物理人教（2019）必修第三册第11章 电路及其应用 分层题（含答案）

2022—2023学年物理人教（2019）必修第三册第11章 电路及其应用 分层题含答案
人教（2019）必修第三册第11章 电路及其应用
一、选择题。
1、如图所示，一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀地带有负电荷，每米电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为(　　)
A．vq　　　B． C．vqS D．
2、如图所示，P是一个表面均匀镀有很薄电热膜的长陶瓷管，其长度为L，直径为D，镀膜材料的电阻率为ρ，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M、N两端电压为U，通过它的电流为I，则金属膜的电阻率的值为(　　)
A. B. C. D.
3、（双选）如图所示是插头式电阻箱的结构示意图，下列说法正确的是(　　)
A．电阻箱的铜塞拔出得越多，接入电路中的电阻越多
B．电阻箱连入时要拔出一些铜塞，以免电路短路
C．此电阻箱能得到的最大阻值为10 Ω
D．要想使电阻箱的电阻为8 Ω，应拔出的铜塞是3和5
4、一电流表由电流计G和电阻R并联而成，如图所示，在校准时发现此电流表的读数总比准确值稍小些，采用下列措施可使读数变准确的是(　　)
A．在R上串联一比R小得多的电阻
B．在R上串联一比R大得多的电阻
C．在R上并联一比R小得多的电阻
D．在R上并联一比R大得多的电阻
5、如图所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻R1、R2及另外两根导线是好的。为了查出断导线，某同学想先用多用电表的红表笔连接在电源的正极a，再将黑表笔连接在电阻R1的b端和R2的c端，并观察多用电表指针的示数。在下列选项中，符合操作规程的是(　　)
A．直流10 V挡　　 B．直流0.5 A挡
C．直流2.5 V挡 D．欧姆挡
6、如图所示，P为一块半圆形薄电阻合金片，先将它按图甲方式接在电阻A、B之间，然后将它再按图乙方式接在电极C、D之间，设AB、CD之间的电压是相同的，则这两种接法电阻大小关系为(　　)
A．R甲＝R乙 B．R甲＝R乙 C．R甲＝2R乙 D．R甲＝4R乙
7、铜的摩尔质量为m，密度为ρ，每摩尔铜原子有n个自由电子，每个自由电子的电荷量为e，今有一根横截面积为S的铜导线，通过电流为I时，`电子定向移动的平均速率为(　　)
A．光速c B． C． D．
8、（双选）一根粗细均匀的金属导线，在其两端加上电压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，使它的横截面半径变为原来的，再给它两端加上电压2U，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
9、金属材料的电阻率有以下特点：一般而言，纯金属的电阻率小，合金的电阻率大；金属的电阻率随温度的升高而增大，而且有的金属电阻率随温度变化而显著变化，有的合金的电阻率几乎不受温度的影响．根据以上的信息，判断下列的说法中正确的是(　　)
A．连接电路用的导线一般用合金来制作
B．电炉、电阻器的电阻丝一般用合金来制作
C．电阻温度计一般用电阻率几乎不受温度影响的合金来制作
D．标准电阻一般用电阻率随温度变化而显著变化的金属材料制作
10、如图所示，a、b两端电压恒定，电阻R1＝2 kΩ，用内阻也是2 kΩ的电压表测电阻R1两端电压为2 V，测R2两端电压为4 V，则不接电压表时，a、b间总电压为(　　)
A．6 V B．8 V C．10 V D．12 V
11、用多用电表测量阻值约为2 000 Ω的电阻，要完成下列操作
①观察指针位置，读出电阻阻值　②将两表笔直接接触，进行调零　
③把两表笔与电阻两端接触　④将选择开关板到欧姆挡“×100”处　
