2025年高考物理 人教版必修第3冊第11章　第3節(jié)含答案

2025年高考物理人教版必修第3冊第11章第3節(jié)含答案2025年高考物理人教版必修第3冊第11章第3節(jié)含答案第十一章第3節(jié)課后知能作業(yè)基礎(chǔ)鞏固練1．(2024·福建三明期末)測定金屬絲的電阻率實驗中：(1)用螺旋測微器和游標卡尺分別測量金屬絲的直徑和長度，如下圖所示，螺旋測微器的讀數(shù)為________mm，游標卡尺的讀數(shù)為________mm。(2)用伏安法測電阻絲的電阻值，如圖甲所示的電表使用0～0.6A量程時，圖中示數(shù)為________A；如圖乙所示的電表使用0～15V量程時，圖中示數(shù)為________V。答案：1.416/1.415/1.41742.400.448.5解析：(1)螺旋測微器的分度值為0.01mm，所以金屬絲的直徑為d＝1mm＋41.6×0.01mm＝1.416mm。該游標卡尺為20分度，分度值為0.05mm，所以金屬絲的長度為L＝4.2cm＋8×0.05mm＝42.40mm。(2)電流表使用0～0.6A量程時，分度值為0.02A，所以示數(shù)為0.44A；電壓表使用0～15V量程時，分度值為0.5V，所以示數(shù)為8.5V。2．(2024·北京東城期中)(1)某同學用螺旋測微器測量一個圓柱導(dǎo)體的直徑，測得讀數(shù)________mm。(2)用游標卡尺測量小球直徑，讀數(shù)為________mm。答案：(1)8.524～8.526(2)22.6解析：(1)螺旋測微器讀數(shù)為d＝8.5mm＋2.5×0.01mm＝8.525mm，由于最后一位是估讀，所以讀數(shù)在8.524mm～8.526mm之間即可。(2)游標卡尺讀數(shù)為d＝22mm＋6×0.1mm＝22.6mm。3．某實驗小組利用圖甲所示的電路測量金屬絲的電阻率(圖中Rx表示待測金屬絲的電阻)。(1)正確操作螺旋測微器，測量金屬絲的直徑結(jié)果如圖乙所示，則該次測得的金屬絲的直徑為________mm；(2)圖中已連接了部分導(dǎo)線。請根據(jù)甲圖補充完成圖中實物間的連線；(3)連接好電路后，開關(guān)S閉合前滑動變阻器的滑片應(yīng)滑至________(選填“左端”或“右端”)；(4)實驗中發(fā)現(xiàn)電壓表的量程無法滿足實驗要求，某同學將量程為4mA、內(nèi)阻為120Ω的靈敏電流計G與阻值為R1的定值電阻串聯(lián)后，改裝成量程為6V的電壓表，則R1＝________Ω；(5)用刻度尺測得被測金屬絲接入電路的長度為l，螺旋測微器測得金屬絲的直徑為d，用電流表和電壓表測得金屬絲的電阻為Rx，則被測金屬絲的電阻率為ρ＝________(用題中所給物理量的字母表示)。答案：(1)2.095/2.094/2.096(2)見解析圖(3)左端(4)1380(5)eq\f(πd2Rx,4l)解析：(1)螺旋測微器的精度為0.01mm，測得的金屬絲的直徑為d＝2mm＋9.5×0.01mm＝2.095mm。(2)根據(jù)圖甲電路，實物連線如圖所示。(3)連接好電路后，閉合開關(guān)時為了安全應(yīng)保證電流表的電流最小，則將滑片滑至左端，支路電流為零最安全。(4)根據(jù)串聯(lián)分壓可知，改裝電壓表的原理為U＝Ig(Rg＋R1)解得R1＝eq\f(U,Ig)－Rg＝eq\f(6,4×10－3)Ω－120Ω＝1380Ω。(5)根據(jù)電阻定律Rx＝ρeq\f(l,S)有ρ＝eq\f(RxS,l)可得電阻率為ρ＝eq\f(πd2Rx,4l)。能力提升練4．(2024·安徽模擬預(yù)測)某同學為了測量一根粗細均勻的金屬絲的電阻率，設(shè)計了如圖甲所示的電路，電路中的ab是一段金屬絲。除金屬絲外，實驗室提供的器材還有：A．電源(電動勢E＝3V，內(nèi)阻未知)B．電流表(量程0～0.6A，內(nèi)阻未知)C．定值電阻R1(阻值5Ω)D．定值電阻R2(阻值100Ω)E．