第3章 从电表电路到集成电路综合测评（Word版，含解析）

第3章综合测评
(能力提升卷)
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.如图,低电位报警器由两个基本的门电路与蜂鸣器组成,该报警器只有当输入电压过低时蜂鸣器才会发出警报。其中(　　)
A.甲是“与”门,乙是“非”门
B.甲是“或”门,乙是“非”门
C.甲是“与”门,乙是“或”门
D.甲是“或”门,乙是“与”门
2.当电路中的电流超过熔丝的熔断电流时,熔丝就要熔断,由于种种原因,熔丝的横截面积略有差别,那么熔丝熔断的可能性较大的地方是(　　)
A.横截面积大的地方
B.横截面积小的地方
C.同时熔断
D.可能是横截面积大的地方,也可能是横截面积小的地方
3.在车门报警电路中,两个按钮开关分别装在汽车的两扇门上,只要有开关处于断开状态,报警灯就发光。能实现此功能的电路是(　　)
4.当电阻两端加上某一稳定电压时,通过该电阻的电荷量为0.3 C,消耗的电能为0.9 J。为在相同时间内使0.6 C的电荷量通过该电阻,在其两端需加的电压和消耗的电能分别是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　
A.3 V,1.8 J B.3 V,3.6 J
C.6 V,1.8 J D.6 V,3.6 J
5.(2020全国Ⅰ,17)图甲所示的电路中,K与L间接一智能电源,用以控制电容器C两端的电压UC。如果UC随时间t的变化如图乙所示,则下列描述电阻R两端电压UR随时间t变化的图像中,正确的是(　　)
6.不考虑温度对电阻的影响,对一个“220 V,40 W”的灯泡,下列说法正确的是(　　)
A.接在110 V的电路上时的功率为20 W
B.接在110 V的电路上时的功率为10 W
C.接在440 V的电路上时的功率为160 W
D.接在220 V的电路上时的功率为 40 W
7.下列说法中正确的是(　　)
A.一个电阻和一根无电阻的理想导线并联,总电阻为零
B.并联电路任一支路的电阻都大于电路的总电阻
C.并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变),则总电阻一定增大
D.并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变),则总电阻一定减小
8.如图所示是某导体的I-U图线,图中α=45°,下列说法正确的是(　　)
A.通过导体的电流与其两端的电压成正比
B.此导体的电阻R=2 Ω
C.此I-U图线的斜率表示电阻的倒数,所以电阻R=cot 45°=1.0 Ω
D.在导体两端加6.0 V电压时,每秒通过导体横截面的电荷量是6.0 C
二、填空题(本题包含2小题,共16分)
9.(8分)为确定某电子元件的电气特性,做如下测量。
用多用表测量该元件的电阻,选用“×100”倍率的电阻挡测量,发现多用表指针偏转过大,因此需选择　　　　(选填“×10”或“×1 k”)倍率的电阻挡,并　　　　再进行测量,多用表的示数如图所示,测量结果为　　　　Ω。
10.(8分)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,可供选择的器材有
A.小灯泡:规格为“3.8 V,0.3 A”
B.电流表:量程0~0.6 A,内阻约为0.5 Ω
C.电流表:量程0~3 A,内阻约为0.1 Ω
D.电压表:量程0~5 V,内阻约为5 kΩ
E.滑动变阻器:阻值范围0~10 Ω,额定电流2 A
F.电池组:电动势6 V,内阻约为1 Ω
G.开关一只,导线若干
(1)为了使测量尽可能地准确,需要使小灯泡两端电压从0逐渐增大到3.8 V且能方便地进行调节,因此电流表应选　　　　。(填器材代号)
(2)根据你选用的实验电路,将图中所示的器材连成实验电路。
三、计算题(本题包含3小题,共36分。解题时要有必要的步骤和文字说明)
11.(12分)由4个电阻连接成的混联电路如图所示。R1=8 Ω,R2=4 Ω,R3=6 Ω,R4=3 Ω。
(1)求a、d之间的总电阻。
(2)如果把42 V的电压加在a、d两端,通过每个电阻的电流是多少
12.(10分)一般地说,用电器的工作电压并不等于额定电压,家庭里通常不备电压表,但可以借助电能表测出用电器的实际工作电压,现在电路中只接入一个电热水壶,壶的铭牌和电能表的铭牌分别如图甲和乙所示。测得电能表的转盘转过125转的时间为121秒,求此时加在电热水壶上的实际电压。
甲
乙
13.(14分)材料的电阻率ρ随温度变化的规律为ρ=ρ0(1+αt),其中α称为电阻温度系数,ρ0是材料在t=0 ℃时的电阻率。在一定的温度范围内α是与温度无关的常量。金属的电阻一般随温度的增加而增加,具有正温度系数;而某些非金属如碳等则相反,具有负温度系数。利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性,可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻。已知:在0 ℃时,铜的电阻率为1.7×10-8Ω·m,碳的电阻率为3.5×10-5Ω·m;在0 ℃附近,铜的电阻温度系数为3.9×10-3℃-1,碳的电阻温度系数为-5.0×10-4℃-1。将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1.0 m的导体,要求其电阻在0 ℃附近不随温度变化,求所需碳棒的长度(忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化)。
