第十一章 电路及其应用 阶段质量检测（三） （含解析）高中物理人教版（2019）必修 第三册

阶段质量检测(三)　电路及其应用
(本试卷满分:100分)
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.“砷化铌纳米带”是一种高科技新型材料,用它制造的电子元件可以有效减少因发热而损失的电能,据介绍该材料的电导率是石墨烯的1 000倍。已知电导率σ就是电阻率ρ的倒数,即σ=,下列说法正确的是 (　　)
A.电导率的单位是 Ω·m
B.材料的电导率越大,其导电性能越强
C.材料的电导率大小与材料的长度、横截面积等因素有关
D.材料的电导率只与材料本身有关,与温度等因素无关
2.1911年,科学家发现金属汞在4.2 K(-268.8 ℃)时电阻可以降到零,这种现象叫作超导现象。1987年,科学家相继研制出钇—钡—铜—氧系材料,超导转变温度提高到90 K(-183 ℃)。2023年7月,室温超导“LK-99”名噪一时。中科院物理所发表了一篇评论,历史上声称室温超导(接近或高于300 K)的次数不少于7次,目前实验验证的临界温度最高的超氢化物,它可以在165万个大气压下实现大约252 K(-21 ℃)超导。结合所学知识及上述材料,分析下列说法中正确的是 (　　)
A.若超导回路中有了电流,电流将几乎无损耗地持续下去
B.目前已经多次通过实验得到常压室温下的超导材料
C.金属导体的电阻与温度有关,温度越高,电阻越小
D.超导转变温度与压强有关,压强越高,转变温度越低
3.一宽为d的绝缘薄传送带,以速率v运动。已知传送带单位面积上带有q的电荷量,则传送带运动形成的等效电流大小为 (　　)
A.vq B.
C.vdq D.
4.如图所示的石墨烯因为具有高导电性、高导热性、高强度和独特的二维结构,在工业界被誉为“新材料之王”,并在能源装备、交通运输、航空航天、电子信息等传统和新兴产业领域呈现出良好的应用前景。假设某手机石墨烯电池容量为5 000 mA·h,充电时间为6 min,则充电电流为 (　　)
A.50 A B.5 A
C.500 mA D.50 mA
5.在如图甲所示的电路中,当闭合开关后,两个电流表指针偏转均如图乙所示,则电灯L1和L2中的电流分别为 (　　)
A.1.2 A,0.24 A B.0.96 A,0.24 A
C.0.98 A,0.22 A D.0.24 A,1.2 A
6.a、b两电阻的I-U图像如图所示。若将a、b两电阻串联后接到输出电压为5 V的电源上,通过a电阻的电流为 (　　)
A.1 A B.6 A
C. A D. A
7.将横截面相同、材料不同的两段导体L1、L2无缝连接成一段导体,总长度为1.00 m,接入图甲电路。闭合开关S,滑片P从M端滑到N端,理想电压表读数U随滑片P的滑动距离x的变化关系如图乙,则导体L1、L2的电阻率之比约为 (　　)
A.2∶3 B.2∶1
C.5∶3 D.1∶3
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8.一根粗细均匀的金属导线,在其两端加上电压U0时,通过导线的电流为I0,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2U0,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.如图所示是某白炽灯的伏安特性曲线,图中OA连线与横轴的夹角为α,A点的坐标为(U0,I0),其切线与纵轴交点的纵坐标为I1,则 (　　)
A.白炽灯的电阻随电压的增大而增大
B.对应A点,白炽灯的电阻可表示为tan α
C.对应A点,白炽灯的电阻可表示为
D.对应A点,白炽灯的电阻可表示为
10.现有一个灵敏电流表,它的满偏电流Ig=1 mA、内阻Rg=200 Ω。若要将它改装成量程为5 A的电流表,应并联一个电阻R;改装后的电流表测量电流时,指针指在表盘上的原来0.2 mA处,则被测电流的大小为I,那么电阻R和被测电流I的数值正确的是 (　　)
A.R= Ω B.R=0.4 Ω
C.I=1 A D.I=0.1 A
三、非选择题(本题共5小题,共54分)
11.(7分)(1)如图所示为指针式多用电表,其中S、K、T为三个可调节的部件,现用此电表测量一定值电阻,测量的某些操作步骤如下:
①调节指针定位螺丝,使指针指向电流0刻度处;
②将选择开关旋转到电阻挡位置;
③将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔,笔尖相互接触,调节部件　　　　 (选填“S”“K”或“T”),使指针指向“0 Ω”。
④测量该定值电阻阻值。
