第十一章　电路及其应用 单元检测（含解析）2026-2027学年高中物理人教版必修第三册

第十一章电路及其应用全卷满分100分考试用时75分钟一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.关于电流、电压和电阻,下列说法正确的是()A.电流的方向与导体中电荷定向移动的方向相同B.导体两端有电压,就会产生电流C.将一根粗细均匀的电阻丝均匀拉长,其电阻增大,电阻率也增大D.在混联电路中,任意一个电阻增大时,电路的总电阻增大2.甲、乙两个电阻,它们的伏安特性曲线画在一个坐标系中,如图所示,则()A.甲的阻值是乙的阻值的3倍B.在两个电阻两端加上相同的电压,通过甲的电流是通过乙的2倍C.欲使通过两个电阻的电流相同,加在乙两端的电压是加在甲两端电压的3倍D.甲的阻值是乙的阻值的2倍3.两根长度相同、横截面直径之比为dA∶dB=2∶1的均匀铜导线A、B按如图所示接入电路。关于两段导线,以下说法正确的是()A.它们的电阻之比为RA∶RB=1∶2B.通过它们的电流之比为IA∶IB=4∶1C.它们两端的电压之比为UA∶UB=1∶4D.它们的电子定向移动的平均速率之比为vA∶vB=4∶14.如图1所示,金属丝ab的横截面积为S,接触点p可移动。c、d两端电压恒为U,理想电流表示数I随a、p间距离x变化的关系如图2所示。若图线斜率的绝对值为k,则金属丝的电阻率为()A.kUSB.kSU5.某同学用伏安法测一个未知电阻Rx的阻值,利用甲、乙图所示的电路各测一次,依图甲测得的数据是U=2.00V,I=1.00mA,依图乙测得的数据是U'=1.90V,I'=2.00mA,下列说法正确的是()A.选用甲电路更好,因为甲电路测量的误差较小,电阻的真实值应小于2000ΩB.选用乙电路更好,因为乙电路测量的误差较小,电阻的真实值应小于950ΩC.甲电路中的电流I和乙电路的电压U'都是准确值,所以电阻的真实值为1900ΩD.采用甲电路测得阻值为2000Ω,采用乙电路测得阻值为950Ω,所以电阻的真实值为1475Ω6.关于多用电表的使用和操作,下列说法不正确的是()甲A.欧姆调零后,用“×10”挡测量一个电阻的阻值,发现指针偏角极小,为了准确测量电阻的阻值,应换“×100”挡,重新调零后再测量B.用多用电表测量电阻R时,若红表笔插入正(+)插孔,则电流从红表笔流入C.若操作步骤规范,电阻挡及指针位置如图甲、乙所示,则测量阻值为160ΩD.若用多用电表电阻挡测量某晶体二极管,结果如图丙所示,可知该二极管的B端为正极7.如图所示的电路中,电压表和电流表均为理想电表,滑动变阻器的最大阻值为3R,初始时滑片P位于滑动变阻器的中点,定值电阻的阻值为R。若在a、b两端加上电压U,电压表的示数为U1,电流表的示数为I1;若在c、d两端加上电压U,电压表的示数为U2,电流表的示数为I2。则下列说法正确的是()A.在a、b两端加上电压U时,定值电阻两端的电压小于UB.U1=2U2C.I1∶I2=3∶7D.I1+I2>U二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)8.如图所示,把两只完全相同的表头进行改装,已知表头内阻为100Ω,则下列说法正确的是()A.由甲图可知,该表头满偏电流Ig=1mAB.乙图中R1=109Ω,R2=10C.乙图中R1=5Ω,R2=45ΩD.甲图是改装成的双量程电压表,其中b的量程为0~10V9.将四个相同的表头分别改装成两个电流表A1、A2和两个电压表V1、V2,已知电流表A1的量程小于A2的量程,电压表V1的量程大于V2的量程,改装好之后把它们接入如图所示的电路,合上开关S,R为定值电阻,下列说法正确的是()A.对于电压表,是把表头与大电阻并联改装而成的B.A1的内阻大于A2的内阻C.定值电阻R两端的电压等于V1与V2的读数之和,通过的电流小于A1或A2的读数D.V1的读数小于V2的读数,V1指针的偏角大于V2指针的偏角10.如图所示电路,已知R3=R4=R5=R,R4两端电压为6V,R3两端电压为1V,R1、R2为定值电阻。则()A.R5两端电压可能为5VB.A、B两端电压可能为13VC.若A、B两端电压为11V,可以判断出R1∶R2=7∶4D.若A、B两端电压为13V,可以判断出R1∶R2=5∶8三、非选择题(本题共5小题,共54分)11.(10分)某实验小组的同学通过实验测量一粗细均匀圆柱形合金电阻丝的电阻率,已知电阻丝的长度为L=60.00cm。(1)用螺旋测微器测量电阻丝的直径,其示数如图甲所示,则直径d的测量值为mm。

