2025人教版高中物理必修第三册同步练习题--第十一章　电路及其应用

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2025人教版高中物理必修第三册
第十一章　电路及其应用
全卷满分100分　考试用时90分钟
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.关于电流、电压和电阻,下列说法正确的是(　　)
A.电流的方向与导体中电荷定向移动的方向相同
B.导体两端有电压,就会产生电流
C.将一根粗细均匀的电阻丝均匀拉长,其电阻增大,电阻率也增大
D.在混联电路中,任意一个电阻增大时,电路的总电阻增大
2.如图所示为甲、乙两条电阻丝的U-I图线,图线与横坐标轴夹角分别为α、β,若将这两条电阻丝并联接入电路中,通过它们的电流之比为(　　)
A.tan α∶tan β　　　B.tan2α∶tan2β
C.tan β∶tan α　　　D.tan2β∶tan2α
3.由四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,把42 V的电压加在a、b两端,则(　　)
A.通过R1的电流为1 A
B.通过R2的电流为2 A
C.通过R3的电流为1 A
D.通过R4的电流为2.5 A
4.如图所示,一块均匀的长方体样品,长为a,宽为b,厚为c。电流沿AB方向时测得样品的电阻为R,则下列说法中不正确的是(　　)
A.该样品的电阻率是R
B.当电流沿CD方向时,可测得样品的电阻为R
C.不论电流沿AB方向还是沿CD方向,样品的电阻率都不变
D.当电流沿AB方向且a=b时,样品的电阻会随着a、b值的增大而增大
5.某兴趣小组探究发现导电液体电阻的变化规律与金属电阻的相同。如图所示,将横截面积之比为3∶5、长度相同的两段玻璃管注满相同的盐水,封闭构成盐水柱a和b并联接入电路中,忽略温度对电阻的影响,则下列说法正确的是(　　)
A.盐水柱a和b的电阻之比为3∶5
B.通过盐水柱a和b的电流之比为3∶5
C.盐水柱a和b中自由电荷定向移动的速率之比为3∶5
D.相等时间内通过盐水柱a和b横截面的电荷量之比为5∶3
6.关于多用电表的使用和操作,下列说法不正确的是(　　)
A.欧姆调零后,用“×10”挡测量一个电阻的阻值,发现指针偏角极小,为了准确测量电阻的阻值,应换“×100”挡,重新调零后再测量
B.用多用电表测量电阻R时,若红表笔插入正(+)孔,则电流从红表笔流入
C.若操作步骤规范,欧姆挡及指针位置如图甲、乙所示,则测量阻值为160 Ω
D.若用多用电表欧姆挡测量某晶体二极管,结果如图丙所示,可知该二极管的B端为正极
7.某同学用伏安法测一个未知电阻Rx的阻值,利用甲、乙图所示的电路各测一次,依图甲测得的数据是U=2.00 V,I=1.00 mA,依图乙测得的数据是U'=1.90 V,I'=2.00 mA,下列说法正确的是(　　)
A.选用甲电路更好,因为甲电路测量的误差较小,真实值应小于2 000 Ω
B.选用乙电路更好,因为乙电路测量的误差较小,真实值应小于950 Ω
C.甲电路的电流I和乙电路的电压U'都是准确值,所以电阻的真实值为1 900 Ω
D.采用甲电路测得阻值为2 000 Ω,采用乙电路测得阻值为950 Ω,所以电阻的真实值为1 475 Ω
8.将四个相同的灵敏电流计分别改装成两个电流表A1、A2和两个电压表V1、V2,已知电流表A1的量程小于A2的量程,电压表V1的量程大于V2的量程,改装好之后把它们接入如图所示的电路,合上开关,R为定值电阻,下列说法正确的是(　　)
