人教版高中物理（必修三）同步讲义+练习第十一章 电路及其应用（含解析）

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第十一章 电路及其应用 章末检测题一、单选题1．有一横截面积为S的铝导线，流经导线的电流为I，设每单位体积的导线内有n个自由电子，电子电荷量为e，此时电子的定向移动速率为 SKIPIF 1 < 0 ，在 SKIPIF 1 < 0 时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为（　　）A． SKIPIF 1 < 0  B． SKIPIF 1 < 0  C． SKIPIF 1 < 0  D． SKIPIF 1 < 0 【答案】B【解析】根据电流的定义式 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 时间内通过导体横截面的自由电子的电量 SKIPIF 1 < 0 则在 SKIPIF 1 < 0 时间内，通过导体横截面的自由电子的数目为 SKIPIF 1 < 0 又 SKIPIF 1 < 0 故选B。2．某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示，图线上过 A 点的切线交 I 轴于 C 点， 则下列说法中正确的是（    ）  A．加5V电压时，导体的电阻约是0.2ΩB．加12V电压时，导体的电阻约是24ΩC．由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断增大D．由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小【答案】C【解析】根据电阻的定义式 SKIPIF 1 < 0 ＝ SKIPIF 1 < 0 A错误；根据电阻的定义式 SKIPIF 1 < 0 ＝ SKIPIF 1 < 0 B错误；CD．由图可知Ｉ－Ｕ图像上任一点与原点连线的斜率逐渐减小，根据电阻的定义可知，导体的电阻不断增大，C正确，D错误。故选Ｃ。3．已知某表头的内阻 SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 ，满偏电流 SKIPIF 1 < 0 为3mA，若将该表头改装成量程为0~3V的电压表，则需将该表头（    ）A．串联一个阻值为 SKIPIF 1 < 0 的定值电阻B．并联一个阻值为 SKIPIF 1 < 0 的定值电阻C．串联一个阻值约为 SKIPIF 1 < 0 的定值电阻D．并联一个阻值约为 SKIPIF 1 < 0 的定值电阻【答案】A【解析】电流表改装成电压表应串联电阻，根据 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 故选A。4．电阻 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 并联在电路中时，设 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 两端的电压为 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 中的电流强度分别为 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 ，则（　　）A． SKIPIF 1 < 0  B． SKIPIF 1 < 0 C． SKIPIF 1 < 0  D． SKIPIF 1 < 0 【答案】D【解析】A B．电阻 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 并联在电路中时， SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 两端的电压相等。 