高考物理 第7章第1节 知能演练强化闯关 新人教版选修3-1

1 高考物理高考物理 第第 7 7 章第章第 1 1 节节 知能演练强化闯关知能演练强化闯关 新人教版选修新人教版选修 3 13 1 1 一根粗细均匀的金属导线 两端加上恒定电压U时 通过金属导线的电流为I 金属导 线中自由电子定向移动的平均速率为v 若将金属导线均匀拉长 使其长度变为原来的 2 倍 仍给它两端加上恒定电压U 则此时 A 通过金属导线的电流为 I 2 B 通过金属导线的电流为 I 4 C 自由电子定向移动的平均速率为 v 2 D 自由电子定向移动的平均速率为 v 4 解析 选 BC 金属导线均匀拉长 2 倍 则导线的横截面积变为原来的 1 2 由电阻定律可得 导线的电阻变为原来的 4 倍 由欧姆定律可得 通过金属导线的电流变为原来的 1 4 即 为I 4 A 错误 B 正确 由电流的微观表达式I neSv 可以解得 金属导线中自由电子 定向移动的平均速率变为原来的 1 2 即为v 2 D 错误 C 正确 2 图 7 1 3 2012 西安高新一中高三质检 如图 7 1 3 所示电解池内有一价离子的电解液 在时间 t内通过溶液截面S的正离子数为n1 负离子数为n2 设元电荷电荷量为e 则以下说法 正确的是 A 溶液内电流方向从A到B 电流为 n1e t B 溶液内电流方向从B到A 电流为 n2e t C 溶液内正 负离子反方向移动 产生的电流相互抵消 D 溶液内电流方向从B到A 电流为 n1 n2 e t 解析 选 D 溶液内正 负离子反方向移动 通过截面的电荷量为正 负离子电荷量绝对值 之和 由电流的定义可算出 电流为 选 D n1 n2 e t 3 图 7 1 4 小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图 7 1 4 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 则下列说法中不正确的是 2 A 随着所加电压的增大 小灯泡的电阻增大 B 对应P点 小灯泡的电阻为R U1 I2 C 对应P点 小灯泡的电阻为R U1 I2 I1 D 对应P点 小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围面积 解析 选 C 由于灯泡的电阻R 结合图像知 A B 正确 C 错误 小灯泡的功率P UI U I 所以 D 正确 4 电阻R和电动机 M 串联接到电路中 如图 7 1 5 所示 已知电阻R跟电动机线圈的电 阻值相等 电键接通后 电动机正常工作 设电阻R和电动机 M 两端的电压分别为U1和U2 经过时间t 电流通过电阻R做功为W1 产生热量为Q1 电流通过电动机做功为W2 产生 热量为Q2 则有 图 7 1 5 A U1 U2 Q1 Q2 B U1 U2 Q1 Q2 C W1 W2 Q1 Q2 D W1 W2 Q2 Q2 解析 选 A 电动机是非纯电阻 其两端电压U2 IR U1 B 错 电流做的功W1 IU1t W2 IU2t 因此W1 W2 C 错 产生的热量由Q I2Rt可判断Q1 Q2 A 对 D 错 5 如图 7 1 6 甲为一测量电解液电阻率的玻璃容器 P Q为电极 设a 1 m b 0 2 m c 0 1 m 当里面注满某电解液 且P Q加上电压后 其U I图线如图乙所示 当 U 10 V 时 求电解液的电阻率 是多少 图 7 1 6 解析 由题图乙可求得电解液的电阻为 R 2000 U I 10 5 10 3 由题图甲可知电解液长为 l a 1 m 截面积为 S bc 0 02 m2 结合电阻定律R 得 l S 3 m 40 m RS l 2000 0 02 1 答案 40 m 一 选择题 1 下列关于电流方向的说法中 正确的是 A 电流的方向就是自由电子定向移动的方向 