特性曲线。若在某次测量中，电压表、电流表的示数分别如图(b)和图(c)所示，则此时Rx两端的电压为__________ V，流过Rx的电流为________ mA，此组数据得到的Rx的阻值为________ Ω(保留3位有效数字)。答案　(1)见解析图(1分)　(2)10 Ω(2分)　75 Ω(2分)(3)2.30(1分)　4.20(1分)　548(1分)解析　(1)电流表内阻已知，电流表与R0并联扩大电流表量程，进而准确测量通过Rx的电流，电压表单独测量Rx的电压；滑动变阻器采用分压式接法，电表从0开始测量，满足题中通过Rx的电流从0～5 mA连续可调，电路图如图。(2)电路中R应选最大阻值为10 Ω的滑动变阻器，方便电路的调节，测量效率高、实验误差小；通过Rx的电流最大为5 mA，需要将电流表量程扩大为原来的5倍，根据并联分流的规律示意图如图。根据并联分流，即并联电路中电流之比等于电阻的反比，可知eq \f(4 mA,1 mA)＝eq \f(300 Ω,R0)，解得R0＝75 Ω。(3)电压表每小格表示0.1 V，向后估读一位，即U0＝2.30 V；电流表每小格表示0.02 mA，估读到0.01 mA，即0.84 mA，电流表量程扩大5倍，所以通过Rx的电流为I＝4.20 mA；根据欧姆定律可知Rx＝eq \f(U0,I)＝eq \f(2.30,4.20×10－3) Ω≈548 Ω。17.(9分)(2022·邹城一中高二期末)在如图所示电路中，电压U＝18 V，R1＝R2＝R3＝6 Ω，导线电阻不计。(1)求A、B之间的电压U1；(2)若将A、B用一根不计电阻的导线短接，求该导线中通过的电流I。答案　见解析解析　(1)A、B之间断开时，R1和R2串联。A、B之间的电压即为R2两端的电压，由串联电路的电压规律有U2＝eq \f(R2,R1＋R2)U(2分)解得U2＝9 V。(1分)(2)当A、B用一根不计电阻的导线短接时，R2和R3并联后再与R1串联，电路的总电阻R＝R1＋eq \f(R2R3,R2＋R3)(2分)由欧姆定律可得I总＝eq \f(U,R)(1分)此时导线中通过的电流即为R3中通过的电流，由并联电路的电流规律得I＝eq \f(R2,R2＋R3)I总(2分)解得I＝1 A。(1分)18.(11分)如图所示，R1＝2 Ω，R2＝3 Ω，滑动变阻器最大阻值R3＝5 Ω，则当滑片从a滑到b的过程中，电流表示数的最小值为多少？答案　2 A解析　题图中R3可以当成两个电阻Ra、Rb，电路图可简化成如图所示电路图，电路中R总＝eq \f(R1＋RaR2＋Rb,R1＋Ra＋R2＋Rb)(3分)由于Ra＋Rb＝R3＝5 Ω，R1＋Ra＋R2＋Rb＝10 Ω令R1＋Ra＝x Ω(2分)则R2＋Rb＝(10－x) Ω，R总＝eq \f(x10－x,10) Ω＝eq \f(－x2＋10x,10) Ω＝eq \f(－x－52＋25,10) Ω(3分)当x＝5即R1＋Ra＝5 Ω，Ra＝3 Ω，Rb＝2 Ω时，R总有最大值Rmax＝2.5 Ω(2分)故电流表示数的最小值为Imin＝eq \f(U,Rmax)＝2 A。(1分)