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.如图,低电位报警器由两个基本的门电路与蜂鸣器组成,该报警器只有当输入电压过低时蜂鸣器才会发出警报。其中(　　)
A.甲是“与”门,乙是“非”门
B.甲是“或”门,乙是“非”门
C.甲是“与”门,乙是“或”门
D.甲是“或”门,乙是“与”门
解析:若甲是“与”门,乙是“非”门,不管输入电压为低电压还是高电压,经过“与”门后输出为低电压,经过“非”门后输出高电压,蜂鸣器都会发出警报,选项A错误;若甲是“或”门,乙是“非”门,当输入电压为低电压,经过“或”门输出为低电压,经过“非”门输出为高电压,蜂鸣器发出警报,当输入为高电压,经过“或”门输出为高电压,经过“非”门输出为低电压,蜂鸣器不发出警报,选项B正确;乙不会是“或”门和“与”门,选项C、D错误。
答案:B
2.当电路中的电流超过熔丝的熔断电流时,熔丝就要熔断,由于种种原因,熔丝的横截面积略有差别,那么熔丝熔断的可能性较大的地方是(　　)
A.横截面积大的地方
B.横截面积小的地方
C.同时熔断
D.可能是横截面积大的地方,也可能是横截面积小的地方
解析:根据电阻定律,横截面积小的地方电阻较大,当电流通过时,电阻大的位置发热量大,易熔断,选项B正确。
答案:B
3.在车门报警电路中,两个按钮开关分别装在汽车的两扇门上,只要有开关处于断开状态,报警灯就发光。能实现此功能的电路是(　　)
解析:A项中,只断开一个开关,报警灯不会发光;B项中,只有两开关都闭合时,报警灯才会发光;C项中,两开关都断开时,报警灯不会发光;D项中,符合题意。
答案:D
4.当电阻两端加上某一稳定电压时,通过该电阻的电荷量为0.3 C,消耗的电能为0.9 J。为在相同时间内使0.6 C的电荷量通过该电阻,在其两端需加的电压和消耗的电能分别是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　
A.3 V,1.8 J B.3 V,3.6 J
C.6 V,1.8 J D.6 V,3.6 J
解析:根据Q=UIt=Uq,通过0.3C电荷量时,Q1=0.9J,Q2=0.3C,电阻两端电压U1==3V;由I=及U=IR知相同时间内通过0.6C电荷量时,q2=0.6C,电阻两端电压U2=2U1=6V,消耗电能Q2=U2q2=3.6J。
答案:D
5.(2020全国Ⅰ,17)图甲所示的电路中,K与L间接一智能电源,用以控制电容器C两端的电压UC。如果UC随时间t的变化如图乙所示,则下列描述电阻R两端电压UR随时间t变化的图像中,正确的是(　　)
解析:本题由利用比值求电流的公式分析求得电路中的电流,再根据部分电路欧姆定律定量分析电阻R两端的电压即可。由C=可得,ΔQ=CΔUC,电容器不符合欧姆定律的适用条件,电流i==C;电阻R符合欧姆定律的适用条件,两端电压UR=iR=CR;由题图可知,在0~1s和2~3s两段时间内,电压恒定,=0,电阻R两端的电压必为零;1~2s内,R两端电压UR1=CR,3~5s内,R两端电压UR2=CR,负号表示电流方向与原电流方向相反,所以1~2s和3~5s两段时间内,电阻R两端电压之比为2∶1,所以选项A正确。
答案:A
6.不考虑温度对电阻的影响,对一个“220 V,40 W”的灯泡,下列说法正确的是(　　)
A.接在110 V的电路上时的功率为20 W
B.接在110 V的电路上时的功率为10 W
C.接在440 V的电路上时的功率为160 W
D.接在220 V的电路上时的功率为 40 W
解析:由P=可知R一定时,P∝U2
所以当U=110V=时,P==10W
当U=440V>U额时,灯泡烧坏
当U=220V=U额时,P=P额=40W。
答案:BD
7.下列说法中正确的是(　　)
A.一个电阻和一根无电阻的理想导线并联,总电阻为零
B.并联电路任一支路的电阻都大于电路的总电阻
C.并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变),则总电阻一定增大
D.并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变),则总电阻一定减小
解析:并联电路的总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和,即,当其中一个分电阻为零时,总电阻为零,选项A正确。并联电路任一支路电阻都大于电路的总电阻,选项B正确。并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变),各支路电阻的倒数之和将减小,总电阻的倒数将减小,总电阻将增大,选项C正确,选项D错误。
答案:ABC
8.如图所示是某导体的I-U图线,图中α=45°,下列说法正确的是(　　)
A.通过导体的电流与其两端的电压成正比
