第十一章 电路及其应用 素养突破训练-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019word版含答案）必修第三册

第十一章
电路及其应用
素养突破训练
一、单项选择题(本大题共8小题，每小题只有一个选项符合题目要求)
1．如图所示，两个定值电阻R1、R2串联后接在电压恒定的12
V直流电源上，有人把一个内阻不是远大于R1或R2的电压表接在R1两端，电压表的示数为8
V，如果把此表改接在R2两端，则电压表的示数将(　　)
A．小于4
V
B．等于4
V
C．大于4
V，小于8
V
D．等于或大于8
V
2．两个电阻R1、R2(R1＞R2)组成的如图所示的四种电路，其中电路总阻值最小的是(　　)
3．在测量阻值较小的金属丝的电阻率的实验中，为了减小实验误差，并要求在实验中获得较大的电压调节范围，在测量其电阻时应选择的电路是(　　)
4．两根材料相同的均匀导线A和B,其长度分别为l和2l,串联在电路中时沿长度方向电势的变化如图所示,则A和B导线的横截面积之比为(　　)
A.2∶3
B.1∶3
C.1∶2
D.3∶1
5．如图所示，一根长为L、横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ，棒内单位体积内自由电子数为n，电子的质量为m、电荷量为e．在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为(　　)
A．
　　
B．
C．ρnev
　　　
D．
6．在长度为l，横截面积为S、单位体积内自由电子数为n的金属导体两端加上电压，导体中就会产生匀强电场．导体内电荷量为e的自由电子在电场力作用下先做加速运动，然后与做热运动的阳离子碰撞而减速，如此往复……，所以，我们通常将自由电子的这种运动简化成速率为v(不随时间变化)的定向运动．已知阻碍电子运动的阻力大小与电子定向移动的速率v成正比，即Ff＝kv(k是常量)，则该导体的电阻应该等于(　　)
A．　
B．　
C．　
D．
7．某学生做研究串联电路电压特点的实验时，接成如图所示的电路，闭合S后，他将多用电表电压挡的红、黑表笔并联在A、C两点间时，电压表读数为U；当并联在A、B两点间时，电压表读数也为U；当并联在B、C两点间时，电压表读数为零，故障的原因可能是(　　)
A．AB段断路　
B．BC段断路
C．AB段短路　
D．多用电表选挡太大
8．两根不同材料制成的均匀电阻丝，长度之比l1∶l2＝5∶2，直径之比d1∶d2＝2∶1，给它们加相同的电压，通过它们的电流之比为I1∶I2＝3∶2，则它们的电阻率之比ρ1∶ρ2为(　　)
A.
B.
C.
D.
二、多项选择题(本大题共4小题，每小题有多个选项符合题目要求)
9．白炽灯接在220
V电源上能正常发光,将其接在一可调电压的电源上,使电压逐渐增大到220
V,则下列说法正确的是(　　)
A.电流将逐渐变大
B.电流将逐渐变小
C.每增加1
V电压而引起的电流变化量是相同的
D.每增加1
V电压而引起的电流变化量是减小的
10．一电流表的量程为100
μA，内阻为100
Ω．现串联一个9
900
Ω的电阻将它改装成电压表(原电流表的表盘未改动)．如果用改装后的电压表测量某一电路，电压表示数如图所示，则(　　)
A．该电压表的量程是0.1
V
B．该电压表的量程是1
V
C．此时的电压是0.08
V
D．此时的电压是0.8
V
11．如图所示，用小量程电流表A与一电阻R并联可制成一电流表，在检测新制成的电流表时，如果发现它的示数总比准确值稍微小一些或稍微大一些，那么应分别采取什么措施加以修正(　　)
A．如果示数稍微小些，可在R上串联一个比R小得多的电阻
B．如果示数稍微小些，可在R上并联一个比R大得多的电阻
C．如果示数稍微大些，可在R上串联一个比R小得多的电阻
D．如果示数稍微大些，可在R上并联一个比R大得多的电阻
12．如图所示的电路中，通过电阻R1的电流I1是(　　)
A．　
B．
C．　
D．
三、非选择题(本大题共6小题，计算题要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
13．把一量程为6
mA、内阻为100
Ω的电流表改装成欧姆表，线路如图所示，现备有如下器材：
A．电源(E＝3
V，内阻不计)
B．变阻器(0～100
Ω)
C．变阻器(0～500
Ω)
D．红表笔
E．黑表笔
(1)变阻器选用________．
(2)红表笔接________端，黑表笔接________端．(均填“N”或“M”)
(3)电流表2
mA刻度处换成电阻刻度，其表示电阻值为________Ω．
14．某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为
________
cm和________
mm.
