第十一章 电路及其应用 章末检测试卷 同步练习(含解析)高中物理 人教版(2019)必修第三册

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第十一章 电路及其应用 章末检测试卷 同步练习(含解析)高中物理 人教版(2019)必修第三册

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章末检测试卷
[分值:100分]
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.(改编自教科教材)由如图所示的两导体a、b的U-I特性曲线可以断定(  )
A.导体a的电阻比b大
B.导体b的电阻比a大
C.导体a的电阻率一定比b大
D.导体b的电阻率一定比a大
2.有研究发现,某神经细胞传递信号时,离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流,若将该细胞膜视为1×10-8 F的电容器,在2 ms内细胞膜两侧的电势差从-70 mV变为30 mV,则该过程中跨膜电流的平均值为(  )
A.1.5×10-7 A B.2×10-7 A
C.3.5×10-7 A D.5×10-7 A
3.(2026·永州市高二检测)一个“T”形电路如图所示,电路中的电阻R1=4 Ω,R2=12 Ω,R3=4 Ω,另有一测试电源,电源提供的电压为14 V,内阻忽略不计,则(  )
A.当c、d两端短路时,a、b之间的等效电阻是8 Ω
B.当a、b两端短路时,c、d之间的等效电阻是6 Ω
C.当a、b两端接通测试电源时,c、d两端的电压为7 V
D.当c、d两端接通测试电源时,a、b两端的电压为2 V
4.(改编自鲁科教材)一根粗细均匀的细铜丝,原来的电阻为R,则(  )
A.截去,剩下部分的电阻变为R
B.均匀拉长为原来的2倍,电阻变为2R
C.对折后,电阻变为R
D.均匀拉长,使截面积为原来的,电阻仍为R
5.有四盏灯,接入如图的电路中,RL1=RL4=1 Ω,RL2=3 Ω,RL3=6 Ω,把电路接通后,通过四盏灯的电流之比I1∶I2∶I3∶I4为(  )
A.1∶3∶6∶1 B.3∶2∶1∶3
C.3∶1∶2∶3 D.6∶3∶2∶6
6.(来自鲁科教材)电子式互感器是数字变电站的关键装备之一。如图所示,某电子式电压互感器探头的原理为电阻分压,a、c间的电阻是c、d间的电阻的n-1倍,某次测量中输出端数字电压表的示数为U,则输入端的电压为(  )
A.nU B.
C.(n-1)U D.
7.(2026·山东省济南第三中学高二检测)某同学用一个微安表头(量程1 mA,内阻45 Ω)、电阻箱R1和电阻箱R2组装成一个多用电表,有电流“10 mA”和电压“3 V”两挡,改装电路如图所示,则R1、R2应调到的阻值为(  )
A.R1=5 Ω,R2=295.5 Ω
B.R1=5 Ω,R2=2 955 Ω
C.R1=10 Ω,R2=2 910 Ω
D.R1=10 Ω,R2=291 Ω
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.某同学做研究串联电路特点的实验时,连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.BC段短路
9.(2023·全国乙卷)黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱,接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻,在接线柱间还接有另外一个电阻R和一个直流电源。测得接线柱之间的电压U12=3.0 V,U23=2.5 V,U34=-1.5 V。符合上述测量结果的可能接法是(  )