SKIPIF 1 < 0 故AB错误；C D． SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 中的电流强度之比 SKIPIF 1 < 0 故C错误，D正确。故选D。5．小明同学要研究小灯泡的电阻随电压变化的规律，通过实验作出了小灯泡的 SKIPIF 1 < 0 图像如图所示。已知待测小灯泡的额定电压为 SKIPIF 1 < 0 ，则小灯泡正常工作时的电阻约为（    ）  A． SKIPIF 1 < 0  B． SKIPIF 1 < 0  C． SKIPIF 1 < 0  D． SKIPIF 1 < 0 【答案】B【解析】由图可知，电压为 SKIPIF 1 < 0 时，电流约为 SKIPIF 1 < 0 ，则电阻为 SKIPIF 1 < 0 故选B。6．实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图所示，下列读数正确的是（　　）    A．4.530mm B．4.800mm C．5.300mm D．5.800mm【答案】B【解析】螺旋测微器的读数为 SKIPIF 1 < 0 故选B。7．在“用伏安法测电阻”的实验中，测量电路中电表的连接方式如图甲或乙所示，把电压表读数和电流表读数的比值作为电阻的测量值，考虑到实际电表内阻对测量的影响，两种连接方式都存在系统误差。下列判断正确的是（　　）A．若采用甲图，误差是由电压表分流引起的B．若采用甲图，误差是由电流表分压引起的C．若采用乙图，电阻的测量值大于真实值D．若采用甲图，电阻的测量值小于真实值【答案】B【解析】AB．若采用甲图，电压表测量的是待测电阻和电流表串联后两端的电压，误差是由电流表分压引起的，故A错误，B正确；C．若采用乙图，电流表测量的是通过电压表和待测电阻的电流和，电流的测量值大于真实值，根据欧姆定律可知电阻的测量值小于真实值，故C错误；D．若采用甲图，电压的测量值偏大，根据欧姆定律可知电阻的测量值大于真实值，故D错误。故选B。8．分度值为0.02mm游标卡尺测量长度，若如图上虚线对齐，则该长度为（　　）A．37.00mm B．3.70cm C．25.22mm D．2.524cm【答案】D【解析】该长度为 SKIPIF 1 < 0 故选D。二、多选题9．等离子体推进器的原理结构如图所示，首先由电子枪产生高速电子流，经过碰撞，电子将等离子体发生器内的惰性气体电离，形成等离子体，最后等离子体中的正离子经过静电加速层加速后高速飞出，从而对等离子推进器产生作用力。假设正离子的质量为m，电荷量为q，经电压为U的静电加速层加速后形成电流为I的离子束，忽略离子进入静电加速层的初速度，不计离子重力和离子间的相互作用力，下列说法正确的是（　　）A．离子推进器是将化学能转化为机械能的装置B．离子由静电加速层喷出时的速度大小为 SKIPIF 1 < 0 C．单位时间内，由静电加速层喷出的离子数为 SKIPIF 1 < 0 D．离子推进器产生的推力大小为 SKIPIF 1 < 0 【答案】CD【解析】A．离子推进器可将静电加速层中的电能转化为机械能，A错误；B．根据动能定理有 SKIPIF 1 < 0 离子由静电加速层喷出时的速度大小为 SKIPIF 1 < 0 B错误；C．若n表示单位时间内由静电加速层喷出的离子数，根据电流的定义有 SKIPIF 1 < 0 单位时间内，由静电加速层喷出的离子数为 SKIPIF 1 < 0 C正确；D． SKIPIF 1 < 0 时间内喷出离子的动量为 SKIPIF 1 < 0 根据动量定理有 SKIPIF 1 < 0 则 SKIPIF 1 < 0 D正确。故选CD。10．如图所示，真空中有一长直细金属导线MN，沿垂直导线方向均匀射出速率相同的电子，已知电子质量为m、电荷量大小为e，不考虑出射电子间的相互作用，与导线同轴有一半径为R的假想圆柱面。柱面某位置放置一个弧长为a、长度为b的金属片，如图所示。在该金属片上检测到出射电子形成的电流为I，电子流对该金属片的压强为P。