2012新课标同步导学物理[沪科版]选修3-1章末综合演练 第3章 从电表电路到集成电路 章末综合演练

章末综合演练
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一、选择题(本大题共10个小题，每小题4分，共40分)
1．一段粗细均匀的镍铬丝，横截面的直径为d，电阻为R，把它拉制成直径为的均匀细丝后，它的电阻变为(　　)
A.R　　　　　　　　　 B.R
C．100R D．10 000R
【解析】　均匀镍铬丝拉制成直径d′＝时，其横截面积减小到S′＝，由于镍铬丝的体积不变，则其长度变为L′＝100L.根据电阻定律，拉长后的电阻为：
R′＝ρ＝ρ＝10 000 ρ＝10 000R.
【答案】　D
2．某电解池中，若在2 s内各有1.0×1019个2价正离子和2.0×1019个1价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是(　　)
A．0 B．0.8 A
C．1.6 A D．3.2 A
【解析】　电荷的定向移动形成电流，但“＋”“－”电荷同时向相反方向定向移动时，通过某截面的电荷量应是两者绝对值的和．由题意可知，电流由正、负离子定向运动形成，则在2 s内通过截面的总电荷量应为：q＝1.6×10－19×2×1.0×1019C＋1.6×10－19×1×2.0×1019 C＝6.4 C．由电流的定义式知：
I＝q/t＝(6.4/2)A＝3.2 A.
【答案】　D
3．两个电压表V1和V2是由完全相同的两个电流表改装的，V1量程是5 V，V2量程是15 V，为了测15 V～20 V的电压，我们把V1和V2串联起来用，以下叙述正确的是(　　)
A．V1、V2的读数相同
B．V1、V2指针偏转角度相等
C．V1、V2读数不同，指针偏转角也不同
D．V1、V2读数之比等于两个电压表内阻之比
【解析】　把V1和V2串联使用时，通过完全相同的两个电流表的电流相等，指针偏转角度相等．因为两个电压表是串联使用，根据串联电路的电压分配关系，分配在V1和V2两端的电压之比，即V1和V2读数之比等于两个电压表内阻之比．
【答案】　BD
4．某同学做三种导电元件的导电性能实验，他分别绘制了三种元件的I－U图象，如下图所示，则下述判断正确的是(　　)
A．只有乙图正确
B．甲、丙图象是曲线，肯定误差太大
C．甲、丙为非线性元件，乙为线性元件
D．甲、乙、丙三个图象都可能是正确的，并不一定有较大误差
【解析】　由于三种导电元件可能是线性的，也可能是非线性的，故其I－U图象可能是直线，也可能是曲线，故C、D正确．
【答案】　CD
5.如右图为一个应用简单逻辑电路控制的自动楼道灯原理电路，图中S为声控开关(有声音时开关闭合，无声音时开关断开)，R为光敏电阻，R1和R2都是定值电阻，A为某种门电路，L为灯泡．当晚上有人发声时，能够自动打开楼道灯，白天即使有人发声楼道灯也不会亮．则以下说法中正确的是(　　)
A．图中A是一个“与”门电路
B．图中A是一个“或”门电路
C．图中A是一个“非”门电路
D．晚上无光照时L一定亮
【解析】　黑夜无光照时R1的电阻变大，两端分得的电压升高，当有人发声时，S闭合，R2分得高电压，所以A是“与”门电路，A正确．
【答案】　A
6.如右图所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻R1、R2及另外两根导线是好的．为了查找断导线，某学生想先用多用电表的红表笔连接在电源的正极a，再将黑表笔连接在电阻R1的b端和R2的c端，并观察多用电表指针的示数．在下列选项中，符合操作规程的是(　　)
A．直流10 V挡　　　　　 B．直流0.5 A挡
C．直流2.5 V挡 D．欧姆挡
【解析】　因为被检测的电路为含电源电路，所以选用欧姆挡一定不可．由于电路中电源电动势为6 V，所以选用直流2.5 V挡也不安全．
估测电路中电流，最大值可能为Im＝＝ A＝1.2 A，所以选用直流0.5 A挡也不对，只有选用直流10 V挡．
【答案】　A
7．下图中是由基本门电路组成的逻辑电路，其中能使小灯泡发光的是(　　)
【答案】　A
8．用两个相同的小量程电流表，分别改装成了两个量程不同的大量程电流表A1、A2，若把A1、A2分别采用串联或并联的方式接入电路，如下图所示，则闭合电键后，下列有关电表的示数和电表指针偏转角度的说法正确的是(　　)
A．图(a)中的A1、A2的示数相同
B．图(a)中的A1、A2的指针偏角相同
C．图(b)中的A1、A2的示数和偏角都不同
D．图(b)中的A1、A2的指针偏角相同
【解析】　大量程电流表是小量程电流表并联一适当小的分流电阻改装而成的．当A1、A2并联时，由于A1、A2的电阻不同，通过A1、A2的电流不等，A1、A2的示数不同．但通过每个小量程电流表的电流相同，故指针偏角相同，A错，B对．当A1、A2串联时，通过A1、A2的电流相同，故示数相同，但A1、A2的量程不同，故指针偏角不同，C、D均错．
【答案】　B
9.电阻R与两个完全相同的二极管D1和D2连成如右图所示的电路，a、b端加上电压Uab＝10 V时，a点的电流为0.01 A；当Uab＝－0.2 V时，a点的电流也为0.01 A，电阻R的阻值为(　　)
