资源简介

周测5　电源和电流　导体的电阻　导体电阻率的测量
(时间:40分钟　满分:100分)
一、单项选择题(本题共6小题,每小题5分,共30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.电鳐的捕猎方式是放电电死猎物,它放电的电流可达50 A,每秒钟放电150次。下列关于电源和电流的说法正确的是(　　)
A.导体中自由电荷移动形成电流
B.电鳐放电的电流可达50 A,电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位
C.在金属导体中,电流的方向与自由电子定向移动的方向相同
D.电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极,保持两极之间有电压
答案　B
解析　自由电荷定向移动才形成电流,选项A错误;国际单位制中规定了七个基本量与基本单位,即长度(m)、时间(s)、质量(kg)、热力学温度(K)、电流(A)、发光强度(cd)、物质的量(mol),选项B正确;人们规定电流的方向与正电荷定向移动的方向相同,与负电荷定向移动的方向相反,选项C错误;在电源内部,电源把电子由正极搬运到负极,选项D错误。
2.如图所示,来自质子源的质子(初速度为零),经加速电压为U的加速器加速后,形成细柱形的质子流。已知细柱形的质子流横截面积为S,其等效电流为I;质子的质量为m,其电荷量为e。那么这束质子流内单位体积的质子数n是(　　)
A. B.
C. D.
答案　A
解析　由电流的微观表达式可知I=neSv,由动能定理可知eU=mv2,联立解得,这束质子流内单位体积的质子数n=,故A正确。
3.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20 cm、半径4 cm的圆柱体,当其两端加上U=100 V的电压时,测得引起神经纤维产生感觉的电流为0.31 μA,则该段髓质的电阻率约为(　　)
A.8×106Ω·m B.8×103Ω·m
C.2×107Ω·m D.8×108Ω·m
答案　A
解析　根据电阻定律有R=ρ,又R=,联立解得ρ≈8×106Ω·m,故A正确。
4.甲、乙两图分别为测灯泡电阻R的电路图,下列说法不正确的是(　　)
A.甲图的接法叫电流表外接法,乙图的接法叫电流表内接法
B.甲图中R测>R真,乙图中R测C.甲图中误差由电压表分流引起,为了减小误差,应使R RV,故此法测小电阻好
D.乙图中误差由电流表分压引起,为了减小误差,应使R RA,故此法测大电阻好
答案　B
解析　题图甲的接法叫作电流表外接法,题图乙的接法叫作电流表内接法,A正确;题图甲中由于电压表的分流导致电流的测量值偏大,由R=可知,R测R真,R越大,则电流表的分压越小,误差越小,因此这种接法适用于测大电阻,B错误,C、D正确。
5.甲、乙为不同材料制成的两个长方体金属导电板,长、宽、高均分别为a、b、c,其中a>b>c,如图,它们的外形完全相同。现将甲、乙两金属导电板按下列两种方式接入同一电源时,若回路中的电流相同,那么甲、乙两金属导电板的电阻率之比为(　　)