A.电源接在1、4之间,R接在1、3之间
B.电源接在1、4之间,R接在2、4之间
C.电源接在1、3之间,R接在1、4之间
D.电源接在1、3之间,R接在2、4之间
10.(2025·六盘水市高二期末)如图为电压表的内部电路简化图,其两个量程分别为0~3 V和0~15 V。已知表头的内阻Rg为600 Ω,满偏电流Ig为1 mA,当接A、B两端时,量程为0~U1,接A、C两端时,量程为0~U2。则(  )
A.U1=15 V B.U2=15 V
C.R1=2 400 Ω D.R2=12 600 Ω
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11.(6分)(来自教材)某同学想通过测绘小灯泡的I-U图像来研究小灯泡的电阻随电压变化的规律。 所用器材如下:
待测小灯泡一只,额定电压为2.5 V,电阻约为几欧;
电压表一个, 量程0~3 V, 内阻约为3 kΩ;
电流表一个, 量程0~0.6 A, 内阻约为0.1 Ω;
滑动变阻器一个,干电池两节,开关一个,导线若干。
(1)(2分)请在图甲中补全实验的电路图。
(2)(2分)图甲中开关S闭合之前,应把滑动变阻器的滑片置于    (选填“A”或“B”)端。
(3)(2分)该同学通过实验作出小灯泡的I-U图像如图乙所示, 则小灯泡正常工作时的电阻为     Ω(计算结果保留2位有效数字)。
12.(8分)(2024·江西卷)某小组欲设计一种电热水器防触电装置,其原理是:当电热管漏电时,利用自来水自身的电阻,可使漏电电流降至人体安全电流以下。为此,需先测量水的电阻率,再进行合理设计。
(1)如图(a)所示,在绝缘长方体容器左右两侧安装可移动的薄金属板电极,将自来水倒入其中,测得水的截面宽d=0.07 m和高h=0.03 m。
(2)(2分)现有实验器材:电流表(量程300 μA,内阻RA=2 500 Ω)、电压表(量程3 V或15 V,内阻未知)、直流电源(3 V)、滑动变阻器、开关和导线。请在图(a)中画线完成电路实物连接。
(3)连接好电路,测量26 ℃的水在不同长度l时的电阻值Rx。将水温升到65 ℃,重复测量。绘出26 ℃和65 ℃水的Rx-l图,分别如图(b)中甲、乙所示。
(4)(4分)若Rx-l图线的斜率为k,则水的电阻率表达式为ρ=      (用k、d、h表示)。实验结果表明,温度      (选填“高”或“低”)的水更容易导电。
(5)(2分)测出电阻率后,拟将一段塑料水管安装于热水器出水口作为防触电装置。为保证出水量不变,选用内直径为8.0×10-3 m的水管。若人体的安全电流为1.0×10-3 A,热水器出水温度最高为65 ℃,忽略其他电阻的影响(相当于热水器220 V的工作电压直接加在水管两端),则该水管的长度至少应设计为       m(保留2位有效数字)。
13.(10分)如图所示,A、B两点间电压恒为12 V,定值电阻R1=2.4 kΩ,R2=4.8 kΩ。
(1)(5分)若在a、b之间接一个C=100 μF的电容器,闭合开关S,电路稳定后,求电容器上所带的电荷量。
(2)(5分)若在a、b之间接一个内阻RV=4.8 kΩ的电压表,求电压表的示数。
14.(14分)(2026·济南市高二检测)如图所示是某种双量程电流表的内部结构示意图,其中a、b是闭合电路中的部分电路,电流表A的满偏电流(通过电流表的最大电流)是0.1 A,电流表A无电阻,R3=25 Ω。将单刀双掷开关S接到b,当通过a点电流是0.6 A时,电流表A满偏;将单刀双掷开关S接到c,通过a点电流是3.0 A时,电流表A满偏。求电阻R1和R2。
15.(16分)如图所示的两个串联电阻R1=12 kΩ,R2=36 kΩ,A、B两端的电压保持15 V不变,求:
(1)(6分)若开关S断开,R1、R2两端的电压。