B 电流的方向规定为正电荷定向移动的方向 C 在金属导体中 电流的方向与自由电子定向移动的方向相同 D 在电解液中 电流的方向与离子定向移动的方向相同 解析 选 B 电流方向规定为与正电荷定向移动的方向相同 与负电荷移动的方向相反 在 电解液中电流方向与正离子定向移动的方向相同 2 有一横截面积为S的铜导线 流经其中的电流为I 设每单位体积的导线中有n个自由 电子 电子的电荷量为q 此时电子的定向移动速度为v 在 t时间内 通过导线横截面 的自由电子数目可表示为 A nvS B nv t C D I t q I t Sq 解析 选 C 根据电流的定义式可知 在 t内通过导线横截面的电荷量Q I t 所以在这段时间内通过的自由电子数为N 所以 C 项正确 D 项错 Q q I t q 由于自由电子定向移动的速率是v 因此在时间 t内 位于横截面S为底 长l v t 的这段导线内的自由电子都能通过横截面 如图 这段导线的体积V Sl Sv t 所以 t内通过横截面S的自由电子数为N nV nSv t 选项 A B 均错 3 两根完全相同的金属导线 如果把其中的一根均匀拉长到原来的 4 倍 把另一根导线对 折后绞合起来 则它们的电阻之比为 A 64 1 B 32 1 C 16 1 D 4 1 解析 选 A 设金属导线原来的电阻为R l S 拉长后l1 4l 因为总体积V lS保持不变 所以截面积S1 S 4 所以 R1 16R l1 S1 4l S 4 对折后l2 l 2 截面积S2 2S 所以R2 R 4 l2 S2 l 2 2S 则后来两导线的电阻之比R1 R2 64 1 故选 A 图 7 1 7 4 4 如图 7 1 7 所示 厚度均匀的矩形金属薄片边长ab 10 cm bc 5 cm 当将A与B 接入电压为U的电路中时 电流为 1 A 若将C与D接入同一电路中 则电流为 A 4 A B 2 A C A D A 1 2 1 4 解析 选 A 首先计算出沿A B方向和沿C D方向电阻的比值 再利用欧姆定律求出两种 情况下的电流比 设沿A B方向的横截面积为S1 沿C D方向的横截面积为S2 则 S1 S2 A B接入电路中时的电阻为R1 C D接入电路中时的电阻为R2 则有 1 2 R1 R2 lab S1 lbc S2 4 1 两种情况下电流之比为 故I2 4I1 4 A 选项 A 正确 I1 I2 R2 R1 1 4 5 图 7 1 8 电阻R1和R2分别标有 2 1 0 A 和 4 0 5 A 将它们串联后接入电路中 如 图 7 1 8 所示 则此电路中允许消耗的最大功率为 A 1 5 W B 3 0 W C 5 0 W D 6 0 W 解析 选 A 两电阻的额定电流不同 R2允许通过的最大电流为 0 5 A 为保证电路安全 电路允许通过的最大电流I 0 5 A 所以 此电路中允许消耗的最大功率为P I2 R1 R2 1 5 W 6 2012 安徽高三质检 一个直流电动机所加电压为U 电流为I 线圈内阻为R 当它 工作时 下述说法中正确的是 A 电动机的输出功率为U2 R B 电动机的发热功率为I2R C 电动机的输出功率为IU I2R D 电动机的功率可写作IU I2R U2 R 解析 选 BC 电动机是非纯电阻电路 电动机的输出功率P出 UI I2R 发热功率为I2R 正确选项为 B C 7 图 7 1 9 两根材料相同的均匀导线A和B 其长度分别为L和 2L 串联在电路中时沿长度方向电势 的变化如图 7 1 9 所示 则A和B导线的横截面积之比为 A 2 3 B 1 3 C 1 2 D 3 1 解析 选 B 由图像可知两导线电压降分别为UA 6 V UB 4 V 由于它们串联 则 5 3RB 2RA 由电阻定律可知 解得 选项 B 正确 RA RB LASB LBSA SA SB 1 3 8 图 