2020版高考物理总复习第八章第1节电路的基本概念及规律练习（含解析）.docx

第1节电路的基本概念及规律基础必备练1.(2018重庆一中期末)如图所示的电解池接入电路后,在t秒内有n1个一价正离子通过溶液内某截面S,有n2个一价负离子通过溶液内某截面S,设e为元电荷,以下说法正确的是(D)A.当n1=n2时,电流为零B.当n1n2时,溶液中电流方向从AB,电流为I=C.当n1n2时,溶液中电流方向从BA,电流为I=D.溶液中电流方向从AB,电流为I=解析:根据正电荷定向移动的方向(或负电荷定向移动的反方向)为电流的方向,可判断出溶液中电流方向为AB,A,C错误;根据电流的定义式I=,由于t秒内流过横截面的电荷量为q=(n2+n1)e,则电流为I=,B错误,D正确.2.(多选)小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示,P为图线上一点,PN为图线在P点的切线,PQ为U轴的垂线,PM为I轴的垂线,则下列说法中正确的是(BD)A.随着所加电压的增大,小灯泡的电阻减小B.对应P点,小灯泡的电阻为R=C.对应P点,小灯泡的电阻为R=D.对应P点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围面积大小解析:由于灯泡的电阻在图线上的每一点都是R=,由图线不难看出,随电压的增大,电流的增加变得越缓慢,I-U图线的斜率逐渐减小,电阻变大,对应P点灯泡电阻为R=,故选项B正确,A,C错误;小灯泡的功率P=I2U1,所以选项D正确.3.(2019浙江高考模拟)P1和P2是材料相同、上下表面为正方形的长方体导体,P1的上下表面积大于P2的上下表面积,将P1和P2按如图所示接到电源上,闭合开关后,下列说法正确的是(C)A.若P1和P2的体积相同,则通过P1的电流大于通过P2的电流B.若P1和P2的体积相同,则P1的电功率等于P2的电功率C.若P1和P2的厚度相同,则流过P1的电流等于流过P2的电流D.若P1和P2的厚度相同,则流过P1的电流大于流过P2的电流解析:由于两电阻并联在电路中,因此两电阻中电压相等,设电阻的表面边长为a,厚度为d,则R=,则可知电阻与厚度d有关,与体积无关,由V=Sd可知,如果两导体的体积相同,则P1的厚度小于P2厚度,因此P1的电阻大于P2的电阻;由P=可知,P1的电功率小于P2的电功率,故B错误;电流为I=,两电阻中电压相等,P1的电阻大于P2的电阻,所以通过P1的电流小于通过P2的电流,故A错误;若厚度相同,则两电阻阻值相同,由I=可知流过P1的电流等于流过P2的电流,故C正确,D错误.4.某个由导电介质制成的电阻截面如图所示,导电介质的电阻率为,制成内外半径分别为a和b的半球壳层形状(图中阴影部分),半径为a、电阻不计的球形电极被嵌入导电介质的球心成为一个引出电极,在导电介质的外层球壳上镀上一层电阻不计的金属膜成为另外一个电极,设该电阻的阻值为R.下面给出R的四个表达式中只有一个是合理的,你可能不会求解R,但是你可以通过一定的物理分析,对下列表达式的合理性做出判断,根据你的判断,R的合理表达式应为(B)A.R=B.R=C.R=D.R=解析:根据R=,从单位上看,只有A,B符合,C,D错误;再代入特殊值,若b=a,可看做球壳“长度”为零,此时电阻为零,因此只有B正确,A错误.5.A,B两盏电灯的额定电压都是110 V,额定功率PA=100 W,PB=40 W,若接在电压是220 V的下列电路上,则使两盏电灯均能正常发光,且电路中消耗的电功率最小的电路是(C)解析:由P=可知,RARB.对于A电路,由于RA110 V,B灯被烧坏;对于B电路,由于RA110 V,B灯被烧坏;对于C电路,B灯与滑动变阻器并联,并联电阻可能等于RA,所以可能有UA=UB=110 V,两灯可以正常发光;对于D电路,当变阻器的有效电阻等于A,B的并联电阻,则UA=UB=110 V,两灯可以正常发光.