(2)(10分)如果电压表的内阻是12 kΩ,当S分别与C、D接触时电压表的读数。
章末检测试卷
[分值:100分]
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.(改编自教科教材)由如图所示的两导体a、b的U-I特性曲线可以断定(  )
A.导体a的电阻比b大
B.导体b的电阻比a大
C.导体a的电阻率一定比b大
D.导体b的电阻率一定比a大
答案 A
解析 由U-I图线可知Ra>Rb,故A正确,B错误;根据R=ρ,又导体a、b的L、S均未知,则不能比较电阻率的大小关系,故C、D错误。
2.(2021·江苏卷)有研究发现,某神经细胞传递信号时,离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流,若将该细胞膜视为1×10-8 F的电容器,在2 ms内细胞膜两侧的电势差从-70 mV变为30 mV,则该过程中跨膜电流的平均值为(  )
A.1.5×10-7 A B.2×10-7 A
C.3.5×10-7 A D.5×10-7 A
答案 D
解析 根据Q=CU,可知ΔQ=CΔU=1×10-8×(30+70)×10-3 C=1×10-9 C,则该过程中跨膜电流的平均值为I== A=5×10-7 A,故选D。
3.(2026·永州市高二检测)一个“T”形电路如图所示,电路中的电阻R1=4 Ω,R2=12 Ω,R3=4 Ω,另有一测试电源,电源提供的电压为14 V,内阻忽略不计,则(  )
A.当c、d两端短路时,a、b之间的等效电阻是8 Ω
B.当a、b两端短路时,c、d之间的等效电阻是6 Ω
C.当a、b两端接通测试电源时,c、d两端的电压为7 V
D.当c、d两端接通测试电源时,a、b两端的电压为2 V
答案 C
解析 当c、d两端短路时,电路结构为R2与R3并联,然后与R1串联,a、b之间的等效电阻为Rab=R1+=(4+) Ω=7 Ω,故A错误;当a、b两端短路时,电路结构为R1与R3并联,然后与R2串联,c、d之间的等效电阻为Rcd=R2+=(12+) Ω=14 Ω,故B错误;当a、b两端接通测试电源时,c、d两端的电压为Ucd=R3=×4 V=7 V,故C正确;当c、d两端接通测试电源时,a、b两端的电压为Uab=R3=×4 V=3.5 V,故D错误。
4.(改编自鲁科教材)一根粗细均匀的细铜丝,原来的电阻为R,则(  )
A.截去,剩下部分的电阻变为R
B.均匀拉长为原来的2倍,电阻变为2R
C.对折后,电阻变为R
D.均匀拉长,使截面积为原来的,电阻仍为R
答案 C
解析 根据R=ρ可知,长度变为原来的,则电阻变为R,故A错误;长度变为原来的2倍,则截面积变为原来的,电阻变为4R,故B错误;对折后,长度变为原来的,截面积变为原来的2倍,则电阻变为R,故C正确;均匀拉长,截面积变为原来的,则长度变为原来的2倍,电阻变为4R,故D错误。
5.有四盏灯,接入如图的电路中,RL1=RL4=1 Ω,RL2=3 Ω,RL3=6 Ω,把电路接通后,通过四盏灯的电流之比I1∶I2∶I3∶I4为(  )
A.1∶3∶6∶1 B.3∶2∶1∶3
C.3∶1∶2∶3 D.6∶3∶2∶6
答案 B
解析 RL2与RL3并联,电压相等,由欧姆定律U=IR,则有I2∶I3=RL3∶RL2=6∶3=2∶1,RL1与RL4串联,电流相等,则有I1=I4=I2+I3,可得I1∶I3=3∶1,所以有I1∶I2∶I3∶I4=3∶2∶1∶3,故B正确。
6.(来自鲁科教材)电子式互感器是数字变电站的关键装备之一。如图所示,某电子式电压互感器探头的原理为电阻分压,a、c间的电阻是c、d间的电阻的n-1倍,某次测量中输出端数字电压表的示数为U,则输入端的电压为(  )
A.nU B.
C.(n-1)U D.