A.对于电压表,是把灵敏电流计与大电阻并联改装而成的
B.A1的电阻小于A2的电阻
C.定值电阻R两端的电压等于V1与V2的读数之和,通过的电流小于A1或A2的读数
D.V1的读数小于V2的读数,V1指针的偏角大于V2指针的偏角
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
9.如图所示,图中的实线分别是电阻a、b的伏安特性曲线,虚线c是曲线b在U=1 V时的切线,a、c平行,下列说法正确的是(　　)
A.U=1 V时,b的电阻为5 Ω
B.U=1 V时,a的电阻是b的电阻的2倍
C.b的电阻随电压的升高而减小
D.U=3 V时,a、b并联后的总电阻为2.5 Ω
10.如图甲、乙两电路,利用一个表头G(500 μA,200 Ω)和一个电阻箱R改装成电压表或电流表,若电压表量程为0~3 V,电流表量程为0~2.5 mA,则　(　　)
A.甲表是电压表,乙表是电流表
B.甲表中R=50 Ω,乙表中R=5 800 Ω
C.若使用中发现甲表的示数总比准确值稍小一些,则可适当减小电阻箱R的阻值
D.若使用中发现乙表的示数总比准确值稍小一些,则可适当减小电阻箱R的阻值
11.R1、R2、R3三个电阻的阻值均为20 Ω,允许通过的最大电流分别为I1=2 A、I2=1.5 A、I3=1 A。按如图所示的四种方式连接,则下列说法正确的是(　　)
　　　
　　　
A.图丙和图丁的等效电阻相等
B.图甲和图丙中干路最大电流相等
C.图乙和图丁干路最大电流之比为2∶1
D.四个电路两端的最大电压之比为3∶1∶2∶2
12.如图所示,电源电压保持6 V不变,R1=5 Ω,R3=15 Ω,滑动变阻器R2标有“15 Ω,2 A”字样,电压表、电流表均为理想电表。下列说法正确的是(　　)
A.当R2的滑片P在b端,只闭合S、S1时,电流表示数为0.3 A,电压表示数为0
B.当R2的滑片P在b端,只闭合S、S2时,电流表示数为0.2 A,电压表的示数为3 V
C.当R2的滑片P在a端,只闭合S、S2时,电流表示数为0.4 A,电压表示数为0
D.当R2的滑片P在a端,闭合S、S1、S2时,电流表示数为1.2 A,电压表的示数为0
三、非选择题(本题共6小题,共60分)
13.(8分)(1)图1所示螺旋测微器的读数为　　　mm,图2所示游标卡尺的读数为　　　　mm。
　　
　　
(2)图3中电流表的量程选择0~0.6 A,则电流表的读数为　　　　A。
(3)某表头内阻Rg为200 Ω,满偏电流Ig为2 mA,按图4改装成量程为0~3 V和0~15 V的电压表,则R1=　　　　 Ω,R2=　　　　 Ω。
(4)在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,要求加在小灯泡上的电压从零开始变化,图(a)、(b)中滑动变阻器的连接方式应选择　　　　[填“(a)”或“(b)”];图(c)是某个小灯泡的伏安特性曲线,虚线是曲线在A点的切线,图线中A点对应的灯丝电阻等于　　　　Ω;随着电压的增大,灯丝的电阻　　　　(填“增大”或“减小”)。
　　　
14.(8分)某同学想用电压表和电流表比较精确地测量一个5 Ω左右电阻的阻值,他找来如下器材:
A.电源:电压3 V,内阻忽略不计;
B.电流表:量程为0~0.6 A,内阻约为2 Ω;
C.电流表:量程为0~3 A,内阻约为0.2 Ω;
D.电压表:量程为0~3 V,内阻约为2 kΩ;
E.电压表:量程为0~15 V,内阻约为10 kΩ;
F.滑动变阻器:最大阻值15 Ω,允许通过的最大电流1.0 A;
G.开关一个;导线若干。