(2)欧姆调零后,用“×10”挡测量另一电阻的阻值,发现指针偏转角度很大,则下列说法或做法中正确的是　　　　。
A.该电阻的阻值很大
B.为测得更准确些,应当换用“×100”挡,重新欧姆调零后进行测量
C.为测得更准确些,应当换用“×1”挡,重新欧姆调零后进行测量
(3)关于多用电表的使用,下列说法正确的有　　　。
A.甲图是用多用电表直流电压挡测量小灯泡两端的电压,表笔接法正确
B.乙图是用多用电表直流电流挡测量电路中的电流,表笔接法正确
C.丙图中是用多用电表电阻挡测量二极管的反向电阻
D.丁图中是用多用电表电阻挡测量二极管的反向电阻
12.(9分)某同学用伏安法测量长为l的导体的电阻率,采用分压电路接线,待测导体Rx阻值约为5 Ω。
现有器材:
A.量程为0~3 V、内阻约为3 kΩ的电压表
B.量程为0~0.6 A、内阻约为10 Ω的电流表
C.干电池两节(内阻不计)
D.滑动变阻器(0~10 Ω)
E.滑动变阻器(0~100 Ω)
(1)其中滑动变阻器应选　　　　(填器材前的字母代号);
(2)图甲是未完成的实物连线图,图中a为待测导体右端接线柱,b为电流表正极接线柱,c为滑动变阻器左上端接线柱,d为滑动变阻器左下端接线柱,则导线①应连接　　　　(选填“a”或“b”),导线②应连接　　　　(选填“c”或“d”)。正确接线后,闭合开关前,滑动变阻器滑片应该位于　　　　　(填“最左端”或“最右端”);
(3)闭合开关后滑动滑片取得多组数据并作出U-I图像,如图乙所示,则Rx的阻值为　　　 Ω(结果保留两位有效数字);
(4)用螺旋测微器测金属丝直径d,示数如图丙所示,则d=　　　　 mm;
(5)写出该金属丝的电阻率的表达式ρ=　　　　　(用U、I、d、l表示)。
13.(10分)常用的电压表其实是由电流计G改装而成的。从电路的角度来看,电流计其实是一个电阻,同样遵循欧姆定律。电流计与其他电阻的不同仅在于通过电流计的电流大小可从刻度盘上读出来。
(1)如图甲所示是一个量程为0~3 mA、内阻Rg是10 Ω的电流计。使用时,其指针指着某一电流刻度,表示流过电流计G的电流为某一数值,也意味着电流计G两端具有一定大小的电压。若指针指在2 mA刻度时,求其对应的电压大小;
(2)如图乙所示,将电流计G改装成电压表就是给电流计G串联一个定值电阻,串联好的定值电阻和电流计G即为改装后的电压表。如果需要将图甲中电流计G改装成量程为3 V的电压表,求串联的电阻R的阻值大小;
(3)利用按照图乙所示改装好的电压表(如图丙)测量电压时,如果其指针指在表盘刻度为1.5 mA处,求此时所测量的电压大小。
14.(12分)在如图所示的电路中,三个电阻的阻值分别为R1=2 Ω,R2=3 Ω,R3=4 Ω,电源电压恒定。
(1)接通开关S、断开开关S'时,R1与R2两端电压之比为多少
(2)两个开关S、S'都接通时,R1与R2两端电压之比为多少
15.(16分)如图所示,电路中电源输出电压U=15 V,R1=6 Ω,R2=9 Ω,C=30 μF。
(1)闭合开关S,求稳定后通过R1的电流;
(2)将开关S断开,求此后通过R1的总电荷量。
阶段质量检测(三)
1.选B　根据电阻定律R=ρ,可得ρ=,已知电导率σ就是电阻率ρ的倒数,故电导率的单位是Ω-1·m-1,故A错误;材料的电导率越大,电阻率越小,则其导电性能越强,故B正确;材料的电导率大小与材料本身、温度等因素有关,与材料的长度、横截面积等因素无关,故C、D错误。
2.选A　超导体的电阻为零,电流在超导回路中流动时不会因为电阻的存在而损耗能量,因此电流可以持续下去,故A正确;目前还没有在常压室温下得到超导材料,超导现象通常需要在极低的温度或高压下才能发生,故B错误;金属导体的电阻与温度有关,温度越高,电阻越大,故C错误;超导转变温度与压强有关,压强越高,转变温度越高,故D错误。
3.选C　时间t内传送带运动的距离x=vt,通过传送带某一横截面的电荷量Q=xdq=vtdq,由电流的定义式知,传送带运动形成的等效电流的大小为I==vdq,C正确,A、B、D错误。
4.选A　手机石墨烯电池容量为5 000 mA·h,充电时间为6 min=0.1 h,则充电电流I== mA=50 000 mA=50 A,故A正确。
5.选B　由题图甲可知,两个灯泡L1、L2并联,电流表A2测量的是流过L2的电流,电流表A1测量的是流过两个灯泡的总电流,而两个电流表的指针指到同一个位置,由题图乙可知,A2的量程为0.6 A,示数为0.24 A,A1的量程为3 A,示数为1.20 A,因此流过L1的电流为I1=1.20 A-0.24 A=0.96 A,流过L2的电流为0.24 A。故选B。