下列说法正确的是（　　）A．导线沿垂直导线方向均匀射出的电子速率 SKIPIF 1 < 0 B．导线沿垂直导线方向均匀射出的电子速率 SKIPIF 1 < 0 C．单位长度导线单位时间内出射电子的总动能 SKIPIF 1 < 0 D．单位长度导线单位时间内出射电子的总动能 SKIPIF 1 < 0 【答案】BC【解析】AB．设单位时间单位长度射出的电子数为n，则单位时间打在金属片的粒子数为 SKIPIF 1 < 0 金属片上形成电流为 SKIPIF 1 < 0 所以 SKIPIF 1 < 0 根据动量定理得金属片上的压强为 SKIPIF 1 < 0  解得 SKIPIF 1 < 0 故A错误，B正确；CD．单位长度导线单位时间内出射电子的总动能为 SKIPIF 1 < 0 故C正确，D错误。故选BC。11．在图中，A、B两图分别为测灯泡电阻R的电路图，下述说法错误的是（　　）  A．A图的接法叫电流表外接法，B图的接法叫电流表的内接法B．A中 SKIPIF 1 < 0 ，B中 SKIPIF 1 < 0 C．A中误差由电压表分流引起，为了减小误差，就使 SKIPIF 1 < 0 ，故此法测较小电阻好D．B中误差由电流表分压引起，为了减小误差，应使 SKIPIF 1 < 0 ，故此法测较大电阻好【答案】BD【解析】A．A图的接法叫电流表外接法，B图的接法叫电流表的内接法，故A正确；B．A中电流的测量值偏大，根据欧姆定律可知 SKIPIF 1 < 0 ，B中电压的测量值偏大，根据欧姆定律可知 SKIPIF 1 < 0 ，故B错误；C．A中误差由电压表分流引起，为了减小误差，就使 SKIPIF 1 < 0 ，故此法测较小电阻好，故C正确；D．B中误差由电流表分压引起，为了减小误差，应使 SKIPIF 1 < 0 ，故此法测较大电阻好，故D错误。本题选错误的，故选BD。12．如图所示是测绘小灯泡伏安特性曲线的实验电路图，关于该实验的操作和实验现象，下列说法正确的是（　　）A．在开关S闭合之前，滑动变阻器的滑动触头应滑到最左端B．本实验要求电流、电压均从零开始到额定电流、额定电压之间测量多组数据C．当滑动变阻器的滑动触头从左端向右逐渐滑动过程中，电压表示数逐渐变大，电流表示数逐渐减小D．当滑动变阻器的滑动触头从左端向右逐渐滑动过程中，电压表示数逐渐变大，电流表示数逐渐变大【答案】ABD【解析】A．在开关S闭合之前，滑动变阻器的滑动触头应滑到最左端，这样在待测电阻上得到的电压才能从零开始调节，故A正确；B．本实验要求电流、电压均从零开始到额定电流、额定电压之间测量多组数据，这样才能画出电灯的U－I图线，故B正确；CD．当滑动变阻器的滑动触头从左端向右逐渐滑动过程中，电灯两端的电压变大，则电压表示数和电流表的示数都是逐渐变大，故C错误，D正确。故选ABD。三、实验题13．（1）在“长度的测量及测量工具的选用”实验中，游标卡尺和螺旋测微器如图所示，则游标卡尺读数 mm，螺旋测微器读数 mm；  （2）用电流表和电压表测定电阻约为6Ω的均匀电阻丝的电阻率实验，电源是两节干电池。如图甲所示，将电阻丝拉直后两端固定在带有刻度尺的绝缘底座的接线柱a、b上，c是一个可沿电阻丝滑动的金属触头c，电压表连接在a、c之间，a、c之间的长度L可从刻度尺上读出。实验采用的电路原理图如图乙所示，电表均可视为理想表。  ①本实验电流表的量程选 （填“0~0.6A”或“0~3A”）；②连接线路，闭合开关后，触头c调至一合适位置后不动，滑动变阻器触头自左向右移动的过程中，电压表读数 （填“增大”、“减小”或“不变”）；③滑动变阻器触头调至合适位置后不动，改变触头c位置，得到几组U、I、L数据，用 SKIPIF 1 < 0 计算出相应电阻值后，作出R-L图线如图丙所示，取图线上两点间数据之差△L和△R，若电阻丝直径为d，则电阻丝的电阻率 SKIPIF 1 < 0 = （用△L、△R、d表示）。  