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2024教科版高中物理必修第三册同步
第二章 电路及其应用
1 电流 电压 电阻
基础过关练
题组一 电流的理解与计算
1.关于电流的方向,下列说法正确的是 ( )
A.在金属导体中,电流的方向是自由电子定向移动的方向
B.在电解液中,电流的方向为负离子定向移动的方向
C.无论在何种导体中,电流的方向都与负电荷定向移动的方向相反
D.在电解液中,由于是正负电荷定向移动形成电流,所以电流有两个方向
2.下列对公式I=的理解正确的是( )
A.在国际单位制中,电流是一个基本物理量,其单位安培是基本单位
B.电路中的电流越大,表示通过导体横截面的电荷量越多
C.导体的通电时间越短,则形成的电流越大
D.在相同时间内,通过导体横截面的电荷量越多,导体中的电流就越大
3.(2022四川内江期末)在示波管中,电子枪在2 s内发射出6×1013个电子,则示波管中电流的大小为(e=1.6×10-19 C) ( )
A.4.8×10-6 A B.3×1013 A
C.9.6×10-6 A D.3×10-6 A
4.(2022四川泸州阶段练习)在如图所示的电解槽中,如果在4 s内各有4 C的正电荷与负电荷通过面积为0.08 m2的横截面AB,那么 ( )
A.正电荷向左移动,负电荷向右移动
B.由于正负电荷移动方向相反,所以电解槽中无电流
C.4 s内通过横截面AB的电荷量为4 C
D.电解槽中的电流为2 A
题组二 恒定电场与恒定电流
5.下列有关导线内部的电场强度的说法正确的是( )
A.通电导线内部的电场就是电源所形成的电场
B.在静电平衡时,导体内部的场强为零,而导体外部的场强不为零,所以导体内部的电场不是稳定的
C.因为通电导体处于电源的电场中,所以导体内部的场强处处为零
D.导线内部的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的,导体内的电荷处于平衡状态,电荷分布是稳定的,电场也是稳定的
6.如图所示,在水平放置的金属导体中,5 s内有10 C的负电荷向右通过导体某一横截面。关于导体内电流的大小和方向,以下判断正确的是( )
A.0.5 A 向右 B.0.5 A 向左
C.2.0 A 向右 D.2.0 A 向左
7.(2022四川攀枝花期中)如图所示,一横截面积为S的铜导线,接入电路,导体中就会产生恒定电场,产生的恒定电流为I,设单位体积的导线中有n个自由电子,电子的电荷量为e,此时电子的定向移动速率为v,在t时间内 ( )
A.通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为nvSt
B.通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为
C.导线内部的电场就是电源所形成的电场
D.导线处于静电平衡状态
题组三 认识多用电表
8.(2022江苏泰州中学期中)某同学用多用电表的欧姆挡的“×10 Ω”挡测量一个电阻的阻值,发现表的指针偏转角度很大,为了准确测定该电阻的阻值,正确的做法是 ( )
A.应把选择开关换到“×100 Ω”挡,重新进行欧姆调零后再测量
B.应把选择开关换到“×100 Ω”挡,不用再进行欧姆调零就直接测量
C.应把选择开关换到“×1 Ω”挡,重新进行欧姆调零后再测量
D.应把选择开关换到“×1 Ω”挡,不用再进行欧姆调零就直接测量
9.(2022四川遂宁期末)一个表头的内阻Rg=30 Ω,满偏电流Ig=1 mA,若要把该表头改装成量程为0~3 V的电压表,则 ( )
A.应与表头并联一个阻值为0.10 Ω的电阻
B.应与表头并联一个阻值为0.01 Ω的电阻
C.应与表头串联一个阻值为2.97 kΩ的电阻
D.应与表头串联一个阻值为3.00 kΩ的电阻
