第三章 恒定电流 单元测试（含解析）2026-2027学年高中物理粤教版必修第三册

第三章恒定电流(1分)注意事项1.本试卷满分100分,考试用时75分钟。2.无特殊说明,本试卷中g取10m/s2。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.在NaCl溶液中,正、负电荷定向移动,方向如图所示,若测得2s内分别有1.0×1018个Na+和Cl-通过溶液内部的横截面M,以下解释正确的是()A.正离子定向移动形成电流,方向从A到B,负离子定向移动形成电流,方向从B到AB.溶液内正、负离子沿相反方向运动,电流相互抵消C.溶液内电流方向从A到B,电流I=0.08AD.溶液内电流方向从A到B,电流I=0.16A2.某学习小组探究一段金属导体的导电特性,通过实验,得到了如图所示的U-I图像,以下关于这段金属导体的说法正确的是()A.由图像可知电流增大时电阻变小B.根据图中P点的斜率可得P点的电阻为12.5ΩC.流过导体的电流为0.8A时,电功率为2.4WD.欧姆定律不适用于该金属导体3.如图所示电路中,已知R1=R2=R3,当在A、B间接入电源后,流过R1、R2、R3的电流之比为()A.2∶1∶1 B.1∶1∶1 C.2∶2∶1 D.1∶1∶24.在神经系统中,神经纤维分为有髓鞘和无髓鞘两大类。现代生物学认为,髓鞘是由多层类脂物质——髓质累积而成的,具有很大的电阻。某生物体中某段髓质神经纤维可视为长度为20cm、半径为4cm的圆柱体,当其两端加上U=100V的电压时,测得引起神经纤维产生感觉的电流为0.31μA,则该段髓质的电阻率约为()A.8×106Ω·m B.8×108Ω·m C.2×107Ω·m D.2×108Ω·m5.如图所示,虚线框内为改装好的电表,M、N为改装后“新表”的接线柱。已知灵敏电流计G的内阻为Rg,电阻箱阻值为R,下列关于改装的“新表”说法正确的是()A.是电流表,为了显著扩大量程,R应小于RgB.是电流表,为了显著扩大量程,R应大于RgC.是电压表,为了显著扩大量程,R应小于RgD.是电压表,为了显著扩大量程,R应大于Rg6.一根粗细均匀的金属导线阻值为R,当两端加上恒定电压U时,通过金属导线的电流为I,金属导线中自由电子定向移动的平均速率为v。若将该金属导线对折一次,使其长度变为原来的一半,仍在其两端加上恒定电压U,则下列说法正确的是()A.此时金属导线的阻值为R2B.此时通过金属导线的电流为C.此时自由电子定向移动的平均速率为2v D.此时自由电子定向移动的平均速率为v7.如图所示是某个电路的一部分,其中R1=6Ω,R2=2Ω,R3=1Ω,I1=1A,I2=2A,则下列说法中错误的是()A.R1两端电压为6V B.R2两端电压为4VC.R3两端电压为2V D.R3两端电压为0二、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4分,有选错的得0分)8.对于常温下一根阻值为R的均匀金属丝,其伏安特性曲线如图所示,下列说法中正确的是()A.常温下,若将金属丝均匀拉长为原来的10倍,则电阻变为100RB.常温下,若将金属丝从中点对折起来,电阻变为12C.给金属丝加上的电压从零开始逐渐增大,UID.金属材料的电阻率随温度的升高而减小9.如图所示,用半偏法测表头的内阻Rg,下面说法正确的是()A.开关S1接通前,R的滑片必须调节到使R连入电路的阻值最大的位置B.开关S2接通后,R连入电路的阻值可以调节C.当表头的示数从满偏电流Ig调节到半偏电流时,R'中的电流稍大于12ID.开关S1接通前,R'必须调节到阻值最大10.R1、R2、R3三个电阻的阻值均为20Ω,允许通过的最大电流分别为I1=2A、I2=1.5A、I3=1A。按如图所示的四种方式连接,则下列说法正确的是() A.图丙和图丁的等效电阻相等B.图甲和图丙中干路最大电流相等C.图乙和图丁干路最大电流之比为2∶1D.四个电路两端的最大电压之比为3∶1∶2∶2

三、非选择题(本大题共5小题,共54分)11.(7分)某同学想要准确测量一阻值约为22Ω的电阻Rx的阻值,实验室还提供了下列器材:A.电流表A1(量程为0~500μA,内阻为1kΩ)B.电流表A2(量程为0~1.5mA)C.滑动变阻器R1(0~20Ω)D.滑动变阻器R2(0~2000Ω)E.电阻箱R0(0~9999Ω)F.电源(电动势E=3V,内阻可以忽略)G.开关H.导线若干(1)某同学用如图甲所示电路图测电阻Rx的阻值,为尽可能获取多组数据和操作方便,滑动变阻器应选择(填“R1”或“R2”);为将电流表A1改装成量程为0~3V的电压表,需要将电阻箱R0的阻值调为Ω。