(1)此实验电流表应选择　　　　,电压表应选择　　　　。(选填器材前的字母)
(2)为了减小实验误差,电流表和电压表的连接方法应该选用图1中的　　　　(选填“甲”或“乙”),采用这种方式测量的结果与真实值相比偏　　　　(选填“大”或“小”)。
　
图1
(3)他在相关实验手册中,看到图2所示的两种滑动变阻器的连接方式,他选择了其中一种,经过实验他得到下表中的数据。
　
图2
电压U/V 0.10 0.40 0.60 1.00 1.20 1.50 1.70 2.00
电流I/A 0.02 0.08 0.12 0.19 0.25 0.31 0.34 0.40
由数据可知,他选择的滑动变阻器的连接方式是图2中的　　　　(选填“甲”或“乙”),你的判断依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
15.(8分)如图所示的电路中,R1、R2、R3为定值电阻,R2=3 Ω,开关S闭合,在a、b两端加上6 V的恒定电压,若c、d端接理想电流表,电流表的示数为 A;若c、d端接理想电压表,电压表的示数为2.25 V。
(1)若在c、d端接一个电容器,待电路稳定后将S断开,通过R2的电荷量为7.5×10-4 C,则电容器的电容多大
(2)R1、R3的阻值分别为多少
16.(8分)有一块小量程电流表,满偏电流为50 μA,内阻为800 Ω。现要将它改装成0~1 mA、0~10 mA的双量程电流表,某同学除了参考电路图甲外,还设计了如图乙所示电路。
(1)若采用图甲的电路,则R1、R2是多少;若采用图乙的电路,则R1、R2又是多少
(2)请分析两种电路在实际使用时的特点。
　
17.(12分)在如图所示的电路中,直流电源输出电压E=10 V,R1=2.5 Ω,R2=5 Ω,R3=2 Ω,R4=3 Ω,电容器的电容C=5 F,闭合开关S,求:
(1)当滑片置于b处时,流过R1的电流;
(2)在滑片从a向b滑动的过程中,R1两端的最小电压;
(3)在滑片从a向b滑动的过程中,电容器极板上的最小电荷量。
18.(16分)为了探究带电物体在匀强电场中的运动,某同学利用如图所示的电路进行了实验。电源电压E0恒为500 V,内阻可忽略不计,电阻R0的阻值为1 kΩ,滑动变阻器RP的最大阻值为4 kΩ。两块间距为20 cm的平行板电容器通过导线连在电阻R0两端,其间的电场可近似认为是匀强电场。与此同时,一个质量为0.1 kg、带电荷量为+1×10-3 C的小球用长为10 cm的悬线固定在两板间,小球在运动过程中不会与极板相碰。开始实验时开关闭合,滑动变阻器的滑片位于电阻最大处,重力加速度g取10 m/s2,求:
(1)此时两极板间的电场强度E的大小。
(2)小球恰好能保持静止时悬线与竖直方向夹角的正切值。
(3)移动滑动变阻器的滑片,将RP接入电路的阻值调至1.5 kΩ,将小球从悬点正下方由静止释放,小球的最大摆动角度。
(4)在上一问的过程中,悬线上拉力的最大值和最小值。
答案与解析
第十一章　电路及其应用
1.D 2.C 3.C 4.D 5.B 6.D
7.A 8.C 9.BD 10.BD 11.BC 12.BC
1.D　电流的方向与导体中正电荷定向移动的方向相同,与导体中负电荷定向移动的方向相反,A错误;导体两端有电压,但若没有接入闭合回路,也不会产生电流,B错误;将一根粗细均匀的电阻丝均匀拉长,其电阻增大,但电阻率保持不变,因为电阻率只与导体材料和温度有关,与其他因素无关,C错误;由串、并联电路的电阻规律可知,电路中的任意一个电阻增大,电路的总电阻增大,D正确。
