高中物理人教2019必修第三册第十一章 电路及其应用单元测试（含解析）

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高中物理人教2019必修第三册第十一章 电路及其应用
一、单选题
1．如图所示，厚度均匀的矩形金属块棱长ab＝10 cm，bc＝5 cm，其左、右两端面为正方形．当将A与B接入电压为U的电路中时，电流为1 A；若将C与D接入同一电路中，则电流为(　　)
A．4 A B．2 A C．A D．A
2．据报导，华为最新的某型号手机的电池容量达到7000 mA h，且拥有低功耗芯片加持，使得它的待机时间超过18天，持续播放视频的持续时间为20小时，则播放视频时产生的电流约为（　　）
A．16 mA B．200 mA C．350 mA D．400 mA
3．电阻的阻值为10Ω，它与电阻并联后接入电路中，通过它们的电流之比，则的阻值是（　　）
A．5Ω B．10Ω C．15Ω D．20Ω
4．握力器的原理示意图如图所示，握力器绝缘把手上的连杆与弹簧一起上下移动，握力的大小可通过一定的换算关系由电流表A和电压表V的示数显示出来。已知电源提供的电压保持不变，当人紧握握力器时，下列分析正确的是（　　）
A．握力越大，电流表的示数越大 B．握力越大，电流表的示数越小
C．握力越大，电压表的示数越大 D．握力大小与电压表的示数无关
5．将一个内阻为600Ω、满偏电流为50 μA的电流表G改装成量程为0.6A的电流表，应该在电流表上（　　）
A．串联一个7.2×106Ω的电阻 B．并联一个7.2×106Ω的电阻
C．串联一个0.05Ω的电阻 D．并联一个0.05Ω的电阻
6．如图所示， a、b两端电压恒定，电阻R1=1kΩ，用内阻2kΩ的电压表测电阻R1两端电压为2V，用此电压表测R2两端电压为4V，求a、b两端电压（　　）
A．12V B．10V C．8V D．6V
二、多选题
7．某同学组装完成的简易多用电表的电路图如图所示。图中E是电池：R1、R2、R4、R5是固定电阻，R3是可变电阻，G是表头，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位。下列说法正确的是（　　）
A．图中的B端与黑色表笔相连
B．直流电流档的“1”档比“2”档量程大
C．只有当R5>R4时，才会有直流电压档“5”比“4”档量程大
D．“3”档测电阻时，更换倍率需要重新欧姆调零，即调整R3
8．图为双量程的电流表电路示意图，其量程分别为 和 ，已知表头内阻 为200Ω，满偏电流 为2mA。则（　　）
A．当使用a、b两个接线柱时，量程为
B．当使用a、b两个接线柱时，量程为
C．当使用a、c两个接线柱时，量程为
D．当使用a、c两个接线柱时，量程为
三、填空题
9．用螺旋测微器测金属棒直径为　 　mm；用20分度游标卡尺测金属棒长度为　 　 cm．
10．在如图所示的电路中，，，，接在电源上时，则各电阻的电流之比　 　。若电路总电压为11V，则两端的电压为　 　V。
11．如图所示，四个相同的电流表分别改装成两个安培表和两个伏特表．安培表A1的量程大于A2的量程，伏特表V1的量程大于V2的量程，把它们按图接入电路，则安培表A1的偏转角　 　安培表A2的偏转角；伏特表V1的偏转角　 　伏特表V2的偏转角．（填“大于”，“小于”或“等于”）
12．热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，其阻值随温度升高而减小，现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下伏安特性曲线，备用的实验器材和器具有：待测热敏电阻Rx（常温下的阻值约40Ω～50Ω）；温度计（插入带塞的保温杯中，杯内有一定的冷水）；盛有热水的暖水瓶；电源E（3V、内阻可忽略）； 直流电流表A（内阻约2Ω）；直流电压表V（内阻约5kΩ）；滑动变阻器R1（0～10Ω）；滑动变阻器R2（0～100Ω）；开关S；导线若干．