15．相距40
km的A、B两地架设两条输电线，电阻共为800
Ω．如果在A、B间的某处发生短路，如图所示．这时接在A处的电压表示数为10
V，电流表示数为40
mA．求发生短路点相距A有多远．
16．已知电子的电荷量为e，质量为m，氢原子的电子在原子核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动，则电子运动形成的等效电流大小为多少？
17．有一电流表G，内阻Rg＝10
Ω，满偏电流Ig＝3
mA．
(1)要把它改装成量程为0～3
V的电压表，应串联一个多大的电阻？改装后电压表的内阻是多大？
(2)要把它改装成量程为0～0.6
A的电流表，需要并联一个多大的电阻？改装后电流表的内阻是多大？
18．相距40
km的A、B两地架设两条输电线，电阻共为800
Ω.如果在A、B间的某处发生短路，如图所示．这时接在A处的电压表示数为10
V，电流表示数为40
mA.求发生短路点相距A有多远．
参考答案
一、单项选择题(本大题共8小题，每小题只有一个选项符合题目要求)
1．A
解析：由于电压表的内阻不是无穷大，其分流作用不能忽略，接上电压表后导致并联部分总电阻减小，分压值也减小，故R1两端的实际电压大于8
V，R2两端实际电压小于4
V，A正确．
2．B
解析：两个电阻串联时，总电阻最大，故A错误；两个电阻并联时，总电阻最小，故B正确；只连接电阻R1时的电阻大于两个电阻并联的总阻值，故C错误；只连接电阻R2时的电阻大于两个电阻并联的总阻值，故D错误．
3．D
解析：金属丝的阻值较小，在用伏安法测电阻时应该用电流表外接法，题干中要求实验中获得较大的电压调节范围，故滑动变阻器要采用分压式接法，D正确．
4．B
解析：由图像可知两导线电压降分别为UA=6
V,UB=4
V;由于它们串联,则3RB=2RA;由电阻定律可知,得,选项B正确。
5．C
解析：由电流定义可知I＝＝＝neSv．由欧姆定律可得U＝IR＝neSv·ρ＝ρneLv，又E＝，故E＝ρnev，C正确．
6．B
解析：电子定向移动，由平衡条件得，kv＝e，则U＝，导体中的电流I＝neSv，电阻R＝＝，B正确．
7．A
解析：由题意可得UAB＝UAC＝U，说明由A、B分别至电源的线路均已接通．若BC段完好，则AB段断路；若BC段短路，则AB段可能断路，也可能完好．又由题述得UBC＝0，因而可能AB段断路或BC段短路，也有可能出现两者同时发生的情况．
8．D
解析：由欧姆定律I＝知，当所加电压U相同时
R1∶R2＝I2∶I1＝2∶3；
根据d1∶d2＝2∶1知，横截面积之比S1∶S2＝4∶1.
由导体的电阻定律R＝ρ得
＝＝××＝.故选D.
二、多项选择题(本大题共4小题，每小题有多个选项符合题目要求)
9．AD
解析：当电压增大时,灯丝中的电流一定是增大的,故A正确,B错误;由于灯丝电阻随温度的升高而增大,故每增大1
V电压时引起的电流变化量是越来越小的,故C错误,D正确。
10．BD
解析：根据串联电路的电压特点有U＝IgR＋IgRg＝Ig(R＋Rg)＝10－4×(100＋9
900)
V＝1
V，此时指针所表示的电压为0.8
V，B、D正确．
11．AD
解析：如果示数稍微小些，说明通过分流电阻的电流偏大，分流电阻偏小，为校准电流表，应增加分流电阻阻值，可以在R上串联一个比R小得多电阻，故A正确，B错误；如果示数稍微大些，说明通过分流电阻的电流偏小，分流电阻偏大，为校准电流表，应减小分流电阻阻值，可以将分流电阻变得稍小些即可，可以在R上并联一个比R大得多的电阻，故C错误，D正确。
12．BC
解析：由欧姆定律和串联电路特点知B、C对．
三、非选择题(本大题共6小题，计算题要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
13．(1)C　(2)N　M　(3)1
000
解析：(1)两表笔直接接触时，调节变阻器阻值使电流达到满偏，Ig＝，解得R0＝400
Ω，故变阻器应选C．
(2)红表笔接内部电源的负极，黑表笔接内部电源的正极，所以红表笔接N端，黑表笔接M端．
(3)电流I＝2
mA时，有I＝，解得Rx＝1
000
Ω．
B组·能力提升
14．10　4.20
解析：刻度尺的分度值为1
mm，要估读到0.1
mm.游标卡尺读数＝4
mm＋10×0.02
mm＝4.20
mm.
15．12.5
km
解析：A、B间距离l＝40
km，导线总长2l，总电阻R＝800
Ω．
设A与短路处距离x，导线总长2x，总电阻Rx．
由欧姆定律Rx＝＝
Ω＝250
Ω
由电阻率公式R＝ρ，Rx＝ρ
得x＝l＝×40
km＝12.5
km
即短路处距A端12.5
km．
16．
解析：截取电子运动轨道的任一截面，在电子运动一周的时间T内，通过这个横截面的电荷量q＝e
则有I＝＝①
再由库仑力提供向心力，有＝m·r
解得T＝
②
由①②解得I＝．
17．(1)990
Ω　1
000
Ω　(2)0.05
Ω　0.05
Ω
解析：(1)由题意知电流表G的满偏电压
Ug＝IgRg＝0.03
V
改装成量程为0～3
V的电压表，原理图如图甲所示，当达到满偏时，分压电阻R的电压
UR＝U－Ug＝2.97
V
所以分压电阻R＝＝
Ω＝990
Ω
改装后电压表的内阻RV＝Rg＋R＝1
000
Ω．
(2)改装成量程为0～0.6
A的电流表，原理示意图如图乙所示，当达到满偏时，分流电阻R′的电流
IR′＝I－Ig＝0.597
A
所以分流电阻R′＝≈0.05
Ω
改装后电流表的内阻RA＝≈0.05
Ω．
18．12.5
km
解析：A、B间距离l＝40
km，导线总长2l，总电阻R＝800
Ω.
设A与短路处距离x，导线总长2x，总电阻为Rx.
由欧姆定律得Rx＝＝
Ω＝250
Ω
由电阻公式得R＝ρ，Rx＝ρ，
则x＝l＝×40
km＝12.5
km.
即短路处距A端12.5
km.