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2021年高中物理 第十一章 电路及其应用 章末质量评估新人教版必修3

2021年高中物理 第十一章 电路及其应用 章末质量评估新人教版必修3

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章末质量评估(三)
(时间:90分钟　满分:100分)
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分.每小题只有一个选项符合题目要求)
1.飞机在空中飞行时,其表面因不断与空气摩擦而带电.某次飞行中,0.5 s内飞机表面的电荷量增加约17 μC,此过程中形成的电流约为 (　　)
A.34 mA B.34 μA C.8.5 mA D.8.5 μA
答案:B
2.甲、乙、丙、丁是四个长度、横截面积均相同的金属导体,某同学对它们各进行了一次测量,把通过每个导体的电流和其两端的电压在I-U坐标系中描点,如图所示,四个导体中电阻率最大的是(　　)

A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
答案:A
3.如图所示的电路中,电压表V1和V2的内阻都远大于R1、R2、R3和R4的电阻.R1和R3的阻值未知,R2=R4=20 Ω,电压表V1和V2的读数分别为15 V和10 V,则A、B两点间的电压为 (　　)

A.23 V B.24 V C.25 V D.26 V
答案:C
4.如图所示的电路中,R0为定值电阻,R为滑动变阻器,移动滑片P,电路的总电阻会发生变化,下列说法正确的是 (　　)
A.P向左滑动时总电阻将减小
B.P向右滑动时总电阻将减小
C.P滑到最左端时总电阻为R0
D.P滑到最右端时总电阻为0
答案:A
5.如图所示,两个同种材料制成的导体放在水平面上,两导体均是横截面为正方形的柱体,柱体高均为h,大柱体横截面边长为a,小柱体横截面边长为b,则 (　　)

A.若电流沿图示方向,大柱体与小柱体的电阻之比为a∶b
B.若电流沿图示方向,大柱体与小柱体的电阻之比为a2∶b2
C.若电流方向竖直向下,大柱体与小柱体的电阻之比为b∶a
D.若电流方向竖直向下,大柱体与小柱体的电阻之比为b2∶a2
答案:D
6.利用如图所示的电路可测量待测电阻Rx的阻值.定值电阻R1、R2阻值已知,闭合开关S,调节电阻箱阻值为R3时,电流表示数为0,则Rx阻值等于 (　　)

A.R2 B.R1R2R3 C.R1R3R2 D.R3R2R1
答案:D
7.一电压表内阻为3 kΩ,量程为0~3 V,要把它改装成一个量程为0~15 V的电压表,需要给它 (　　)
A.并联一个12 kΩ的电阻
B.并联一个15 kΩ的电阻
C.串联一个12 kΩ的电阻
D.串联一个15 kΩ的电阻
解析:电压表内阻为3 kΩ,量程为0~3 V,要把它改装成一个量程为0~15 V的电压表,需要给它串联一个电阻,阻值R=U-UgUgRg=12 kΩ,故选项C正确.
答案:C
8.两根不同材料制成的均匀电阻丝,长度之比l1∶l2=5∶2,直径之比d1∶d2=
2∶1,给它们加相同的电压,通过它们的电流之比为I1∶I2=3∶2,则它们的电阻率之比ρ1∶ρ2为 (　　)
A.415 B.83 C.85 D.1615
解析:由I=UR知,当所加电压U相同时,R1∶R2=I2∶I1=2∶3,根据d1∶d2=2∶1知,横截面积之比S1∶S2=4∶1.由导体的电阻R=ρlS得ρ1ρ2=R1S1l2R2S2l1=1615,故选项D正确.
答案:D
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分.每小题有多个选项符合题目要求.全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
9.某同学在探究通过导体的电流与其两端电压的关系时,利用记录的实验数据作出了如图所示的图像.根据图像,下列说法正确的是 (　　)

A.导体甲的电阻大于导体乙的电阻
B.在导体乙的两端加1 V的电压时,通过导体乙的电流为0.1 A
C.将导体甲连接到电压为4 V的电路上时,通过导体甲的电流为0.9 A
D.将导体乙连接到电压为5 V的电路上时,通过导体乙的电流为0.5 A
答案:BD
10.如图所示,M、N间电压恒定,当开关S接a点时,电压表示数为10 V,电流表示数为0.2 A;当开关S接b点时,电压表示数为12 V,电流表示数为0.15 A.可以推断 (　　)

A.Rx较准确的测量值是50 Ω
B.Rx较准确的测量值是80 Ω
C.Rx的真实值是70 Ω
D.电流表的内阻是20 Ω
解析:由于M、N间电压恒定,当开关S接b点时,电压表示数为12 V,知道M、N间电压恒为12 V.再由第一次测量结果可知电流表的分压为12 V-10 V=2 V,电流表内阻RA=2 V0.2 A=10 Ω.Rx的真实值Rx=70 Ω.在先后两次测量值Rx1=10 V0.2 A=50 Ω、Rx2=12 V0.15 A=80 Ω之中,Rx的真实值比较接近80 Ω.
答案:BC
11.一根粗细均匀的金属导线,在其两端加上电压U时,通过导线的电流为I,导线中自由电子定向移动的速率为v.若将导线均匀拉长,使它的横截面半径变为原来的 12,再给它两端加上电压2U,则 (　　)
A.通过导线的电流为 I8
B.通过导线的电流为 I16
C.导线中自由电子定向移动的速率为 v4
D.导线中自由电子定向移动的速率为 v2
答案:AD
12.如图所示,电流表A1(0~3 A)和A2(0~0.6 A)是由两个相同的表头改装而成的.现将这两个电流表并联后接入电路中,闭合开关S,调节滑动变阻器.下列说法正确的是 (　　)