A．1 020 Ω B．1 000 Ω
C．980 Ω D．20 Ω
【解析】　当a、b端加电压Uab＝10 V时，电流只能从上面的回路流过，I1＝，其中RD1为二极管D1的正向电阻(其反向电阻可视为无穷大)；当Uab＝－0.2 V时，电流只能从下面的二极管D2中流过，则＝I2，代入数据可得R＝980 Ω，选C项．
【答案】　C
10．在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S，电流为I的电子束．已知电子的电荷量为e、质量为m，则在刚射出加速电场时．一小段长为Δl的电子束内电子个数是(　　)
A. B.
C. D.
【解析】　设加速后电子的速度为v，则eU＝mv2.又I＝neSv，n为单位体积内的电子数目，故Δl长内的电子数目：
N＝nΔlS＝ ·ΔlS＝.
【答案】　B
二、非选择题(本大题共60分)
11．(6分)如右图所示是把量程为3 mA的电流表改装成欧姆表的结构示意图，其中电池电动势E＝1.5 V，经改装后，若将原电流表3 mA刻度处的刻度值定为零位置，则2 mA刻度处应标________Ω，1 mA处应标________Ω.
【解析】　电流表满偏电流Ig＝3 mA＝3×10－3 A，当将红、黑表笔短接时，电路的总电阻为(Rg＋R0＋r)，其中Rg是电流表内阻，R0是调零电阻，r是电池内阻，我们将(Rg＋R0＋r)叫做欧姆表内阻，用R内表示，R内＝＝500 Ω，指针在2 mA处，设待测电阻为Rx，则Ig＝，2×10－3＝，得Rx＝250 Ω，则2 mA刻度处应标250 Ω.指针在1 mA处，设待测电阻为R′x，则Ig＝，1×10－3＝，得R′x＝1 000 Ω，则1 mA处应标1 000 Ω.
【答案】　250　1 000
12．(6分)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中要求加在小灯泡两端的电压可连续地从零调到额定电压．
(1)请在图中虚线框内按要求完成实验电路图．(用笔线代替导线)
(2)某同学实验后作出的I－U图象如图所示，请分析该图象形成的原因是：________________________________________________________________________
【答案】　(1)电路图如图所示
(2)金属材料的电阻率随着温度的升高而升高．
13．(8分)为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)．某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如下表：
照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
电阻/kΩ 75 40 28 23 20 18
(1)根据表中数据，请在给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点．
(2)如上图所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统．请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗，照度降低至1.0 (1x)时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图．(不考虑控制开关对所设计电路的影响)
提供的器材如下：
光敏电阻RP(符号，阻值见上表)；
直流电源E(电动势3 V，内阻不计)；
定值电阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ(限选其中之一并在图中标出)；
开关S及导线若干．
【解析】　根据串联电阻的分压关系，E＝3 V，当照度降低至1.0(lx)时，其电压升至2 V，由图线知，此时光敏电阻R＝20 kΩ，UR＝2 V，串联电阻URx＝1 V，由＝＝2得：
Rx＝＝10 kΩ，故选定值电阻R1，如图所示．
【答案】　(1)光敏电阻的阻值随照度变化的曲线见解析．
光敏电阻的阻值随照度的增大而非线性减小．
(2)电路原理图：
14．(8分)A、B两地间铺有通讯电缆，长为L，它是由两条并在一起彼此绝缘的均匀导线组成的，通常称为双线电缆．在一次事故中经检查断定是电缆上某处的绝缘保护层损坏，导致两条导线之间漏电，相当于该处电缆的两导线之间接了一个电阻．检查人员经过下面的测量可以确定损坏处的位置：
(1)令B端的双线断开，在A处测出双线两端间的电阻RA；
(2)令A端的双线断开，在B处测出的双线两端间的电阻RB；
(3)在A端的双线间加一已知电压UA，在B端用内阻很大的电压表测出两线间的电压UB；
试由以上测量结果确定损坏处的位置．
【解析】　设双线电缆每单位长度的电阻为r，漏电处距A端为x，漏电处电阻为R，则RA＝rx＋R，RB＝r(L－x)＋R，由欧姆定律知＝，解以上三式消去r、R得：x＝.
