2021-2022学年粤教版（2019）必修第三册 3.1导体的伏安特性曲线 跟踪训练（word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）必修第三册
3.1导体的伏安特性曲线
跟踪训练（解析版）
1．取阻值分别为R1和R2的电阻，现在两电阻两端分别施加电压U1、U2，已知U1＝
U2，此时流过R1的电流为流过R2的电流的3倍．则
为（　　）
A．
B．
C．
D．
2．如图所示的电解槽接入电路后，在t秒内有n1个1价正离子通过溶液内截面S，有n2个1价负离子通过溶液内截面S，设e为元电荷，以下说法正确的是（　　）
A．当n1＝n2时电流强度为零
B．当n1＞n2时，电流方向从A→B，电流强度为I＝
C．当n1＜n2时，电流方向从B→A，电流强度I＝
D．电流方向从A→B，电流强度I＝
3．一只标有“”的白炽灯泡，加上的电压由零逐渐增大到，随着电压的增加灯泡的阻值增加。在此过程中，电压和电流的关系可用图象表示，则在如图所示的四个图象中合理的是（　　）
A．
B．C．D．
4．关于电源和电动势，下列说法中正确的是（　　）
A．在电源内部非静电力把正电荷从正极移动到负极
B．对于给定的电源，移动正电荷非静电力做功越多，电动势就越大
C．电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量
D．电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送电荷量越多
5．在半导体工艺里经常需要测定金属薄膜厚度，目前采用的方式是通过测定电阻而间接测得薄膜厚度，查询资料获知构成该薄膜金属材料的电阻率，取一块厚度均匀、边长为L的正方形该金属薄膜，在薄膜两端施加恒定电压。通过薄膜的电流方向如图所示，测定出流过薄膜的电流I，即可推导出薄膜厚度d，则（　　）
A．电流I越大，则薄膜厚度d越小
B．电流I越大，则薄膜厚度d越大
C．正方形边长L越大，所测定的电阻值越大
D．正方形边长L越小，所测定的电阻值越小
6．某手机的说明书标明该手机电池的电动势为3.7V，容量为4000mA·h，待机时间为20天，该说明书还标明，用该手机播放视频的时间是15h，由此下列说法正确的是（　　）
A．电池容量表示电池能够输出的总电能
B．若给此手机充电电流为2A，则4h可充满
C．该电池能给手机提供4.0V电压
D．该手机播放视频时的电流为待机时电流的32倍
7．一根长为L、横截面积为S、电阻率为的金属棒，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，自由电子定向运动的平均速度为v，则电子运动时受到的平均阻力大小为（　　）
A．
B．
C．
D．
8．如图所示，一横截面积为的铜导线，接入电路，导体中就会产生恒定电场，产生的恒定电流为，设单位体积的导线中有个自由电子，电子的电荷量为，此时电子的定向移动速率为，在时间内（　　）
A．通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为
B．通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为
C．导线内部的电场就是电源所形成的电场
D．导线处于静电平衡状态
9．某同学测得某白炽灯的伏安特性曲线如图所示。图像上A点与原点的连线与横轴成角，A点的切线与横轴成角，则（　　）
A．白炽灯的电阻随电压的增大而减小
B．在A点，白炽灯的电阻可表示为
C．在A点，白炽灯的电功率可表示为
D．在A点，白炽灯的电阻不能表示为
10．如图所示为某电学元件的伏安特性曲线，图中虚线为曲线上点的切线。当通过该元件的电流为时，该元件的阻值为（　　）
A．
B．
C．
D．
11．小强在探究定值电阻(该电阻的阻值不受温度的影响)两端电压和电流的关系，当在该电阻两端加U＝20
V的电压时，通过该电阻的电流为I＝5
A。下列说法正确的是（　　）
A．该电阻的阻值为4
Ω
B．如果仅将电压升高到30
V，则通过的电流为6
A
C．如果仅将电阻换为阻值为10
Ω的定值电阻，则通过的电流应为2
A
D．当电阻两端不加电压时，定值电阻的阻值应为零
12．如图是某品牌电动汽车的标识牌，以下说法正确的是（　　）
A．该电池的容量为60A·h
B．该电池以6A的电流放电，可以工作10h
C．该电池以6A的电流放电，可以工作60h
D．该电池充完电可贮存的电荷量为60C
13．两个电阻R1、R2的伏安特曲线如图所示，由图可知（　　）
A．R1为线性元件，R2为非线性元件
B．R1的电阻R1＝tan
45°
Ω＝1Ω
C．R2的电阻随电压的增大而减小
D．当U＝1V时，R2的电阻等于R1的电阻
