高中物理高考 2021屆小題必練18 電流 電阻 電功和電功率 教師版

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    (1)部分電路的歐姆定律、電阻定律；(2)伏安特性曲線；(3)電功、電功率、電熱等。  例1．(2020·江蘇卷·6)某汽車(chē)的電源與啟動(dòng)電機(jī)、車(chē)燈連接的簡(jiǎn)化電路如圖所示。當(dāng)汽車(chē)啟動(dòng)時(shí)，開(kāi)關(guān)S閉合，電機(jī)工作，車(chē)燈突然變暗，此時(shí)(　　)A．車(chē)燈的電流變小B．路端電壓變小C．電路的總電流變小D．電源的總功率變大【答案】ABD【解析】開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，車(chē)燈變暗，故流過(guò)車(chē)燈的電流I燈變小，A正確；電路的路端電壓U=U燈=I燈R燈，I燈變小，路端電壓變小，B正確；總電流即干路電流，U減小，干路電流增大，C錯(cuò)誤；電源總功率P=EI，I增大，總功率變大，D正確。【點(diǎn)睛】本題考查閉合電路歐姆定律與串并聯(lián)電路的分析。 1．一個(gè)內(nèi)電阻可以忽略的電源，給一個(gè)絕緣的圓管里裝滿(mǎn)的水銀供電，電流為0.1 A，若把全部水銀倒在一個(gè)內(nèi)徑大一倍的絕緣圓管里，那么通過(guò)的電流將是(　　)A．0.4 A     B．0.8 A     C．1.6 A     D．3.2 A【答案】C【解析】因電阻R＝ρ，內(nèi)徑大一倍，截面積就變?yōu)樵瓉?lái)的四倍，又因水銀體積不變，所以長(zhǎng)度l變?yōu)樵瓉?lái)的，故電阻變?yōu)樵瓉?lái)的，所以電流變?yōu)樵瓉?lái)的16倍，為1.6 A。2．某一導(dǎo)體的伏安特性曲線如圖AB段(曲線)所示，關(guān)于導(dǎo)體的電阻，以下說(shuō)法正確的是(　　)A．B點(diǎn)的電阻為12 ΩB．B點(diǎn)的電阻為40 ΩC．導(dǎo)體的電阻因溫度的影響改變了1 ΩD．導(dǎo)體的電阻因溫度的影響改變了9 Ω【答案】B【解析】A點(diǎn)電阻RA＝ Ω＝30 Ω，B點(diǎn)電阻RB＝ Ω＝40 Ω，故A錯(cuò)誤，B正確；ΔR＝RB－RA＝10 Ω，故C、D錯(cuò)誤。3．(多選)如圖所示是某款理發(fā)用的電吹風(fēng)的電路圖，它主要由電動(dòng)機(jī)M和電熱絲R構(gòu)成。當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S1、S2后，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)，將空氣從進(jìn)風(fēng)口吸入，經(jīng)電熱絲加熱，形成熱風(fēng)后從出風(fēng)口吹出。已知電吹風(fēng)的額定電壓為220 V，吹冷風(fēng)時(shí)的功率為120 W，吹熱風(fēng)時(shí)的功率為1000 W。關(guān)于該電吹風(fēng)，下列說(shuō)法正確的是(　　)A．電熱絲的電阻為55 ΩB．電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為 ΩC．當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí)，電熱絲每秒鐘消耗的電能為1000 JD．當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)每秒鐘消耗的電能為120 J【答案】AD【解析】電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí)電熱絲消耗的功率為P＝1 000 W－120 W＝880 W，對(duì)電熱絲，由P＝可得電熱絲的電阻為R＝＝ Ω＝55 Ω，A項(xiàng)正確；由于不知道電動(dòng)機(jī)線圈的發(fā)熱功率，所以電動(dòng)機(jī)線圈的電阻無(wú)法計(jì)算，B項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí)，電熱絲每秒消耗的電能為880 J，C項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)每秒鐘消耗的電能為120 J，D項(xiàng)正確。