2020届高考物理总复习第八章恒定电流核心素养提升练二十三8.1电流电阻电功及电功率含解析新人教版.docx

电流电阻电功及电功率(45分钟100分)(20分钟50分)一、选择题(本题共5小题，每小题7分，共35分，14题为单选题，5题为多选题)1.手机已是我们生活中普遍使用的通信工具，如图所示是一种手机电池外壳上的文字说明，由此可知此电池的电动势和待机状态下的平均工作电流分别是()A.4.2 V，14.66 mAB.4.2 V，700 mAC.3.7 V，14.66 mAD.3.7 V，700 mA【解析】选C。由手机电池外壳上的文字说明可知，4.2 V是充电电压，电池的电动势是3.7 V，1 700 mAh是电池的容量，即放电电流与待机时间的乘积，所以待机状态下平均工作电流I=14.66 mA，故C正确。2.欧姆不仅发现了欧姆定律，还研究了电阻定律，有一个长方体型的金属电阻，材料分布均匀，边长分别为a、b、c，且abc。电流沿以下方向流过该金属电阻，其中电阻的阻值最小的是()【解析】选A。根据电阻定律R=可知，RA=，RB=，RC=，RD=，结合abc可得：RC=RDRBRA，故RA最小，A正确。【加固训练】有两个同种材料制成的导体，两导体为横截面为正方形的柱体，柱体高均为h，大柱体柱截面边长为a，小柱体柱截面边长为b，则()A.从图示电流方向看大柱体与小柱体的电阻之比为abB.从图示电流方向看大柱体与小柱体的电阻之比为11C.若电流方向竖直向下，大柱体与小柱体的电阻之比为abD.若电流方向竖直向下，大柱体与小柱体的电阻之比为a2b2【解析】选B。从题图所示方向，根据电阻定律可知，R1=，R2=，故两电阻相等，比值为11，故选项A错误，选项B正确。若电流竖直向下，则根据电阻定律有：R1=，R2=，故R1R2=b2a2，故选项C、D错误。3.如图所示，P为一块半圆形薄电阻合金片，先将它按图甲方式接在电极A、B之间，然后将它再按图乙方式接在电极C、D之间，设AB、CD之间的电压是相同的，则这两种接法电阻大小关系为()A.R甲=R乙B.R甲=R乙C.R甲=2R乙D.R甲=4R乙【解析】选B。将四分之一圆形薄合金片看成一个电阻，设为r，图甲中等效为两个电阻并联，R甲=，图乙中等效为两个电阻串联，R乙=2r，所以R甲=R乙，所以B正确。4.用两个相同的小量程电流表，分别改装成了两个量程不同的大量程电流表A1、A2，若把A1、A2分别采用并联或串联的方式接入电路，如图所示，则闭合开关后，下列有关电表的示数和电表指针偏转角度的说法正确的是 ()A.图甲中的A1、A2的示数相同B.图甲中的A1、A2的指针偏角相同C.图乙中的A1、A2的示数和偏角都不同D.图乙中的A1、A2的指针偏角相同【解析】选B。 图甲中A1、A2并联，表头的电压相等，电流相等，指针偏转的角度相同，量程不同的电流表读数不同，选项A错误，B正确。图乙中的A1、A2串联，A1、A2的示数相同，由于量程不同，内阻不同，电表两端的电压不同，流过表头的电流不同，指针偏转的角度不同，选项C、D错误。【加固训练】 (多选)如图所示，电流表A1(03 A)和A2(00.6 A)是由两个相同的电流计改装而成，现将这两个电流表并联后接入电路中。闭合开关S，调节滑动变阻器，下列说法中正确的是()A.A1、A2的读数之比为11B.A1、A2的读数之比为51C.A1、A2的指针偏转角度之比为11D.A1、A2的指针偏转角度之比为15【解析】选B、C。电流表A1(03 A)和A2(00.6 A)是由两个相同的电流计改装而成的，都是并联电阻，题图中两电流计也是并联的，所以A1、A2的指针偏转角度之比为11，选项C正确，D错误；它们的量程之比为51，即总电阻之比为15，所以A1、A2读数之比为51，选项B正确，A错误。5.某一热敏电阻其阻值随温度的升高而减小，在一次实验中，将该热敏电阻与一小灯泡串联，通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，M为两元件伏安曲线的交点。