第二章　电路及其应用--2026教科版高中物理必修第三册同步练习（有解析）

2026教科版高中物理必修第三册
第二章　电路及其应用
注意事项
1.全卷满分100分,考试用时75分钟。
2.无特殊说明,本试卷中重力加速度g取10 m/s2。
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一个选项符合题目要求)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.关于电流、电源和电阻,下列说法正确的是(　　)
A.通过导体横截面的电荷量越多,电流就越大
B.干电池在电路中的作用是把电子在其内部从负极搬运到正极
C.将一根粗细均匀的电阻丝均匀拉长为原来的10倍,其电阻变为原来的10倍
D.在串、并联组合的电路中,任意一个电阻增大而其余电阻不变时,电路的总电阻增大
2.如表所示是某电饭锅铭牌上的部分内容,根据表中信息可得该电饭锅的额定电流为(　　)
电器名称 电饭锅
额定电压 220 V
额定功率 1 100 W
额定容量 4.0 L
A.0.2 A B.0.5 A
C.2.0 A D.5.0 A
3.关于材料的电阻率,下列说法中正确的是(　　)
A.把一根长导线截成等长的三段,则每段的电阻率都是原来的三分之一
B.任何材料的电阻率都随温度的升高而增大
C.合金的电阻率大于构成该合金的任一纯金属的电阻率
D.电阻率越大的导体导电性能越好
4.如图所示,横截面都是正方形的两段导体,材料和长度都相同,边长如图所示,其中A为中空导体,导体B刚好能嵌入导体A,现将A、B并联后接入到一电路中,则(　　)
A.A、B两段导体的电阻之比为1∶1
B.流过导体B的电流比流过导体A的大
C.导体A消耗的电功率比导体B消耗的电功率大
D.两段导体在相等时间内产生的热量之比为1∶2
5.如图所示,电阻R1=2 Ω,小灯泡L上标有“3 V,1.5 W”字样,电源内阻r=1 Ω,滑动变阻器的最大阻值为R0。当滑片P滑到最上端a时,理想电流表的读数为1 A,小灯泡L恰好正常发光,不考虑小灯泡电阻的变化,则下列说法正确的是(　　)
A.滑动变阻器的最大阻值R0=8 Ω
B.电源电动势E=6 V
C.当滑片P滑到最下端b时,电源的输出功率P出=4 W
D.当滑片P滑到最下端b时,电源的总功率P总=24 W
6.空气炸锅是借助对流机制,通过机械风扇使热空气在食物周围高速循环,从而快速加热和脆化食物,使食物达到近似油炸的效果。空气炸锅的简化电路如图所示,电动机M(用于吹风)的内阻为44 Ω,电热丝R的电阻为55 Ω,其他电阻不计,则空气炸锅在正常工作时(　　)
A.电路中的总电流为9 A
B.电热丝的热功率为440 W
C.电热丝一分钟消耗的电能为52 800 J
D.电动机的电功率为1 100 W
7.火警报警器的电路示意图如图所示。其中RT为用半导体热敏材料制成的传感器,这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而减小。电流表为值班室的显示器,电源两极之间接一报警器。闭合开关,当传感器RT所在处出现火情时,通过显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是(　　)
A.I变大,U变小 B.I变大,U变大
C.I变小,U变小 D.I变小,U变大
二、多项选择题(本题共3小题,每小题4分,共12分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
8.四个完全相同的小量程电流表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的量程大于A2的量程,电压表V1的量程大于V2的量程,改装好后把它们按图示接法连入电路,闭合开关后(　　)
A.电流表A1的读数大于电流表A2的读数
B.电流表A1指针的偏转角小于电流表A2指针的偏转角
C.电压表V1的读数小于电压表V2的读数
D.电压表V1指针的偏转角等于电压表V2指针的偏转角
9.如图所示,电路中R1、R2为定值电阻,电压表与电流表均为理想电表。闭合开关S,使滑动变阻器的滑片向左滑动,则下列说法正确的是(　　)
A.电压表示数变大 B.电流表示数变大
C.电阻R2消耗的功率变大 D.电源的输出功率一定变大
10.如图甲,滑动变阻器标有“20 Ω　2 A”,闭合开关S,滑动变阻器的滑片从最右端滑至某一位置时,小灯泡正常发光,这一调节过程中两电压表示数与电流表示数的关系图像如图乙,电源内阻不计,电表均为理想电表。下列说法中正确的是(　　)
　　
