3.2电流、电压和电阻 学科素养提升练-2021-2022学年高二上学期物理沪教版（2019）必修第三册（word 含答案）

3.2电流、电压和电阻 学科素养提升练（含解析）
一、选择题
1．2021年11月22日，我国首台具有完整自主知识产权的雪蜡车近日在新疆温泉县首次投入使用。下列是雪蜡车在工作过程中涉及的一些物理量，其中是矢量的（　　）
A．位移 B．转速 C．速率 D．电流
2．如图所示的电路中，小量程电流表的内阻，满偏电流，，，则（　　）
A．当和均断开时，改装所成的表是电压表，量程是1V
B．当和均断开时，改装所成的表是电压表，量程是10V
C．当和均闭合时，改装所成的表是电流表，量程是10mA
D．当和均闭合时，改装所成的表是电流表，量程是100mA
3．某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，为了能让质子进入癌细胞，先要实现质子的高速运动，该过程需要一种被称作“粒子加速器”的装置来实现。质子先被加速到较高的速度，然后轰击肿瘤并杀死癌细胞。如图所示，来自质子源的质子（初速度为零），经加速电压为U的加速器加速后，形成细柱形的质子流。己知质子流等效电流为I，质子的质量为m，电荷量为e。则质子流单位长度内的质子数n是（　　）
A． B． C． D．
4．在示波管中，电子枪在内发射出个电子，则示波管中电流的大小为（　　）
A． B． C． D．
5．下列说法正确的是（　　）
A．导体中电荷运动就形成了电流
B．电流的单位安培不是国际单位制中的基本单位
C．对于金属导体，只要其两端电压为零，电流就为零
D．电流有方向，物理学中规定负电荷定向移动的方向为电流的方向
6．如图，一质子源沿电场方向均匀发射质子（初速度视为零）,经电场加速后形成细柱形质子流，如图所示，假定分布在质子源到靶（图中未画出）之间的加速电场是均匀的，在质子流中与质子源相距L和4L的两处，各取一截面，则在相等时间内穿过两截面的电荷量分别为Q1和Q2，则Q1:Q2为（　　）
A．1：1 B．1:2 C．2：1 D．1：4
7．以下说法正确的是（ ）
A．国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位“安培”是基本单位
B．电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率
C．导体中没有电流，就说明导体内部的电荷没有移动
D．有电压就一定有电流
8．下列关于电源电动势的说法中正确的是（　　）
A．在某电池的电路中，每通过2 C的电荷量，电池提供的电能是4 J，那么这个电池的电动势是0.5 V
B．电源的路端电压增大时，其电源提供的电能一定也增大
C．无论内电压和外电压如何变化，其电源的电动势一定不变
D．电源的电动势越大，电源所能提供的电能就越多
9．三个阻值分别为、、的电阻，以不同方式进行组合连接，获得的总电阻的最大值和最小值分别为（ ）
A．和 B．和 C．和 D．和
10．下列有关电动势的说法正确的是（　　）
A．电动势是一种非静电力
B．电动势就是电源两极间的电压
C．电动势的大小由电源本身性质决定
D．非静电力做功越多，电源的电动势就越大
11．心脏除颤器是通过一个电容器放电时的脉冲电流作用于心脏，实施电击治疗，使患者心脏恢复正常跳动的仪器。一心脏除颤器如图所示，其电容器的电容为20μF，充电后电容器的电压为3000V，如果电容器在2.0ms时间内完成放电，下列说法正确的是（　　）
A．放电之前，电容器存储的电荷量为6×104C
B．放电之后，电容器的电容为零
C．放电过程中通过人体的电流平均值为30A
D．放电之后，电容器的电压仍为3000V
12．如图所示的四种电学元器件中，电流表是（　　）
A． B． C． D．
13．关于电源，下列说法中正确的是（　　）
A．电源的电动势和电压单位相同，因此电动势就是电压
B．电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置