答案 A
解析 Rac和Rcd串联,电流I=,则输出端电压U=IRcd==,即输入电压Uab=Uad=nU,故A正确。
7.(2026·山东省济南第三中学高二检测)某同学用一个微安表头(量程1 mA,内阻45 Ω)、电阻箱R1和电阻箱R2组装成一个多用电表,有电流“10 mA”和电压“3 V”两挡,改装电路如图所示,则R1、R2应调到的阻值为(  )
A.R1=5 Ω,R2=295.5 Ω
B.R1=5 Ω,R2=2 955 Ω
C.R1=10 Ω,R2=2 910 Ω
D.R1=10 Ω,R2=291 Ω
答案 A
解析 当接O、a接线柱时改装为电流表,根据并联电路特点得IgRg=(I-Ig)R1
代入数据解得
R1== Ω=5 Ω
当接O、b接线柱时改装为电压表,根据串联电路特点得IgRg+IR2=U
解得R2== Ω=295.5 Ω,故选A。
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.某同学做研究串联电路特点的实验时,连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.BC段短路
答案 AD
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,故选A、D。
9.(2023·全国乙卷)黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱,接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻,在接线柱间还接有另外一个电阻R和一个直流电源。测得接线柱之间的电压U12=3.0 V,U23=2.5 V,U34=-1.5 V。符合上述测量结果的可能接法是(  )
A.电源接在1、4之间,R接在1、3之间
B.电源接在1、4之间,R接在2、4之间
C.电源接在1、3之间,R接在1、4之间
D.电源接在1、3之间,R接在2、4之间
答案 CD
解析 根据A选项画出电路图,如图甲
可见U34>0,不符合题意,A错误;
根据B选项画出电路图,如图乙
可见U34>0,不符合题意,B错误;
根据C选项画出电路图,如图丙
可见上述接法符合题中测量结果,C正确;
根据D选项画出电路图,如图丁
可见上述接法符合题中测量结果,D正确。
10.(2025·六盘水市高二期末)如图为电压表的内部电路简化图,其两个量程分别为0~3 V和0~15 V。已知表头的内阻Rg为600 Ω,满偏电流Ig为1 mA,当接A、B两端时,量程为0~U1,接A、C两端时,量程为0~U2。则(  )
A.U1=15 V B.U2=15 V
C.R1=2 400 Ω D.R2=12 600 Ω
答案 BC
解析 根据串联分压原理可知,当接A、B两端时,量程较小,为0~3 V,即有U1=3 V,当接A、C两端时,量程较大,为0~15 V,即有U2=15 V,故A错误,B正确;当接A、B两端时,结合上述有U1=Ig(R1+Rg),解得R1=2 400 Ω,故C正确;当接A、C两端时,结合上述有U2=Ig(R1+R2+Rg),解得R2=12 000 Ω,故D错误。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11.(6分)(来自教材)某同学想通过测绘小灯泡的I-U图像来研究小灯泡的电阻随电压变化的规律。 所用器材如下:
待测小灯泡一只,额定电压为2.5 V,电阻约为几欧;
电压表一个, 量程0~3 V, 内阻约为3 kΩ;
电流表一个, 量程0~0.6 A, 内阻约为0.1 Ω;
滑动变阻器一个,干电池两节,开关一个,导线若干。
(1)(2分)请在图甲中补全实验的电路图。
(2)(2分)图甲中开关S闭合之前,应把滑动变阻器的滑片置于    (选填“A”或“B”)端。
(3)(2分)该同学通过实验作出小灯泡的I-U图像如图乙所示, 则小灯泡正常工作时的电阻为     Ω(计算结果保留2位有效数字)。
答案 (1)见解析图 (2)B (3)5.7
解析 (1)如图所示:
(2)闭合开关S前,应把滑动变阻器的滑片置于B端。
(3)当小灯泡正常工作时,其两端的电压是U=2.5 V,由题图乙可知,对应的电流是I=0.44 A,所以小灯泡正常工作时的电阻R== Ω≈5.7 Ω。
12.(8分)(2024·江西卷)某小组欲设计一种电热水器防触电装置,其原理是:当电热管漏电时,利用自来水自身的电阻,可使漏电电流降至人体安全电流以下。为此,需先测量水的电阻率,再进行合理设计。