2.C　U-I图线的斜率表示导体的电阻,则R甲∶R乙=tan α∶tan β;甲、乙两电阻丝并联接入电路,两端的电压相等,根据I=可得通过它们的电流之比为I甲∶I乙=R乙∶R甲= tan β∶tan α,C正确。
3.C　根据串、并联电路的电阻规律可得,a、b之间的总电阻为R=R1+R2+=14 Ω,则干路中的电流即通过R1、R2的电流为I==3 A,A、B错误;根据并联电路的电流规律可得,且有I=I3+I4,解得I3=1 A,I4=2 A,故选C。
4.D　根据电阻定律R=ρ,电流沿AB方向时,长度为a,横截面积为S=bc,解得ρ=R,A说法正确;当电流沿CD方向时,长度为b,横截面积S'=ac,则样品的电阻R'=,B说法正确;导体的电阻率只与导体的材料和温度有关,不论电流沿AB方向还是沿CD方向,样品的电阻率都不变,C说法正确;当电流沿AB方向且a=b时,样品的电阻R″=ρ,可知样品的电阻与a、b的值无关,D说法错误。
5.B　根据电阻定律R=ρ,由于la=lb,Sa∶Sb=3∶5,可得Ra∶Rb=5∶3,A错误;盐水柱a和b并联,两端的电压相等,由I=可得Ia∶Ib=3∶5,B正确;根据电流的微观表达式I=nqSv,由于Ia∶Ib=3∶5,Sa∶Sb=3∶5,得va∶vb=1∶1,C错误;根据I=可得qa∶qb=3∶5,D错误。
6.D　欧姆调零后,用“×10”挡测量一个电阻的阻值,发现指针偏角极小,说明所选挡位过低,则为了准确测得电阻的阻值,应换“×100”挡,重新调零后再测量,A说法正确;用多用电表测量电阻R时,红表笔插入正(+)孔,电流从红表笔流入,B说法正确;若操作步骤规范,欧姆挡及指针位置如题图甲、乙所示,所选挡位为“×10”挡,则测量阻值为160 Ω,C说法正确;若用多用电表欧姆挡测量某晶体二极管,结果如题图丙所示,左图表示给二极管加的是反向电压,右图表示给二极管加的是正向电压,因“-”孔接内部电源的正极,则可知该二极管的A端为正极,D说法错误。
7.A　采用甲、乙两个电路测量时,电流相对变化为,电压相对变化为,对比可知电压表的分流对测量结果影响更大,所以应选择电流表内接法,即题图甲,被测电阻的阻值为Rx==2 000 Ω;由于电压表的读数大于待测电阻两端电压,则电压测量值偏大,电流测量值准确,故电阻的真实值应小于2 000 Ω,A正确。
8.C　根据电表改装原理可知,灵敏电流计与大电阻串联,改装成电压表,A错误。灵敏电流计与小电阻并联改装成电流表,A1的量程小于A2的量程,加上相同的最大电压时,通过A1的最大电流小于A2的最大电流,可知A1的电阻大于A2的电阻,B错误。定值电阻R两端的电压等于V1的读数与V2的读数之和,A1、A2串联,通过它们的电流相同,读数相同;由于电压表的分流作用,则通过定值电阻R的电流小于A1或A2的读数,C正确。V1、V2串联,通过它们的电流相同,流过灵敏电流计的电流相同,V1、V2指针的偏角相同;由于V1的量程大于V2的量程,则V1的读数大于V2的读数,D错误。
9.BD　根据I-U图像可知,电阻a的阻值保持不变,大小为Ra= Ω=5 Ω;根据电阻b的伏安特性曲线可知,曲线上点与原点连线的斜率k逐渐减小,而k=,可知b的电阻随电压的升高而增大,U=1 V时,b的阻值为Rb= Ω=2.5 Ω=Ra,A、C错误,B正确。U=3 V时,b的阻值为Rb'= Ω=5 Ω,a、b并联后的总电阻为R并==2.5 Ω,D正确。
10.BD　表头与电阻箱并联改装成的是电流表,表头与电阻箱串联改装成的是电压表,故A错误;对于甲表,有I=Ig+,可得R=50 Ω,对于乙表,有U=Ig(Rg+R),可得R=5 800 Ω,故B正确;若改装后电流表的示数总比准确值稍小一些,说明R上分流过多,所以应适当增大R,故C错误;若改装后电压表的示数总比准确值稍小一些,说明R上分压过多,因此应适当减小R,故D正确。