開關(guān)、導(dǎo)線若干(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑d，應(yīng)該在________(填“同一”或“不同”)位置測量3次，取平均值。某次示數(shù)如圖乙所示，則金屬絲的直徑為________mm；(2)為了準確、方便的測量電路中的電流，定值電阻R0應(yīng)選擇________(填“R1”或“R2”)；(3)閉合開關(guān)S，將金屬夾從金屬絲的最左端a逐漸向右移動，依次記下相應(yīng)的滑片到a端的距離l和對應(yīng)的電流表的示數(shù)I，利用測量的多組l、I，做出eq\f(1,I)－l圖像，測得圖像直線的斜率為k，若不考慮溫度的變化，則金屬絲電阻率的測量值ρ＝________(用d、E、k表示)；(4)若eq\f(1,I)－l圖像的縱截距已知，為測出電流表的內(nèi)阻，還需要測量________(用文字表述)。答案：(1)不同2.000(1.998～2.002)(2)R1(3)eq\f(πEkd2,4)(4)電源的內(nèi)阻解析：(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，應(yīng)該在不同的位置測量3次，取平均值；由于螺旋測微器的精度為0.01mm，所以金屬絲的直徑d＝2.000mm。(2)由于電流表的量程為0～0.6A，電源的電動勢E為3V，為了移動金屬夾時，電路中電流變化明顯，所以保護電阻選R1。(3)設(shè)電流表內(nèi)阻為RA，電源內(nèi)阻為r，根據(jù)電阻定律以及閉合電路的歐姆定律，可知金屬絲接入電路的電阻Rx＝ρeq\f(l,S)，其中S＝eq\f(1,4)πd2，又I＝eq\f(E,R0＋RA＋r＋Rx)代入得eq\f(1,I)＝eq\f(4ρ,Eπd2)l＋eq\f(R0＋RA＋r,E)所以k＝eq\f(4ρ,Eπd2)解得ρ＝eq\f(πEkd2,4)。(4)eq\f(1,I)－l圖像的縱截距b＝eq\f(R0＋RA＋r,E)所以為了測出電流表的內(nèi)阻RA，還需要測量電源的內(nèi)阻r。5．某實驗小組的同學在實驗室找到了一段粗細均勻、電阻率較大的電阻絲，設(shè)計了如圖甲所示的電路進行了實驗探究，其中MN為電阻絲，用螺旋測微器測得其直徑大小為D，R0是阻值為0.70Ω的定值電阻。正確接線后，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑片P，記錄電壓表示數(shù)U、電流表示數(shù)I以及對應(yīng)的PN長度x，通過調(diào)節(jié)滑片P，記錄多組U、I、x的值。(1)用螺旋測微器測量電阻絲橫截面的直徑D，示數(shù)如圖乙所示，D＝________mm。(2)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的U－I圖像如圖丙所示，由圖丙可得電池的電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)；由于電表內(nèi)阻的影響，通過圖像法得到的電動勢的測量值________其真實值(選填“大于”“等于”或“小于”)。(3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可進一步繪出eq\f(U,I)－x圖像如圖丁所示，根據(jù)圖像可得電阻絲的電阻率ρ＝________Ω·m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。答案：(1)7.985(7.984～7.986)(2)1.50.30小于(3)2.5×10－4解析：(1)螺旋測微器的讀數(shù)為固定刻度與可動刻度之和，所以電阻絲橫截面的直徑為D＝7.5mm＋48.5×0.01mm＝7.985mm。(2)根據(jù)歐姆定律可得U＝E－I(r＋R0)，可知U－I圖像的縱軸截距等于電動勢，則有E＝b＝1.5V，U－I圖像的斜率絕對值為r＋R0＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝eq\f(1.5－1.0,0.5)Ω＝1.0Ω，解得內(nèi)阻為r＝0.30Ω?？