(2)用多用电表电阻挡测量电阻丝的电阻Rx,开始时选用“×10”的挡位,测量发现指针偏转角太大,挡位应调整为(选填“×1”或“×100”)挡;正确调整挡位后,经过欧姆调零重新测量,指针如图乙所示,此时电阻的测量值为Ω。

(3)为了比较精确测量电阻丝的电阻Rx,实验室提供了下列器材:A.电压表V1(量程为0~3V,内阻约为3kΩ);B.电压表V2(量程为0~15V,内阻约为15kΩ);C.电流表A1(量程为0~100mA,内阻约为10Ω);D.电流表A2(量程为0~300mA,内阻约为2Ω);E.滑动变阻器R(阻值范围为0~5Ω);F.电压为4.5V的电源;G.开关S,导线若干。根据实验器材,设计如图丙所示的实验电路,为比较精确测量电阻丝的电阻,电压表应选,电流表应选。(填写器材前对应的字母序号)

(4)若通过(3)测得电阻丝的电阻为12Ω,则可求得该电阻丝的电阻率为Ω·m(π取3,结果保留2位有效数字)。

12.(10分)一只演示电流表G,表盘无刻度值且不知其内阻。为测量该电流表的参数,某同学进行了下列操作:(1)将G按图(a)所示接入电路,为确保安全,开关闭合前,滑动变阻器R2的滑片应置于(选填“最左端”“最右端”或“正中间”);

(2)将电阻箱R调为300.0Ω,闭合开关,调节R2的滑片使G的指针指到满偏Ig,此时V的示数为1.20V;(3)反复调节R的阻值和R2滑片的位置,保持V的示数不变,使G的指针指到12Ig,此时电阻箱R的阻值为700.0(4)可知G的内阻为Ω,满偏电流Ig为mA;

(5)将G改装成量程为0~3V的电压表,电阻箱的值需调为R0,则R0=Ω;

(6)在用图(b)的电路对改装的电压表进行校准时,发现其示数总是精密电压表示数的0.9倍。若测得的电流表满偏电流Ig的值是准确的,而内阻及R0可能存在误差或错误,则可采用的矫正方法是将电阻箱的值调为。(填正确答案标号)

A.R0-100011ΩB.R0-10009ΩC.8191R0D.13.(8分)如图所示电路中,电源电压U恒定,Ⅰ是滑动变阻器,Ⅱ是定值电阻。将滑动变阻器的滑片调至中央位置时,电流表A的示数为I1=0.4A,电压表V1和V2的示数分别为U1=4.0V和U2=9.0V。所有电表均为理想电表。求:(1)滑动变阻器的总阻值R;(2)定值电阻Ⅱ的阻值R0;(3)调节滑片的过程中,电流表A的示数会发生变化。当电流表A的示数最小时,滑片两边的电阻各为多少?此时电流表的示数多大?14.(12分)如图所示为某静电除尘装置简化原理截面图,两块平行极板间为除尘空间。质量为m、电荷量为-q(q>0)的带电尘埃分布均匀,均沿板方向以速率v0射入除尘空间,当其碰到下极板时,所带电荷立即被中和,同时尘埃被收集。已知两极板间距为d,极板长为L,电源输出电压恒定,R1为定值电阻,且阻值为R,R2为可变电阻,通过调节R2的阻值可以改变除尘率η(相同时间内被收集尘埃的数量与进入除尘空间尘埃的数量百分比)。当R2=2R时除尘率为50%。尘埃颗粒物可视为质点,不计重力、空气阻力和颗粒物之间的相互作用力。求:(1)除尘率为50%时,两极板间的电压U;(2)电源输出的恒定电压U0;(3)当电阻R2满足何种条件时,除尘率为100%?15.(14分)利用离子推进器可以控制卫星姿态、修正运行轨道。如图为某种离子推进器中离子加速区域的简化示意图,栅电极A、B分别为阳极和阴极,间距为d。稳定运行时,可认为栅电极A、B间有向右的匀强电场,场强大小为E。从阳极注入的带正电的氙离子经过电场加速后形成正离子束,最终所有注入的氙离子以很大的速度沿同一方向从阴极喷出,由此对卫星产生推力。已知每个氙离子的质量为m、电荷量为e,初速度近似为零,单位时间内注入的氙离子数为N0。不考虑氙离子间相互作用及相对论效应。(1)求每个氙离子从阴极喷出时的动能Ek。(2)氙离子的定向运动形成电流,求:A.阴极处喷出离子时形成的等效电流I;B.离子推进器加速氙离子所消耗的功率P。(3)在计算推进器获得的推力大小时,某同学提出一种思路:通过求得栅电极A、B间所有氙离子所受静电力之和,认为其大小等于所求推力大小。判断该思路是否正确。若正确,请按此思路计算出推力大小F;若不正确,请说明理由。

