高中物理粤教2019必修第三册第三章 恒定电流单元检测（含解析）

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高中物理粤教2019必修第三册第三章 恒定电流
一、单选题
1．如图所示为一测量电解液电阻率的长方体容器（左右两侧是金属板，其他侧面是绝缘玻璃），P、Q为电极，设a＝1 m，b＝0.2 m，c＝0.1 m，当里面注满某电解液，在P、Q两端加上电压U＝10 V时电流I＝5 A，则电解液的电阻率ρ是（　　）
A．0.04 Ω·m B．2 Ω·m C．20 Ω·m D．40 Ω·m
2．有一个长方体型的金属电阻，材料分布均匀，边长分别为a、b、c，且a>b>c。电流沿以下方向流过该金属电阻，其中电阻值最小的是（　　）
A． B．
C． D．
3．电解槽内有一价离子的电解溶液，溶液中插有两根碳棒A、B作为电极，将它们接在直流电源上，溶液中就有电流通过，假设时间t内通过溶液内横截面S的正离子数是，负离子数是，设元电荷的电量为e，以下解释正确的是（　　）
A．溶液内正负离子沿相反方向运动，电流相互抵消
B．负离子定向移动的方向是从B到A
C．溶液内电流方向从B到A，电流
D．溶液内电流方向从B到A，电流
4．某电路中用到了一个特殊的滑动变阻器，其截面示意图如图甲所示，其主体为两段长度相同、材料相同的圆柱形导体拼接成的电阻，滑片P可以自由滑动，A、B间的电阻R与电阻右端到P间的距离x的关系如图乙所示，则左、右两侧的圆柱形导体横截面的半径之比为（　　）
A．3：4 B．1：2 C． D．
5．一表头的满偏电流Ig=1mA，内阻Rg为200Ω，要把它改装成一个量程为0～0.5A的电流表，则应在表头上（　　）
A．并联一个0.4Ω的电阻 B．串联一个200Ω的电阻
C．串联一个0.4Ω的电阻 D．并联一个200Ω的电阻
6．将一个表头改装成多量程的电流表，通常有两种连接方式。图甲所示的连接方式称作开路转换式其中电阻。如图乙所示的连接方式称作闭路抽头式。两种连接方式在实际中均有使用，下列说法正确的是（　　）
A．开路转换式中，开关接时的量程小于开关接时的量程
B．开路转换式中，若电阻发生变化，则开关接、对应的两个量程都会发生变化
C．闭路抽头式中，抽头对应的量程小于抽头对应的量程
D．闭路抽头式中，若电阻发生变化，则抽头、对应的两个量程都会发生变化
二、多选题
7．如图所示，电流计的内阻，满偏电流，，，则下列说法正确的是（　　）
A．当S1和S2均断开时，虚线框中可等效为电压表，最大量程是1V
B．当S1和S2均断开时，虚线框中可等效为电压表，最大量程是2V
C．当S1和S2均闭合时，虚线框中可等效为电流表，最大量程是2A
D．当S1和S2均闭合时，虚线框中可等效为电流表，最大量程是1A
8．如图甲所示，A、B间电压为且恒定，滑动变阻器与并联部分电阻为，的最大值为（即滑动变阻器总电阻为），移动滑片P的位置，就可以改变两端的电压，多次操作后可以得到图线（图乙中图线1）。更换滑动变阻器，重复实验，得到另一条图线（图乙中图线2），可知：（　　）
A．图线1对应的滑动变阻器总阻值较大
B．图线2对应的滑动变阻器总阻值较大
C．采用图线1对应的滑动变阻器更易于调节电压
D．采用图线2对应的滑动变阻器更易于调节电压
三、填空题