⑤将选择开关旋到交流电压最高挡
上述操作顺序正确的应是(　　)
A．①②③④⑤　　 B．④③②①⑤ C．④②③①⑤ D．②④③①⑤
12、在如图所示电路中，AB为粗细均匀、长为L的电阻丝，以A、B上各点相对A点的电压为纵坐标，各点离A点的距离x为横坐标，则U随x变化的图线应为(　　)
13、(多选)纯电动汽车使用的能源不是汽油，而是电能，提供电能的是锂离子电池。如图所示，锂离子电池以碳材料为负极，以含锂的化合物为正极。在充电的过程中，通过化学反应，电池的正极有锂离子生成，锂离子通过电解液运动到电池的负极。负极的碳材料有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌在这些微孔中，嵌入的锂离子越多，电池中充入的电荷量也就越多。当汽车开动时，在负极的锂离子又会通过电解液返回正极，回到正极的锂离子越多，则放出的电荷量也就越大。电池放电时能输出的总电荷量叫作电池的容量。单体锂离子电池的容量极为有限，为了满足需要，常用由若干单体锂离子电池构成的电池组作为电源。下列说法正确的是(　　)
A．“安时”(A·h)或“毫安时”(mA·h)是电荷量的单位
B．“千瓦时”(kW·h)是能量的单位
C．图中锂离子的移动情况表明电池处于放电状态
D．图中锂离子是在静电力的作用下从负极返回正极的
14、(双选)现代家庭电器化程度越来越高，用电安全是一个十分重要的问题。下表提供了一组人的部分躯体电阻平均值数据，下列说法正确的是(　　)
测量项目 干燥时电阻 出汗或潮湿时电阻
手与手之间 200 kΩ 5 kΩ
手与脚之间 300 kΩ 8 kΩ
脚与塑料鞋底之间 800 kΩ 10 kΩ
A.从表中可看出干燥时的电阻是潮湿时的电阻的40～80倍
B．对表中对应人体部位加220 V电压后，若对人的安全电流是22 mA以下，只有出汗或潮湿时是十分危险的
C．对表中对应人体部位加220 V电压后，若对人的安全电流是22 mA以下，上述几项都十分危险
D．从表中可看出干燥时对表中对应人体部位加220 V电压后的电流值最大是1.1 A
15、（双选）如图所示的电路中，电压表和电流表的读数分别为10 V和0.1 A，电流表的内阻为0.2 Ω，那么有关待测电阻Rx的下列说法正确的是(　　)
A．Rx的测量值比真实值大 B．Rx的测量值比真实值小
C．Rx的真实值为99.8 Ω D．Rx的真实值为100.2 Ω
二、填空类题。
16、在“测定金属丝的电阻率”的实验中，以下操作中错误的是(　　)
A．用米尺测量金属丝的全长，且测量三次，算出其平均值，然后再将金属丝接入电路中
B．用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值
C．用伏安法测电阻时采用电流表外接法，多次测量后算出平均值
D．实验中应保持金属丝的温度不变
17、在“测定金属丝的电阻率”的实验中，
(1)某同学用螺旋测微器测金属丝直径时，测得结果如图甲所示，则该金属丝的直径为________mm。
(2)用量程为3 V的电压表和量程为0.6 A的电流表测金属丝的电压和电流时读数如图乙所示，则电压表的读数为________V，电流表的读数为________A。
(3)用米尺测量金属丝的长度L＝0.810 m。利用以上测量数据，可得这种材料的电阻率为________Ω ·m(保留两位有效数字)。
解析：(1)螺旋测微器的读数为：d＝2.5 mm＋43.5×0.01 mm＝2.935 mm。
(2)因电压表的每小格读数为0.1 V，所以应估读到0.01 V，所以电压表的读数为：U＝2.60 V；同理，电流表的每小格读数为0.02 A，应估读到0.01 A，所以电流表的读数为：I＝0.52 A。
(3)根据R＝ρ得：ρ＝＝
代入数据得：ρ＝4.2×10－5Ω·m。
三、计算类解答题。