B.此导体的电阻R=2 Ω
C.此I-U图线的斜率表示电阻的倒数,所以电阻R=cot 45°=1.0 Ω
D.在导体两端加6.0 V电压时,每秒通过导体横截面的电荷量是6.0 C
解析:由欧姆定律知,选项A正确;线性元件的I-U图线斜率的倒数表示导体的电阻大小,故此导体的电阻为2Ω,但斜率不能利用倾角来求,选项B正确,选项C错误;在导体两端加6.0V电压时,由欧姆定律可得电流为3A,则每秒通过导体横截面的电荷量是3.0C,选项D错误。
答案:AB
二、填空题(本题包含2小题,共16分)
9.(8分)为确定某电子元件的电气特性,做如下测量。
用多用表测量该元件的电阻,选用“×100”倍率的电阻挡测量,发现多用表指针偏转过大,因此需选择　　　　(选填“×10”或“×1 k”)倍率的电阻挡,并　　　　再进行测量,多用表的示数如图所示,测量结果为　　　　Ω。
解析:指针偏转过大,表明该元件的电阻较小,应选用低倍率的电阻挡测量,即选“×10”,然后红、黑表笔短接,进行欧姆调零,再进行测量。从多用表上可读得阻值为70Ω。
答案:×10　欧姆调零　70
10.(8分)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,可供选择的器材有
A.小灯泡:规格为“3.8 V,0.3 A”
B.电流表:量程0~0.6 A,内阻约为0.5 Ω
C.电流表:量程0~3 A,内阻约为0.1 Ω
D.电压表:量程0~5 V,内阻约为5 kΩ
E.滑动变阻器:阻值范围0~10 Ω,额定电流2 A
F.电池组:电动势6 V,内阻约为1 Ω
G.开关一只,导线若干
(1)为了使测量尽可能地准确,需要使小灯泡两端电压从0逐渐增大到3.8 V且能方便地进行调节,因此电流表应选　　　　。(填器材代号)
(2)根据你选用的实验电路,将图中所示的器材连成实验电路。
解析:(1)因小灯泡的额定电流为0.3A,为减小读数误差,让指针偏角大一些,则电流表应选B。
(2)先画出电路图如图所示,然后根据电路图连接实物图,见答案。
答案:(1)B　(2)如图所示
三、计算题(本题包含3小题,共36分。解题时要有必要的步骤和文字说明)
11.(12分)由4个电阻连接成的混联电路如图所示。R1=8 Ω,R2=4 Ω,R3=6 Ω,R4=3 Ω。
(1)求a、d之间的总电阻。
(2)如果把42 V的电压加在a、d两端,通过每个电阻的电流是多少
解析:(1)由题图可知Rcd=Ω=2Ω
故Rad=8Ω+4Ω+2Ω=14Ω。
(2)由欧姆定律知I=A=3A,此即通过R1、R2的电流。设通过R3、R4的电流分别为I3、I4
则由并联电路电压相等,I3R3=I4R4
即6I3=3I4,而I3+I4=3A
解得I3=1A,I4=2A。
答案:(1)14 Ω　(2)通过R1、R2的电流是3 A;通过R3的电流是1 A;通过R4的电流是2 A。
12.(10分)一般地说,用电器的工作电压并不等于额定电压,家庭里通常不备电压表,但可以借助电能表测出用电器的实际工作电压,现在电路中只接入一个电热水壶,壶的铭牌和电能表的铭牌分别如图甲和乙所示。测得电能表的转盘转过125转的时间为121秒,求此时加在电热水壶上的实际电压。
甲
乙
解析:设电热水壶的电阻为R
则R=Ω=Ω
电能表转1转的能量为J=1200J
设电热水壶的实际电压为U
则t=125×1200J,U=200V。
答案:200 V
13.(14分)材料的电阻率ρ随温度变化的规律为ρ=ρ0(1+αt),其中α称为电阻温度系数,ρ0是材料在t=0 ℃时的电阻率。在一定的温度范围内α是与温度无关的常量。金属的电阻一般随温度的增加而增加,具有正温度系数;而某些非金属如碳等则相反,具有负温度系数。利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性,可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻。已知:在0 ℃时,铜的电阻率为1.7×10-8Ω·m,碳的电阻率为3.5×10-5Ω·m;在0 ℃附近,铜的电阻温度系数为3.9×10-3℃-1,碳的电阻温度系数为-5.0×10-4℃-1。将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1.0 m的导体,要求其电阻在0 ℃附近不随温度变化,求所需碳棒的长度(忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化)。
解析:设所需碳棒的长度为L1,电阻率为ρ1,电阻温度系数为α1;铜棒的长度为L2,电阻率为ρ2,电阻温度系数为α2。根据题意有ρ1=ρ10(1+α1t)①
ρ2=ρ20(1+α2t)②
式中ρ10、ρ20分别为碳和铜在0℃时的电阻率
设碳棒的电阻为R1,铜棒的电阻为R2,有R1=ρ1③
R2=ρ2④
式中S为碳棒与铜棒的横截面积
碳棒与铜棒连接成的导体的总电阻和总长度分别为
R=R1+R2⑤
L0=L1+L2⑥
式中L0=1.0m
联立以上各式得R=ρ10+ρ20t⑦
要使R不随t变化,⑦式中t的系数必须为零,即
ρ10α1L1+ρ20α2L2=0⑧
联立⑥⑧式得L1=L0
代入数据解得L1=3.8×1m。
答案:3.8×10-3 m