10.如图所示,其中电流表A的量程为0~0.6 A,表盘均匀划分为30个小格,每小格表示0.02 A;R1的阻值等于电流表内阻的一半;R2的阻值等于电流表内阻的2倍。若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值,则下列说法中正确的是 ( )
A.将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.06 A
B.将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.02 A
C.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.06 A
D.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.01 A
11.(2022四川眉山第一中学开学考试)如图所示为一简易多用电表的内部电路图,其包含0~100 mA量程的电流表、0~2 V量程的电压表和欧姆表,共三个选择挡位。已知灵敏电流计G的内阻Rg=110 Ω、满偏电流Ig=1 mA,多用电表内部电池电动势为E、内阻为r。
(1)此多用电表作为0~2 V量程的电压表使用时,选择开关应拨到挡位 (选填“1”“2”“3”);
(2)图中R1= Ω(计算结果保留2位有效数字);
(3)此多用电表作为欧姆表使用时,选择开关拨到欧姆表对应的挡位。接入待测电阻前,应先将两表笔短接,调节电阻挡调零旋钮,使指针指到表盘 (选填“左端”或“右端”)零刻度线处。调好后,将两表笔与待测电阻两端接触,进行测量。
能力提升练
题组一 等效电流的计算
1.(2022四川成都开学考试)安培提出了著名的分子电流假说,根据这一假说, 电子绕原子核运动可等效为一环形电流。如图所示为一分子电流模型,电荷量为e的电子以角速度ω绕原子核沿顺时针方向做匀速圆周运动,则该环形电流的大小和方向为(从上向下看) ( )
A.,逆时针 B.,顺时针
C.,逆时针 D.,顺时针
2.(2022河北石家庄二中月考)如图所示,一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷,单位长度内电荷量为q,当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时,由于棒运动而形成的等效电流大小为 ( )
A.vq B.
3.(2022福建莆田第二十四中学期中)半径为R的橡胶圆环均匀带正电,总电荷量为Q,现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动,关于由环产生的等效电流,下列判断正确的是 ( )
A.若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍,则等效电流也将变为原来的2倍
B.若电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍,则等效电流也将变为原来的2倍
C.若使ω、Q不变,将橡胶环拉伸,使环半径增大,等效电流将变大
D.若使ω、Q不变,将橡胶环拉伸,使环半径增大,等效电流将变小
题组二 电流微观表达式的应用
4.(2022河南郑州期末)一段粗细均匀的金属导体的横截面积是S,导体单位体积内的自由电子数为n,金属内的自由电子的电荷量为e,自由电子做无规则热运动的速率为v0,导体中通过的电流为I,则下列说法中正确的有 ( )
A.自由电子定向移动的速率为v0
B.自由电子定向移动的速率为v=
C.电流的传导速率为电场传播的速率,即为真空中的光速c
D.自由电子定向移动的速率为v=
5.铜的摩尔质量为M,密度为ρ,每摩尔铜原子有n个自由电子,每个自由电子的电荷量为e,今有一根横截面积为S的铜导线,通过的电流为I时,电子定向移动的平均速率为 ( )
A.光速c B.