A. B.
C. D.
答案　A
解析　甲、乙两金属导电板按题图两种方式接入同一电源时,若回路中的电流相同,由欧姆定律可知甲、乙两金属导电板的电阻相等,根据电阻决定式有R=ρ,则可得电阻率为ρ=,甲、乙两金属导电板的电阻率之比为==,A正确。
6.如图所示,在某次实验中得到了A、B两电阻的U-I图像,电阻A的图像为曲线,电阻B的图像为直线,且与横轴的夹角为α,下列关于两电阻的描述正确的是(　　)
A.当流过电阻的电流为I1时,电阻A的阻值大于电阻B的阻值
B.当流过电阻的电流为I1时,两电阻的阻值都是
C.随着电流的增大,电阻A的阻值减小
D.随着电流的增大,电阻B的阻值不变,大小为tan α
答案　B
解析　由欧姆定律得R=,可知当流过电阻的电流为I1时,电阻A的阻值等于电阻B的阻值,均为,故B正确,A错误;U-I图线上的点与原点的连线的斜率表示电阻大小,可知随着电流的增大,电阻A的阻值增大,故C错误;对于电阻B,U-I图线为过原点的倾斜直线,所以图线斜率即为图线上纵、横坐标的比值,但是两坐标的标度并不一定相同,所以电阻B的阻值大小不一定为tan α,故D错误。
二、多项选择题(本题共3小题,每小题8分,共24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8分,选对但不全的得4分,有选错的得0分。)
7.下列分析正确的是(　　)
A.由关系式R=可知,对一个确定的导体来说,在温度不变时,所加的电压跟通过导体的电流的比值是一定值
B.由公式I=可知,当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比
C.由公式ρ=可知,导体的电阻率与导体的电阻成正比
D.由公式R=ρ可知,将一粗细均匀的导体拉长到原来的2倍时,其电阻也变为原来的2倍
答案　AB
解析　可以利用R=计算导体的电阻,但R与U和I无关,A正确;根据I=可知,当导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比,B正确;导体的电阻率由材料本身和温度决定,与导体的电阻无关,C错误;将一粗细均匀的导体拉长到原来的2倍时,其横截面积变为原来的一半,由公式R=ρ可知,电阻变为原来的4倍,D错误。
8.由某种特殊金属材料制成的线性元件,外形为粗细均匀的导体棒,在导体棒两端加上电压U0时,通过导体棒的电流为I0,导体棒中自由电子定向移动的平均速率为v,将其两端的电压增大到3U0后,下列说法正确的是(　　)
A.导体棒的电阻仍为
B.时间t内,通过导体棒任一横截面的电荷量为
C.导体棒中自由电子定向移动的平均速率为3v
D.导体棒的电阻率为之前的3倍
答案　AC
解析　根据题意知该导体棒为线性元件,故将其两端的电压增大到3U0后,电阻不变,为,故A正确;将其两端的电压增大到3U0后,根据R==,解得I1=3I0,故时间t内,通过导体棒任一横截面的电荷量为q=I1·t=3I0·t,故B错误;根据电流的微观表达式I=neSv知当导体棒两端的电压增大到3U0后,I1=3I0,故导体棒中自由电子定向移动的平均速率也增大为3倍,为3v,故C正确;根据A项分析知,导体棒的电阻不变,根据R=ρ知导体棒的电阻率也不变,故D错误。
9.某种材料的圆柱形导体的长度为l,横截面的直径为d,导体两端所加电压为U,当这三个物理量中仅有一个物理量改变时,关于导体中自由电子定向运动的平均速率,下列说法正确的是(　　)
A.电压变为2U,导体中自由电子定向运动的平均速率变为原来的2倍
B.导体的长度变为2l,导体中自由电子定向运动的平均速率变为原来的
C.导体横截面的直径变为2d,导体中自由电子定向运动的平均速率变为原来的
D.导体横截面的直径变为,导体中自由电子定向运动的平均速率不变
答案　ABD
解析　根据欧姆定律I=、电阻定律R=ρ及电流的微观表达式I=neSv,联立可得v=。仅电压变为2U时,电子定向运动的平均速率变为2v,故A正确;仅导体的长度变为2l时,电子定向运动的平均速率变为0.5v,故B正确;速率v与导体横截面的直径d无关,故C错误,D正确。
三、非选择题(本题共3小题,共46分。)
10.(12分)某实验小组测量一圆柱复合材料的电阻率ρ。
