第3章 从电表电路到集成电路测评（Word版，含解析）

第3章测评
(基础过关卷)
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一个选项符合题目要求,第6~8题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有错选的得0分)
1.关于电流和电阻,下列说法中正确的是(　　)　　　　
A.电流的方向与导体中电荷的定向移动方向相同
B.金属导体温度升高时,由于自由电子的热运动加剧,所以电流增大
C.由R=可知,I一定时,导体的电阻R与U成正比,U一定时,R与I成反比
D.对给定的导体,比值是个定值,反映导体本身的一种性质
2.在示波管中,电子枪2 s内发射了6×1013个电子,则示波管中电流的大小为(　　)
A.4.8×10-6 A B.3.0×10-13 A
C.9.6×10-16 A D.3.0×10-6 A
3.下表是某逻辑电路的真值表,该电路是(　　)
输入 输出
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
4.一根粗细均匀的导线,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,再给它两端加上电压U,则(　　)
A.通过导线的电流为
B.通过导线的电流为
C.导线中自由电子定向移动的速率为
D.导线中自由电子定向移动的速率为
5.如图所示,A为一稳压管,它的作用是保证DE两端的电压UDE恒定不变,当流过稳压管的电流在5 mA和40 mA之间时,UDE就稳定在10 V,R2为一可变电阻,它的最小值为500 Ω,最大值为无穷大(即断路)。设电源电压U=20 V,则当R2变化时,为使UDE稳定在10 V,R1可取下列几个电阻值中的(　　)
A.100 Ω B.200 Ω
C.300 Ω D.4 000 Ω
6.如图中的甲、乙两个电路,都是由一个灵敏电流计G和一个变阻器R组成,它们之中一个是测电压的电压表,另一个是测电流的电流表,那么以下结论中正确的是(　　)
A.甲表是电流表,R增大时量程增大
B.甲表是电流表,R增大时量程减小
C.乙表是电压表,R增大时量程减小
D.乙表是电压表,R增大时量程增大
7.某导体中的电流随其两端的电压变化,如图实线所示,则下列说法中正确的是(　　)
A.加5 V电压时,导体的电阻是5 Ω
B.加12 V电压时,导体的电阻是8 Ω
C.由图可知,随着电压增大,导体的电阻不断减小
D.由图可知,随着电压减小,导体的电阻不断减小
8.如图所示的电路中,电阻R1=10 Ω,R2=20 Ω,R3=8 Ω,电容器电容C=2 μF,恒压U=12 V,要使电容器带有 4×10-6 C的电荷量,变阻器R的阻值应调为(　　)
A.8 Ω B.16 Ω
C.20 Ω D.40 Ω
二、填空题(本题包含3小题,共30分)
9.(8分)图1是改装并校准电流表的电路图。已知μA表的量程为Ig=600 μA、内阻为Rg,mA表是标准电流表。要求改装后的电流表量程为I=60 mA。完成下列填空:
(1)图1中分流电阻RP的阻值应为　　　(用Ig、Rg和I表示)。
(2)在电表改装完成后的某次校准测量中,mA表的示数如图2所示,由此读出流过mA表的电流为　　　 mA。此时流过分流电阻RP的电流为　　　 mA(保留1位小数)。
10.(8分)用如图所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关K和两个部件S、T。请根据下列步骤完成电阻测量:
(1)旋动部件　　　,使指针对准电流的“0”刻线。
(2)将K旋转到电阻挡“×100”的位置。
(3)将插入“+”“-”插孔的表笔短接,旋动部件　　　　,使指针对准电阻的　　　　(选填“0刻线”或“∞刻线”)。
(4)将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小。为了得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,并按　　　　的顺序进行操作,再完成读数测量。
A.将K旋转到电阻挡“×1 k”的位置
B.将K旋转到电阻挡“×10”的位置
C.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接
