11.2导体和电阻综合训练-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（word版含答案）

11.2导体和电阻
一、选择题（共15题）
1．关于物理学的研究方法，以下说法正确的是( )
A．牛顿开创了运用逻辑推理和实验相结合进行科学研究的方法
B．合力与分力的概念应用了等效替代的方法
C．通过导体的电流应用了比值定义的方法
D．重心的概念应用了理想化模型
2．以下哪一个是导体电阻的决定式（　　）
A． B．
C． D．
3．一块均匀的长方体导体，如图所示已知导体的电阻率为，长为a，宽为b，厚为c，沿AB方向测得电阻为（　　）
A． B． C． D．
4．现代集成电路的集成度很高，要求里面的各种电子元件都微型化，且集成度越高，电子元件越微型化。如图所示是某集成块中的一长方形金属导体按不同方向放置，箭头方向分别与某边平行，若沿箭头方向加相同电压，则沿箭头方向电流最大的是（　　）
A． B．
C． D．
5．下列说法正确的是（　　）
A．由R= 可知，电阻与电压成正比，与电流成反比
B．由R= 可知，电阻与导体的长度成正比、与横截面积成反比
C．由I= 可知，电流与电量成正比，与时间成反比
D．各种材料的电阻率都与温度有关，一般金属的电阻率随温度的升高而减小
6．如图是某导体的伏安特性曲线，下列说法正确的是（　　）
A．当通过导体的电流是5×10-3 A时，导体的电阻是1000Ω
B．当通过导体的电流是5×10-3 A时，导体的电阻是2000Ω
C．随着电流的增大，导体的电阻增大
D．当通过导体的电流是0.001A时，导体两端的电压是1V
7．某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示,则下列说法中正确的是（ ）
A．该元件是非线性元件，欧姆定律不适用，不能用R=U/I计算导体在某状态下的电阻
B．加5V电压时，导体的电阻约是0.2Ω
C．加12V电压时，导体的电阻约是8Ω
D．由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小
8．下列说法中正确的是（ ）
A．超导体就是材料很好的导体
B．超导体就是在低温时电阻相当小的导体
C．超导体就是在低温时电阻为零的导体
D．超导体就是绝缘材料制成的导体
9．某家用台灯可通过调节开关使它的亮度逐渐增大到最亮，若灯最亮时的电压为，工作电流为，则当电压为时，灯丝的电阻为（　　）
A．等于
B．等于0
C．小于
D．大于
10．如图所示，P是一个表面均匀镀有很薄电热膜的长陶瓷管，直径为D，其镀膜的长度为L，镀膜的厚度为d．管两端有导电金属箍M、N．现把它接入电路中，测得它两端电压为U，通过它的电流为I．则镀膜材料的电阻率ρ为(　　)
A． B．
C． D．
11．如图长方体形导体，已知，，，电流沿方向流过时导体电阻为，沿方向流过时导体电阻为，则为（　　）
A． B． C． D．
12．两电阻R1、R2的伏安特性曲线如图所示，由此可知R1：R2等于（ ）
A．1：3 B．3：1 C． D．
13．关于测小灯泡伏安特性曲线的实验中，电路应采用（ ）
A．电流表内接 B．电流表外接
C．滑动变阻器起限流作用 D．滑动变阻器起分压作用
14．关于电阻率的说法，下列正确的是（ ）
A．电阻率与导体的长度和横截面积有关
B．电阻率由导体的材料决定，且与温度有关
C．电阻率大的导体，电阻一定大
D．有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制成标准电阻
15．灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大，加在灯泡两端的电压较小时，通过灯泡的电流也较小，灯丝的温度较低；加在灯泡两端的电压较大时，通过灯泡的电流也较大，灯丝的温度较高．已知一只灯泡两端的电压为1V时，通过灯泡的电流为0.5A；灯泡两端的电压为3V时，通过灯泡的电流为1A．则灯泡两端电压为2V时，通过灯泡的电流可能是(　　)
A．0.5A B．0.7A C．0.8A D．1A
二、填空题
16．A、B两电阻的伏安特性曲线如图所示，如把它们并联在电路中使用则在相同时间内通过A、B两电阻的电量之比为_______。