6.选A　由题图可知,a、b两电阻的阻值分别为Ra= Ω=2 Ω,Rb= Ω=3 Ω,若将a、b两电阻串联后接到输出电压为5 V的电源上,则电流为I==1 A,故选A。
7.选B　根据电阻定律R=ρ及欧姆定律ΔU=I·ΔR,整理可得ρ=·,结合题图乙可知导体L1、L2的电阻率之比==。故选B。
8.选AD　将金属导线均匀拉长,因半径变为原来的一半,则横截面积变为原来的,其长度变为原来的4倍,根据电阻定律R=ρ分析可知,电阻变为原来的16倍,又电压变为2U0,根据欧姆定律I=可知,电流变为,A正确,B错误;根据电流的微观表达式I=nevS,其中n、e不变,电流变为原来的,横截面积变为原来的,则自由电子定向移动的平均速率变为,C错误,D正确。
9.选AC　根据I=结合题图可知,随着电压U的增大,图像与原点O的连线的斜率减小,说明灯泡电阻增大,故A正确;对应A点,白炽灯的电阻可表示为R=,OA连线与横轴的夹角跟横纵坐标单位长度的选取有关,不能用夹角的正切值表示电阻大小,故B、D错误,C正确。
10.选AC　把电流表改装成5 A量程的电流表需要并联一个分流电阻,并联电阻R== Ω= Ω,改装后电流表量程扩大的倍数为N==5 000倍,0.02 mA刻度线处表示电流大小为I=0.2×5 000 mA=1 000 mA=1 A,故选A、C。
11.解析:(1)③将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔,笔尖相互接触,调节欧姆调零旋钮T,使指针指向“0 Ω”。
(2)欧姆调零后,用“×10”挡测量另一电阻的阻值,发现指针偏转角度很大,则说明该电阻的阻值很小,选择的挡位过高,为测得更准确些,应当换用“×1”挡,重新欧姆调零后进行测量,故A、B错误,C正确。
(3)根据电流“红进黑出”,则甲图中用多用电表直流电压挡测量小灯泡两端的电压,表笔接反了,A错误;根据电流“红进黑出”,乙图用多用电表直流电流挡测量电路中的电流,表笔接法正确,B正确;因黑表笔接内部电源的正极,可知丙图中是用多用电表电阻挡测量二极管的正向电阻,丁图中是用多用电表电阻挡测量二极管的反向电阻,C错误,D正确。
答案: (1)③T　(2)C　(3)BD
12.解析:(1)根据题意采用分压电路接线,则为了调节方便,滑动变阻器采用最大阻值较小的D。
(2)因为电压表内阻远大于待测电阻阻值,故采用电流表外接法,导线①应连接a。采用分压电路接线,故导线②应连接d。为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器滑片应该位于最左端。
(3)Rx的阻值为Rx= Ω≈4.7 Ω。
(4)螺旋测微器读数为d=1.5 mm+34.3×0.01 mm=1.843 mm。
(5)根据电阻定律及欧姆定律有Rx==,该金属丝的电阻率的表达式ρ=。
答案:(1)D　(2)a　d　最左端　(3)4.7
(4)1.843(1.842~1.844均可)　(5)
13.解析:(1)由欧姆定律可得,指针指在2 mA刻度时,对应的电压为U=IRg=0.02 V。
(2)当电流计G改装成量程为3 V的电压表时,
电压表的总电阻RV==1 000 Ω
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以串联电阻的阻值为R=RV-Rg=990 Ω。
(3)当指针指在表盘刻度为1.5 mA处,则I测=1.5 mA=1.5×10-3 A
可得所测量的电压U测=I测RV=1.5 V。
答案:(1)0.02 V　(2)990 Ω　(3)1.5 V
14.解析:(1)接通开关S、断开开关S'时,R1与R2两电阻串联,电流相等,由欧姆定律可知,电压之比等于电阻之比,故R1与R2两端电压之比为U1∶U2=R1∶R2=2∶3。
(2)两个开关S、S'都接通时,R2与R3并联后再与R1串联,故R1与R2两端电压之比等于R1与R2和R3并联后的电阻之比,则有
U1'∶U2'=R1∶=2∶=7∶6。
答案:(1)2∶3　(2)7∶6
15.解析:(1)闭合开关S,电路稳定后,电容器所在的支路上无电流通过,根据欧姆定律可得通过R1的电流I=
代入数据解得I=1 A。
(2)闭合开关S并稳定后,电容器两端电压即为R2两端电压U1=IR2=9 V
电容器所带的电荷量q1=CU1=30×10-6×9 C=2.7×10-4 C,
将开关S断开并稳定后,电容器所带的电荷量
q2=CU=30×10-6×15 C=4.5×10-4 C
断开开关后通过R1的总电荷量即为电容器增加的电荷量,
Δq=q2-q1=1.8×10-4 C。
答案:(1)1 A　(2)1.8×10-4 C
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