D.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准
11.(14分)(2020全国Ⅱ,23)某同学要研究一小灯泡L(3.6 V,0.30 A)的伏安特性。所用器材有:电流表A1(量程200 mA,内阻Rg1=10.0 Ω)、电流表A2(量程500 mA,内阻Rg2=1.0 Ω)、定值电阻R0(阻值R0=10.0 Ω)、滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω)、电源E(电动势4.5 V,内阻很小)、开关S和若干导线。该同学设计的电路如图甲所示。
(1)根据图甲,在图乙的实物图中画出连线。
甲
乙
(2)若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流,利用I1、I2、Rg1和R0写出:小灯泡两端的电压U=　　　　,流过小灯泡的电流I=　　　　。为保证小灯泡的安全,I1不能超过　　　　 mA。
(3)实验时,调节滑动变阻器,使开关闭合后两电流表的示数为零。逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的I1和I2。所得实验数据在下表中给出。
I1/mA 32 55 85 125 144 173
I2/mA 171 229 299 379 424 470
根据实验数据可算得,当I1=173 mA时,灯丝电阻R=　　　　Ω(保留1位小数)。
(4)如果用另一个电阻替代定值电阻R0,其他不变,为了能够测量完整的伏安特性曲线,所用电阻的阻值不能小于　　　　Ω(保留1位小数)。
三、计算题(本题包含2小题,共22分。解题时要有必要的步骤和文字说明)
12.(10分)在如图所示的电路中,R1是由某金属氧化物制成的导体棒,实验证明通过它的电流I和它两端电压U遵循I=kU3的规律(式中k=0.2 A/V3),R2、R3是普通电阻,遵循欧姆定律,R3=20 Ω,按图示电路连接后,接在一个两端电压为6.0 V的电源上,闭合开关S后,电流表的示数为0.25 A。求R2的阻值是多少。
13.(12分)如图甲为一测量电解液电阻率的圆柱形玻璃容器,P、Q为电极。已知圆柱体的横截面半径r=1 cm,长度L=20 cm。当里面注满某电解液,且P、Q加上电压后,其U-I图线如图乙所示。则当U=100 V时,电解液的电阻率ρ是多少
参考答案：
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一个选项符合题目要求,第6~8题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有错选的得0分)
1.关于电流和电阻,下列说法中正确的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　
A.电流的方向与导体中电荷的定向移动方向相同
B.金属导体温度升高时,由于自由电子的热运动加剧,所以电流增大
C.由R=可知,I一定时,导体的电阻R与U成正比,U一定时,R与I成反比
D.对给定的导体,比值是个定值,反映导体本身的一种性质
解析:电流可以是正电荷定向移动形成,也可以是负电荷定向移动形成,电流方向规定为正电荷定向移动的方向,与负电荷定向移动的方向相反。电荷的热运动是无规则的,不能形成电流。电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量,由导体本身决定,与是否通电无关。
答案:D
2.在示波管中,电子枪2 s内发射了6×1013个电子,则示波管中电流的大小为(　　)
A.4.8×10-6 A B.3.0×10-13 A
C.9.6×10-16 A D.3.0×10-6 A
解析:电子枪2s内发射了6×1013个电子,则2s通过示波管横截面的电子数为6×1013个,因此电流I=A=4.8×10-6A。
答案:A
3.下表是某逻辑电路的真值表,该电路是(　　)
输入 输出
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
解析:根据该逻辑电路的真值表可以判断,该门电路是一个“与”门电路和一个“非”门电路的组合,选项D正确。
答案:D
4.一根粗细均匀的导线,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,再给它两端加上电压U,则(　　)