17．有一个小灯泡上标有“4 V,2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的UI图线．有下列器材供选用：
A．电压表(0～5 V，内阻10 kΩ)
B．电压表(0～10 V，内阻20 kΩ)
C．电流表(0～0.3 A，内阻1 Ω)
D．电流表(0～0.6 A，内阻0.4 Ω)
E．滑动变阻器(5 Ω，1 A)
F．滑动变阻器(500 Ω，0.2 A)
(1)实验中电压表应选用______，电流表应选用________．为使实验误差尽量减小，要求电压表从零开始变化且多取几组数据，滑动变阻器应选用________(用序号字母表示)．
(2)请把相应的实物电路图用实线补充完整_______________．
18．如图所示为两个电阻的U﹣I图象，两电阻阻值之比R1：R2为_____，给它们两端加相同的电压，则通过的电流之比I1：I2为_____．
19．如图所示，图像中的两条直线对应两个导体A、B，则：（1）两个导体的电阻之比____________。（2）两个导体两端的电压相等时，通过导体的电流之比__________。
三、综合题
20．某金属导体两端所加电压为U=8V时，t=10s内通过某一横截面的电荷量为q=1.6C，求：
(1)导体的电阻R；
(2)若金属导体两端电压变为原来的，则t=10s内通过金属横截面的电子有多少个？（电子电荷量）
21．宏观规律是由微观机制所决定的。从微观角度看，在没有外电场的作用下，导线中的自由电子如同理想气体分子一样做无规则的热运动，它们朝任何方向运动的概率都是一样的，则自由电子沿导线方向的速度平均值为零，宏观上不形成电流。如果导线中加了恒定的电场，自由电子的运动过程可做如下简化：自由电子在电场力的驱动下开始定向移动，然后与导线内可视为不动的粒子碰撞，碰撞后电子沿导线方向的定向移动的速度变为零，然后再加速、再碰撞……，在宏观上自由电子的定向移动就形成了电流。
(1)在一段长为L、横截面积为S的长直导线两端加上电压U。已知单位体积内的自由电子数为n，电子电荷量为e，电子质量为m，连续两次碰撞的时间间隔为t，仅在自由电子和导线内不动的粒子碰撞时才考虑它们之间的相互作用力。
①求导体中电场强度的大小E和自由电子定向移动时的加速度大小a；
②求在时间间隔t内自由电子定向移动速度的平均值，并根据电流的定义，从微观角度推导此时导线上的电流大小；
(2)自由电子与粒子的碰撞宏观上表现为导线的电阻，请利用上述模型推导电阻R的微观表达式，并据此解释导线的电阻率为什么与导线的材质和温度有关。
22．电路中的电势降落与电阻的关系是什么？为什么是这种关系？
23．有一种“电测井”技术，用钻头在地上钻孔，通过在钻孔中进行电特性测量，可以反映地下的有关情况。如图所示为一钻孔，其形状为圆柱体，半径为10 cm，设里面充满浓度均匀的盐水，其电阻率ρ＝0.314 Ω·m，现在钻孔的上表面和底部加上电压，测得U＝100 V，I＝100 mA。求该钻孔的深度。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
A．伽利略开创了运用逻辑推理和实验相结合进行科学研究的方法，选项A错误；
B．合力与分力的概念应用了等效替代的方法，选项B正确；
C．通过导体的电流不是比值定义的方法，选项C错误；
D．重心的概念应用了等效物理模型，选项D错误。
故选B。
2．C
【详解】
导体电阻的决定式是
故选C。
3．C
【详解】
根据电阻定律可得沿AB方向测得电阻为
故选C。
4．C
【详解】
根据
U相同，若I最大，则要求R最小，根据
可知，C选项中长度最小，横截面积S最大，因此R最小，电流最大。
故C正确。
5．B
【详解】
A．导体的电阻是由导体本身决定的，与电压和电流无关，选项A错误；
B．由R= 可知，电阻与导体的长度成正比、与横截面积成反比，选项B正确；
C．由I=是电流的定义式，与通过横截面的电量无关，与通过时间无关，故C错误；
D．各种材料的电阻率都与温度有关，一般金属的电阻率随温度的升高而增大，选项D错误。
故选B。
6．B
【详解】
AB．电流为5×10-3 A时，导体的电阻为
故A错误，B正确；
C．随着电流的增大，图像上的点与原点连线的斜率减小，所以随着电流的增大导体的电阻不断减小。故C错误；