题组三 多用电表的原理
6.(2022四川内江期末)如图所示的电路中,小量程电流表G的内阻Rg=30 Ω,满偏电流Ig=1 mA,R1=2.97×103 Ω,R2= Ω,下列有关电表改装的描述正确的是 ( )
A.当S1和S2均断开时,改装成的是电压表,量程为0~3 V,电压表内阻为3 kΩ
B.当S1和S2均断开时,改装成的是电流表,量程为0~0.6 A,电流表内阻为0.05 Ω
C.当断开S1、闭合S2时,改装成的是电压表,量程为0~3 V,内阻为3 kΩ
D.当S1闭合、S2断开时,该电表不能用来测量电路中的电流和电压
7.如图所示为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电源,R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻;表头G的满偏电流为250 μA,内阻为480 Ω。虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位,5个挡位为:直流电压1 V挡和5 V挡,直流电流1 mA挡和2.5 mA挡,欧姆×100 Ω挡。
(1)图中的A端与 (填“红”或“黑”)色表笔相连接。
(2)关于R6的使用,下列说法正确的是
A.在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C.使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
(3)根据题给条件可得R1+R2= Ω,R4= Ω。
8.(2022四川雅安期末)小肖同学制作了一个简单的多用电表,图甲为电表的电路原理图。该表有三个挡位:直流电压挡,直流电流挡,欧姆“×10”挡。已知选用的电流表内阻Rg=10 Ω,满偏电流Ig=10 mA,定值电阻R2=240 Ω。
甲
乙
(1)图甲中的A端与 (选填“红”或“黑”)色表笔相连接;当选择开关接“3”时,电表为 (选填“欧姆表”“电压表”或“电流表”);
(2)某次测量时该多用电表指针位置如图乙所示。若此时B端是与“1”相连的,则读数为 ;若此时B端是与“2”相连的,则读数为 ;
(3)小肖同学用另一块已经进行调零的多用电表的欧姆“×10”挡测量另一个阻值未知的电阻,发现指针偏转角度很小,则下列说法和做法中正确的是 。
A.这个电阻的阻值较小
B.为测量更准确些,电表应当换用欧姆“×1”挡
C.为测量更准确些,电表应当换用欧姆“×100”挡
D.换挡之后必须重新进行欧姆调零后再进行测量
答案与分层梯度式解析
第二章 电路及其应用
1 电流 电压 电阻
基础过关练
1.C 2.AD 3.A 4.D 5.D 6.D
7.A 8.C 9.C 10.A
1.C 无论在何种导体中,电流的方向都是正电荷定向移动的方向,与负电荷定向移动的方向相反,故A、B、D错误,C正确。
2.AD 在国际单位制中,电流是一个基本物理量,其单位安培是基本单位,A正确;由公式I=可知q=It,故通电时间未知的情况下,电路中的电流大,通过导体横截面的电荷量不一定多,B错误;由公式I=可知,在通过导体横截面的电荷量大小未知的情况下,导体的通电时间短,形成的电流不一定大,C错误;由公式I=可知,在相同时间内,通过导体横截面的电荷量越多,导体中的电流就越大,D正确。
3.A 示波管中电流的大小为I==4.8×10-6 A,故选A。
4.D 正电荷运动方向与电流方向相同,即向右移动,而负电荷向左移动,故A错误;4 s内通过横截面AB的电荷量q=8 C,电解槽中的电流I==2 A,故B、C错误,D正确。
5.D 通电导线内部的电场是电源和导线等积累电荷所形成的电场的矢量和,稳定后不同于静电平衡(导体内部场强处处为零),场强大小恒定,方向与导线切线一致,是一种动态的平衡,故A、C错误,D正确;在静电平衡时,导体内部的电场是稳定的,故B错误。故选D。
6.D 电流方向为正电荷定向移动的方向,因移动的是负电荷,电流方向与负电荷定向移动的方向相反,故电流向左,电流大小I==2 A,故选项D正确。
7.A 通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为N=nvSt,选项A正确;通过铜导线横截面的自由电子数目还可表示为N=,选项B错误;导线内部的电场,是由电源和导线内部的电荷共同作用形成的电场,故C错误;导线内部电荷有定向移动,各点电势不相等,不处于静电平衡状态,选项D错误。