A.电源电压为12 V
B.小灯泡的额定功率为6 W
C.小灯泡正常发光时,滑动变阻器连入电路的电阻为4 Ω
D.电路的总功率变化范围是7.5~15 W
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
11.(10分)(1)某实验小组在做“测定金属丝电阻率”的实验,正确操作后得到的数据如图甲、乙所示,则用游标卡尺测得金属丝的长度L=　　　 cm,用螺旋测微器测得金属丝的直径d=　　　 mm。
(2)已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0~10 Ω,电流表内阻约几欧,电压表内阻约20 kΩ,电源为干电池(不宜长时间在大功率状况下使用),电动势E=4.5 V,内阻很小。则以下电路图中　　　(填电路图下方的字母代号)电路为本次实验应当采用的最佳电路。但用此最佳电路测量的结果仍然会比真实值　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(3)若已知实验所用的电流表内阻的准确值RA=2.0 Ω,则精确测量金属丝Rx的阻值的最佳电路应是(2)中　　电路(选填电路图下方的字母)。此时测得电流为I、电压为U,那么金属丝的电阻率为　　　　　(用直接测量的物理量字母表示)。
12.(8分)如图甲所示,用铜片、铝片和可乐可以做成可乐电池,电动势在0.4~0.6 V范围内,内阻几千欧,某实验兴趣小组制作了一个可乐电池并测量其电动势和内阻。
甲
乙
(1)如图乙所示,直接用多用电表“直流2.5 V”挡测量出可乐电池的电动势为　　　V。
(2)现有实验器材:
A.电压表(0~3 V,RV约为3 000 Ω)
B.电流表(0~300 μA,RA为300 Ω)
C.电阻箱(0~9 999 Ω)
D.滑动变阻器(0~20 Ω)
E.开关,导线若干
①为了更准确地测量可乐电池的电动势和内阻,选择合适的器材并按电路图　　　　完成电路连接。
丙
②通过数据处理画出相应的可乐电池R-图像如图丙实线所示,可知该可乐电池的内阻约为　　　　Ω(保留2位有效数字)。
③将该可乐电池静置5 h后再次测量获得的R-图像如图丙虚线所示,可知该可乐电池的电动势　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”)。
13.(10分)某太阳能电池的开路电压(断路时的路端电压)为480 mV,短路电流为6 mA,把它与一个阻值为120 Ω的电阻连接成闭合电路。
(1)电路中的电流为多大
(2)电池的输出功率为多少
14.(14分)如图所示,电源电动势E=10 V,内阻r=0.5 Ω,定值电阻R=2 Ω,电容C=30 μF,直流电动机M线圈的电阻R0=1 Ω。闭合开关S,待电路稳定后,电动机正常工作,电容器C上所带的电荷量Q=1.2×10-4C。求:
(1)电源的路端电压;
(2)这台电动机一分钟输出的机械能。
15.(18分)如图甲所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,R3为一滑动变阻器。当闭合开关S,R3的滑片P从上端滑至下端时,测得电源的路端电压随干路电流的变化如图乙中的实线所示,其中A(1 A,10 V)、B(0.5 A,12.5 V)两点对应滑片P在滑动变阻器的两个端点,C点对应电路中路端电压最大。求:
(1)电源的电动势E、内阻r和定值电阻R2的阻值;
(2)定值电阻R1的阻值和滑动变阻器R3的最大阻值。
附加题
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,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
第二章　电路及其应用
1.D 2.D 3.C 4.A 5.B
6.C 7.C 8.AD 9.AC 10.BD
1.D　根据I=可知,单位时间内通过导体横截面的电荷量越多,电流就越大,选项A错误;干电池在电路中的作用是把正电荷在其内部从负极搬运到正极,选项B错误;将一根粗细均匀的电阻丝均匀拉长为原来的10倍,则横截面积变为原来的0.1倍,根据R=ρ可知,其电阻变为原来的100倍,选项C错误;在串、并联组合的电路中,任意一个电阻增大而其余电阻不变时,电路的总电阻增大,选项D正确。
2.D　根据P=IU可得该电饭锅的额定电流为I== A=5.0 A,选项D正确。