答案全解全析第十一章电路及其应用1.D电流的方向与导体中正电荷定向移动的方向相同,与导体中负电荷定向移动的方向相反,A错误;导体两端有电压,但若没有接入闭合回路,也不会产生电流,B错误;将一根粗细均匀的电阻丝均匀拉长,其电阻增大,但电阻率保持不变,因为电阻率只与导体材料和温度有关,与其他因素无关,C错误;由串、并联电路的电阻规律可知,电路中的任意一个电阻增大,电路的总电阻增大,D正确。2.C题图所示I-U图线的斜率表示电阻的倒数,因此有R甲∶R乙=tan30°∶tan60°=1∶3,故A、D均错误。由I=UR知,U相同时,I∝1R,则I甲∶I乙=3∶1,B错误。由U=IR知I相同时,U∝R,则U甲∶U乙=1∶3,C3.C根据电阻定律R=ρLS可知,A、B的电阻之比为RARB=ρLπdA24ρLπdB24=14,A错误;串联电路中各处电流相等,则通过A、B的电流之比为1∶1,B错误;由U=IR可知,A、B两端的电压之比为UAUB=IRAIRB=14,C正确;根据电流的微观表达式I=nqSv可得S4.C设金属丝ab的长度为L,在题图1中,根据欧姆定律可得I=URpb,根据电阻定律可得Rpb=ρL-xS,两式联立整理可得1I=-ρUSx+ρLUS,可知1I-x5.A采用甲、乙两个电路测量时,电流相对变化为|ΔI|I=11,电压相对变化为|ΔU|U=120,对比可知电压表的分流对测量结果影响更大,所以应选择电流表内接法,即题图甲,被测电阻的阻值为Rx=UI=2000Ω;由于电压表测量电流表和待测电阻两端总电压,则电压测量值偏大,6.D欧姆调零后,用“×10”挡测量一个电阻的阻值,发现指针偏角极小,说明所选挡位过低,则为了准确测量电阻的阻值,应换“×100”挡,重新调零后再测量,A说法正确;用多用电表测量电阻R时,红表笔插入正(+)插孔,电流从红表笔流入,B说法正确;若操作步骤规范,电阻挡及指针位置如题图甲、乙所示,所选挡位为“×10”挡,则测量阻值为160Ω,C说法正确;若用多用电表电阻挡测量某晶体二极管,结果如题图丙所示,左图表示给二极管加的是反向电压,右图表示给二极管加的是正向电压,因“-”孔接内部电源的正极,则可知该二极管的A端为正极,D说法错误。7.C题图解读在a、b两端与c、d两端分别加上电压U时,等效电路分别如图所示:若在a、b两端加上电压U,此时电压表的示数U1=U,定值电阻R与滑动变阻器下半部分并联,并联后的总电阻R并=3R2·R3R2+R=35R,根据串、并联电路的特点可知,并联部分两端的电压为U并=35R35R+32RU=27U>U4,此时电流表的示数为I1=2U7R,故A错误。若在c、d两端加上电压U,电压表的示数为U2=U(点拨:电压表为理想电表,滑动变阻器上半部分与电压表串联,滑动变阻器上半部分相当于导线),则U1=U2,此时电流表的示数为I2=U8.AB由题图甲可知,U1=Ig(rg+R)=3V,解得该表头的满偏电流Ig=1mA,A正确;甲图是表头改装成的双量程电压表,其中b的最大测量值为U2=Ig(rg+R+R')=9V,D错误;乙图是表头改装成的双量程电流表,最大测量值为I1=100mA时,有Ig(rg+R2)=(I1-Ig)R1,最大测量值为I2=10mA时,有Igrg=(I2-Ig)(R1+R2),联立解得R1=109Ω,R2=10Ω,故B正确,C9.BC电压表是用表头串联分压电阻改装而成的,A错误。电流表是用表头并联分流电阻改装而成的,并联的分流电阻越小,分流越多,电流表量程越大,由于电流表A1的量程小于A2的量程,则电流表A1的内阻大于A2的内阻,故B正确。电压表的示数表示自己两端的电压,V1与V2串联后与定值电阻R并联,则定值电阻R两端的电压等于V1与V2的读数之和;A1或A2的读数等于流过定值电阻R与电压表V1、V2的电流之和,故通过定值电阻R的电流小于A1或A2的读数,故C正确。