18、夏季某日午后，某地区距地面约1 km的空中有两块乌云，相距3 km，它们因与空气摩擦带电，致使两块乌云之间的电势差能保持约为3×109 V不变．已知空气的电场击穿场强为3×106 V/m.请对以下问题进行估算．
(1)当两块乌云相距多少米时会发生电闪雷鸣？
(2)当电闪雷鸣时，若两块乌云之间通过的电荷量为500 C，可释放多少能量？
(3)这次放电现象历时约0.01 s，则其平均电流约为多大？
19、在如图所示的电路中，A、B两端的电压为U＝6 V，R1＝2 Ω，R2＝3 Ω，滑动变阻器R的最大阻值为5 Ω，小灯泡的电阻为10 Ω，电流表和电压表均为理想电表，当滑动触头P在R上滑动时，电流表与电压表的示数变化的范围是多少？
20、神经系统中，把神经纤维分为有髓鞘与无髓鞘两大类。现代生物学认为，髓鞘是由多层(几十到几百层不等)类脂物质——髓质累积而成的，髓质具有很大的电阻。已知蛙有髓鞘神经，髓鞘的厚度只有2 μm左右，而它在每平方厘米的面积上产生的电阻却高达1.6×105 Ω。
(1)若不计髓质片层间的接触电阻，计算髓质的电阻率。
(2)若有一圆柱体是由髓质制成的，该圆柱体的体积为32π cm3，当在其两底面上加上1 000 V的电压时，通过该圆柱体的电流为10π μA。求该圆柱体的圆面半径和高。
2022—2023学年物理人教（2019）必修第三册第11章 电路及其应用 分层题含答案
人教（2019）必修第三册第11章 电路及其应用
一、选择题。
1、如图所示，一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀地带有负电荷，每米电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为(　　)
A．vq　　　B． C．vqS D．
【答案】A　
2、如图所示，P是一个表面均匀镀有很薄电热膜的长陶瓷管，其长度为L，直径为D，镀膜材料的电阻率为ρ，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M、N两端电压为U，通过它的电流为I，则金属膜的电阻率的值为(　　)
A. B. C. D.
【答案】C
3、（双选）如图所示是插头式电阻箱的结构示意图，下列说法正确的是(　　)
A．电阻箱的铜塞拔出得越多，接入电路中的电阻越多
B．电阻箱连入时要拔出一些铜塞，以免电路短路
C．此电阻箱能得到的最大阻值为10 Ω
D．要想使电阻箱的电阻为8 Ω，应拔出的铜塞是3和5
【答案】AB
4、一电流表由电流计G和电阻R并联而成，如图所示，在校准时发现此电流表的读数总比准确值稍小些，采用下列措施可使读数变准确的是(　　)
A．在R上串联一比R小得多的电阻
B．在R上串联一比R大得多的电阻
C．在R上并联一比R小得多的电阻
D．在R上并联一比R大得多的电阻
【答案】A
5、如图所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻R1、R2及另外两根导线是好的。为了查出断导线，某同学想先用多用电表的红表笔连接在电源的正极a，再将黑表笔连接在电阻R1的b端和R2的c端，并观察多用电表指针的示数。在下列选项中，符合操作规程的是(　　)
A．直流10 V挡　　 B．直流0.5 A挡
C．直流2.5 V挡 D．欧姆挡
【答案】A　
6、如图所示，P为一块半圆形薄电阻合金片，先将它按图甲方式接在电阻A、B之间，然后将它再按图乙方式接在电极C、D之间，设AB、CD之间的电压是相同的，则这两种接法电阻大小关系为(　　)
A．R甲＝R乙 B．R甲＝R乙 C．R甲＝2R乙 D．R甲＝4R乙
【答案】B
7、铜的摩尔质量为m，密度为ρ，每摩尔铜原子有n个自由电子，每个自由电子的电荷量为e，今有一根横截面积为S的铜导线，通过电流为I时，`电子定向移动的平均速率为(　　)
A．光速c B． C． D．
【答案】D　