4．把六個(gè)相同的小燈泡接成如圖甲、乙所示的電路，調(diào)節(jié)變阻器使燈泡正常發(fā)光，甲、乙兩電路所消耗的功率分別用P甲和P乙表示，則下列結(jié)論正確的是(　　)A．P甲＝P乙            B．P甲＝3P乙C．P乙＝3P甲           D．P乙＞3P甲【答案】B【解析】設(shè)各燈泡正常工作時(shí)的電流為I，則甲電路的總電流為I甲＝3I，乙電路的總電流為I乙＝I，所以由P＝UI得P甲＝3P乙，應(yīng)選B項(xiàng)。5．(多選)某同學(xué)研究白熾燈得到某白熾燈的U－I曲線如圖所示。圖象上A點(diǎn)與原點(diǎn)的連線與橫軸成α角，A點(diǎn)的切線與橫軸成β角，則(　　)A．白熾燈的電阻隨電壓的增大而減小B．在A點(diǎn)，白熾燈的電阻可表示為tan βC．在A點(diǎn)，白熾燈的電功率可表示為U0I0D．在A點(diǎn)，白熾燈的電阻可表示為【答案】CD【解析】白熾燈的電阻隨電壓的增大而增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在A點(diǎn)，白熾燈的電阻可表示為，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，D正確；在A點(diǎn)，白熾燈的電功率可表示為U0I0，選項(xiàng)C正確。6．兩根材料相同的均勻?qū)Ь€A和B，其長(zhǎng)度分別為L和2L，串聯(lián)在電路中時(shí)沿長(zhǎng)度方向電勢(shì)的變化如圖所示，則A和B導(dǎo)線的橫截面積之比為(　　)A．2∶3            B．1∶3C．1∶2            D．3∶1【答案】B【解析】由圖象可知兩導(dǎo)線電壓降分別為UA＝6 V，UB＝4 V；由于它們串聯(lián)，則3RB＝2RA；由電阻定律可知＝，得＝，B項(xiàng)正確。7．某學(xué)校創(chuàng)建綠色校園，新裝的一批節(jié)能燈，該路燈通過(guò)光控開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制：電燈的亮度可自動(dòng)隨周?chē)h(huán)境的亮度改變而改變。如圖所示為其內(nèi)部電路簡(jiǎn)化原理圖，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，Rt為光敏電阻(光照強(qiáng)度增加時(shí)，其電阻值減小)。現(xiàn)增加光照強(qiáng)度，則下列判斷正確的是(　　)A．電源路端電壓不變B．R0兩端電壓變大C．B燈變暗，A燈變亮D．電源總功率不變【答案】B【解析】由題意，增加光照強(qiáng)度，Rt減小，外電路總電阻減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律得知，干路電流I增大，電源的內(nèi)電壓增大，路端電壓U減小，則A燈變暗，通過(guò)R0電流I0＝I－IA，I增大，而IA減小，則I0增大，R0兩端電壓U0增大，而R0、B的電壓之和等于路端電壓，路端電壓減小，則知，B的電壓減小，B燈變暗；電源的總功率P＝EI，I增大，則P增大，故B項(xiàng)正確，A、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。8．(多選)如表所示列出了某品牌電動(dòng)自行車(chē)及所用電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，不計(jì)其自身機(jī)械損耗。若該車(chē)在額定狀態(tài)下以最大運(yùn)行速度行駛，則(　　)自重40 kg額定電壓48 V載重75 kg額定電流12 A最大行駛速度20 km/h額定輸出功率350 WA．電動(dòng)機(jī)的輸入功率為576 WB．電動(dòng)機(jī)的內(nèi)電阻為4 ΩC．該車(chē)獲得的牽引力為104 ND．該車(chē)受到的阻力為63 N【答案】AD【解析】由于U＝48 V，I＝12 A，則P＝IU＝576 W，故選項(xiàng)A正確；因P入＝P出＋I2r，r＝＝ Ω＝1.57 Ω，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由P出＝Fv＝Ffv，F＝Ff＝63 N，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。