7 1 10 如图 7 1 10 所示 电阻R1 20 电动机线圈电阻R2 10 当开关S断开时 电流 表的示数为 0 5 A 当开关S闭合后 电动机转起来 电路两端电压不变 电流表显示的 电流I和电路消耗的电功率P应是 A I 1 5 A B I 1 5 A C P 15 W D P 15 W 解析 选 B D S断开时 U IR1 10 V S闭合时 对电动机 IMR2 U 即IM 1 A U R2 I IM I1 1 5 A 故选项 B 正确 A 错误 电动机消耗的功率为PM IMU 10 W 电阻R1 消耗的功率为PR I1U 5 W P PM PR 15 W 故选项 D 正确 C 错误 9 原创题 我国 2011 年 9 月 29 日发射的 天宫一号 卫星上的电子仪器及各种动作的控 制都是靠太阳能电池供电的 由于光照而产生电动势的现象称为光伏效应 天宫一号 上的太阳能电池就是依靠光伏效应设计的单晶硅太阳能电池 在正常照射下 太阳能电池 的光电转换效率可达 23 单片单晶硅太阳能电池可产生 0 6 V 的电动势 可获得 0 1 A 的 电流 则每秒照射到这种太阳能电池上的太阳光的能量是 A 0 24 J B 0 25 J C 0 26 J D 0 28 J 解析 选 C 根据W UIt可得每秒太阳能电池产生的能量为W 0 6 0 1 1 J 0 06 J 设太阳能每秒照射的能量为Q 则由能的转化和守恒定律得Q 23 W 所以Q 0 26 J 10 2012 延安高三检测 一个用半导体材料制成的电阻器D 其电流I随它两端的电压 U的关系图像如图 7 1 11 甲所示 将它与两个标准电阻R1 R2并联后接在电压恒为U的 电源上 如图乙所示 三个用电器消耗的电功率均为P 现将它们连接成如图丙所示的电路 仍然接在该电源的两端 设电阻器D和电阻R1 R2消耗的电功率分别为PD P1 P2 它们 之间的大小关系为 图 7 1 11 A P1 4P2 B PD P2 C P1 4P2 D PD P2 解析 选 BC 当三个电阻并联接到电压为U的电源上时 消耗的功率都是P 说明此时三个 电阻的阻值相等 因此两个定值电阻R1 R2 有P 若将它们连接成如题图丙所示的电 U2 R1 6 路 仍然接在该电源的两端 则R2与D并联的阻值小于电阻R1 所以R1两端电压U1 U 1 2 D与R2两端电压U2 U 由D的I U图像可知 电压越小D的电阻越大 所以此时RD R2 设 1 2 题图丙中总电流为I 则流过R2的电流I2 I 由P I2R得P1 4P2 A 错误 C 正确 1 2 由P 得 PD P2 D 错误 B 正确 故选 BC U2 R 二 非选择题 11 图 7 1 12 用一个标有额定电压为 12 V 的灯泡做实验 测得灯丝电阻随灯泡两端的电压变化如图 7 1 12 所示 则 1 灯泡两端加上 12 V 电压后 需 0 5 s 灯泡才能达到正常亮度 为什么这时电流比开始 小 计算电流的最大值 2 设灯丝电阻与绝对温度成正比 室温为 300 K 那么灯泡正常发光时灯丝的温度为多少 解析 1 灯泡刚通电时 灯未正常发光 温度低电阻小 电流大 此时电阻R0 1 所以电流最大值为 Imax A 12 A U R0 12 1 2 当R0 1 时 温度T0 300 K 灯正常发光时 R 5 由于电阻与绝对温度成正比 则 所以T T0 300 K 1500 K R0 T0 R T R R0 5 1 答案 见解析 12 图 7 1 13 2012 合肥模拟 如图 7 1 13 所示 A为电解槽 M 为电动机 N为电炉子 恒定电压 U 12 V 电解槽内阻rA 2 当S1闭合 S2 S3断开时 电流表 A 示数为 6 A 当S2 闭合 S1 S3断开时 A 示数为 5 A 且电动机输出功率为 35 W 当S3闭合 S1 S2断开 时 A 示数为 4