(1)该实验小组分别用20分度的游标卡尺、螺旋测微器测量其长度L和直径D,某次测量结果如图甲、乙所示。该圆柱复合材料的长度L=　　　　cm,直径D=　　　　mm。
(2)该实验小组用如图丙所示实验电路测量其电阻值。闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于　　　　(选填“a”或“b”)端。
(3)某次实验时,电压表的示数为U,电流表的示数为I,若用表示该圆柱复合材料电阻的测量值,则该测量值比真实值偏　　　　(选填“大”或“小”)。导致此误差的原因是　　　　　　　　。
(4)用实验过程中测量的物理量对应的字母表示电阻率,则该圆柱复合材料电阻率的表达式为ρ=　　　　。
答案　(1)17.650　0.440(0.439~0.441)　(2)a　(3)小　电压表的分流　(4)
解析　(1)20分度游标卡尺的精确值为0.05 mm,由图甲可知该圆柱复合材料的长度为
L=176 mm+10×0.05 mm=176.50 mm=17.650 cm
螺旋测微器的精确值为0.01 mm,由图乙可知该圆柱复合材料的直径为D=0 mm+44.0×0.01 mm=0.440 mm。
(2)闭合开关前,为保证电表安全,应使电表读数从最小开始,滑动变阻器的滑片应置于a端。
(3)由电路图可知,电流表采用外接法,由于电压表的分流作用,使得电流表读数I比流过待测电阻的真实电流大,故有R测=<=R真,可知测量值比真实值偏小,导致此误差的原因是电压表的分流。
(4)根据电阻定律R=ρ可得ρ===。
11.(17分)如图甲为一测量电解液电阻率的玻璃容器,P、Q为电极,已知a=1 m,b=0.2 m,c=0.1 m,当里面注满某电解液,且P、Q间加上电压后,其U-I图线如图乙所示,当U=10 V时,电解液的电阻率ρ是多少
答案　40 Ω·m
解析　由题图乙可求得当U=10 V时,电解液的电阻为R== Ω=2 000 Ω
由题图甲可知电解液长度为l=a=1 m
横截面积为S=bc=0.02 m2
结合电阻定律R=ρ得
ρ== Ω·m=40 Ω·m。
12.(17分)导线中的电流是1 A,导线的横截面积为1 mm2。求:
(1)在1 s内,有多少个电子通过导线的横截面(电子电荷量e=1.6×10-19 C)
(2)自由电子的平均定向移动速率是多大(设导线每立方米内有8.5×1028个自由电子)
(3)自由电子沿导线移动1 m,平均需要多长时间
答案　(1)6.25×1018个　(2)7.35×10-5 m/s
(3)3.78 h
解析　(1)1 s内,通过导线横截面的电子数
N===个=6.25×1018个。
(2)根据电流的微观表达式I=neSv得
v=≈7.35×10-5 m/s。
(3)电子定向匀速移动,有x=vt,则移动1 m所需要的时间为t== s≈3.78 h。(共25张PPT)
周测5　电源和电流　导体的电阻　导体电阻率的测量
(时间:40分钟　满分:100分)
B
一、单项选择题(本题共6小题,每小题5分,共30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.电鳐的捕猎方式是放电电死猎物,它放电的电流可达50 A,每秒钟放电150次。下列关于电源和电流的说法正确的是(　　)
A.导体中自由电荷移动形成电流
B.电鳐放电的电流可达50 A,电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位
C.在金属导体中,电流的方向与自由电子定向移动的方向相同
D.电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极,保持两极之间有电压
解析　自由电荷定向移动才形成电流,选项A错误;国际单位制中规定了七个基本量与基本单位,即长度(m)、时间(s)、质量(kg)、热力学温度(K)、电流(A)、发光强度(cd)、物质的量(mol),选项B正确;人们规定电流的方向与正电荷定向移动的方向相同,与负电荷定向移动的方向相反,选项C错误;在电源内部,电源把电子由正极搬运到负极,选项D错误。
A
2.如图所示,来自质子源的质子(初速度为零),经加速电压为U的加速器加速后,形成细柱形的质子流。已知细柱形的质子流横截面积为S,其等效电流为I;质子的质量为m,其电荷量为e。那么这束质子流内单位体积的质子数n是(　　)