①如图1a、b、c三条图线中，能反映热敏电阻伏安特性曲线的是　 　；
②要求实验测量误差尽可能小，电流表应选用　 　接法（选填“内”或“外”）；
③要求得到的伏安特性曲线尽可能完整，滑动变阻器应选用　 　接法（选填“分压式”或“限流式”）；
④根据你所选择的滑动变阻器接法，滑动变阻器应选择　 　；（选填“R1”或“R2”）；
⑤综上所述，应选择图2中　 　电路进行实验．
13．热敏电阻包括正温度系数电阻器（PTC）和负温度系数电阻器（NTC）．正温度系数电阻器（PTC）在温度升高时电阻值越大，负责温度系数电阻器（NTC）在温度升高时电阻值越小，热敏电阻的这种特性，常常应用在控制电路中．某实验小组选用下列器材探究通过热敏电阻Rx（常温下阻值约为10.0Ω）的电流随其两端电压变化的特点，如图所示．
A．电流表A1（量程100mA，内阻约1Ω） B．电流表A2（量程0.6A，内阻约0.3Ω）
C．电压表V1（量程3.0V，内阻约3kΩ） D．电压表V2（量程15.0V，内阻约10kΩ）
E．滑动变阻器R（最大阻值为10Ω） F．滑动变阻器R′（最大阻值为500Ω）
G．电源E（电动势15V，内阻忽略） H．电键、导线若干
①实验中改变滑动变阻器滑片的位置，使加在热敏电阻两端的电压从零开始逐渐增大，请在所提供的器材中选择必需的器材，应选择的器材为电流表　 　；电压表　 　；滑动变阻器　 　．（只需填写器材前面的字母即可）
②请在所提供的器材中选择必需的器材，在图1虚线框内画出该小组设计的电路图　 　．
③该小组测出热敏电阻R1的U﹣I图线如图2曲线I所示．请分析说明该热敏电阻是　 　热敏电阻（填PTC或NTC）．
④该小组又通过查阅资料得出了热敏电阻R2的U﹣I图线如图2曲线II所示．然后又将热敏电阻R1、R2分别与某电池组连成电路如图3所示．测得通过R1和R2的电流分别为0.30A和0.60A，则该电池组的电动势为　 　V，内阻为　 　Ω．（结果均保留三位有效数字）
14．如图甲所示是某游标卡尺的实物图，它可以用于测量内径、外径和深度，其中　 　（填“a”、“b”、“c”、“d”或“e”）是用来测量深度的；测量结束、在读取数据前，需要将游标尺固定在主尺上，防止其滑动，应操作的部件是　 　（填“a”、“b”、“c”、“d”或“e”）；如图乙所示为用该尺测量某圆筒内径时照片的一部分，则该圆筒内径大小为　 　cm。
四、计算题
15．如图所示的电路中，电阻R1=9Ω，R2= 15Ω，R3= 30Ω， 电源内电阻r= 1Ω，闭合开关S，理想电流表的示数I2 = 0.4A。
求：
（1）流过电阻R1的电流I的大小；
（2）电源的总功率P。
16． 电磁炮是利用安培力驱动炮弹的一种技术应用装置，其原理图如图所示，储能器开关先接获得能量后再接b，可对加速装置供电。通电时，电流在平行导轨间产生垂直于导轨平面的磁场，炮弹在安培力作用下加速。已知安培力与通电电流关系满足，。某次电磁炮射击实验中，储能器向发射装置释放的电流，提供炮弹加速的导轨长L=2.5m，炮弹质量为m=1kg，忽略摩擦力和空气阻力，在炮弹加速过程中电流始终保持恒定。求：
（1）炮弹出炮口时的速度大小；
（2）若储能器所储能量与储存电荷量满足，，此次发射恰好消耗一半电荷量，求炮弹获得的动能与储能器释放能量百分比（计算结果保留三位有效数字）。