甲乙(2)如图乙所示为本实验的部分连线的实物图,请用笔画线代替导线将其连接成完整电路。12.(9分)在测量金属丝电阻率的实验中,按图甲所示的电路测量金属丝的电阻Rx,可供选用的器材如下:待测金属丝:Rx(阻值约5Ω,额定电流约0.5A);电压表:V(量程0~6V,内阻约3kΩ);电流表:A1(量程0~1.0A,内阻约0.2Ω);A2(量程0~3.0A,内阻约0.5Ω);电源:E1(电动势6V,内阻不计);E2(电动势12V,内阻不计);滑动变阻器:R(最大电阻约20Ω);螺旋测微器;毫米刻度尺;开关S;导线。甲乙丙(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,某次测量示数如图乙所示,可得金属丝直径的测量值d=mm。

(2)为使测量尽量精确,电流表应选,电源应选。(填写相应器材代号)

(3)图丙中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值。①在图中画出U-I图线;②根据此图线求出的电阻值Rx=Ω(保留3位有效数字);

(4)若金属丝的长度l、直径d、电阻Rx已测得,金属丝的电阻率表达式为ρ=。

13.(9分)如图所示,A、B间电压U=3V,R1=5Ω,R2=R3=10Ω,R4=4Ω。求:(1)电路中A、B间总电阻;(2)通过R4的电流I4;(3)R3两端的电压。14.(13分)某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中,质子先被加速到具有较高的能量,然后被引向轰击肿瘤,杀死其中的恶性细胞,如图所示。来自质子源的质子(初速度为0),经加速器加速后,在人体组织液中形成速率为v的细柱形质子流,其横截面积为S,等效电流为I;已知质子电荷量为e,质量为m,求:(1)加速器的电压大小;(2)加速后这束质子流单位体积内的质子数;(3)若人体组织液的电阻率为ρ,求单位长度质子流两端的电压大小。15.(16分)如图是一种悬球式加速度仪的原理图,用它可以测定沿水平轨道做匀变速直线运动的列车的加速度。质量为m的金属球系在细金属丝下端,金属丝上端固定在O点,AB是长为L的均匀电阻丝,阻值为R,金属丝和电阻丝接触良好,摩擦不计,在AB的中点C焊接一根导线,从O点也引出一根导线,这两根导线之间接一个零刻度在中间的电压表V(金属丝和连接用的导线的电阻不计),图中虚线OC与AB垂直,OC=h,电阻丝A、B两端接在电压为U的稳压电源上,整个装置固定在列车中,且A→B为列车的前进方向,那么,由电压表的读数就可以测出列车加速度的大小。重力加速度为g。(1)当列车沿水平轨道向右做匀加速直线运动时,写出加速度大小和金属丝偏角θ间的关系式;(2)写出加速度a和电压表读数U'的关系式;(3)求该装置能测定的最大加速度。