9．有一游标卡尺，主尺的最小分度是1mm，游标上有20个小的等分刻度．用它测量一小球的直径，如图甲所示的读数是　 　mm．用螺旋测微器测量一根金属丝的直径，如图乙所示的读数是　 　mm．
10．下左图螺旋测微器读数为　 　mm，下右图游标卡尺读数为　 　mm。
11．某同学要测量一圆柱体，用螺旋测微器测量其直径如图1所示，可知其直径为　 　 ，用20分度的游标卡尺测量其长度如图2所示，可知其长度为　 　 。
12．已知电流表G的满偏电流为1mA，内阻为100Ω，现要将它改装成量程为5V的电压表，则应　 　联一个　 　Ω的电阻．
13．心脏病发作还是触电致死？
提示：本题中可能用到的公式：
①半径为R的球体，体积，表面积；
②带电量为的点电荷，以无穷远为零势能面，距其r处的电场强度大小为，电势为，其中k表示静电力常量。
一天上午，一野餐男子赤脚走到靠近输电线支撑塔的湿地上，突然倒下。该男子在目击者赶到时正处于心室纤维性颤动中，并在救护车到来前就去世了。之后遇难者家属对电力公司提出法律诉讼，声称遇难者是由于支撑塔电流泄露而触电致死。
为了更加精细地描述导体内电流的分布情况，人们定义了“电流密度”j。某点处的电流密度，方向为该点处的电流方向，大小为垂直于该方向上单位面积内的电流大小。
（1）如图所示，圆柱形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，则导体内的电流密度大小为　 　。设导体材料的电阻率为，材料内某一点处附近极小范围内的电场可视为匀强电场，则该点的电场强度大小用电流密度j可表示为　 　。
（2）电力公司的调查记录显示，该男子遇害时支撑塔确实有漏电故障。假定大小为i的电流从漏电杆通过半径为b的半球体电极均匀地传入地面，在各个方向上均匀分散并流向无穷远处，如图所示。大地的电阻率为ρ，遇难者距漏电杆的距离为r。遇难者处的：
①电流密度大小为　 　；
②电场强度大小为　 　；
③联系提示②，通过类比，可以求得该点与半球形电极边缘间的电势差大小为　 　。
（3）经调查发现，上一问中各物理量的具体参数为：
，，，。如图所示电流向上通过遇难者的一只脚，横过其躯干（包括心脏），并向下通过另一只脚的导电通路。两脚间距，湿地上每只脚与地面的接触电阻均约为，电流在人体中通路的等效电阻约为，通过躯干的电流达到即可引发心脏的纤维性颤动，请通过计算，确认该男子的死亡是因为心脏病发作还是触电　 　。
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．在相距40 km的A、B两地架两条输电线，电阻共为800 Ω，如果在A、B间的某处发生短路，这时接在A处的电压表示数为10 V，电流表的示数为40 mA，求：发生短路处距A处有多远？
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．A、B两地相距11 km，A地用两根完全相同的导线向B地送电，若两地间某处的树倒了，压在导线上而发生故障．为了找出故障所在处，在A地给两根导线加上12 V的电压，此时在B地测得电压是10 V；在B地给两根导线加上12 V的电压，此时在A地测得电压是4 V，问：故障发生在何处？
五、解答题
18．如图所示电路中，R1=5Ω，R2=7Ω，R3=8Ω，R4=10Ω，C=20μF，A、B两端电压U=15V，求：电流表和电压表的示数以及电容器C极板所带的电量.