17．如图所示是一种悬球式加速度仪，它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度。是一个金属球，它系在金属丝的下端，金属丝的上端悬挂在点，是一根长为的电阻丝，其电阻值为。金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不计，电阻丝的中点焊接一根导线。从点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表金属丝和导线电阻不计；图中虚线与相垂直，且，电阻丝接在电压为的直流稳压电源上，整个装置固定在列车中使沿着前进的方向，列车静止时金属丝呈竖直状态，当列车加速或减速前进时，金属线将偏离竖直方向，从电压表的读数变化可以测出加速度的大小。
（1）当列车向右匀加速运动时，试写出加速度与电压表读数的对应关系。
（2）用此装置测得的最大加速度是多少？
（3）为什么点设置在电阻丝的中间？对电压表的选择有什么特殊要求？
五、解答题
18．如图所示，R1＝2 Ω，R2＝3 Ω，滑动变阻器最大值R3＝5 Ω，则当滑动触头从a滑到b的过程中，电流表示数的最小值为多少？
19．为了描述导体内电流的分布情况，人们定义了“电流密度”矢量j。某点处的电流密度，大小为垂直于该点处电流方向上单位面积内的电流大小，方向为该点处的电流方向。
（1）如图1所示，圆柱形长直均匀金属导体的横截面积为S，将其左、右截面接入直流电路，稳定后内部有大小为I且分布均匀的电流。求导体内的电流密度大小。
（2）如图2所示，有一无限大的均匀导体区域，在其A点处埋有一球形电极，大小不计，大小为I的电流通过电极进入导体内，在各个方向上均匀分散并流向无穷远处。
a．求导体内到电极距离为r的点处的电流密度的大小；
b．欧姆定律的微观形式可表示为，即导体内某点处的电场强度与该处的电流密度方向相同，其大小亦成正比，比例系数为导体的电阻率ρ。球形电极A产生的电场类似于点电荷产生的电场。类比点电荷产生的电场，完成以下表格。
电荷q在真空中产生的电场（已知真空静电常数k） 电流I在导体中产生的电场（已知导体电阻率ρ）
电场强度E大小 ______
电势φ（以无穷远处为零点） ______
（3）如图3所示，若在球形电极A通入电流的同时，从球形电极B将电流导出，导体中将产生类似图4的电场。若导体电阻率为，球形电极半径均为a，两球形电极球心间距，结合前两问中学到的知识，完成以下问题：
a．当通入电流为I时，求两球形电极之间的电势差U；
b．若电流由不计内阻的电源提供，并可通过滑动变阻器调节电流的大小，求滑动变阻器的阻值多大时，其消耗功率最大。
六、综合题
20．如图所示为电流表改装成欧姆表的电路。两表笔直接接触时，指针满偏，偏转角度为θ，此时刚好完成了欧姆调零，调好的欧姆表内阻r=150Ω。
（1）将被测电阻接在两表笔间，指针偏转的角度为，求被测电阻Rx大小；
（2）若已知两表笔直接接触时满偏电流Ig=10mA，现用两表笔接电容C=2×10-6F的电容器，求稳定时电容器带电量Q。
21．有一个电流表G，内阻Rg=10Ω满偏电流Ig=3mA．
（1）要把它改装成量程0﹣3V的电压表，要串联多大的电阻？改装后电压表的内阻是多大？
（2）要把把它改装为量程为0～0.6A的电流表，要并联多大的电阻？改装后的电流表内阻多大？
22．如图所示，电源电压恒定为U=12V，定值电阻R1=10Ω、R2=30Ω；两平行金属板水平放置，虛线到两极板距离相等，极板长L=3cm、两极板的间距d=1cm。现闭合S，稳定后让电子沿图中虚线以 的速度射入平行板间。求：（电子电量 、质量 。不考虑电子所受重力）
（1）两金属板间的电压；
（2）判断电子能否穿过平行金属板。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】电阻定律
2．【答案】C
【知识点】电流、电源的概念
3．【答案】D
【知识点】欧姆定律的内容、表达式及简单应用
4．【答案】B