3.C　电阻率是导体材料本身的属性,与导体的形状、大小无关,故A错误;金属导体的电阻率一般随着温度的升高而增大,半导体的电阻率有的随温度的升高而增大,部分材料的电阻率随温度的升高而减小(如玻璃),故B错误;纯金属的电阻率比由其组成的合金的电阻率小,则合金的电阻率大于构成该合金的任一纯金属的电阻率,故C正确;电阻率是表示材料导电性的物理量,电阻率越大,导电性能越差,故D错误。
4.A　根据电阻定律可得RA=ρ=ρ,RB=ρ,则A、B两段导体的电阻之比为=1∶1,故A正确;由于A、B并联,两端电压相等,且电阻相等,根据欧姆定律I=可得,流过两导体的电流相等,故B错误;根据P=可知,两段导体消耗的电功率相等,故C错误;根据焦耳定律Q=I2Rt可知,两段导体在相等时间内产生的热量之比为1∶1,故D错误。
5.B　当滑片P滑到a端时,小灯泡正常发光,流过小灯泡的电流为IL== A=0.5 A,流过滑动变阻器的电流I0=IA-IL=1 A-0.5 A=0.5 A,滑动变阻器的最大阻值为R0== Ω=6 Ω,故A错误;电源电动势为E=UL+IA(R1+r)=3 V+1×(2+1)V=6 V,故B正确;当P滑到b端时,滑动变阻器和小灯泡均被短路,此时电路中的总电流为I== A=2 A,电源总功率为P总=EI=6×2 W=12 W,电源内阻消耗的功率为Pr=I2r=4 W,则输出功率为P出=12 W-4 W=8 W,故C、D错误。
6.C　空气炸锅正常工作时,对于电热丝R,根据欧姆定律有,I===4 A,对于电动机M有I'<=5 A,所以电路中的总电流小于9 A,故A错误;电热丝R的热功率为P=UI=880 W,故B错误;电热丝R一分钟消耗的电能为Q=UIt=52 800 J,故C正确;通过电动机的电流I'<5 A,故电动机的电功率P'=UI'<220 V×5 A=1 100 W,故D错误。
7.C　当传感器RT所在处出现火情时,温度升高,RT的电阻减小,则电路中的总电阻R总减小,根据闭合电路的欧姆定律可知,电路中的总电流I总变大,路端电压变小,则报警器两端的电压U减小,根据U=IR可知,电阻R1两端的电压U1增大,根据分压原理可知,电阻R2两端的电压U2变小,则流过R2的电流减小,即电流表读数I变小,故选项C正确。
8.AD　小量程电流表并联电阻后可改装成电流表,电路中电流表A1和A2并联,两端电压相同,故流过两个小量程电流表的电流相同,则电流表A1的指针偏转角等于电流表A2的指针偏转角,而电流表A1的量程大于A2的量程,则电流表A1的读数大于电流表A2的读数,故A正确,B错误;小量程电流表串联电阻后可改装成电压表,电压表V1和V2串联,故流过两个小量程电流表的电流相同,则电压表V1的指针偏转角等于电压表V2的指针偏转角,而电压表V1的量程大于V2的量程,则电压表V1的读数大于电压表V2的读数,故C错误,D正确。
9.AC　由题图画出电路图,如图所示。
滑动变阻器的滑片向左滑动,则接入电路的阻值变大,总电阻变大,总电流减小,路端电压变大,则电压表示数变大,R1两端的电压减小,则R2两端的电压变大,电流变大,功率变大,则通过电流表的电流减小,B错误,A、C正确;因电源内阻和外电阻的大小关系不能确定,则不能判断电源的输出功率如何变化,D错误。
10.BD　由电路图可知,灯泡L与定值电阻R0、滑动变阻器R串联,电压表V1测L与R0两端的电压之和,电压表V2测R0两端的电压,电流表测电路中的总电流。当滑动变阻器的滑片位于最右端时,接入电路中的电阻R=20 Ω,电路中的电流最小,电路的总功率最小,因电压表V1测L与R0两端的电压之和,电压表V2测R0两端的电压,由图乙可知,电压表V1的示数UV1=5 V时,电压表V2的示数UV2=3 V,电路中的电流I小=0.5 A,串联电路中总电压等于各分电压之和,则电源电压U=UV1+I小R=5 V+0.5 A×20 Ω=15 V,故A错误;由图乙可知,当小灯泡正常发光时,电路中的电流最大,L与R0两端的电压之和U'V1=12 V,R0两端的电压U'V2=6 V,电路中的电流I大=1 A,此时灯泡两端的电压UL=U'V1-U'V2=12 V-6 V=6 V,此时小灯泡恰好正常发光,所以灯泡的额定功率PL=ULI大=6 V×1.0 A=6 W,此时滑动变阻器两端的电压UR=U-U'V1=15 V-12 V=3 V,此时滑动变阻器接入电路中的电阻R'===3 Ω,故B正确,C错误;电源的最小功率为P小=UI小=15 V×0.5 A=7.5 W,最大功率为P大=UI大=15 V×1.0 A=15 W,所以电路的总功率的变化范围是7.5~15 W,故D正确。
11.答案　(1)1.035(1分)　0.530(1分)　(2)A(1分)　偏小(2分)　(3)B(1分)　(4分)
