高中物理教科版选修3-1自我检测：2.1欧姆定律 Word版含解析

高中物理教科版选修3-1自我检测：2.1欧姆定律
1．一根导线，分别通以不同电流，并保持温度不变，当电流较大时，以下说法正确的是(　　)
A．单位体积内自由电子数较多
B．自由电子定向移动的速率较大
C．自由电子的热运动速率较大
D．电流的传导速率较大
解析：选B.对同一根导线，单位体积内的自由电子数是一定的，A错误；电流和自由电子的定向移动的速率有关，与自由电子的热运动速率无关，故B正确，C错误；电流的传导速率是电场的形成速度，等于光速c，和电流的大小无关，选项D错误．
2.如图所示是一根粗细均匀的橡胶棒，其横截面积为S，由于与毛皮发生摩擦而均匀带负电，若已知该橡胶棒每米所带的电荷量为q，则当该棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，形成的等效电流为(　　)
A．vq　　　　　　　　　　　 B．
C．qvS D．
解析：选A.在运动方向上任取一个截面，则时间t内通过该截面的电荷量为Q＝vtq，由电流的定义式得：I＝＝vq，故A正确．
3．下列说法中错误的是(　　)
A．电流通过导体时，沿电流的方向电势逐渐降低
B．由I＝可知，通过一段导体的电流与它两端的电压成正比
C．由R＝可知，导体的电阻与电压成正比
D．对一段确定的导体来说，的值不随U或I的改变而改变
解析：选C.电流通过导体，沿电流的方向电势逐渐降低，A正确．欧姆定律I＝是指流过导体的电流与它两端的电压成正比，与电阻成反比，故B正确．R＝是计算电阻大小的定义式，但R与U、I无关，故C错误，D正确．
4.如图所示显示了两电阻R1、R2的电流I和电压U之间的关系，由图像可知两电阻大小之比R1∶R2为(　　)
A．1∶　　　　　 B．∶1
C.∶2 D．2∶
解析：选B.在伏安特性曲线I－U图线中，直线的斜率与电阻成反比，所以＝＝.
5．有一个小灯泡上标有“4 V，2 W”的字样，现在要用伏安法测量这个小灯泡的伏安特性曲线．现有下列器材供选用：
A．电压表V1(0～5 V，内阻约10 kΩ)
B．电压表V2(0～10 V，内阻约20 kΩ)
C．电流表A1(0～0.3 A，内阻约1 Ω)
D．电流表A2(0～0.6 A，内阻约0.4 Ω)
E．滑动变阻器R1(0～10 Ω，2 A)
F．滑动变阻器R2(0～100 Ω，0.2 A)
G．学生电源(直流6 V)、开关及导线
(1)为了调节方便，测量尽可能准确，实验中应选用电压表________，电流表 ________，滑动变阻器________．(填器材的前方选项符号，如A、B)
(2)为使实验误差尽量减小，要求从零开始多取几组数据；请在下面的方框中完成实验电路图．

(3)P为图中图线上的一点，PN为图线上P点的切线、PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，对应P点，小灯泡的电阻约为________ Ω.(保留两位有效数字)
(4)小灯泡的I－U图线是曲线而不是过原点的直线，原因是________________________________________________________________________．
解析：(1)根据小灯泡标有“4 V，2 W”的字样，电压表应选A；通过小灯泡的额定电流I＝＝0.5 A，电流表应选D；本实验要求小灯泡电流从零开始调节，滑动变阻器应用分压式接法，为便于调节(灵敏)，应选阻值小的变阻器E.
(2)因小灯泡电阻远小于电压表内阻，所以电流表应用外接法，要求小灯泡电流从零开始调节，所以滑动变阻器应用分压式接法，电路如答案图所示．
(3)P点表示当小灯泡两端电压为2.4 V时，通过小灯泡的电流为0.45 A，此时小灯泡的电阻R＝≈5.3 Ω.
(4)小灯泡两端电压越大，通过小灯泡的电流越大，小灯泡的热功率越大，温度越高，导致电阻率变大，小灯泡的电阻增大，I－U图像斜率变小．也就是说随着电压的增大，小灯泡的电阻增大，使I－U图像斜率变小．
答案：(1)A　D　E　(2)电路如图所示　(3)5.3
(4)灯丝的电阻会随温度的升高而增大
一、单项选择题
1．下列说法中正确的是(　　)
A．由R＝知道，一段导体的电阻跟它两端的电压成正比，跟通过它的电流成反比
B．比值反映了导体阻碍电流的性质，即电阻R＝
C．导体电流越大，电阻越小
D．由I＝知道，一段导体两端的电压跟通过它的电流成正比
解析：选B.导体的电阻取决于导体自身，与U、I无关，故A、C错误．比值反映了导体对电流的阻碍作用，定义为电阻，故B正确．由电流与电压的关系知电压是产生电流的原因，所以正确的说法是“通过导体的电流跟加在它两端的电压成正比”，因果关系不能颠倒，故D错误．
2.如图所示，在1价离子的电解质溶液内插有两根碳棒A和B作为电极，将它们接在直流电源上，于是溶液内就有电流通过．若在t秒内，通过溶液内截面S的正离子数为n1，通过的负离子数为n2，设基本电荷为e，则以下说法中正确的是(　　)
A．正离子定向移动形成的电流方向从A→B，负离子定向移动形成电流的方向从B→A
B．溶液内由于正负离子向相反方向移动，溶液中的电流抵消，电流大小等于零
C．溶液内的电流方向从A→B，电流大小I＝
D．溶液内的电流方向从A→B，电流大小I＝e
解析：选D.电流方向为正电荷定向移动的方向，负电荷定向移动的反方向．故正、负离子形成电流方向是一致的，从A→B；因为正、负离子形成电流方向一致，有I＝＝e，故A、B、C错，D对．
3．一个阻值为R的导体两端加上电压U后，通过导体截面的电荷量q与通电时间t之间的关系图线为过坐标原点的直线，如图所示．此图像的斜率表示(　　)
A．U　　　　　　　 B．R
C. D．
解析：选C.根据欧姆定律I＝，又I＝，所以＝，即q＝·t可知，在q－t图像中斜率为k＝，故C项正确．
4．今有甲、乙两个电阻，在相同时间内流过甲的电荷量是乙的2倍，甲、乙两端的电压之比为1∶3，则甲、乙两个电阻阻值的比值为(　　)
A．1∶6 B．1∶3
C．1∶4 D．1∶8
解析：选A.根据I＝和I＝联立解得：R＝∝，可得＝×＝×＝，故选A.