两电压表串联,则其中的两表头串联,根据串联电路特点可知流过两表头的电流相等,故电压表V1指针的偏角等于电压表V2指针的偏角;电压表V1的量程大于V2的量程,可知电压表V1的读数大于电压表V2的读数,故D错误。10.AB根据欧姆定律可得,流过R4的电流为I=UR=6VR4=6VR,流过R3的电流为I'=UR=1VR3=1VR,故流过电阻R5的电流可能为I-I'=5VR,也可能为I+I'=7VR(易错点:易忽略电流的方向,导致漏解);若流过R5的电流为5VR,则R5两端电压为5V;若流过R5的电流为7VR,则R5两端电压为7V,故A正确。A、B两端的电压等于电阻R4与R5两端电压之和,R4两端电压为6V,若R5两端电压为5V,则A、B两端电压为11V;若R5两端电压为7V,则A、B两端电压为13V,故B正确。若A、B两端电压为11V,说明通过电阻R3的电流方向从下向上,电阻R3下端的电势较高,上端的电势较低,则R1两端的电压等于R4与R3两端电压之和,即R1两端电压为7V,R2两端的电压等于R5与R3两端电压之差,即R2两端电压为4V;通过R2的电流是通过R1与R3的电流之和,即4VR2=7VR1+1VR3,则R1∶R2≠7∶4,故C错误。若A、B两端电压为13V,说明通过电阻R3的电流方向从上向下,电阻R3上端的电势较高,下端的电势较低,则R1两端的电压等于R4与R3两端电压之差,即R1两端电压为5V,R2两端的电压等于R5与R3两端电压之和,即R2两端电压为811.答案(1)1.385(1.384、1.386均可)(2分)(2)×1(1分)11.0(1分)(3)A(2分)D(2分)(4)2.9×10-5(2分)解析(1)根据螺旋测微器的读数规则,读数为1mm+0.01×38.5mm=1.385mm。(2)用“×10”的挡位测量发现指针偏转角太大,表明通过的电流过大,即待测电阻过小,为了使指针指在中央刻度线附近,并减小误差,需要将挡位调整为小挡位,即挡位应调整为“×1”挡;根据电阻表的读数规则,读数为11.0Ω。(3)电源电压为4.5V,为了减小电压表的读数误差,电压表选择V1,即选A;待测电阻丝的电阻约为11.0Ω,当电压表V1达到满偏时,通过电阻丝的电流约为I=311A≈273mA,为了确保电流表的安全与测量精度,电流表选择量程为0~300mA的A2,即电流表选择D(4)根据电阻定律有Rx=ρLS,其中S=πd22,解得ρ≈2.9×10-5Ω12.答案(1)最右端(1分)(4)100(2分)3(2分)(5)900(2分)(6)B(3分)解析(1)滑动变阻器采用分压式接法,为防止闭合开关时电路中电流过大损坏电表,测量部分的电压应从0开始逐渐增大,滑动变阻器R2的滑片应置于最右端。(4)G的指针满偏时,由欧姆定律可知1.2V=(300Ω+Rg)Ig,G的指针指到12Ig时,有1.2V=(700Ω+Rg)Ig2,解得Rg=100Ω,Ig=3(5)将G改装成量程为0~3V的电压表,有3V=(R0+Rg)Ig,解得R0=900Ω。(6)改装的电压表的示数总是精密电压表示数的0.9倍,说明改装电压表的实际满偏电压为103V,即Ig(R0+Rg)=103V,需要调节电阻箱的阻值,让改装电压表满偏电压为3V,则Ig(R'0+Rg)=3V,其中Ig=3mA,则R'0=103Ω-Rg,解得R'0=R0-10009Ω,故13.答案(1)20Ω(2)40Ω(3)10Ω10Ω0.4A解析(1)由题意可知,滑动变阻器的左半部分与定值电阻并联,然后与滑动变阻器的右半部分串联,滑动变阻器的左半部分的阻值为R1=U1I1=40.4右半部分的阻值为R2=R1=10Ω则总阻值R=R1+R2=20Ω(1分)(2)干路电流为I2=U2-U1R2=9则通过