8、（双选）一根粗细均匀的金属导线，在其两端加上电压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，使它的横截面半径变为原来的，再给它两端加上电压2U，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
【答案】AD
9、金属材料的电阻率有以下特点：一般而言，纯金属的电阻率小，合金的电阻率大；金属的电阻率随温度的升高而增大，而且有的金属电阻率随温度变化而显著变化，有的合金的电阻率几乎不受温度的影响．根据以上的信息，判断下列的说法中正确的是(　　)
A．连接电路用的导线一般用合金来制作
B．电炉、电阻器的电阻丝一般用合金来制作
C．电阻温度计一般用电阻率几乎不受温度影响的合金来制作
D．标准电阻一般用电阻率随温度变化而显著变化的金属材料制作
【答案】B
10、如图所示，a、b两端电压恒定，电阻R1＝2 kΩ，用内阻也是2 kΩ的电压表测电阻R1两端电压为2 V，测R2两端电压为4 V，则不接电压表时，a、b间总电压为(　　)
A．6 V B．8 V C．10 V D．12 V
【答案】C
11、用多用电表测量阻值约为2 000 Ω的电阻，要完成下列操作
①观察指针位置，读出电阻阻值　②将两表笔直接接触，进行调零　
③把两表笔与电阻两端接触　④将选择开关板到欧姆挡“×100”处　
⑤将选择开关旋到交流电压最高挡
上述操作顺序正确的应是(　　)
A．①②③④⑤　　 B．④③②①⑤ C．④②③①⑤ D．②④③①⑤
【答案】C
12、在如图所示电路中，AB为粗细均匀、长为L的电阻丝，以A、B上各点相对A点的电压为纵坐标，各点离A点的距离x为横坐标，则U随x变化的图线应为(　　)
【答案】A
13、(多选)纯电动汽车使用的能源不是汽油，而是电能，提供电能的是锂离子电池。如图所示，锂离子电池以碳材料为负极，以含锂的化合物为正极。在充电的过程中，通过化学反应，电池的正极有锂离子生成，锂离子通过电解液运动到电池的负极。负极的碳材料有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌在这些微孔中，嵌入的锂离子越多，电池中充入的电荷量也就越多。当汽车开动时，在负极的锂离子又会通过电解液返回正极，回到正极的锂离子越多，则放出的电荷量也就越大。电池放电时能输出的总电荷量叫作电池的容量。单体锂离子电池的容量极为有限，为了满足需要，常用由若干单体锂离子电池构成的电池组作为电源。下列说法正确的是(　　)
A．“安时”(A·h)或“毫安时”(mA·h)是电荷量的单位
B．“千瓦时”(kW·h)是能量的单位
C．图中锂离子的移动情况表明电池处于放电状态
D．图中锂离子是在静电力的作用下从负极返回正极的
【答案】ABC　
14、(双选)现代家庭电器化程度越来越高，用电安全是一个十分重要的问题。下表提供了一组人的部分躯体电阻平均值数据，下列说法正确的是(　　)
测量项目 干燥时电阻 出汗或潮湿时电阻
手与手之间 200 kΩ 5 kΩ
手与脚之间 300 kΩ 8 kΩ
脚与塑料鞋底之间 800 kΩ 10 kΩ
A.从表中可看出干燥时的电阻是潮湿时的电阻的40～80倍
B．对表中对应人体部位加220 V电压后，若对人的安全电流是22 mA以下，只有出汗或潮湿时是十分危险的
C．对表中对应人体部位加220 V电压后，若对人的安全电流是22 mA以下，上述几项都十分危险
D．从表中可看出干燥时对表中对应人体部位加220 V电压后的电流值最大是1.1 A
【答案】AB
15、（双选）如图所示的电路中，电压表和电流表的读数分别为10 V和0.1 A，电流表的内阻为0.2 Ω，那么有关待测电阻Rx的下列说法正确的是(　　)
A．Rx的测量值比真实值大 B．Rx的测量值比真实值小
C．Rx的真实值为99.8 Ω D．Rx的真实值为100.2 Ω
【答案】AC
二、填空类题。
16、在“测定金属丝的电阻率”的实验中，以下操作中错误的是(　　)
A．用米尺测量金属丝的全长，且测量三次，算出其平均值，然后再将金属丝接入电路中