【知识点】欧姆定律的内容、表达式及简单应用
5．【答案】D
【知识点】表头的改装
6．【答案】C
【知识点】欧姆定律的内容、表达式及简单应用
7．【答案】B,D
【知识点】练习使用多用电表
8．【答案】B,C
【知识点】表头的改装
9．【答案】6.124-6.126；10.230
【知识点】刻度尺、游标卡尺及螺旋测微器的使用
10．【答案】5：3：2；5
【知识点】欧姆定律的内容、表达式及简单应用
11．【答案】等于；等于
【知识点】表头的改装
12．【答案】C；外；分压；R1；B
【知识点】线性元件和非线性元件的伏安特性曲线
13．【答案】B；D；E；如图 ；PTC；10.0；6.07
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线；电阻的测量
14．【答案】c；b；3.690
【知识点】刻度尺、游标卡尺及螺旋测微器的使用
15．【答案】（1）解：则电阻 两端电压为
根据欧姆定律可知，通过电阻 的电流大小
根据并联电路规律可知，流过 的电流大小为
（2）解：根据闭合电路欧姆定律可知
电源总功率为
【知识点】串联电路和并联电路的特点及应用
16．【答案】（1）由题意可知
由运动学分式及牛顿第二定律得
解得
（2）由（1）知炮弹动能为
该过程储能器释放电荷量
解得
故储能器最初所储能量
发射炮弹后储能器所剩储能
则
【知识点】匀变速直线运动的位移与速度的关系；牛顿第二定律；动能；电流、电源的概念
17．【答案】（1）解：对小球进行受力分析，小球受重力，绳的拉力，其合力沿水平方向，大小为：，根据牛顿第二定律得：
．
电压表所测电阻丝的长度，
串联电路电流相等，有：
解得：
整理可得：
（2）解：电压表的最大值对应着加速度的最大值，由电路图可知，电压表的最大读数为：
故加速度的最大值为：
（3）解：点设置在中间的好处是：利用这个装置还可以测定列车做匀减速运动时的负加速度，这时小球偏向线的右方；因为球可以左右摆动，伏特计要零点在中间，测量电路的最大分压值为，量程大于
【知识点】电阻定律；牛顿第二定律
18．【答案】解：设触头上部分电阻为xΩ，则下部分为（5-x）Ω，总电阻
由数学知识可知当2+x=8-x时，即x=3Ω时，R最大，此时
安培表的示数最小
【知识点】欧姆定律的内容、表达式及简单应用
19．【答案】（1）；（2）a．；b．，；（3）a．；b．
【知识点】电势；电流、电源的概念
20．【答案】（1）解：设满偏电流为Im，两表笔短接时
两表笔间接电阻时
由以上两式可得Rx=225
（2）解：两表笔短接时，由欧姆定律可得电源电动势E=Igr=1.5V
对电容器，其带电量为Q=CE=3×10-6C
【知识点】电容器及其应用；练习使用多用电表
21．【答案】（1）解：串联电阻阻值：R= ﹣Rg= ﹣10=990Ω，电压表内阻：RV= = =1000Ω；
答：要把它改装成量程0﹣3V的电压表，要串联990Ω的电阻，改装后电压表的内阻是1000Ω；
（2）解：并联电阻阻值：R′= = ≈0.05Ω，电流表内阻：RA= = =0.05Ω；
答：要把把它改装为量程为0～0.6A的电流表，要并联0.05Ω多大的电阻，改装后的电流表内阻为0.05Ω．
【知识点】表头的改装
22．【答案】（1）由电路图可知，两金属板间的电压为R1两端的电压，根据串联电路的规律可得
（2）电子在极板间穿行时加速度大小为a，穿过平行板的时间为 ，穿出时电子偏转的距离为y，则
水平方向有
竖直方向有
联立解得
可得
故不能穿过平行金属板。
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；串联电路和并联电路的特点及应用
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