A. B.
C. D.
解析　由电流的微观表达式可知I=neSv,由动能定理可知eU=mv2,联立解得,这束质子流内单位体积的质子数n=,故A正确。
A
3.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20 cm、半径4 cm的圆柱体,当其两端加上U=100 V的电压时,测得引起神经纤维产生感觉的电流为0.31 μA,则该段髓质的电阻率约为(　　)
A.8×106Ω·m B.8×103Ω·m
C.2×107Ω·m D.8×108Ω·m
解析　根据电阻定律有R=ρ,又R=,联立解得ρ≈8×106Ω·m,故A正确。
B
4.甲、乙两图分别为测灯泡电阻R的电路图,下列说法不正确的是(　　)
A.甲图的接法叫电流表外接法,乙图的接法叫电流表内接法
B.甲图中R测>R真,乙图中R测C.甲图中误差由电压表分流引起,为了减小误差,应使R RV,故此法测小电阻好
D.乙图中误差由电流表分压引起,为了减小误差,应使R RA,故此法测大电阻好
解析　题图甲的接法叫作电流表外接法,题图乙的接法叫作电流表内接法,A正确;题图甲中由于电压表的分流导致电流的测量值偏大,由R=可知,R测R真,R越大,则电流表的分压越小,误差越小,因此这种接法适用于测大电阻,B错误,C、D正确。
A
5.甲、乙为不同材料制成的两个长方体金属导电板,长、宽、高均分别为a、b、c,其中a>b>c,如图,它们的外形完全相同。现将甲、乙两金属导电板按下列两种方式接入同一电源时,若回路中的电流相同,那么甲、乙两金属导电板的电阻率之比为(　　)
A. B.
C. D.
解析　甲、乙两金属导电板按题图两种方式接入同一电源时,若回路中的电流相同,由欧姆定律可知甲、乙两金属导电板的电阻相等,根据电阻决定式有R=ρ,则可得电阻率为ρ=,甲、乙两金属导电板的电阻率之比为==,A正确。
B
6.如图所示,在某次实验中得到了A、B两电阻的U-I图像,电阻A的图像为曲线,电阻B的图像为直线,且与横轴的夹角为α,下列关于两电阻的描述正确的是(　　)
A.当流过电阻的电流为I1时,电阻A的阻值大于电阻B的阻值
B.当流过电阻的电流为I1时,两电阻的阻值都是
C.随着电流的增大,电阻A的阻值减小
D.随着电流的增大,电阻B的阻值不变,大小为tan α
解析　由欧姆定律得R=,可知当流过电阻的电流为I1时,电阻
A的阻值等于电阻B的阻值,均为,故B正确,A错误;U-I图线上
的点与原点的连线的斜率表示电阻大小,可知随着电流的增
大,电阻A的阻值增大,故C错误;对于电阻B,U-I图线为过原点
的倾斜直线,所以图线斜率即为图线上纵、横坐标的比值,但是两坐标的标度并不一定相同,所以电阻B的阻值大小不一定为tan α,故D错误。
AB
二、多项选择题(本题共3小题,每小题8分,共24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8分,选对但不全的得4分,有选错的得0分。)
7.下列分析正确的是(　　)
A.由关系式R=可知,对一个确定的导体来说,在温度不变时,所加的电压跟通过导体的电流的比值是一定值
B.由公式I=可知,当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比
C.由公式ρ=可知,导体的电阻率与导体的电阻成正比
D.由公式R=ρ可知,将一粗细均匀的导体拉长到原来的2倍时,其电阻也变为原来的2倍
解析　可以利用R=计算导体的电阻,但R与U和I无关,A正确;根据I=可知,当导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比,B正确;导体的电阻率由材料本身和温度决定,与导体的电阻无关,C错误;将一粗细均匀的导体拉长到原来的2倍时,其横截面积变为原来的一半,由公式R=ρ可知,电阻变为原来的4倍,D错误。
AC
8.由某种特殊金属材料制成的线性元件,外形为粗细均匀的导体棒,在导体棒两端加上电压U0时,通过导体棒的电流为I0,导体棒中自由电子定向移动的平均速率为v,将其两端的电压增大到3U0后,下列说法正确的是(　　)
A.导体棒的电阻仍为
B.时间t内,通过导体棒任一横截面的电荷量为
C.导体棒中自由电子定向移动的平均速率为3v
D.导体棒的电阻率为之前的3倍