关键提醒　(1)电压表改装是在表头上串联分压电阻,电流表改装是在表头上并联分流电阻。
(2)电表改装的问题实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题,只要把表头G看成一个电阻Rg即可,牢记通过表头的满偏电流是不变的。
(3)分压电阻越大,改装成的电压表量程越大;分流电阻越小,改装成的电流表量程越大。
11.BC　题图丙所示电路的等效电阻为R丙=R3+=30 Ω,题图丁所示电路的等效电阻为R丁= Ω,A错误;题图甲所示电路干路的最大电流为1 A,题图丙所示电路干路的最大电流为1 A,B正确;题图乙所示电路干路的最大电流为3 A,题图丁所示电路干路的最大电流为1.5 A,则题图乙和图丁干路最大电流之比为2∶1,C正确;题图甲所示电路两端的最大电压为U甲=I3(R1+R2+R3)=60 V,题图乙所示电路两端的最大电压为U乙=I3R3=20 V,题图丙所示电路两端的最大电压为U丙=I3R丙=30 V,题图丁所示电路两端的最大电压为U丁=I3R3=20 V,则四个电路两端最大电压之比为6∶2∶3∶2,D错误。
12.BC　当R2的滑片P在b端且只闭合开关S、S1时,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,电压表测电源电压,所以电压表示数为6 V,电路中的电流I= A=0.3 A,选项A错误;当R2的滑片P在b端且只闭合开关S、S2时,R3与R2串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电路中的电流I'= A=0.2 A,滑动变阻器两端的电压U2=I'R2=0.2×15 V=3 V,选项B正确;当R2的滑片P在a端,只闭合S、S2时,滑动变阻器接入电路的电阻为0,电路为R3的简单电路,电压表被短路,示数为0,通过该电路的电流I3= A=0.4 A,选项C正确;当R2的滑片P在a端,闭合S、S1、S2时,R1与R3并联接入电路,电流表测干路中的电流,电压表被短路,电流表的示数为I0= A+ A=1.6 A,选项D错误。
13.答案　(1)1.415(1.414~1.416均可)　42.25　(2)0.35　(3)1 300　6 000
(4)(a)　10　增大(每空1分)
解析　(1)题图1所示螺旋测微器的读数为1.0 mm+41.5×0.01 mm=1.415 mm;题图2是20分度的游标卡尺,精度为0.05 mm,其读数为42 mm+0.05 mm×5=42.25 mm。
(2)题图3所示电流表的量程为0~0.6 A,其分度值为0.02 A,则电流表的读数为0.35 A。
(3)表头满偏电压为Ug=IgRg=0.4 V,改装成量程为0~3 V的电压表,要串联的分压电阻阻值为R1= Ω=1 300 Ω;改装成量程为0~15 V的电压表,要串联的分压电阻阻值为R2= Ω-1 300 Ω=6 000 Ω。
(4)要使加在小灯泡上的电压从零开始变化,滑动变阻器应选择分压式接法,则连接方式应选择(a);在I-U图像中图线上的点与坐标原点连线的斜率等于电阻的倒数,可知题图(c)中小灯泡的伏安特性曲线中A点对应的灯丝电阻为R= Ω=10 Ω;随着电压的增大,图线上的点与坐标原点连线的斜率减小,则灯丝的电阻增大。
14.答案　(1)B(1分)　D(1分)　(2)甲(1分)　小(1分)　(3)乙(1分)　电表示数几乎从零开始变化(3分)