紤]電壓表分流的影響，設(shè)電壓表內(nèi)阻為RV，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得E真＝U＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(I＋\f(U,RV)))(r真＋R0)，整理可得U＝eq\f(RV,RV＋R真＋R0)E真－eq\f(RVr真＋R0,RV＋r真＋R0)I，可知U－I圖像的縱軸截距為b＝eq\f(RV,RV＋r真＋R0)E真，則E測<E真，可知由于電表內(nèi)阻的影響，通過圖像法得到的電動勢的測量值小于其真實值。(3)根據(jù)歐姆定律可得eq\f(U,I)＝ρeq\f(x,S)＋RA，可知eq\f(U,I)－x圖線的斜率為k＝eq\f(ρ,S)，可知電阻絲的電阻率為ρ＝kS＝eq\f(2.7－0.2,0.5)×π×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(7.985×10－3,2)))2Ω·m＝2.5×10－4Ω·m。6．實驗小組設(shè)計實驗方案測量長度為l的中空圓柱形金屬工件的電阻率。實驗室提供的器材有：A．電源E(電動勢為4.5V，內(nèi)阻未知)B．電壓表(量程3V，內(nèi)阻為2kΩ)C．電壓表(量程3V，內(nèi)阻約為2kΩ)D．變阻箱R(0～9999.9Ω)E．定值電阻R0：10Ω、100Ω、1kΩ、10kΩ各一個F．游標卡尺(20分度)G．開關(guān)一個，導(dǎo)線若干(1)組員們用游標卡尺測量金屬工件的外徑d1和內(nèi)徑d2。使用前檢查發(fā)現(xiàn)主尺和游標尺的零刻度線不能對齊，如圖甲。組員們決定仍然使用該尺進行測量，其中測量內(nèi)徑時，把結(jié)構(gòu)圖乙中的部件________(選填“a”“b”“c”或“d”)緊貼圓柱形金屬工件測量內(nèi)徑，記錄此時游標卡尺示數(shù)為________mm(圖丙)，修正后內(nèi)徑d2＝________mm。(2)為了滿足測量要求，實驗小組設(shè)計圖丁實驗方案測量工件的電阻，其中電壓表V1是器材中的________(選填器材前的字母符號)，V2是器材中的另外一只電壓表，定值電阻R0選用________Ω。(3)閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，記錄每個阻值R對應(yīng)的電壓表V1的示數(shù)U1和電壓表V2的示數(shù)U2；根據(jù)數(shù)據(jù)作出eq\f(U1,U2)－eq\f(1,R)圖像，斜率為k，如圖戊，不計電壓表V2的分流影響，此工件的電阻率為________(使用題中所給物理量的符號表示)。(4)考慮電壓表V2的分流影響，應(yīng)用此方法測得的電阻率________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。答案：(1)a7.657.50(2)B1k(3)eq\f(3πkd\o\al(2,1)－d\o\al(2,2),8l)(4)不變解析：(1)測量內(nèi)徑應(yīng)使用內(nèi)測量爪，故選a；游標卡尺的讀數(shù)為主尺刻度與游標尺刻度之和，所以游標卡尺的示數(shù)為7mm＋13×0.05mm＝7.65mm，修正后內(nèi)徑為d2＝7.65mm－(0mm＋3×0.05mm)＝7.50mm。(2)由于電壓表V1與電阻R0串聯(lián)，所以電壓表V1的內(nèi)阻已知，故選B；由于電源電動勢為4.5V，而電壓表V1的量程為3V，所以串聯(lián)的電阻R0的阻值為R0＝eq\f(4.5－3,\f(3,2))kΩ＝1kΩ。(3)根據(jù)歐姆定律可得Rx＝eq\f(\f(3,2)U1－U2,\f(U2,R))整理可得eq\f(U1,U2)＝eq\f(2Rx,3)·eq\f(1,R)＋eq\f(2,3)＝keq\f(1,R)＋eq\f(2,3)根據(jù)電阻定律可得Rx＝ρeq\f(l,S)，S＝eq\f(1,4)π(deq\o\al(2,1)－deq\o\al(2,2))，聯(lián)立可得ρ＝eq\f(3πkd\o\al(2,1)－d\o\al(2,2),8l)。