【答案】 102.30 4.948/4.949/4.950/4.951/4.952 0~0.6A 增大  SKIPIF 1 < 0 【解析】（1）[1]游标卡尺的最小分度值为0.05mm，读数为 SKIPIF 1 < 0 [2]螺旋测微器的最小分度值为0.01mm，读数为 SKIPIF 1 < 0 （2）①[3]通过电流表的最大电流为 SKIPIF 1 < 0 故电流表的量程选0~0.6A；②[4]滑动变阻器触头自左向右移动的过程中,电阻丝两段的电压逐渐增大，可知电压表读数增大；③[5]根据电阻定律有 SKIPIF 1 < 0 根据几何知识有 SKIPIF 1 < 0 解得 SKIPIF 1 < 0 结合图像有 SKIPIF 1 < 0 则电阻丝的电阻率为 SKIPIF 1 < 0 14．某实验小组在“测量金属丝电阻率”的实验中，先用多用电表粗测电阻，再采用“伏安法”较准确地测量金属丝的电阻，而后计算金属丝的电阻率。（1）在使用多用电表测电阻时，以下说法正确的是 （填正确答案标号）。A．每换一次挡位，不必重新进行欧姆调零B．指针在刻度盘中央附近误差较小C．在外电路中，电流从红表笔流出经被测电阻再由黑表笔流入多用电表D．测量时，若指针偏角较小，说明这个电阻的阻值较大，应换倍率较大的挡位来测量（2）用多用电表的欧姆挡“ SKIPIF 1 < 0 ”倍率按正确的操作步骤粗测其电阻，指针如图甲所示，则读数应记为  SKIPIF 1 < 0 ．  （3）用螺旋测微器测量金属丝的直径，测量的示数如图乙所示，则金属丝直径 SKIPIF 1 < 0   SKIPIF 1 < 0 。  （4）实验室提供的器材如下：A．待测金属丝（电阻 SKIPIF 1 < 0 ）B．电流表 SKIPIF 1 < 0 （量程为 SKIPIF 1 < 0 ，内阻约为 SKIPIF 1 < 0 ）；C．电流表 SKIPIF 1 < 0 （量程为 SKIPIF 1 < 0 ，内阻约为 SKIPIF 1 < 0 ）；D．电压表 SKIPIF 1 < 0 （量程为 SKIPIF 1 < 0 ，内阻约为 SKIPIF 1 < 0 ）；E．电压表 SKIPIF 1 < 0 （量程为 SKIPIF 1 < 0 ，内阻约为 SKIPIF 1 < 0 ）；F．滑动变阻器 SKIPIF 1 < 0 （阻值范围为 SKIPIF 1 < 0 ）；G．电源 SKIPIF 1 < 0 （电动势为 SKIPIF 1 < 0 ，内阻不计）；H．开关、若干导线。实验中电流表应选 （填“B”或“C”），电压表应选 （填“D”或“E”）。（5）根据所选用的实验器材，为了尽量减小实验误差，请设计电路并在图丙虚线框中将电路图补充完整。( )（6）若通过测量可知，金属丝接入电路的长度为 SKIPIF 1 < 0 ，直径为 SKIPIF 1 < 0 ，通过金属丝的电流为 SKIPIF 1 < 0 ，金属丝两端的电压为 SKIPIF 1 < 0 ，由此可计算得出金属丝的电阻率 SKIPIF 1 < 0  。（用题目所给字母表示）【答案】 BD/DB 5.0/5 3.707（3.705～3.409） B D     SKIPIF 1 < 0 【解析】（1）[1]A．用多用电表测电阻时，每换一次挡位，都必须重新进行欧姆调零，A项错误；B．指针在刻度盘中央附近误差较小，B项正确；C．在外电路中，电流从黑表笔流出经被测电阻再由红表笔流入多用电表，C项错误；D．测量时，若指针偏角较小，说明这个电阻的阻值较大，应换倍率较大的挡位来测量，D项正确。故选BD。（2）[2]由图甲所示多用电表可知，待测电阻阻值是 SKIPIF 1 < 0 （3）[3]图乙中螺旋测微器的固定刻度为 SKIPIF 1 < 0 ，可动刻度为 SKIPIF 1 < 0 则该金属丝直径的测量值 SKIPIF 1 < 0 （4）[4][5]电源电动势为 SKIPIF 1 < 0 ，因此电压表选择电压表 SKIPIF 1 < 0 ；测量金属丝的电阻阻值约为 SKIPIF 1 < 0 ，则电路中的最大电流 SKIPIF 1 < 0 因此电流表应选电流表 SKIPIF 1 < 0 。