比较C,D两个电路,由于C电路中变阻器功率为P1=(IA-IB)110 V,而D电路中变阻器功率为P2=(IA+IB)110 V,所以C电路消耗的电功率最小.选项C正确.6.(2018北京石景山区一模)两个电压表V1和V2是由完全相同的两个电流表改装而成的,V1量程是5 V,V2量程是15 V.现把V1和V2串联起来测量15 V20 V电压.下列说法中正确的是(B)A.V1和V2的示数相同B.V1和V2指针偏转的角度相同C.V1和V2示数不同,指针偏转的角度也不同D.V1和V2的示数与V1和V2的内阻成反比解析:由电压表内部结构可知,两电压表串联,流过两表的电流相等,则两表指针偏转角度相等,由于它们的内阻不同,因此两表两端电压不同,则读数不同,故B正确,A,C错误;因是串联关系,两表的示数与内阻成正比,即两表读数之比等于两表内阻之比,故D错误.7.(2019安徽合肥六中高三测试)如图所示,R1=R2=10 ,R为可变电阻,C为电容器,V为理想电压表,增大R的阻值时,下列说法正确的是(D)A.C所带电荷量减小B.C所带电荷量始终为0C.V的示数增大D.V的示数不变解析:由于电路处于断路,电容器两端电压等于电源电动势,电压表的示数等于电源电动势,增大R,电路无变化,C所带电荷量不变,但不为零,电压表示数仍不变,故D正确.8.(2019浙江杭州高考命题预测)近年,杭州正式推出微公交,它是一零排放的纯电动汽车,这为杭州人绿色出行又提供一种方案.该电动车配有一块12 V三元锂电池,容量达260 Ah;采用220 V普通电压充电,一次完全充电,约需8小时;行驶时,最大时速可达80 km/h,充满电后,可最多行驶80 km.则以下判断正确的是(在计算过程中不考虑各种能转化的效率,可认为电能的价格为0.8元/kWh)(C)A.充电电流为260 AB.充满电后储存的电能为3 120 JC.折合每公里的电能成本约为0.03元D.匀速行驶时的阻力约为2.0103 N解析:充电的功率为P= W=390 W,充电电流为I= A=1.8 A,故A错误;充满电后储存的电能为W=12 V260 Ah=3.12 kWh=1.12107 J,故B错误;折合每公里的电能成本约为元=0.031 2元,故C正确;由W=Fs可知,匀速行驶时的阻力f=F= N=140 N,故D错误.能力培养练9.(2019江苏盐城三模)(多选)安装防电墙的热水器,它的胆内的水不直接流出,而是经过比较长的一段水管后再流出,在电热水器漏电且接地线失效时,能形成“防电墙”,保障人的安全.如图所示,当热水器金属内胆与大地间电压为220 V,由于长管道中水具有电阻(简称“隔电电阻”),因而人体两端的电压不高于12 V,下列说法正确的是(BC)A.曲长管道应选用导电性能好的材料制成B.曲长管道应选用不易导电的材料制成C.“隔电电阻”大于“人体电阻”,且两者串联D.热水器漏电且接地线失效时,“防电墙”使人体内无电流通过解析:漏电电流通过曲长管道、人体流入大地,为保证人身安全,通过人体的电流应非常小,所以曲长管道不能采用导体材料,而应该使用绝缘材料,故A错误,B正确;由图可知,“隔电电阻”与“人体电阻”是串联的,且隔电电阻能够起到分压作用,当热水器漏电且接地线失效时,其金属内胆与大地间电压为220 V,也就是隔电电阻与人体的总电压为220 V,且两者是串联的,已知人体两端的电压不高于12 V,说明隔电电阻两端电压大于220 V-12 V=208 V;由串联电路电压与其阻值成正比可知,隔电电阻的阻值远大于人体电阻,故C正确;当热水器漏电且接地线失效时,由于“隔电电阻”的存在有电流通过人体流向大地,只不过电流非常小,故D错误.10.(2019浙江余姚选考科目模拟)光伏产业是新能源产业的重要发展方向之一,光伏市场的发展对于优化我国能源结构、促进能源生产和消费革命、推动能源技术创新等方面都有重要的意义.如图所示,是某户居民楼顶平台安装的12块太阳能电池板.据楼主介绍,利用这些电池板收集太阳能发电,发电总功率可达3 kW,工作电压为380 V,设备使用年限在25年以上;发电总功率的30%供自家使用,还有富余发电以0.4元/度(1度=1 kWh)价格并入国家电网.