9．(多選)一個(gè)用半導(dǎo)體材料制成的電阻器D，其電流I隨它兩端的電壓U的關(guān)系圖象如圖甲所示，將它與兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻R1、R2并聯(lián)后接在電壓恒為U的電源上，如圖乙所示，三個(gè)用電器消耗的電功率均為P?，F(xiàn)將它們連成如圖丙所示的電路，仍然接在該電源的兩端，設(shè)電阻器D和電阻R1、R2消耗的電功率分別是PD、P1、P2，它們之間的大小關(guān)系是(　　)A．P1＝4P2     B．PD＜P2     C．P1＜4P2     D．PD＞P2【答案】BC【解析】當(dāng)三個(gè)電阻并聯(lián)接到電壓為U的電源上時(shí)，消耗的功率都是P，說(shuō)明此時(shí)三個(gè)電阻的阻值相等，因此兩個(gè)定值電阻R1＝R2，有P＝。若將它們連接成如題圖丙所示的電路，仍然接在該電源的兩端，則R2與D并聯(lián)的阻值小于電阻R1，所以R1兩端電壓U1＞U，D與R2兩端電壓U2＜U，由D的I－U圖象可知，電壓越小，D的電阻越大，所以此時(shí)RD＞R2。設(shè)題圖丙中總電流為I，則流過(guò)R2的電流I2＞I，由P＝I2R得P1＜4P2，A項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；由P＝得PD＜P2，D項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確。10．有一種“電測(cè)井”技術(shù)，用鉆頭在地上鉆孔，在鉆孔中進(jìn)行電特性測(cè)量，可以反映地下的有關(guān)情況，如圖所示為一鉆孔，其形狀為圓柱體，半徑為10 cm，設(shè)里面充滿(mǎn)濃度均勻的鹽水，其電阻率ρ＝0.314 Ω·m，在鉆孔的上表面和底部加上電壓，測(cè)得U＝100 V，I＝100 mA。求該鉆孔的深度。【解析】鹽水電阻R＝＝1 000 Ω由電阻定律R＝S＝πr2＝3.14×10－2 m2解得h＝100 m。11．某輛以蓄電池為驅(qū)動(dòng)能源的環(huán)保汽車(chē)，總質(zhì)量m＝3×103 kg。當(dāng)它在水平路面上以v＝36 km/h的速度勻速行駛時(shí)，蓄電池的輸出電流I＝50 A，輸出電壓U＝200 V。在此行駛狀態(tài)下，該環(huán)保汽車(chē)能夠?qū)⑿铍姵剌敵龉β实?/span>90%轉(zhuǎn)化為用于牽引汽車(chē)前進(jìn)的機(jī)械功率P機(jī)。(g取10 m/s2)(1)求汽車(chē)所受阻力。(2)若該環(huán)保汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，其中R1＝0.1 Ω，R2＝1950 Ω，求電動(dòng)機(jī)M的熱功率。【解析】(1)蓄電池輸出功率P＝UI＝200×50 W＝104 W90%P＝Fv解得汽車(chē)所受阻力f＝F＝900 N。(2)電動(dòng)機(jī)M兩端電壓U′＝U－IR1＝195 VR2中電流I2＝U′/R2＝0.1 A電動(dòng)機(jī)輸入電流I′＝I－I2＝49.9 A電動(dòng)機(jī)輸入功率P＝U′I′＝9 730.5 W輸出功率P出＝90%P＝9 000 W電動(dòng)機(jī)M的熱功率P熱＝P－P出＝730.5 W。12．在如圖甲所示的電路中，電阻R1和R2都是純電阻，它們的伏安特性曲線分別如圖乙中Oa、Ob所示?，F(xiàn)在電路兩端BC之間加上恒定的電壓U0＝7.0 V。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R3，使電阻R1和R2消耗的電功率恰好相等，求此時(shí)電阻R1和R2的阻值為多大？R3接入電路的阻值為多大？【解析】R1、R2和R3串聯(lián)，電流相等。當(dāng)電阻R1和電阻R2消耗的電功率相等時(shí)，有R1＝R2由伏安特性曲線可知，此時(shí)電路中的電流I＝2.5 mA這時(shí)加在電阻R1和R2上的電壓U1＝U2＝2.5 V由歐姆定律得R1＝R2＝＝1000 Ω滑動(dòng)變阻器R3兩端電壓為U3＝U0－U1－U2＝2 V由歐姆定律得R3＝＝800 Ω。