B．用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值
C．用伏安法测电阻时采用电流表外接法，多次测量后算出平均值
D．实验中应保持金属丝的温度不变
【答案】A　
17、在“测定金属丝的电阻率”的实验中，
(1)某同学用螺旋测微器测金属丝直径时，测得结果如图甲所示，则该金属丝的直径为________mm。
(2)用量程为3 V的电压表和量程为0.6 A的电流表测金属丝的电压和电流时读数如图乙所示，则电压表的读数为________V，电流表的读数为________A。
(3)用米尺测量金属丝的长度L＝0.810 m。利用以上测量数据，可得这种材料的电阻率为________Ω ·m(保留两位有效数字)。
解析：(1)螺旋测微器的读数为：d＝2.5 mm＋43.5×0.01 mm＝2.935 mm。
(2)因电压表的每小格读数为0.1 V，所以应估读到0.01 V，所以电压表的读数为：U＝2.60 V；同理，电流表的每小格读数为0.02 A，应估读到0.01 A，所以电流表的读数为：I＝0.52 A。
(3)根据R＝ρ得：ρ＝＝
代入数据得：ρ＝4.2×10－5Ω·m。
【答案】(1)2.935　(2)2.60　0.52　(3)4.2×10－5
三、计算类解答题。
18、夏季某日午后，某地区距地面约1 km的空中有两块乌云，相距3 km，它们因与空气摩擦带电，致使两块乌云之间的电势差能保持约为3×109 V不变．已知空气的电场击穿场强为3×106 V/m.请对以下问题进行估算．
(1)当两块乌云相距多少米时会发生电闪雷鸣？
(2)当电闪雷鸣时，若两块乌云之间通过的电荷量为500 C，可释放多少能量？
(3)这次放电现象历时约0.01 s，则其平均电流约为多大？
【答案】(1)1 000 m　 (2)1.5×1012 J　 (3)5×104 A
【解析】(1)由E＝U/d得d＝U/E＝3×109/(3×106) m＝1 000 m.
(2)释放的能量
E能＝qU＝500×3×109 J＝1.5×1012 J.
(3)由电流的定义得I＝q/t＝ A＝5×104 A.
19、在如图所示的电路中，A、B两端的电压为U＝6 V，R1＝2 Ω，R2＝3 Ω，滑动变阻器R的最大阻值为5 Ω，小灯泡的电阻为10 Ω，电流表和电压表均为理想电表，当滑动触头P在R上滑动时，电流表与电压表的示数变化的范围是多少？
【答案】电流表0.6 A～0.72 A 电压表0～2.4 V
【解析】当P在最上端时，电路的电阻最小，此时
Rmin＝R1＋R2＋＝ Ω
Imax＝＝ A＝0.72 A
电压表示数Umax＝Imax·＝0.72× V＝2.4 V，
当P在最下端时，电路的电阻最大
Rmax＝R1＋R2＋R＝10 Ω
Imin＝＝ A＝0.6 A
电压表示数最小Umin＝0
所以电流的变化范围0.6 A～0.72 A，电压的变化范围0～2.4 V.
20、神经系统中，把神经纤维分为有髓鞘与无髓鞘两大类。现代生物学认为，髓鞘是由多层(几十到几百层不等)类脂物质——髓质累积而成的，髓质具有很大的电阻。已知蛙有髓鞘神经，髓鞘的厚度只有2 μm左右，而它在每平方厘米的面积上产生的电阻却高达1.6×105 Ω。
(1)若不计髓质片层间的接触电阻，计算髓质的电阻率。
(2)若有一圆柱体是由髓质制成的，该圆柱体的体积为32π cm3，当在其两底面上加上1 000 V的电压时，通过该圆柱体的电流为10π μA。求该圆柱体的圆面半径和高。
【答案】(1)8×106 Ω·m　 (2)4 cm　2 cm
【解析】由电阻定律变形可得到电阻率的计算公式；借助欧姆定律计算出圆柱体的圆面半径和高。
(1)由电阻定律： R＝ρ
代入数据解得：ρ＝8×106 Ω·m。
(2)由欧姆定律R＝和圆柱体体积公式V＝πr2h以及电阻定律R＝ρ可得
＝＝
而πr2h＝32π×10－6
解得：h＝0.02 m＝2 cm
r＝0.04 m＝4 cm。