(4)考慮電壓表V2的分流影響，根據(jù)歐姆定律有Rx＝eq\f(\f(3,2)U1－U2,\f(U2,R)＋\f(U2,RV))，整理可得eq\f(U1,U2)＝eq\f(2Rx,3)·eq\f(1,R)＋eq\f(2,3)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(RV＋Rx,RV)))，eq\f(U1,U2)－eq\f(1,R)圖像的斜率為k＝eq\f(2Rx,3)與電壓表內(nèi)阻無關(guān)，測得電阻值不變，電阻率不變。第十一章第4節(jié)課后知能作業(yè)基礎(chǔ)鞏固練1.如圖所示的電路中，R1＝1Ω，R2＝2Ω，R3＝3Ω，閉合開關(guān)，那么通過電阻R1、R2、R3的電流之比I1∶I2∶I3為()A．1∶2∶3 B．3∶2∶1C．2∶1∶3 D．3∶1∶2答案：C解析：由圖可知，R1與R2并聯(lián)后與R3串聯(lián)，則I1＋I2＝I3，R1與R2并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路電流與電阻關(guān)系，可得eq\f(I1,I2)＝eq\f(R2,R1)＝eq\f(2,1)，以上各式聯(lián)立，解得I1∶I2∶I3＝2∶1∶3，故選C。2.如圖所示，圖線a、b分別表示電阻R1、R2的伏安特性曲線，下列說法中正確的是()A．R1∶R2＝1∶4B．R1∶R2＝2∶1C．將R1與R2串聯(lián)在電路中，它們兩端的電壓之比為2∶1D．將R1與R2并聯(lián)在電路中，通過它們的電流之比為2∶1答案：D解析：根據(jù)電阻的定義式R＝eq\f(U,I)和題中圖像可知，當電流都為2A時，電阻之比等于電壓之比R1∶R2＝U1∶U2＝1∶2，故A、B錯誤；根據(jù)公式U＝IR得當兩個電阻中的電流相等時，它們兩端的電壓之比U1∶U2＝IR1∶IR2＝R1∶R2＝1∶2，故C錯誤；將R1與R2并聯(lián)在電路中，加在它們兩端的電壓是相等的，所以通過它們的電流之比為電阻之比的反比，得I1∶I2＝R2∶R1＝2∶1，故D正確。故選D。3．大量程電壓表、電流表都是由靈敏電流表G和變阻箱R改裝而成的，如圖為改裝后的電表，圖中靈敏電流表G的滿偏電流均為Ig，內(nèi)阻均為Rg，變阻箱R接入電路的阻值均為R0。下列說法正確的是()A．甲表是電壓表，改裝后的量程為Ig(Rg＋R0)B．甲表是電流表，若增大變阻箱R接入電路的阻值，則改裝表的量程減小C．乙表是電流表，改裝后的量程為eq\f(IgRg＋R0,R0)D．乙表是電壓表，若減小變阻箱R接入電路的阻值，則改裝表的量程增大答案：B解析：電流表的改裝需要并聯(lián)一個分流電阻，故改裝后甲表是電流表，改裝后量程為表頭G的電流滿偏時通過改裝表的總電流，即量程I＝Ig＋eq\f(IgRg,R0)＝eq\f(IgR0＋Rg,R0)，所以并聯(lián)的分流電阻越大，其量程越小，故A錯誤、B正確；電壓表的改裝需要串聯(lián)一個分壓電阻，故改裝后乙表是電壓表，改裝后量程為表頭G的電流滿偏時加在改裝表兩端的總電壓，即量程U＝IgRg＋IgR0＝Ig(Rg＋R0)，所以串聯(lián)的分壓電阻越小，其量程越小，故C、D錯誤。故選B。4.如圖所示是一個雙量程電壓表，表頭是一個內(nèi)阻Rg＝300Ω，滿刻度電流為Ig＝1mA的毫安表，現(xiàn)接成量程分別為3V和15V的兩個量程，則所串聯(lián)的電阻R1和R2分別為()A．3000Ω，1.5×104ΩB．3000Ω，1.2×104ΩC．2700Ω，1.5×104ΩD．2700Ω，1.2×104Ω答案：D解析：由題意可得，接3V時，表頭與電阻R1串聯(lián)，滿偏電壓為3V，由歐姆定律可知Ig＝eq\f(U1,Rg＋R1)，解得R1＝2700Ω；由題意可得，接15V時，表頭與電阻R1、R2串聯(lián)，滿偏電壓為15V，由歐姆定律可知Ig＝eq\f(U2,Rg＋R1＋R2)，解得R2＝12000Ω。