则下列关于热敏电阻和小灯泡的说法正确的是()A.图线a是小灯泡的伏安曲线，图线b是热敏电阻的伏安曲线B.图线b是小灯泡的伏安曲线，图线a是热敏电阻的伏安曲线C.图线中的M点表示该状态时小灯泡的电阻大于热敏电阻的阻值D.图线中M点对应的状态，小灯泡的功率与热敏电阻的功率相等【解析】选B、D。小灯泡的灯丝是一个纯电阻，其灯丝温度会随着通电电流的增大而增大，阻值也随着增大，所以图线b是小灯泡的伏安曲线；热敏电阻的温度随着通电电流的增大而增大，其阻值会逐渐减小，图线a是热敏电阻的伏安曲线，选项B正确，A错误；两图线的交点M表示此状态下两元件不仅电流相同，电压也相同，所以此时两者阻值相同，功率也相同，选项C错误，D正确。二、计算题(本题共15分，需写出规范的解题步骤)6.如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图。电动机内电阻r=0.8 ，电路中另一电阻R=10 ，直流电压U=160 V，电压表示数UV=110 V。试求： (1)通过电动机的电流。(2)输入电动机的电功率。(3)若电动机以v=1 m/s匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量(g取10 m/s2)。【解析】(1)由电路中的电压关系可得电阻R的分压UR=U-UV=(160-110)V=50 V，流过电阻R的电流IR= A=5 A，即通过电动机的电流，IM=IR=5 A。(2)电动机的分压UM=UV=110 V，输入电动机的功率P电=IMUM=550 W。(3)电动机的发热功率P热=r=20 W，电动机输出的机械功率P出=P电-P热=530 W，又因P出=mgv，所以m=53 kg。 答案：(1)5 A(2)550 W(3)53 kg(25分钟50分)7.(7分)一个电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220 V的交流电源上(其内电阻可忽略不计)，均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0 A，通过洗衣机电动机的电流是0.50 A，则下列说法中正确的是()A.电饭煲的电阻为44 ，洗衣机电动机线圈的电阻为440 B.电饭煲消耗的电功率为1 555 W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 WC.1 min内电饭煲消耗的电能为6.6104 J，洗衣机电动机消耗的电能为 6.6103 JD.电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍【解析】选C。由于电饭煲是纯电阻元件，所以R1=44 ，P1=UI1=1 100 W，其在1 min内消耗的电能W1=UI1t=6.6104 J，洗衣机为非纯电阻元件，所以R2，P2=UI2=110 W，其在1 min 内消耗的电能 W2=UI2t=6.6103 J，其热功率P热P2，所以电饭煲发热功率不是洗衣机电动机发热功率的10倍。8.(7分)在长度为l、横截面积为S、单位体积内自由电子数为n的金属导体两端加上电压，导体中就会产生匀强电场。导体内电荷量为e的自由电子在电场力作用下先做加速运动，然后与做热运动的阳离子碰撞而减速，如此往复所以，我们通常将自由电子的这种运动简化成速率为v(不随时间变化)的定向运动。已知阻碍电子运动的阻力大小与电子定向移动的速率v成正比，即f=kv(k是常量)，则该导体的电阻应该等于()A. B. C. D.【解析】选B。电子定向移动，由平衡条件，kv=e，则U=，导体中的电流I=neSv，电阻R=，选项B正确。9.