解析　根据题意知该导体棒为线性元件,故将其两端的电压增大到3U0后,电阻不变,为,故A正确;将其两端的电压增大到3U0后,根据R==,解得I1=3I0,故时间t内,通过导体棒任一横截面的电荷量为q=I1·t=3I0·t,故B错误;根据电流的微观表达式I=neSv知当导体棒两端的电压增大到3U0后,I1=3I0,故导体棒中自由电子定向移动的平均速率也增大为3倍,为3v,故C正确;根据A项分析知,导体棒的电阻不变,根据R=ρ知导体棒的电阻率也不变,故D错误。
ABD
9.某种材料的圆柱形导体的长度为l,横截面的直径为d,导体两端所加电压为U,当这三个物理量中仅有一个物理量改变时,关于导体中自由电子定向运动的平均速率,下列说法正确的是(　 　)
A.电压变为2U,导体中自由电子定向运动的平均速率变为原来的2倍
B.导体的长度变为2l,导体中自由电子定向运动的平均速率变为原来的
C.导体横截面的直径变为2d,导体中自由电子定向运动的平均速率变为原来的
D.导体横截面的直径变为,导体中自由电子定向运动的平均速率不变
解析　根据欧姆定律I=、电阻定律R=ρ及电流的微观表达式I=neSv,联立可得v=。仅电压变为2U时,电子定向运动的平均速率变为2v,故A正确;仅导体的长度变为2l时,电子定向运动的平均速率变为0.5v,故B正确;速率v与导体横截面的直径d无关,故C错误,D正确。
三、非选择题(本题共3小题,共46分。)
10.(12分)某实验小组测量一圆柱复合材料的电阻率ρ。
(1)该实验小组分别用20分度的游标卡尺、螺旋测微器测量其长度L和直径D,某次测量结果如图甲、乙所示。该圆柱复合材料的长度L=____________cm,直径D=____________mm。
(2)该实验小组用如图丙所示实验电路测量其电阻值。闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于____________(选填“a”或“b”)端。
(3)某次实验时,电压表的示数为U,电流表的示数为I,若用表示该圆柱复合材料电阻的测量值,则该测量值比真实值偏____________(选填“大”或“小”)。导致此误差的原因是________________________。
(4)用实验过程中测量的物理量对应的字母表示电阻率,则该圆柱复合材料电阻率的表达式为ρ=____________。
答案　(1)17.650　0.440(0.439~0.441)　(2)a　(3)小　电压表的分流　(4)
解析　(1)20分度游标卡尺的精确值为0.05 mm,由图甲可知该圆柱复合材料的长度为L=176 mm+10×0.05 mm=176.50 mm=17.650 cm
螺旋测微器的精确值为0.01 mm,由图乙可知该圆柱复合材料的直径为
D=0 mm+44.0×0.01 mm=0.440 mm。
(2)闭合开关前,为保证电表安全,应使电表读数从最小开始,滑动变阻器的滑片应置于a端。
(3)由电路图可知,电流表采用外接法,由于电压表的分流作用,使得电流表读数I比流过待测电阻的真实电流大,故有R测=<=R真,可知测量值比真实值偏小,导致此误差的原因是电压表的分流。
(4)根据电阻定律R=ρ可得ρ===。
11.(17分)如图甲为一测量电解液电阻率的玻璃容器,P、Q为电极,已知a=
1 m,b=0.2 m,c=0.1 m,当里面注满某电解液,且P、Q间加上电压后,其U-I图线如图乙所示,当U=10 V时,电解液的电阻率ρ是多少
答案　40 Ω·m
解析　由题图乙可求得当U=10 V时,电解液的
电阻为R== Ω=2 000 Ω
由题图甲可知电解液长度为l=a=1 m
横截面积为S=bc=0.02 m2
结合电阻定律R=ρ得ρ== Ω·m=40 Ω·m。
12.(17分)导线中的电流是1 A,导线的横截面积为1 mm2。求:
(1)在1 s内,有多少个电子通过导线的横截面(电子电荷量e=1.6×10-19 C)
(2)自由电子的平均定向移动速率是多大(设导线每立方米内有8.5×1028个自由电子)
(3)自由电子沿导线移动1 m,平均需要多长时间
答案　(1)6.25×1018个　(2)7.35×10-5 m/s (3)3.78 h
解析　(1)1 s内,通过导线横截面的电子数
N===个=6.25×1018个。
(2)根据电流的微观表达式I=neSv得
v=≈7.35×10-5 m/s。
(3)电子定向匀速移动,有x=vt,则移动1 m所需要的时间为t== s≈3.78 h。
本节内容结束
THANKS

展开更多......

收起↑