解析　(1)由于电源电压为3 V,待测电阻的阻值约为5 Ω,可知电流的最大值约为0.6 A,则电流表选择B,电压表选择D。
(2)由于(3)电表示数几乎从零开始变化,则滑动变阻器采用分压式接法,连接方式是题图2中的乙。
15.答案　(1)2×10-4 F　(2)10 Ω　6 Ω
解析　(1)在c、d端接一个电容器,待电路稳定时,电容器两端的电压为UC=2.25 V(1分)
断开S后,电容器两端的电压为UC'=6 V(1分)
则电容器的电容C= F=2×10-4 F(2分)
(2)根据题意,c、d端接理想电流表时,R2两端的电压为U2=IR2=1 V(1分)
则(1分)
c、d端接理想电压表时,(1分)
联立解得R1=10 Ω,R3=6 Ω(1分)
16.答案　见解析
解析　(1)对于题图甲所示电路,量程为0~10 mA时,有
Ig(rg+R2)=(I-Ig)R1(1分)
量程为0~1 mA时,有Igrg=(I'-Ig)(R1+R2)(1分)
解得R1=4.2 Ω,R2=37.8 Ω(1分)
对于题图乙所示电路,量程为0~10 mA时,有Igrg=(I-Ig)R1(1分)
量程为0~1 mA时,有Igrg=(I'-Ig)R2(1分)
解得R1=4.0 Ω,R2=42.1 Ω　(1分)
(2)由图示电路图可知,图乙在更换量程时,两个分流电阻都没有并联在小量程电流表两端,容易烧坏小量程电流表,图乙所示电路不合理,图甲所示电路合理。(2分)
17.答案　(1)2.17 A　(2)5 V　(3)25 C
解析　(1)当滑片置于b处时,电路结构为:R3与R2串联后与R4并联,再与R1串联,电路总电阻为R总=R1+=4.6 Ω(2分)
可知流过R1的电流为I==2.17 A(2分)
(2)若使R1两端的电压最小,则电路中的电流最小,电阻最大,分析可知当滑片在R2的上半部分占位置处,即上半部分电阻为3 Ω、下半部分电阻为2 Ω时电路中的总电阻最大,此时电路总电阻为R总'=R1+=5 Ω(2分)
电路中的电流为I'==2 A(2分)
R1两端的最小电压为U'=I'R1=5 V(1分)
(3)由于电容器与R1并联,则电容器两极板间的电势差与R1两端电压相等,根据Q=CU可知R1两端电压最小时,电容器极板上的电荷量最小,为Q=CU'=25 C(3分)
18.答案　(1)500 V/m　(2)-2) N　1 N
解析　(1)根据欧姆定律有I1==0.1 A(1分)
平行板电容器两极板之间的电压U1=I1R0=100 V(1分)
两极板间的电场强度E==500 V/m(1分)
(2)开关闭合,小球保持静止时,设悬线与竖直方向的夹角为θ,对小球受力分析,有 tan θ=(2分)
解得 tan θ=(1分)
(3)移动滑动变阻器的滑片,将RP接入电路的阻值调至1.5 kΩ,此时电阻R0两端电压U2==200 V(1分)
两极板之间的电场强度E1==1 000 V/m(1分)
将小球从悬点正下方由静止释放,设小球的最大摆动角度为α,根据动能定理有qE1L sin α-mg(L-L cos α)=0(1分)
解得α=90°(1分)
(4)小球做圆周运动,由沿半径方向的合力提供圆周运动的向心力,开始释放时,速度为0,所需向心力为0,即悬线拉力最小,Tmin=mg=1 N(2分)
小球在复合场中做圆周运动,根据对称性可知,等效最低点所在半径方向与竖直方向的夹角为,小球在此位置时悬线拉力最大。(1分)
根据动能定理有qE1L sin (1分)
在等效最低点,根据牛顿第二定律有Tmax-(1分)
解得Tmax=(3-2) N(1分)
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