A.通过导线的电流为
B.通过导线的电流为
C.导线中自由电子定向移动的速率为
D.导线中自由电子定向移动的速率为
解析:导线被拉长后,其横截面积变小,变为原来的,其电阻增大为原来的16倍,则加上相同的电压U时,电流会减为原来的,选项A错误,选项B正确;又根据I=neSv,导线被拉长后,n、e不变,I变为原来的,S变为原来的,故v变为原来的,选项C、D错误。
答案:B
5.如图所示,A为一稳压管,它的作用是保证DE两端的电压UDE恒定不变,当流过稳压管的电流在5 mA和40 mA之间时,UDE就稳定在10 V,R2为一可变电阻,它的最小值为500 Ω,最大值为无穷大(即断路)。设电源电压U=20 V,则当R2变化时,为使UDE稳定在10 V,R1可取下列几个电阻值中的(　　)
A.100 Ω B.200 Ω
C.300 Ω D.4 000 Ω
解析:R1两端的电压为10V,干路中最大的电流为40mA,解得R1=250Ω,干路中最小的电流为5mA+20mA=25mA,解得R1=400Ω,所以250Ω答案:C
6.如图中的甲、乙两个电路,都是由一个灵敏电流计G和一个变阻器R组成,它们之中一个是测电压的电压表,另一个是测电流的电流表,那么以下结论中正确的是(　　)
A.甲表是电流表,R增大时量程增大
B.甲表是电流表,R增大时量程减小
C.乙表是电压表,R增大时量程减小
D.乙表是电压表,R增大时量程增大
解析:甲图是电流表,增大R时会使量程减小。乙图是电压表,R增大时会增大量程。
答案:BD
7.某导体中的电流随其两端的电压变化,如图实线所示,则下列说法中正确的是(　　)
A.加5 V电压时,导体的电阻是5 Ω
B.加12 V电压时,导体的电阻是8 Ω
C.由图可知,随着电压增大,导体的电阻不断减小
D.由图可知,随着电压减小,导体的电阻不断减小
解析:U=5V时,I=1.0A,R==5Ω,同理U=12V时,R=8Ω,由图线可知随着电压的增大,电阻不断增大,随着电压的减小,电阻不断减小,选项A、B、D正确,选项C错误。
答案:ABD
8.如图所示的电路中,电阻R1=10 Ω,R2=20 Ω,R3=8 Ω,电容器电容C=2 μF,恒压U=12 V,要使电容器带有 4×10-6 C的电荷量,变阻器R的阻值应调为(　　)
A.8 Ω B.16 Ω
C.20 Ω D.40 Ω
解析:由于R1和R2串联分压,可知R1两端电压一定为4V,为使电容器C的电荷量为4×10-6C,其两端电压必须为2V,所以R3两端的电压可以为2V或6V,变阻器R两端的电压可以为10V或6V,因此R应调节到40Ω或8Ω,两次电容器上极板分别带负电和正电。
答案:AD
二、填空题(本题包含3小题,共30分)
9.(8分)图1是改装并校准电流表的电路图。已知μA表的量程为Ig=600 μA、内阻为Rg,mA表是标准电流表。要求改装后的电流表量程为I=60 mA。完成下列填空:
(1)图1中分流电阻RP的阻值应为　　　(用Ig、Rg和I表示)。
(2)在电表改装完成后的某次校准测量中,mA表的示数如图2所示,由此读出流过mA表的电流为　　　 mA。此时流过分流电阻RP的电流为　　　 mA(保留1位小数)。
解析:(1)根据并联电路的特点有IgRg=(I-Ig)RP,则RP=Rg。
(2)电流表mA表的读数为49.5mA。此时流过分流电阻的电流为×49.5mA=49.0mA。
答案:(1)Rg　(2)49.5　49.0
10.(8分)用如图所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关K和两个部件S、T。请根据下列步骤完成电阻测量:
(1)旋动部件　　　,使指针对准电流的“0”刻线。
(2)将K旋转到电阻挡“×100”的位置。
(3)将插入“+”“-”插孔的表笔短接,旋动部件　　　　,使指针对准电阻的　　　　(选填“0刻线”或“∞刻线”)。
(4)将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小。为了得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,并按　　　　的顺序进行操作,再完成读数测量。
A.将K旋转到电阻挡“×1 k”的位置
B.将K旋转到电阻挡“×10”的位置