14．对于欧姆定律，下列理解正确的是（　　）
A．从关系式U＝IR可知，对于阻值一定的导体，通过它的电流越大，它两端的电压也越大
B．从关系式R＝可知，导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零
C．从关系式I＝可知，对于阻值一定的导体，当导体两端的电压增大一倍时，导体中的电流也增大一倍
D．从关系式R＝可知，导体两端电压越大，电阻R也越大
15．某一导体的伏安特性曲线如图中AB（曲线）所示，关于导体的电阻，以下说法正确的是（　　）
A．B点对应的电阻为12Ω
B．B点对应的电阻为40Ω
C．工作状态从A变化到了B时，导体的电阻改变了30Ω
D．工作状态从A变化到了B时，导体的电阻改变了10Ω
16．某物理学习小组的同学在研究性学习过程中，用伏安法研究某电子元件（6V，2.5W）的伏安特性曲线，要求能够多次测量并尽可能减小实验误差。实验室备有以下器材：
A．直流电源（6V，内阻不计）
B．电流表G（满偏电流，内阻）
C．电流表A（0~0.6A，内阻未知）
D．滑动变阻器R（0~20Ω，5A）
E．滑动变阻器R（0~200Ω，1A）
F．定值电阻（阻值1990Ω）
G．开关与导线若干
（1）在实验中，为了操作方便且能够准确地进行测量，滑动变阻器应选用___________。（填写器材前的序号）
（2）由于提供的器材无电压表，需利用电流表G串联定值电阻改装成量程为___________V的电压表。
（3）根据题目提供的实验器材，请你设计出测量电子元件的伏安特性曲线的电路原理图（可用表示）。（画在虚线框内）（_______）
（4）将上述电子元件和另一电子元件接入如图甲所示的电路中，它们的伏安特性曲线分别如图乙中、所示。电源的电动势，内阻忽略不计。调节滑动变阻器，使电子元件和消耗的电功率恰好相等，则此时电子元件的阻值为___________Ω，接入电路的阻值为___________Ω。（结果保留两位有效数字）
17．（1）如图，在测绘小灯泡的伏安特性实验中，伏安法测小灯泡，安培表采用______法，其原因是______，滑动变阻器采用______式连接，其原因是______；
（2）闭合S前，R中的箭头应该放在______端（填右或左），实验数据描出来的图像符合下图的______。（填字母）
A．B．C．D．
18．有一条横截面积为S的铜导线，通过的电流I。铜的密度ρ，铜的摩尔质量M，阿伏加德罗常数NA，电子的电量e。
（1）求导线单位长度中铜原子的个数；
（2）若导线中每个铜原子贡献一个自由电子，求导线中自由电子定向移动的速率；
（3）通常情况下，导体两端加上电压，自由电子定向移动的平均速率约为10-4m/s。一个电子通过一条1m长的导体需要几个小时！这与闭合开关电灯马上发光明显不符。请你用自由电子定向移动解释闭合开关电灯马上发光的原因。
19．根据I=neSv还可估算电子定向移动的平均速率。有一横截面积为1mm2的铜导线，每立方米体积内的自由电子数为8.4×1028个，电子的电荷量大小为1.6×10-19C。若通过该导线的电流为1A，导线中自由电子定向移动的平均速率为多大？
参考答案
1．A
【详解】
设R2两端的电压为U，通过R2的电流为I，则R1两端的电压为
U，通过R1的电流为3I，由欧姆定律知
所以
故选。
2．D
【详解】
电荷的定向移动形成电流，正电荷的定向移动方向是电流方向，负电荷移动的方向与电流方向相反，由图示可知，溶液中的正离子从A向B运动，，负电荷由B向A运动，因此电流方向是A→B，电流大小
故选D。
3．B
【详解】
随温度的升高，则白炽灯泡的电阻逐渐变大，则U-I图像上的点与O点连线的斜率逐渐变大。
故选B。
4．C
【详解】
A．在电源内部非静电力把正电荷从负极移动到正极，选项A错误；
BD．对于给定的电源，非静电力把单位正电荷从负极向正极移做功越多，电动势就越大，选项BD错误；
C．电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量，选项C正确；
故选C。
5．B
【详解】
CD．根电阻定律，薄膜电阻为
可知所测定的电阻值R与正方形边长L无关，故CD错误；
AB．根据欧姆定律
联立解得
根据厚度d公式，d与I成正比，与边长L无关，故A错误，B正确；
故选B。
6．D
【详解】
A．电池容量是指电池的存储电量（电流与时间的乘积）或电池能够输出的总电荷量的多少，单位是“mA?h”，不是储存电能的大小，故A错误；
B．充电时间不仅与充电电流有关，还与充电电压、充电效率有关，故B错误；
C．该手机电池的电动势为3.7V，故C错误；
D．该手机播放视频时的电流为
该手机待机时电流为
则
故D正确。
故选D。
7．C
【详解】