A.A1、A2的读数之比为1∶1
B.Al、A2的读数之比为5∶1
C.A1、A2的指针偏转角度之比为1∶1
D.Al、A2的指针偏转角度之比为1∶5
解析:电流表A1(0~3 A)和A2(0~0.6 A)由两个相同的表头改装而成,并联接入电路中,通过两表头的电流相等,所以两表的指针偏转角度相同,故选项C正确;它们的量程之比为5∶1,并联时读数之比为5∶1,故选项B正确.
答案:BC
三、非选择题(本题共6小题,共60分)
13.(6分)在用伏安法测电阻的实验中,所用电压表的内阻约为20 kΩ,电流表的内阻约为10 Ω,选择能够尽量减小误差的电路图进行实验,读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上,如图所示.
(1)请根据所标的数据点描出I-U图像,得出该电阻的阻值Rx=　　　　Ω.(结果保留两位有效数字) 
(2)在虚线框内画出用伏安法测量该电阻的原理图.

解析:(1)如图甲所示.由图线可得Rx=ΔUΔI=2.3×103 Ω.

甲 乙
(2)因满足 RxRA>RVRx,故采用电流表内接法,原理图如图乙所示.
答案:(1)见解析图甲.　2.3×103(2.2×103~2.4×103均可)　(2)见解析图乙.
14.(12分)在测定金属的电阻率的实验中,某同学所测的金属导体的形状如图甲所示,其横截面为空心的等边三角形,外等边三角形的边长是内等边三角形边长的2倍.
为了合理选用器材设计测量电路,他先用多用电表的欧姆挡“×1”挡按正确的操作步骤粗测其电阻,指针位置如图乙所示,则读数为　　　　Ω. 

甲 乙
现利用实验室的下列器材,精确测量它的电阻R,以便进一步测出该材料的电阻率ρ.
A.电源E(能提供的最大电压为3 V)
B.电流表A1(量程为0~0.6 A,内阻r1 约为1 Ω)
C.电流表A2(量程为0~0.6 A,内阻r2=5 Ω)
D.最大阻值为10 Ω的滑动变阻器R0
E.开关S,导线若干
(1)请在图丙虚线框内补充画出完整、合理的测量电路图.

丙 丁
(2)先将R0调至最大,闭合开关S,调节滑动变阻器R0,记下各电表读数,再改变R0进行多次测量.在所测得的数据中选一组数据,用测量量和已知量来计算R时,若A1的示数为I1,A2的示数为I2,则该金属导体的电阻 R=　　　　.  
(3)该同学用直尺测量导体的长度为l,用螺旋测微器测量了外三角形的边长为a.测边长时,螺旋测微器读数如图丁所示,则a=　　　　mm.用已经测得的物理量I1、I2、l、a及题中所给物理量可得该金属材料电阻率的表达式为ρ=　　　　. 
解析:多用电表读数为6×1 Ω=6 Ω.
(1)给出的器材中没有电压表,但其中一个电流表给出了其内阻,可将此电流表当电压表使用,利用伏安法测电阻,测量电路如图所示.

(2)由欧姆定律可知I2r2=(I1-I2)R,解得R=I2r2I1-I2.
(3)螺旋测微器读数a=5.5 mm+0.01 mm×16.5=5.665 mm;由几何关系可得导体的截面积为S=3316a2,根据欧姆定律R=ρlS,解得ρ=33a2I2r216l(I1-I2).
答案:6　(1)见解析图.　(2)I2r2I1-I2 (3)5.665(5.663~5.667)　33a2I2r216l(I1-I2)
15.(8分)如图所示,R1=2 Ω,R2=3 Ω,滑动变阻器最大值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
16.(10分)如图所示的“氢火焰离子化监测器”可以检测出无机物气体中极少的有机物分子的含量,在氢火焰的作用下,有机物的分子电离为一价正离子和自由电子,而无机物的分子不会电离.设单位时间内有物质的量为n的被检测气体进入检测器,调节滑动变阻器,使电流表的示数逐渐变大,直到达到最大值I,求有机物分子与被检测气体分子的数目的比值K.已知阿伏加德罗常数为NA,电子的电荷量为e.

答案:InNAe
17.(10分)某电流表内阻Rg为200 Ω,满偏电流Ig为2 mA,下图为改装成量程为0.1 A和1 A的电流表的两种方法,试求在甲、乙两种情况下,R1和R2各为多少.

甲 乙
解析:按图甲接法,由并联电路中电流跟电阻成反比,可得
R1=IgI-IgRg=2×10-30.1-2×10-3×200 Ω=4.08 Ω,
R2=IgI'-IgRg=2×10-31-2×10-3×200 Ω=0.401 Ω.
按图乙接法,量程为1 A时,R2和Rg串联后与R1并联;量程为0.1 A时,R1和R2串联后与Rg并联,分别得
Ig(Rg+R2)=(I'-Ig)R1,
IgRg=(I-Ig)(R1+R2)
解得R1=0.408 Ω,R2=3.67 Ω.
答案:见解析.
18.(14分)神经系统中,把神经纤维分为有髓鞘与无髓鞘两大类.现代生物学认为,髓鞘是由多层(几十到几百层不等)类脂物质——髓质累积而成的,髓质具有很大的电阻.已知蛙有髓鞘神经,髓鞘的厚度只有2 μm左右,而髓鞘在每平方厘米的面积上产生的电阻却高达1.6×105 Ω.
(1)若不计髓质层间的接触电阻,计算髓质的电阻率.
(2)若一圆柱是由髓质制成的,该圆柱的体积为32π cm3,当在其两底面上加上1 000 V的电压时,通过该圆柱的电流为10π μA.求该圆柱的底面半径和高.
答案:(1)8×106 Ω·m　(2)4 cm　2 cm