C.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接
D.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准
解析:(1)使用多用表以前,应先检查指针是否指在电流的“0”刻线上,如果没有,则用螺丝刀调节定位螺丝S,使其指零。
(3)测电阻时,把选择开关K打到合适的电阻挡后,应把两表笔短接,看指针是否指在电阻的“0”刻线上,如果没有,则应调节调零旋钮T,使其指零,这一步操作叫欧姆调零。
(4)测电阻时若指针偏角过小,说明此电阻很大,应换用更大倍率的挡位进行测量。本题中应将“×100”换成“×1k”,换挡位后,应重新进行欧姆调零,再测量。故测量顺序为ADC。
答案:(1)S　(3)T　0刻线　(4)ADC
11.(14分)(2020全国Ⅱ,23)某同学要研究一小灯泡L(3.6 V,0.30 A)的伏安特性。所用器材有:电流表A1(量程200 mA,内阻Rg1=10.0 Ω)、电流表A2(量程500 mA,内阻Rg2=1.0 Ω)、定值电阻R0(阻值R0=10.0 Ω)、滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω)、电源E(电动势4.5 V,内阻很小)、开关S和若干导线。该同学设计的电路如图甲所示。
(1)根据图甲,在图乙的实物图中画出连线。
甲
乙
(2)若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流,利用I1、I2、Rg1和R0写出:小灯泡两端的电压U=　　　　,流过小灯泡的电流I=　　　　。为保证小灯泡的安全,I1不能超过　　　　 mA。
(3)实验时,调节滑动变阻器,使开关闭合后两电流表的示数为零。逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的I1和I2。所得实验数据在下表中给出。
I1/mA 32 55 85 125 144 173
I2/mA 171 229 299 379 424 470
根据实验数据可算得,当I1=173 mA时,灯丝电阻R=　　　　Ω(保留1位小数)。
(4)如果用另一个电阻替代定值电阻R0,其他不变,为了能够测量完整的伏安特性曲线,所用电阻的阻值不能小于　　　　Ω(保留1位小数)。
解析:(1)注意连线不要交叉,电表的正接线柱接电源正极。
(2)根据串并联关系,并联电压相等,小灯泡两端的电压U=I1(Rg1+R0);并联电路干路电流等于支路电流之和,流过小灯泡的电流I=I2-I1;小灯泡的额定电压为3.6V,代入U=I1(Rg1+R0),求得I1的最大值为180mA。
(3)小灯泡电压U=I1(Rg1+R0)=0.173×20V=3.46V,小灯泡电阻R=Ω=11.6Ω。
(4)完整的伏安特性曲线需要包含小灯泡的额定值,Rg1+Rx=Ω=18Ω,可求得Rx=8.0Ω。
答案:(1)如图所示　(2)I1(Rg1+R0)　I2-I1　180
(3)11.6　(4)8.0
三、计算题(本题包含2小题,共22分。解题时要有必要的步骤和文字说明)
12.(10分)在如图所示的电路中,R1是由某金属氧化物制成的导体棒,实验证明通过它的电流I和它两端电压U遵循I=kU3的规律(式中k=0.2 A/V3),R2、R3是普通电阻,遵循欧姆定律,R3=20 Ω,按图示电路连接后,接在一个两端电压为6.0 V的电源上,闭合开关S后,电流表的示数为0.25 A。求R2的阻值是多少。
解析:R3两端的电压U3=IR3=0.25×20V=5.0V
则R1、R2并联部分的电压
U1=6.0V-5.0V=1.0V
由I=kU3得R1中的电流
I1=k=0.2×1.0A=0.2A
所以R2中的电流
I2=I-I1=0.25A-0.2A=0.05A
则R2=Ω=20Ω。
答案:20 Ω
13.(12分)如图甲为一测量电解液电阻率的圆柱形玻璃容器,P、Q为电极。已知圆柱体的横截面半径r=1 cm,长度L=20 cm。当里面注满某电解液,且P、Q加上电压后,其U-I图线如图乙所示。则当U=100 V时,电解液的电阻率ρ是多少
解析:由题图乙可求得电解液的电阻为
R=Ω=103Ω
电解液的长度L=20cm,横截面积
S=πr2=3.14×10-4m2
结合电阻定律R=ρ
得ρ=Ω·m=1.57Ω·m。
答案:1.57 Ω·m