C．电源的电动势表明，电源的电动势大小与非静电力做的功成正比
D．电源把正电荷从负极搬运到正极的过程中，静电力做功使电荷的电势能增加
14．关于电动势下列说法正确的是（　　）
A．电源电动势等于电源正负极之间的电势差
B．用电压表直接测量电源两极得到的电压数值，实际上总略小于电源电动势的准确值
C．电源电动势总等于内、外电路上的电压之和，所以它的数值与外电路的组成有关
D．电动势的大小等于电路中通过1C的电荷时，电源所提供的能量
15．如图（a）所示电路中，定值电阻R1=R2=5Ω，电容器电容C=500μF，电源电动势E=3.0V，内阻不计。开始时，单刀双掷开关S断开，电容器不带电。图（b）和图（c）分别为电容器两极间电压UC、电容器支路中电流IC随时间t变化的关系图线，规定电容器支路中电流方向向左为正方向，下列说法正确的是（　　）
A．图（b）是开关S先置于1时的图像，图（c）是开关S置于1足够长时间后再置于2后的图像
B．图（b）中a=3.0V，图（c）中图线与坐标轴围成的面积等于1.5×10-3C
C．图（b）中的t1和图（c）中的t2相等
D．若开关S先置于1足够长时间后再置于2，经过0.1s电容器放电完毕，则流过定值电阻R2的平均电流为15mA
二、解答题
16．如图所示，在相距50km的A、B两地架两条输电线，电阻共为1000，如果在A、B间的某处发生短路，这时接在A处的电压表示数为1V，电流表的示数为4mA，求发生短路处距B处有多远？
17．已知电子质量为，带电荷量为，若氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为，求电子绕核运动的周期和形成的等效电流。（静电力常量）
参考答案
1．A
【详解】
A．位移既有大小，又有方向，是矢量。故A正确；
B．转速只有大小，没有方向，是标量。故B错误；
C．速率只有大小，没有方向，是标量。故C错误；
D．电流虽然既有大小，又有方向，但不遵循矢量合成法则，所以属于标量。故D错误。
故选A。
2．A
【详解】
AB．当和均断开时，G与R1串联，改装所成的表是电压表，量程为
故A正确，B错误；
CD．当和均闭合时， R1被短路，G与R2并联，改装所成的表是电流表，量程为
故CD错误。
故选A。
3．A
【详解】
质子在电场力作用下加速，加速后的速度为v，根据动能定理，则有
解得
等效电流为I，单位体积的质子数为n，根据微观表达式可得
解得
则质子流单位长度内的质子数
故A正确。
故选A。
4．A
【详解】
示波管中电流的大小为
故选A。
5．C
【详解】
A．导体中有电荷运动不一定能形成电流，电荷要发生定向移动才能形成电流，故A错误；
B．电流强度的单位是安培，此单位是国际单位制中的基本单位之一，故B错误；
C．根据电流产生条件可知，导体两端的电势差为零；则电流必为零，故C正确；
D．电流有方向，物理学中规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，故D错误。
故选C。
6．C
【详解】
设两处的电流分别为I1，I2，单位体积内的粒子数为n1、n2；则有
I1=n1ev1S
I2=n2ev2S
在L处与4L处的电流相等
I1=I2
故
n1ev1S =n2ev2S
可得
由动能定理在L处有
解得
由动能定理在4L处有
解得
则有
所以
Q1:Q2=n1e: n2e=2:1
故C正确，ABD错误。
7．A
【详解】
A．国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位“安培”是基本单位，A正确；
B．电流的传导速率是电场形成的速度，约为光速，而电子的定向移动速率远小于光速，B错误；
C．导体内部没有电流时，电荷也在热运动，只不过无法形成电流，C错误；
D．若有电压，但是电路没有接通，有电压也不会产生电流，D错误。
故选A。
8．C
【详解】
A．由