8.C 用多用电表的欧姆挡的“×10 Ω”挡测量一个电阻的阻值,发现表的指针偏转角度很大,说明所选倍率挡过高,则为了准确测定该电阻的阻值,应该选择“×1 Ω”挡,重新进行欧姆调零后再测量。故选项C正确。
9.C 若要把该表头改装成量程为0~3 V的电压表,则R= Ω-30 Ω=2 970 Ω,故选项C正确。
10.A 将接线柱1、2接入电路时,流过接线柱1的电流I=IA+=3IA,则每一小格表示0.02×3 A=0.06 A,选项A正确,B错误;将接线柱1、3接入电路时,R2对电流表量程没有影响,每一小格仍表示0.02 A,选项C、D错误。
11.答案 (1)3 (2)1.1 (3)右端
解析 (1)将灵敏电流计改装为电压表时应串联一个电阻,所以选择开关应拨到挡位3;
(2)根据欧姆定律得(I-Ig)R1=IgRg
代入数据解得R1≈1.1 Ω
(3)此多用电表作为欧姆表使用时,选择开关拨到欧姆表对应的挡位。接入待测电阻前,应先将两表笔短接,调节电阻挡调零旋钮,使指针指到表盘右端零刻度线处。调好后,将两表笔分别与待测电阻两端接触,进行测量。
能力提升练
1.A 2.A 3.AB 4.BC 5.D 6.A
1.A 由电流定义式I=,又因为T=,联立可得I=,又因为电子带负电,所以电流方向与电子运动方向相反,故电流方向为逆时针。A正确,B、C、D错误。
2.A 经过时间t,通过横截面的电荷量Q=qvt,根据I=得I=vq,A正确。
3.AB 解此题的关键是构建如图所示的模型,并结合电流的定义式计算。
等效电流I=,由上式可知,选项A、B正确。
4.BC 由电流的微观表达式I=neSv,可得自由电子定向移动的速率为v=,故B正确,A、D错误;电流的传导速率为电场传播的速率,即为真空中的光速c,故C正确。
5.D 设电子定向移动的平均速率为v,那么在时间t内通过导线横截面的自由电子数相当于在体积为vt·S的导线中的自由电子数,而体积为vtS的铜的质量为vtSρ,物质的量为,自由电子数为,所以电荷量q=,由I=,故D对,A、B、C错误。
6.A 当S1和S2均断开时,表头与定值电阻R1串联,改装成的是电压表,最大测量值U=Ig(Rg+R1)=3 V,电压表内阻R=Rg+R1=3 kΩ,故A正确,B错误;当断开S1、闭合S2时,表头与定值电阻R1串联后与定值电阻R2并联,改装成的是电流表,且内阻必定小于3 kΩ,故C错误;当S1闭合、S2断开时,表头未与定值电阻串联或者并联,可以用来测电路中的电流,故D错误。
7.答案 (1) 黑 (2)B (3)160 880
解析 (1)根据欧姆表原理可知,内部电源的正极应接黑表笔,这样才能保证在测电阻时电流“红进黑出”,即题图中的A端与黑色表笔相连接。
(2) R6是可变电阻,只在测量电阻时才接入电路,故其作用是进行欧姆调零,也就是使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0刻度”位置。
(3)换挡开关接2时,是量程较小的电流表,直流电流1 mA挡,R1+R2==160 Ω
换挡开关接4时,是量程较小的电压表,直流电压1 V挡,这时表头与R1、R2并联组成新表头,新表头的内阻 r==120 Ω,新表头的量程是I=1 mA,所以R4= Ω-120 Ω=880 Ω
8.答案 (1) 红 电压表 (2)7.0 mA 60 Ω (3)CD
解析 (1)由图甲知当B端接2时为欧姆挡,此时电流从A端流入、B端流出,所以图甲中的A端与红色表笔相连接。当选择开关接“3”时,电流表与分压电阻R2串联,此时电表为电压表。
(2)若此时B端是与“1”相连的,则电表为量程为0~10 mA的电流表,分度值为0.2 mA,需要估读到0.1 mA,所以此时的读数为I=35×0.2 mA=7.0 mA
若此时B端是与“2”相连的,由题意可知电表为欧姆“×10”挡,由于欧姆挡表盘刻度不均匀,所以不需要估读,此时的读数为R=6×10 Ω=60 Ω
(3)用欧姆挡测量电阻时发现指针偏转角度很小,说明这个电阻阻值相对所选挡位而言较大,为测量更准确些,应使指针尽量指在靠近表盘中央的范围内,即此时电表应当换用欧姆“×100”挡,且换挡之后必须重新进行欧姆调零后再进行测量,故A、B错误,C、D正确。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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