(1)如图(a)所示,在绝缘长方体容器左右两侧安装可移动的薄金属板电极,将自来水倒入其中,测得水的截面宽d=0.07 m和高h=0.03 m。
(2)(2分)现有实验器材:电流表(量程300 μA,内阻RA=2 500 Ω)、电压表(量程3 V或15 V,内阻未知)、直流电源(3 V)、滑动变阻器、开关和导线。请在图(a)中画线完成电路实物连接。
(3)连接好电路,测量26 ℃的水在不同长度l时的电阻值Rx。将水温升到65 ℃,重复测量。绘出26 ℃和65 ℃水的Rx-l图,分别如图(b)中甲、乙所示。
(4)(4分)若Rx-l图线的斜率为k,则水的电阻率表达式为ρ=      (用k、d、h表示)。实验结果表明,温度      (选填“高”或“低”)的水更容易导电。
(5)(2分)测出电阻率后,拟将一段塑料水管安装于热水器出水口作为防触电装置。为保证出水量不变,选用内直径为8.0×10-3 m的水管。若人体的安全电流为1.0×10-3 A,热水器出水温度最高为65 ℃,忽略其他电阻的影响(相当于热水器220 V的工作电压直接加在水管两端),则该水管的长度至少应设计为       m(保留2位有效数字)。
答案 (2)见解析图 (4)kdh 高 (5)0.46
解析 (2)电源电压为3 V,故电压表量程选择3 V可使实验结果更精确;
由于电流表的内阻已知,故电流表采用内接法时,可以消除系统误差,实物图如图所示:
(4)根据电阻定律Rx=ρ=·l,可得k=
则ρ=kdh
电阻率小的水更容易导电,根据题图(b)可知65 ℃的水的电阻率更小,故温度高的水更容易导电。
(5)根据前面分析可知65 ℃的水的电阻率为
ρ=kdh=×0.07×0.03 Ω·m=24 Ω·m
故当选用内直径为d0=8.0×10-3 m的水管,
人体的安全电流为I0=1.0×10-3 A,
接入电压U=220 V时,根据欧姆定律和电阻定律有R==ρ
解得作为防触电装置的水管的长度至少应设计为lmin=0.46 m。
13.(10分)如图所示,A、B两点间电压恒为12 V,定值电阻R1=2.4 kΩ,R2=4.8 kΩ。
(1)(5分)若在a、b之间接一个C=100 μF的电容器,闭合开关S,电路稳定后,求电容器上所带的电荷量。
(2)(5分)若在a、b之间接一个内阻RV=4.8 kΩ的电压表,求电压表的示数。
答案 (1)8×10-4 C (2)6 V
解析 (1)设电容器上的电压为UC,
则UC=U=8 V
电容器的带电荷量Q=CUC
解得Q=8×10-4 C。
(2)电压表与R2并联后电阻为R并=
则电压表两端的电压为UV=U
代入数据解得UV=6 V。
14.(14分)(2026·济南市高二检测)如图所示是某种双量程电流表的内部结构示意图,其中a、b是闭合电路中的部分电路,电流表A的满偏电流(通过电流表的最大电流)是0.1 A,电流表A无电阻,R3=25 Ω。将单刀双掷开关S接到b,当通过a点电流是0.6 A时,电流表A满偏;将单刀双掷开关S接到c,通过a点电流是3.0 A时,电流表A满偏。求电阻R1和R2。
答案 1 Ω 4 Ω
解析 由题图可知,将单刀双掷开关S接到b,则电阻R1、R2串联后与R3并联,此时,电流表A满偏,则由欧姆定律可得电路两端的电压为U=IAR3=0.1×25 V=2.5 V
若通过a点电流是0.6 A,根据并联电路的电流规律可知,另一支路中的电流
I'=0.6 A-0.1 A=0.5 A
由R1、R2串联后的总电阻R总===5 Ω
将单刀双掷开关S接到c,则电阻R2、R3串联后与R1并联,电流表A满偏,则R1支路中的电流
I″=3.0 A-0.1 A=2.9 A
由欧姆定律得U'=I″R1
U'=IA(R3+R2)
又R1+R2=5 Ω
联立解得R1=1 Ω,R2=4 Ω。
15.(16分)如图所示的两个串联电阻R1=12 kΩ,R2=36 kΩ,A、B两端的电压保持15 V不变,求:
(1)(6分)若开关S断开,R1、R2两端的电压。
(2)(10分)如果电压表的内阻是12 kΩ,当S分别与C、D接触时电压表的读数。
答案 (1)3.75 V 11.25 V (2) V  V
解析 (1)S断开,R1与R2串联,根据串联电路的电压特点知U1=U=×15 V=3.75 V
U2=U-U1=15 V-3.75 V=11.25 V。
(2)当S与C接触时,电压表与R1并联,并联电阻R并== kΩ=6 kΩ
则并联支路电压U并=U=×15 V= V,
同理,当S与D接触时
R并'== kΩ=9 kΩ,
U并'=U=×15 V= V。

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