电池的电动势是2 V，A错误；
B．电源的路端电压增大时，其电源提供的电能的能力增大，而电源提供的电能不一定也增大，B错误；
C．电动势是电源的性质，无论内电压和外电压如何变化，其电源的电动势一定不变，C正确；
D．电源的电动势反映其将其他形式的能转化为电能本领强弱，电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移动单位电荷量做功越多，但电源提供的电能不一定多，D错误。
故选C。
9．B
【详解】
三个电阻串联时获得的总电阻最大，最大阻值为
三个电阻并联时获得的总电阻最小，根据并联电路特点可知，并联之后的总电阻小于支路中的最小电阻，可得
解得最小阻值为
故选B。
10．C
【详解】
A. 电动势不是非静电力，电动势的单位是V，非静电力的单位是N，A错误；
B. 电动势不是电源两极间的电压，电动势的大小不随着外电路变化，两极间的电压随着外电路变化，B错误；
C. 电动势的大小由电源本身性质决定，与外电路无关，C正确；
D.电源的电动势的大小与非静电力移动单位正电荷从负极到正极有关，做功越多越大，D错误。
故选C。
11．C
【详解】
A．根据
Q=CU=20×10-6×3.0×103C=0.06C
可知放电前，电容器储存的电量为0.06C，故A错误；
B．电容是表征电容器储存电荷本领大小的物理量，放电之后，电容器的电容大小是不变的，故B错误；
C．根据
故C正确；
D．放电之后，电容器的电压为0，故D错误。
故选C。
12．D
【详解】
A．图中为灯泡，故A错误；
B．图中为开关，故B错误；
C．图中为电源，故C错误；
D．图中为电流表，故D正确。
故选D。
13．BD
【详解】
A．电源的电动势和电压单位相同，电动势表示电源把其它形式能转化为电能本领大小的物理量，由电源自身性质决定，电压是两点间的电势差，二者不同，根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir，得知，当I=0时，U=E，即电源没有接入外电路时两极间的电压等于电源电动势，故A错误；
B．电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置，故B正确；
C．电动势是定义式，电动势大小由电源本身性质决定，与非静电力做功多少无关，故C错误；
D．电源把正电荷从负极搬运到正极的过程中，静电力做功使电荷的电势能增加，故D正确。
故选BD。
14．BD
【详解】
A．电源电动势反映电源将其他形式能量转化为电能的本领大小，电源正、负极之间的电势差为电源的路端电压，只有当电源处于断路状态时，电源的电动势才等于路端电压，故A错误；
B．电压表是有内阻的，跟电源连接后构成一个通路，测量的是电压表内阻的电压，所以电压表测得的电源两极间电压值略小于电动势，故B正确；
C．电动势反映电源的特性，与外电路的结构无关，故C错误；
D．根据电动势的定义式可知电源电动势总等于电路中通过1C的正电荷时，电源提供的能量，故D正确。
故选BD。
15．ABD
【详解】
A．开关接1时，电容器处于充电过程，电压逐渐增大，开关接2时，电容器处于放电过程，电流逐渐减小，则图（b）是开关S先置于1时的图像，图（c）是开关S置于1足够长时间后再置于2后的图像所以A正确；
B．充电时电容器两极板的最大电压等于电源电动势
则图（b）中a=3.0V。
放电时，电容器所储存的电荷量为
根据
所以图（c）中图线与坐标轴围成的面积等于1.5×10-3C，则B正确
C．由于电容器的充放电时间不同，所以C错误；
D．若开关S先置于1足够长时间后再置于2，经过0.1s电容器放电完毕，则有
则流过定值电阻R2的平均电流为15mA，所以D正确；
故选ABD。
16．37.5km
【详解】
由题意可知每千米长的输电线电阻为
设发生短路处距B处的距离为x，根据欧姆定律可得
解得
x=37.5km
17．，
【详解】
根据库仑引力提供向心力，得
代入数据解得
周期
故等效的环形电流