答案与分层梯度式解析1.D电流的方向与正离子定向移动的方向相同,与负离子定向移动的方向相反,所以电流方向从A到B,选项A、B错误;溶液内电流方向从A到B,2s时间内通过溶液内横截面M的电荷量q=n1e+n2e=(n1+n2)e,则根据电流的定义式得I=qt=(n1+n2)et=2×1.0×10182.CU-I图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体的电阻,由题图可知,电流增大时,该导体U-I图线上的点与坐标原点连线的斜率变大,故该导体的电阻随电流的增大而增大,选项A错误;由题图可知,P点对应的电压为5.0V,电流为1.0A,所以P点对应的电阻值为R=UI=5.01.0Ω=5.0Ω,选项B错误;由题图可知,当电流为0.8A时,导体两端的电压为3.0V,所以导体的电功率为P=UI=3.0×0.8W=2.4W,选项C正确;欧姆定律适用于求解该金属导体的电阻,本题中U-I图线为曲线的原因是金属导体的电阻率随温度的变化而变化,选项3.B由题图知,三个电阻并联,三个电阻两端的电压相等,已知R1=R2=R3,根据欧姆定律得流过R1、R2、R3的电流之比为1∶1∶1,选项B正确。4.A根据电阻定律得R=ρLπr2,根据欧姆定律得R=UI,联立可得ρ=πr2UIL,代入数据解得ρ≈8×105.A电流计和电阻箱并联,则改装成的是电流表;根据I=Ig+IgRgR可知,为了显著扩大量程,R应小于Rg,6.C将金属导线对折一次后,导线长度变为原来的12,由Sl=S'l'可知导线横截面积变为原来的2倍,根据R=ρlS可知金属导线的电阻变为R4,故A错误;根据欧姆定律,对折之前有I=UR,对折之后有I'=UR4=4I,故B错误;根据电流的微观表达式I=nevS,可知n、e不变,S变为原来的两倍,电流变为原来的4倍,则此时自由电子定向移动的平均速率为2v,故C正确7.DR1两端电压为U1=I1R1=1×6V=6V,选项A正确;R2两端电压为U2=I2×R1=2×2V=4V,选项B正确;R3下端电势高,设R1、R2相连接处的电势为0,则R3两端电压为U3=(0-4V)-(0-6V)=2V,选项C正确,D错误。8.AC设金属丝原长为L,横截面积为S,则R=ρLS。若将金属丝均匀拉长为原来的10倍,L'=10L,根据SL=S'L',可得S'=110S,则拉长后的金属丝的电阻R'=ρL'S'=ρ10L110S=100ρLS=100R,选项A正确;若将金属丝对折起来,则金属丝的长度L″=12L,其横截面积S″=2S,可得此时金属丝的电阻为R″=14ρLS=14R,选项B错误;I-U图线上的点与原点连线的斜率表示电阻的倒数,即k=ΔIΔU=1R,由题中图像可知,随着电压的增大,斜率变小,9.AC开关S1接通前,R的滑片必须调节到使R连入电路的阻值最大的位置,以保护电路,选项A正确;开关S2接通后,需保持R连入电路的阻值不变,选项B错误;当表头的示数从满偏电流Ig调节到半偏电流时,由于电路中总电阻变小,干路电流会稍大于Ig,因此R'中的电流稍大于12Ig,选项C正确;开关S1接通前,由于开关S2处于断开状态,因此R'不需要调节到阻值最大,选项D10.BC题图丙所示电路的等效电阻为R丙=R3+R1R2R1+R2=30Ω,题图丁所示电路的等效电阻为R丁=(R1+R2)R3(R1+R2)+R3=403Ω,A错误;题图甲所示电路干路的最大电流为1A,题图丙所示电路干路的最大电流为1A,B正确;题图乙所示电路干路的最大电流为3A,题图丁所示电路干路的最大电流为1.5A,则题图乙和题图丁干路最大电流之比为2∶1,C正确;题图甲所示电路两端的最大电压为U甲=I3(R1+R2+R3)=60V,题图乙所示电路两端的最大电压为U乙=I3R3=20V,题图丙所示电路两端的最大电压为U丙=I3R11.答案(1)R1(2分)5000(2分)(2)见解析(3分)解析(1)由题图甲知,控制电路采用分压式接法,为尽可能获取多组数据和操作方便,滑动变阻器应选择最大阻值小的R1;为将电流表A1改装成量程为0~3V的电压表,应该串联电阻箱,其阻值R=UIg-Rg(2)此电路图中测量电路采用电流表外接,控制电路采用分压式接法,实物连接如图12.答案(1)1.770(2分)(2)A1(1分)E1(1分)(3)①如图所示(2分)②6.00(1分)(4)Rxπd2解析(1)由题图乙可知,其示数为1.5mm+27.0×0.01mm=1.770mm。(2)待测金属丝的额定电流约为0.5A,故电流表应选A1;待测金属丝的额定电压约为U=IR=2.5V,故电源选E1即可。(3)将已描好的点进行连线,尽量使点分布在直线上,不在直线上的点均匀分布在直线两侧,如图所示。U-I图线的斜率表示电阻,则有Rx=ΔUΔI=4.80-00.8-0(4)根据电阻定律R=ρlS,金属丝截面面积为S=πd24,解得金属丝的电阻率为13.答案(1)10Ω(2)0.3A(3)1.8V解析(1)由题图可知,电阻R1与R2串联后的总电阻与R3并联,并联后的总电阻与R4串联(2分)故电路中A、B间总电阻:R=(R1+R2)R3R1+R(2)通过R4的电流为干路电流,根据欧姆定律有I4=I=UR=310A=0.3A。(2分(3)R3两端的电压:U3=U-I4R4=3V-0.3×4V=1.8V。(2分)14.答案(1)mv22e(2)Ie解析(1)质子经加速器加速的过程,根据动能定理有eU0=12mv2(2分)解得加速器的电压大小为U0=mv22e。((2)电流的微观表达式I=neSv(2分)则加速后这束质子流单位体积内的质子数为n=IeSv。(1分(3)根据欧姆定律可得U=IR(2分)假设形成的质子流的长度为l,根据电阻定律有R=ρlS(2分)则长度为l的质子流两