即电流表应选B，电压表应选D。（5）[6]由于 SKIPIF 1 < 0 金属丝的电阻远小于电压表的内阻，更接近电流表的内阻，因此为减小误差应选用电流表外接法，完整电路图如图所示  （6）[7]根据欧姆定律有 SKIPIF 1 < 0 ，根据电阻定律有 SKIPIF 1 < 0 联立解得 SKIPIF 1 < 0 四、解答题15．为解释低温超导现象，1934年高特和卡西米尔提出了二流体模型。该模型认为，当温度降低至临界温度以下时，正常电子将有一部分“凝聚”为超导电子。正常电子在金属内定向移动时会与晶格发生碰撞，形成宏观上的电阻；而超导电子则与之不同，可以在晶格中自由穿行而不受阻力作用，表现为理想的导电性。设一段横截面积为S的超导体中，超导电子的数密度为 SKIPIF 1 < 0 ，质量为 SKIPIF 1 < 0 ，所带电荷量为 SKIPIF 1 < 0 ，定向移动速度为 SKIPIF 1 < 0 。（1）根据电流的定义求超导电子所形成的超导电流 SKIPIF 1 < 0 ；（2）假设超导体内存在电场强度为E的电场。①求超导电流随时间的变化率 SKIPIF 1 < 0 与E之间的关系；②对于正常电子形成的电流I，根据欧姆定律证明 SKIPIF 1 < 0 ，其中ρ为对应于正常电流的电阻率；③请根据以上结论判断，在超导电流稳定的情况下超导体内是否会存在正常电流，并说明理由。【答案】（1） SKIPIF 1 < 0 ；（2）① SKIPIF 1 < 0 ，②见解析，③不存在，见解析【解析】（1） SKIPIF 1 < 0 时间内通过截面S的超导电子数目为 SKIPIF 1 < 0 根据电流的定义 SKIPIF 1 < 0 解得 SKIPIF 1 < 0 （2）①由 SKIPIF 1 < 0 及 SKIPIF 1 < 0 可得 SKIPIF 1 < 0 ②根据欧姆定律 SKIPIF 1 < 0 ，设导体长度为L，根据电阻定律 SKIPIF 1 < 0 并结合 SKIPIF 1 < 0 可得 SKIPIF 1 < 0 ③不存在，超导电流稳定即 SKIPIF 1 < 0 由①可知E＝0进而由②可得 SKIPIF 1 < 0 即不存在正常电流。16．如图所示，A、B两端接直流稳压电源，U=70V，R0=40Ω，C=30μF，滑动变阻器总电阻R=60Ω，求：（1）当滑片处于滑动变阻器中点时，电路中的等效电阻；（2）当滑片处于滑动变阻器中点时，C、D两端的电压；（3）电容器C所带的电荷量。  【答案】（1）21 Ω；（2）40V；（3）1.2×10−3C【解析】（1）当滑片处于滑动变阻器中点时，则有滑动变阻器R的上半部分与R0串联，再与滑动变阻器R的下半部分并联，则有电路中的等效电阻 SKIPIF 1 < 0 （2）当滑片处于滑动变阻器中点时，则有滑动变阻器R的上半部分与R0串联，再与滑动变阻器R的下半部分并联，则串联电路总电阻为 SKIPIF 1 < 0 由欧姆定律可得流经R0的电流  SKIPIF 1 < 0 C、D两端的电压 SKIPIF 1 < 0 （3）由电容器电容的定义式 SKIPIF 1 < 0 ，可得电容器C所带的电荷量 SKIPIF 1 < 0 17．如图是有两个量程的电流表，表头的内阻 SKIPIF 1 < 0 ，满偏电流 SKIPIF 1 < 0 ，电阻 SKIPIF 1 < 0 ，当使用A、C两个端点时，量程为0~0.6A。求：（1）电阻 SKIPIF 1 < 0 的阻值；（2）使用A、B两个端点时的量程。  【答案】（1） SKIPIF 1 < 0 ；（2）0~1.0A【解析】（1）当使用A、C两个端点时，最大值为0.6A，则 SKIPIF 1 < 0 代入数据解得 SKIPIF 1 < 0 （2）使用A、B两个端点时 SKIPIF 1 < 0 解得 SKIPIF 1 < 0 使用A、B两个端点时最大值为 SKIPIF 1 < 0 使用A、B两个端点时的量程为0~1.0A。