(7分)(多选) 一根粗细均匀的金属导线，在其两端加上电压U时，通过导线的电流为I，导线中自由电子定向移动的平均速率为v，若将导线均匀拉长，使它的横截面半径变为原来的，再给它两端加上电压2U，则()A.通过导线的电流为B.通过导线的电流为C.导线中自由电子定向移动的速率为D.导线中自由电子定向移动的速率为【解析】选A、D。将导线均匀拉长，使其半径变为原来的，横截面积变为原来的倍，导线长度要变为原来的4倍，金属导线电阻率不变，由电阻公式R=可知，导线电阻变为原来的16倍；电压变为2U，由欧姆定律I=可知，电流变为原来的，故A正确，B错误；电流I变为原来的，横截面积变为原来的，单位体积中自由移动的电子数n不变，每个电子所带的电荷量e不变，由电流的微观表达式I=nevS可知，电子定向移动的速率变为原来的，故C错误，D正确。10.(7分)(多选) 某同学设计了一个测定列车加速度的仪器，如图所示，AB是一段圆弧形的电阻，O点为圆心，圆弧半径为r。O点下用一电阻不计的金属线悬挂着一个金属球，球的下部与AB接触良好且无摩擦。A、B之间接有内阻不计、电动势为9 V的电池，电路中接有理想电流表A，O、B间接有一个理想电压表V。整个装置在一竖直平面内，且装置所在平面与列车前进的方向平行。下列说法中正确的有()A.从图中看出列车一定是向右加速运动B.当列车的加速度增大时，电流表A的读数增大，电压表V的读数也增大C.若电压表显示3 V，则列车的加速度为gD.如果根据电压表示数与列车加速度的一一对应关系将电压表改制成一个加速度表，则加速度表的刻度是不均匀的【解析】选C、D。小球所受的合力水平向右，则知列车向右做加速运动或向左做减速运动，故A错误；小球的加速度为 a=gtan ，当加速度增大，增大，BC段电阻增大，因为总电阻不变，所以电流不变，BC段电压增大，电压表读数增大，故B错误；电压表为3 V时，知BC段的电阻是总电阻的三分之一，则=30，则a=gtan 30=g，故C正确；根据a=gtan 知，a与不成正比关系，因为电流不变，电压表示数的大小与电阻成正比，BC段电阻与成正比，所以a与电压表示数的关系不成正比，所以加速度表的刻度不均匀，故D正确。11.(7分) (多选)通常一次闪电过程历时0.20.3 s，它由若干个相继发生的闪击构成。每个闪击持续时间仅4080 s，电荷转移主要发生在第一个闪击过程中。在某一次闪电前，云、地之间的电势差约为1.0109 V，云、地间距离约为1 km；第一个闪击过程中云、地间转移的电荷量约为6 C，闪击持续时间约为60 s。假定闪电前云、地间的电场是均匀的。根据以上数据，下列判断正确的是()A.闪电电流的瞬时值可达到1105 AB.整个闪电过程的平均功率约为11014 WC.闪电前云、地间的电场强度约为1106 V/mD.整个闪电过程向外释放的能量约为6106 J【解析】选A、C。由电流的定义式I=知，I= A=1105 A，A项正确；整个过程的平均功率P= W=31010 W(t代入0.2 s或0.3 s)，B项错误；由E= V/m=1106 V/m，C项正确；整个闪电过程向外释放的能量为电场力做的功W=qU=6109 J，D项错误。12.(15分)一辆电动自行车的铭牌上给出的技术参数如表所示。质量M=70 kg的人骑着此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻力f恒为车和人总重力的k倍，k=0.02。g取10 m/s2。求：规格后轮驱动直流永磁铁电动机车型26电动自行车额定输出功率120 W整车质量30 kg额定电压40 V最大载重120 kg额定电流3.5 A(1)此电动自行车的电动机在额定电压下正常工作时的效率。(2)仅在电动机以额定功率提供动力的情况下，人骑车行驶的最大速率。(3)仅在电动机以额定功率提供动力的情况下，当车速v=2.0 m/s时，人骑车的加速度大小。【解析】(1)由题表可知，电动机的额定电压为U0=40 V，额定电流为I0=