金属棒内的电场类似一个匀强电场，其电场强度大小
由欧姆定律可知，金属棒两端的电压
由电流微观定义式可知
联立解得，金属棒内的电场强度大小为
则电子运动时受到的平均阻力大小为
故选C。
8．A
【详解】
A．通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为
选项A正确；
B．通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为
选项B错误；
C．导线内部的电场，是由电源和导线内部的电荷共同作用形成的电场，故C错误；
D．导线内部电荷有定向移动，各点电势不相等，则不是处于静电平衡状态，选项D错误。
故选A。
9．C
【详解】
A．由图示可知，随电压增大，通过灯泡的电流增大，且电压和电流的比值增大，故灯泡的电阻变大，选项A错误；
BD．由欧姆定律可知，在A点白炽灯的电阻
由于纵坐标与横坐标的标度可能不同，所以不能用计算电阻值，更不能用计算，选项BD错误；
C．在A点，白炽灯的电功率
选项C正确。
故选C。
10．A
【详解】
根据
当电流为时，对应的电压为20V，因此元件的阻值
故选A。
11．AC
【详解】
A．由欧姆定律
知该电阻的阻值为4
Ω，A正确；
B．由于该电阻的阻值不受温度的影响，则当电压升高到30
V，通过该电阻的电流应为
B错误；
C．如果将电阻换为阻值为10
Ω的定值电阻，由欧姆定律可知
C正确；
D．定值电阻的阻值与其两端是否加电压无关，D错误；
故选AC。
12．AB
【详解】
ABC．从题图标识牌可知电池的容量为60A·h，即以6A的电流放电可工作10h，故A、B正确，C错误；
D．该电池充完电可贮存的电荷量
q=60×3600C=2.16×105C
故D错误。
故选AB。
13．AD
【详解】
A．由题图可知R1的伏安特性曲线为过原点的直线，故R1为线性元件，R2的伏安特性曲线为曲线，故R2是非线性元件，故A正确；
B．R1的电阻为
故B错误；
C．I－U图像上的点与坐标原点连线的斜率表示电阻的倒数，由题图可知R2的电阻随电压的增大而增大，故C错误；
D．由题图可知，当U＝1
V时，R2的电阻等于R1的电阻，都为2
Ω，故D正确；
故选AD。
14．AC
【详解】
A．对于阻值一定的导体，根据U＝IR可知，I越大，U越大，A正确；
BD．导体的电阻是导体本身的性质，与U、I无关，故BD错误；
C．对于电阻一定的导体，导体中的电流与导体两端的电压成正比，则有当导体两端的电压增大一倍时，导体中的电流也增大一倍故C正确；
故选AC。
15．BD
【详解】
AB．B点对应的电阻为
选项A错误，B正确；
CD．A点对应的电阻为
故工作状态从A变化到了B时，导体的电阻改变了，选项C错误，D正确。
故选BD。
16．D
6
10
4.0
【详解】
(1)[1]要求描绘伏安特性曲线，能够多次测量数据，滑动变阻器应采用分压式接法，选阻值较小的D方便调节。
(2)[2]由于
故利用电流表G串联定值电阻改装成量程为6V的电压表。
(3)[3]由题中电子元件参数可得待测电阻约为14.4Ω，应采用电流表外接法，故实验电路如图所示
(4)[4]电子元件和消耗的电功率恰好相等，由乙图可知，此时两元件的电压、电流均为
，
则此时电子元件的阻值为
[5]此时滑动变阻器两端的电压为
流过滑动变阻器的电流为
则接入电路的阻值为
17．外接
电压表内阻远大于灯泡内阻，电流表应采用外接法
分压
电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法
右
BC
【详解】
（1）[1][2]灯泡电阻约为几欧姆，电压表内阻为几千欧姆，电压表内阻远大于灯泡内阻，电流表应采用外接法。
[3][4]伏安法描绘灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法
（2）[5]为了保护小灯泡不被烧坏，应开始时让小灯泡两端的电压为零，即滑动变阻器滑片应在右端。
[6]小灯泡的电阻随着温度的升高在增大，随着电压的增大，小灯泡功率变大，温度升高，电阻越来越大，故BC正确。
18．（1）；（2）；（3）闭合开关的瞬间，电路中的各个位置迅速建立了恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时形成了电流
【详解】
（1）单位长度中铜原子的个数为
（2）设自由电子定向移动速率为v，移动时间为t，则
联立解得
（3）闭合开关的瞬间，电路中的各个位置迅速建立了恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时形成了电流。
19．
【详解】
根据电流微观表达式
I=neSv
可得