则下列说法可能正确的是(C)A.该光伏项目年发电量约为2.6104 kWhB.该光伏项目的工作总电流约为0.3 AC.该光伏项目平均每天的发电量大约可供一盏60 W的白炽灯工作600小时D.该光伏项目富余发电的年收入约为7 000元解析:按照一天光照12 h计算,该光伏项目年发电量约为W=Pt=3 kW12 h365=1.314104 kWh,故A错误;根据P=IU,该光伏项目的工作总电流I= A=7.9 A,故B错误;根据能量守恒,该光伏项目平均每天的发电量大约可供一盏60 W的白炽灯工作时间t=600 h,故C正确;发电总功率的70%并入国家电网,故该光伏项目富余发电的年收入为(1.314104)70%0.4元=3 679.2元,故D错误.11.(2018北京海淀区一模)常用的温差发电装置的主要结构是半导体热电偶.如图所示,热电偶由N型半导体和P型半导体串联而成,N型半导体的载流子(形成电流的自由电荷)是电子,P型半导体的载流子是空穴,空穴带正电且电荷量等于元电荷e.若两种半导体相连一端和高温热源接触,而另一端A,B与低温热源接触,两种半导体中的载流子都会从高温端向低温端扩散,最终在A,B两端形成稳定的电势差,且电势差的大小与高温热源、低温热源间的温度差有确定的函数关系.下列说法正确的是(D)A.B端是温差发电装置的正极B.热电偶内部非静电力方向和载流子扩散方向相反C.温差发电装置供电时不需要消耗能量D.可以利用热电偶设计一种测量高温热源温度的传感器解析:N型半导体的载流子是电子,两种半导体中的载流子都会从高温端向低温端扩散,B端聚集电子,所以B端是温差发电装置的负极,故A错误;热电偶内部非静电力使载流子移动,其方向与载流子扩散方向相同,故B错误;温差发电装置供电时消耗了高温热源的热量,故C错误;热电偶两极间电压与两热源温差有关,因此可设计一种测量高温热源温度的传感器,故D正确.12.(2019北京海淀区模拟)由某种金属材料制成的圆柱形导体,将其两端与电源连接,会在导体内部形成匀强电场,金属中的自由电子会在电场力作用下发生定向移动形成电流.已知电子质量为m,电荷量为e,该金属单位体积的自由电子数为n.(1)若电源电动势为E,且内阻不计,a.求电源从正极每搬运一个自由电子到达负极过程中非静电力所做的功W非;b.从能量转化与守恒的角度推导:导体两端的电压U等于电源的电动势E;(2)经典的金属电子论认为:在外电场(由电源提供的电场)中,金属中的自由电子受到电场力的驱动,在原热运动基础上叠加定向移动,如图所示.在定向加速运动中,自由电子与金属正离子发生碰撞,自身停顿一下,将定向移动所获得的能量转移给金属正离子,引起正离子振动加剧,金属温度升高.自由电子在定向移动时由于被频繁碰撞受到阻碍作用,这就是电阻形成的原因.自由电子定向移动的平均速率为v,热运动的平均速率为u,发生两次碰撞之间的平均距离为x.由于vu,所以自由电子发生两次碰撞的时间间隔主要由热运动决定.自由电子每次碰撞后的定向移动速率均变为零.a.求该金属的电阻率,并结合计算结果至少说明一个与金属电阻率有关的宏观因素;b.该导体长度为L,截面积为S.若将单位时间内导体中所有自由电子因与正离子碰撞而损失的动能之和设为Ek,导体的发热功率设为P,试证明P=Ek.解析:(1)a.由E=可知,W非=eE;b.由能量转化与守恒定律可知,电场力做功等于非静电力做功,即W电=W非;设电路中的电流为I,则在t时间内W电=IUt,W非=EIt,所以有UIt=EIt,即U=E;(2)a.设导体长度为L,截面积为S,两端电压为U,通过的电流为I.电子发生两次碰撞之间,在原有的匀速运动(热运动)的同时,叠加在外电场作用下由静止开始的匀加速运动(定向移动),但因vu,所以两次碰撞的平均时间间隔t=,电子在外电场中做定向移动的加速度a=,电子碰撞前瞬间的定向移动速度vt=2v,且vt=at,整理可得导体两端电压U=;设在t时间内流过导体的电荷量q=neS