5．为了测定小灯泡的伏安特性曲线，需要测得的电压范围尽可能大些，误差小些，为此，下列电路合适的是(　　)
解析：选D.灯泡电阻比较小，电流表应该外接，电压范围尽可能大一些，滑动变阻器采用分压接法，故选项D正确．
6.某元件的伏安特性曲线如图中AB段(曲线)所示，关于导体的电阻，以下说法正确的是(　　)
A．B点的电阻为12 Ω
B．B点的电阻为40 Ω
C．导体的电阻因温度的影响改变了1 Ω
D．导体的电阻因温度的影响改变了9 Ω
解析：选B.根据电阻的定义式可以求出A、B两点的电阻分别为RA＝ Ω＝30 Ω，RB＝ Ω＝40 Ω，所以ΔR＝RB－RA＝10 Ω，故B对，A、C、D错．
二、多项选择题
7.如图验电器A带负电，验电器B不带电，用导体棒连接A、B的瞬间，下列说法中正确的是(　　)
A．有瞬时电流形成
B．有持续电流形成
C．电流方向由A到B
D．导体棒内的自由电子在电场力作用下做定向移动
解析：选AD.导体棒内的自由电子在电场力作用下做定向移动形成电流，但没有持续的电压，所以只能形成瞬时电流，A项和D项正确，B项错误；电子做定向移动的方向是由A到B，电流方向由B到A，C项错误．
8.两个金属导体的伏安特性曲线如图所示，则(　　)
A．RⅠ＞RⅡ
B．RⅠ＜RⅡ
C．电压相同时IⅠ＞IⅡ
D．电压相同时IⅠ＜IⅡ
解析：选BC.由伏安特性曲线斜率k＝且kⅠ＞kⅡ，可知B正确．又由k＝＝，电压相同时，kⅠ＞kⅡ，所以IⅠ＞IⅡ.
9．某同学在研究三种导电元件的伏安特性时，他根据实验所测得的数据，分别绘制了I－U图线，如图甲、乙、丙所示，下列说法正确的是(　　)
A．图甲的元件可以作为标准电阻使用
B．图乙的电阻随电压升高而增大
C．图丙的电阻随电压升高而增大
D．只有图乙才是可能的
解析：选AB.I－U图像中图像的斜率表示电阻的倒数；由图像可知甲元件的电阻不变，故题图甲的元件可以作为标准电阻使用，选项A正确；题图乙元件的电阻随电压U的增大而增大，选项B正确；题图丙元件的电阻随电压U的增大而减小，选项C、D错误．
10.如图所示是电阻R的I－U图线，图中α＝45°，由此得出(　　)
A．通过电阻的电流与两端电压成正比
B．电阻R＝0.5 Ω
C．因I－U图线的斜率表示电阻的倒数，故R＝cot α＝1.0 Ω
D．在R两端加6 V电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量是3 C
解析：选AD.由于I－U图线为一直线，所以A正确．由于R＝，所以R＝＝2 Ω，B错误．由于两坐标单位长度不同，不能用公式R＝cot α＝1.0 Ω来计算，C错误．当U＝6 V时，I＝＝3 A，每秒通过的电荷量是3 C，故D正确.
三、非选择题
11．电路中，每分钟有4.8×10－3 C的电荷流过导线的某一横截面，求：
(1)每分钟内流过该导线这一横截面的电子数目；
(2)流过该导线的电流．
已知一个电子的带电量为e＝1.6×10－19 C.
解析：(1)一个电子的带电量为e＝1.6×10－19 C，故每分钟内流过该导线这一横截面的电子数目n＝＝ 个＝3.0×1016 个．
(2)流过该导线的电流I＝＝ A＝8.0×10－5 A.
答案：(1)3.0×1016 个　(2)8.0×10－5 A
12．在探究规格为“6 V　3 W”的小灯泡伏安特性曲线的实验中，某同学采用图甲所示的电路进行测量．图中R为滑动变阻器(阻值范围0～20 Ω，额定电流1.0 A)，L为待测小灯泡，V为电压表(量程6 V，内阻20 kΩ)，A为电流表(量程0.6 A，内阻1 Ω)，E为电源(电动势8 V，内阻不计)，S为开关．
　
(1)在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最________端(选填“左”或“右”)．
(2)在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是________点至________点的导线未连接好(图甲中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图甲中的数字，如“__2__点至__3__点的导线”)．
(3)该同学描绘出小灯泡的伏安特性曲线示意图如图乙所示，则小灯泡的电阻值随工作电压的增大而________(选填“不变”“增大”或“减小”)．
解析：(1)在实验时，闭合开关前，应使用电器的电压、电流应为最小值，故应使滑片P置于最左端．
(2)若1点到5点未接好，则电路成为滑动变阻器的限流式电路．
(3)在I－U图像中的每一点与O点的连线的斜率逐渐减小，即电阻的倒数减小，所以电阻增大．
答案：(1)左　(2)1　5(或5　1)　(3)增大