解析　(1)游标卡尺主尺读数为1 cm,游标尺第七个刻度与主尺刻度对齐,则金属丝的长度L=1 cm+0.05 mm×7=1.035 cm。螺旋测微器固定刻度读数为0.5 mm,可动部分读数为3.0,则金属丝直径d=0.5 mm+3.0×0.01 mm=0.530 mm。
(2)因电源不能长时间在大功率状况下运行,则本实验中滑动变阻器应采用限流式接法;同时电压表内阻较大,电流表内阻较小,故采用电流表外接法误差较小,故选A。在实验中电压表示数准确,但电流表测量的是干路电流,故电流表示数偏大,则测量的结果比真实值偏小。
(3)因已知电流表内阻准确值,则可以利用电流表内接法准确求出待测电阻阻值,故选B。由欧姆定律可得RA+Rx=,则待测电阻Rx=-RA,且Rx=,S=π,联立可得ρ=。
12.答案　(1)0.43(0.42~0.44均可)(2分)　(2)①A(2分)　②1.9×103(1.8×103~2.0×103均可)(2分)　③不变(2分)
解析　(1)选择“直流2.5 V”挡时,分度值为0.05 V,则可乐电池的电动势为0.43 V。(2)①由于电流表内阻已知,所以将其与电阻箱串联后使用,可以获得通过电池的准确电流值,通过建立电动势与电路总电阻的关系进行求解,使系统误差最小,选项A正确。②根据所选电路图以及闭合电路欧姆定律可知E=I(R+RA+r),整理得R=-(RA+r),所以R-图像的斜率表示可乐电池的电动势,纵轴截距的绝对值表示可乐电池与电流表的内阻之和,由题图丙可知RA+r=2.2×103 Ω,解得r=1.9×103 Ω。③根据前面分析结合题图丙可知,由于R-图像的斜率不变,所以该可乐电池的电动势不变。
13.答案　(1)2.4 mA　(2)6.912×10-4 W
解析　(1)由题意可知E=480 mV=0.48 V,Im=6 mA=6×10-3 A(2分)
则电池的内电阻为r==80 Ω(2分)
阻值为120 Ω的电阻接入电路后,电路中的电流为
I==2.4 mA(3分)
(2)电池的输出功率为P=I2R=6.912×10-4 W(3分)
14.答案　(1)9 V　(2)360 J
解析　(1)对电容器,根据电容的定义式得U1=(2分)
根据欧姆定律知,电路中的电流I=(2分)
根据闭合电路欧姆定律知,电源的路端电压U=E-Ir(2分)
联立解得U=9 V(1分)
(2)电动机两端电压U2=U-U1(2分)
对电动机,有P出=U2I-I2R0(2分)
解得P出=6 W(1分)
则这台电动机一分钟输出的机械能E=P出t=360 J(2分)
15.答案　(1)15 V　5 Ω　10 Ω　(2)20 Ω　60 Ω
解析　(1)根据闭合电路的欧姆定律E=U+Ir(2分)
可得U=E-Ir(1分)
图乙中AB延长线与U轴交点的纵坐标为15 V,与I轴交点的横坐标为2.0 A,所以电源的电动势为
E=15 V(1分)
内阻为r== Ω=5 Ω(1分)
当滑片P滑到R3的下端时,外电阻只有R2,此时电路参数对应图乙中的A点,得
R2==10 Ω(2分)
(2)C点对应电路中路端电压最大,则外电阻最大(1分)
R外= Ω=30 Ω(2分)
根据并联电路的特点,当并联支路的电阻相等时,并联部分的阻值最大,设R3与R1串联的部分电阻为x,则有
R1+x=R3-x(1分)
+R2=30 Ω(2分)
当滑片P滑到R3的上端时,对应图乙中的B点
U外=12.5 V,I总=0.5 A(1分)
所以R外'==25 Ω(1分)
因为R外'=+R2(1分)
联立解得R1=20 Ω(1分)
R3=60 Ω(1分)
附加题
答案　(1)500 V/m　(2)　(3)90°　(4)(3-2) N　1 N
解析　(1)根据欧姆定律有I1==0.1 A
平行板电容器两极板之间的电压U1=I1R0=100 V
两极板间的电场强度E==500 V/m
(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=
解得 tan θ=
(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
两极板之间的电场强度E1==1 000 V/m
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
解得α=90°
(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
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,根据动能定理有qE1L sin -mg=m
在等效最低点,根据牛顿第二定律有Tmax-=m
解得Tmax=(3-2) N