D．当通过导体的电流是0.001 A时，导体的电阻值大于2 000 Ω，所以导体两端的电压大于2 V，故D错误。
故选B。
7．C
【详解】
该元件是非线性元件，欧姆定律不适用，但可以用R=U/I计算导体在某状态下的电阻，选项A错误；当U=5V时，由图知电流为I=1.0A，则导体的电阻 R=U/I=5Ω，故B错误；当U=12V时，由图知电流为I=1.5A，则导体的电阻 R=U/I=8Ω，故C正确；由图可知随着电压的增大，图象上的点与原点连线的斜率减小，而此斜率等于电阻的倒数，则可知导体的电阻不断增大，故D错误；故选C．
8．C
【详解】
A．超导体不是根据材料的好坏确定的导体，故A错误；
BC．超导体是在低温时电阻为零的导体，故B错误C正确；
D．绝缘材料导电性差，不是导体，更不是超导体，故D错误。
故选C。
9．C
【详解】
灯最亮时的电压为，工作电流为，则电阻为
当电压为时，灯丝的电流减小，温度降低，则电阻减小，则电阻小于。
故选C。
10．C
【详解】
根据部分电路欧姆定律I＝，得R＝，又根据电阻定律R＝ρ，其中S＝πDd，解得ρ＝；
A．，与结论不相符，选项A错误；
B．，与结论不相符，选项B错误；
C．，与结论相符，选项C正确；
D．，与结论不相符，选项D错误；
11．A
【详解】
由电阻定律可得
代入数据得
故A正确，BCD错误。
故选A。
12．A
【详解】
根据图像得
解得
故选A。
13．BD
【详解】
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，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；故选BD。
14．BD
【详解】
AB．电阻率表征了导体材料导电能力的强弱，由导体的材料决定，与温度有关；电阻率与导体的长度L和横截面积S无关，故A错误，故B正确；
C．导体电阻由导体电阻率、导体长度、横截面积决定，导体的电阻率越大，电阻不一定越大，故C错误；
D．某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电阻，故D正确。
故选BD。
15．BC
【详解】
灯泡两端的电压为1V及3V时的电阻分别是，,由题意知，灯泡两端电压为2V时，电阻，由得，此时的电流，选BC．
16．1：4
【详解】
图线A的电阻为
图线B的电阻为
它们并联在电路中使用则在相同时间内通过A、B两电阻的电量之比
17． A D E
【详解】
（1）根据小灯泡的额定电压为4V，可知电压表应选A；由于小灯泡的额定电流为：，可知电流表应选D；由于采用分压式接法时，变阻器的电阻越小越方便调节，所以变阻器应选E；
（2）在用伏安法描绘这个灯泡的图线的实验中，电压要从零开始变化，并要多测几组数据，故只能采用滑动变阻器分压接法，由于电阻远小于电压表内阻，所以电流表采用外接法．实物电路图：
18． 4：1 1：4
【详解】
据图象知
R1==10Ω
R2==2.5Ω
所以
=4：1
据欧姆定律和电阻之比得
I1：I2=1：4
19． 3：2 2：3
【详解】
（1）由图可知
则
（2）两个导体电压相等时，根据
20．(1)50Ω；(2)5×1018
【详解】
(1)通过导体的电流
由欧姆定律
(2)若金属导体两端电压变为原来的，则电流变为
内通过金属横截面的电荷量
内通过金属横截面的电子数
21．①，；②，；(2)，解释见解析
【详解】
(1)①导体中电场强度的大小为
自由电子定向移动时的加速度大小
②自由电子在连续两次碰撞的时间间隔t内做匀变速直线运动，设第二次碰撞前的速度为v，则
，
解得
t时间内通过导线横截面积的电荷量为
则电流
(2)电阻
解得
由电阻定律得
解得
从表达式可知导体的温度变化会导致导体内自由电子的热运动速度变化，从而使自由电子连续两次碰撞的时间间隔t发生变化，因此电阻率与导体的温度有关。且不同的材质在相同体积下，质量和单位体积内自由电子数不同，因此电阻率和导体的材质有关。
22．电阻越大，电势降落越快；
由欧姆定律
可知电流相同时，电阻越大，电势差越大，即电势降落越多。
23．100m
【详解】
盐水电阻
由电阻定律
而
S=πr2=3.14×10-2m2
解得
h=100m
答案第1页，共2页