【答案】　距A端的距离是
15．(10分)火警自动报警器用“非门”、电位器、热敏电阻、蜂鸣器和电池等按如下图所示连接，调节电位器使蜂鸣器正好不报警，然后用火焰靠近热敏电阻，蜂鸣器就会发出报警信号．在不报警时，P为低电位记“0”，报警时，P为高电位记“1”．试问：
(1)报警时，A点电位为高电位“1”还是低电位“0”？
(2)当用火焰靠近热敏电阻时，热敏电阻的阻值是增大还是减小？
【解析】　(1)报警时，P点为高电位“1”，由于此电路运用了“非”门电路，输出端P为高电位时，输入端A点一定是低电位“0”．
(2)题图可等效为如下图所示电路图．
当火焰靠近热敏电阻时，蜂鸣器报警，说明此时P点为高电位，A点为低电位，也就是说热敏电阻两端的电压减小，由电路图可知，热敏电阻的阻值减小．
【答案】　(1)低电位“0”　(2)阻值减小
16．(10分)如下图，是0.5 A与2 A的双量程电流表，其表头内阻Rg＝50 Ω，满偏电流Ig＝1 mA图中A、B两个接线柱，量程为2 A的接线柱是哪一个？分流电阻R1、R2分别是多少？
【解析】　当接“＋，A”接线柱时，表头与R2串联后再与R1并联，电路中的总电阻为R：
R＝R1(R2＋Rg)/(R2＋Rg＋R1)
当通过表头的电流达到满偏电流Ig时，通过干路中的电流即改装后的电流表的量程为I：
I＝Ig(R2＋Rg)/R＝Ig(R2＋Rg＋R1)/R1①
当接“＋，B”接线柱时，R1与R2串联后再与表头并联，电路中的总电阻为R′：
R′＝Rg(R2＋R1)/(R2＋Rg＋R1)
当通过表头的电流达到满偏电流Ig时，通过干路中的电流即改装后的电流表的量程为I′：
I′＝IgRg/R′＝Ig(R2＋Rg＋R1)/(R1＋R2)②
可见I＞I′，所以量程为2 A的是“A”接线柱，即I＝2 A，I′＝0.5 A，代入数据，由①②可解得：
R1＝0.025 Ω，R2＝0.075 Ω.
【答案】　量程为2 A的接线柱是“A”　R1＝0.025 Ω
R2＝0.075 Ω
17．(12分)大气中存在可自由运动的带电粒子，其密度随离地面距离的增大而增大，可以把离地面50 km以下的大气看做是具有一定程度漏电的均匀绝缘体(即电阻率较大的物质)；离地面50 km以上的大气则可看做是带电粒子密度非常高的良导体．地球本身带负电，其周围空间存在电场，离地面50 km处与地面之间的电势差为4×105 V．由于电场的作用，地球处于放电状态，但大气中频繁发生闪电又对地球充电，从而保证了地球周围电场恒定不变．统计表明，大气中每秒钟平均发生60次闪电，每次闪电带给地球的电荷量平均为30 C．试估算大气的电阻率．已知地球半径r＝6 400 km.
【解析】　设每秒闪电的次数为n，每次闪电带给地球的电荷量为q，则大气漏电的平均电流　I＝nq①
离地面l＝50 km以下的大气可看做是长为l，横截面积为地球表面积S(因l r)的电阻，如右图所示．设其电阻值为R，大气的电阻率为ρ，根据电阻定律
R＝ρ＝ρ②
根据题设条件：离地面50 km处与地面之间的电势差
U＝4×105 V，由欧姆定律可得　U＝IR③
联立①②③式有　ρ＝
代入数据解得　ρ＝2.29×1012 Ω·m.
【答案】　2.29×1012 Ω·m