故選D。5.如圖甲、乙所示，用伏安法測電阻時，用兩種方法把電壓表和電流表連入電路。則下列說法中正確的是()A．采用甲圖時，電阻的測量值大于真實值B．采用乙圖時，電阻的測量值小于真實值C．采用甲圖時，誤差來源于電壓表的分流效果D．為了減小實驗誤差，測量小電阻時宜選用乙圖答案：C解析：甲圖是電流表外接，電壓表所測的電壓是準確的，由于電壓表的分流作用，使得電流表測量值偏大，由R＝eq\f(U,I)，所以計算的電阻值偏小，即采用甲圖時，電阻的測量值小于真實值；乙圖是電流表內(nèi)接，電流表所測量的是準確的，由于電壓表分壓，電壓表測量值偏大，由R＝eq\f(U,I)可知計算的電阻值偏大，即采用乙圖時，電阻的測量值大于真實值，故A、B錯誤，C正確；為了減小誤差，測量小電阻時，用甲圖時電壓表分得的電流可以忽略不計，即為了減小實驗誤差，測量小電阻時宜選用甲圖，故D錯誤。故選C。6.(2024·湖南郴州期末)如圖是電飯鍋的電路圖，下列說法正確的是()A．開關(guān)閉合，兩電阻的電壓相等B．開關(guān)閉合，兩電阻的電流相等C．開關(guān)斷開，兩電阻的電壓相等D．開關(guān)斷開，兩電阻的電流相等答案：D解析：開關(guān)閉合，電阻R1被短路，電阻R1兩端電壓為零，流經(jīng)電阻R1電流為零。電阻R2兩端電壓為220V，電流不為零。故兩電阻的電壓不相等，兩電阻的電流不相等，故A、B錯誤；開關(guān)斷開，電阻R1和電阻R2串聯(lián)，兩端電壓之比eq\f(U1,U2)＝eq\f(R1,R2)，兩電阻的電壓不一定相等，故C錯誤；開關(guān)斷開，兩電阻串聯(lián)，兩電阻的電流相等，故D正確。故選D。能力提升練7．兩個定值電阻R1、R2串聯(lián)接在U＝12V的直流電源上，把一個內(nèi)阻不是遠大于R1、R2的電壓表接在R1的兩端，如圖所示，電壓表示數(shù)為8V，如果把它改接在R2的兩端，則電壓表的示數(shù)將()A．小于4V B．等于4VC．大于4V而小于8V D．大于8V答案：A解析：電壓表接在R1兩端，電壓表的示數(shù)8V，則此時R2兩端的電壓為4V；把此表改接在R2兩端時，由于電壓表的內(nèi)阻不是遠大于R1、R2，電壓表與R2并聯(lián)的阻值小于R2，分壓值也減小，而R1與并聯(lián)部分串聯(lián)，總電壓U＝12V，則R1的電壓大于8V，電壓表與R2并聯(lián)電路的電壓小于4V。故選A。8.某同學設(shè)計了如圖所示的電路進行電表改裝，已知電流表A的量程為500mA，內(nèi)阻RA＝0.4Ω，R1＝RA，R2＝7RA。則若將接線柱()A．1、2接入電路時，最大可以測量的電流為0.5AB．1、2接入電路時，最大可以測量的電壓為0.1VC．1、3接入電路時，最大可以測量的電壓為3.0VD．1、3接入電路時，最大可以測量的電流為0.5A答案：C解析：1、2接入電路時，最大可以測量的電流為I12＝IA＋eq\f(IARA,R1)＝1000mA＝1A，故A錯誤；1、2接入電路時，最大可以測量的電壓為U12＝IARA＝0.2V，故B錯誤；1、3接入電路時，最大可以測量的電流為I13＝IA＋eq\f(IARA,R1)＝1000mA＝1A，故D錯誤；1、3接入電路時，最大可以測量的電壓為U13＝IARA＋I13R2＝3.0V，故C正確。故選C。9.如圖所示電路中，R1＝R3＝12Ω，R2＝3Ω，電流表、電壓表均視為理想電表。開關(guān)S斷開與閉合時，外電路的總電阻分別為()A．9Ω、15Ω B．15Ω、9ΩC．9Ω、24Ω D．15Ω、24Ω答案：B解析：開關(guān)S斷開時，電路如圖所示電路的總電阻為R＝R1＋R2＝15Ω；開關(guān)S閉合，電路如圖所示可知R1與R3并聯(lián)，之后再與R2串聯(lián)，電路的總電阻為R＝eq\f(R1·R3,R1＋R3)＋R2＝9Ω。故選B。10.如圖所示的電路中，R1＝4Ω，R2＝R3＝2Ω，若在a、c兩點之間加上U＝5V的電壓，則電流表的讀數(shù)為(