19．一段金属直导线的横截面积为S，单位体积内自由电子数为n，已知电子的质量为m，电荷量为e。给导线两端加恒定电压，导线内将产生恒定电流。
（1）此时自由电子在金属中的运动可以看作：电子在恒定电场力和恒定阻力的共同作用下做匀速直线运动。设电子定向移动的速度为。
a．求此时导线中的电流I；
b．若导线两端的电压为U，长度为L，求电子所受的恒定阻力f；
（2）电子在金属中运动的情形也可以看作：自由电子在恒定电场作用下做匀加速直线运动，运动一段距离后与导体内不动的金属离子发生碰撞，将能量转移给金属离子，同时自己定向运动的速度减为零，然后在电场作用下重新开始加速，运动一段距离后再与金属离子发生碰撞，如此重复。电子在相邻两次碰撞之间走过的平均距离叫做一个自由程。设自由程为x，自由电子每次与金属离子碰撞前的速度均为v，求金属的电阻率。
六、综合题
20．电流表和电压表都是由小量程的电流表（表头）改装成的。请回答下面问题：
（1）电流表G（表头）有三个主要参数，满偏电流（Ig）、满偏电压（Ug）、内阻（Rg），它们间的关系是　 　 （请用题目所给字母作答）。
（2）把小量程的电流表改装成较大量程的电压表需　 　（填写“串联”或“并联”）一个电阻；把小量程的电流表改装成较大量程的电流表需　 　 （填写“串联”或“并联”）一个电阻。
21． 如图所示的电路中，电源电动势为E=200V，内阻为r=20Ω，定值电阻。AB、CD为两个平行金属板，板长为L=80cm，板间距离为d=32cm。质量为、带电量为的颗粒从两金属板左端沿板间中线以的速度射入两板间。闭合开关S，调节电阻箱，使颗粒刚好打到下板右侧边缘的D点。颗粒重力不能忽略，取重力加速度为。求：
（1）颗粒在两板间运动的加速度大小；
（2）两板间的电压U；
（3） 电阻箱 的阻值。
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】A
【知识点】电阻定律
3．【答案】D
【知识点】电流、电源的概念
4．【答案】C
【知识点】电阻定律
5．【答案】A
【知识点】表头的改装
6．【答案】D
【知识点】表头的改装
7．【答案】B,D
【知识点】表头的改装
8．【答案】B,C
【知识点】欧姆定律的内容、表达式及简单应用
9．【答案】10.50；7.500
【知识点】刻度尺、游标卡尺及螺旋测微器的使用
10．【答案】0.900；14.50
【知识点】刻度尺、游标卡尺及螺旋测微器的使用
11．【答案】3.852；91.70
【知识点】刻度尺、游标卡尺及螺旋测微器的使用
12．【答案】串；4900
【知识点】表头的改装
13．【答案】；；；；；心脏病
【知识点】电场强度；欧姆定律的内容、表达式及简单应用
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】解答：如图所示，设发生短路处距离A处有x m，据题意知，A、B两地间的距离L＝40 km，电压表的示数U＝10 V，电流表的示数I＝40 mA＝40×10－3 A，R总＝800 Ω.根据欧姆定律 可得：A端到短路处的两根输电线的电阻 根据电阻定律 可知： A、B两地输电线的电阻为 所以 解得x＝12.5 km，即发生短路处距A点12.5km处。
【知识点】电阻定律
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】解答：如图所示：在两根导线间的树，相当于阻值为R的电阻，设单位长 度导线的电阻为r，故障处离A地的距离为 x km ，当A处加上12 V电压，B处测得的是R上两端的电压；由串联分压得 同理得 所以x＝1 km。即故障发生在离A处1 km 处。
【知识点】电阻定律
18．【答案】解：由于电流表短路和电压表断路，知R2、R3、R4串联后与R1并联，R5上无电流
电流表 ….①
电压表的示数等于R4上的电压， …②
电容器两端的电压等于R2、R3电压之和，电容器C所带的电量：Q= ；…③
【知识点】串联电路和并联电路的特点及应用
19．【答案】（1）a．；b．
（2）
【知识点】电阻定律；带电粒子在电场中的运动综合；电流的微观表达式及其应用
20．【答案】（1）Ug=IgRg
（2）串联；并联
【知识点】表头的改装
21．【答案】（1）解：颗粒在两板间做类平抛运动，平行于板方向匀速直线运动，运动时间为
垂直于板方向做初速度为零的匀加速运动
解得颗粒在两板间运动的加速度大小
（2）解：颗粒受电场力方向坚直向上，由牛顿第二定律可得 ，
解得两板间的电压
（3）解： 由欧姆定律可知
由闭合电路欧姆定律可知
解得
【知识点】电容器及其应用；带电粒子在重力场和电场复合场中的运动；欧姆定律的内容、表达式及简单应用
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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