高考调研物理大本练习册

第七章恒定电流内容要求欧姆定律Ⅱ电阻定律Ⅰ电阻的串、并联Ⅰ电源的电动势和内阻Ⅱ闭合电路的欧姆定律Ⅰ电功率、焦耳定律Ⅰ第1单元电流电阻及电功(2)电流的微观决定式：I＝nqvS.【名师点拨】其中n为单位体积内所含有的自由电荷的个数，q为每个自由电荷所带的电荷量，v为自由电荷定向移动的速度，S为导线的横截面积．(3)三种速率的区分：电荷定向移动速率、导体中铺设电场的速率、电荷无规则热运动速率．电荷定向移动速率：I＝nqSv中的v是电荷的定向移动速率，金属导体中约为10－5m/s.导体中铺设电场的速率：电流的传导速率是电场的传播的速率，等于光速，大小为3×108m/s.电荷无规则热运动速率：自由电荷无规则热运动的速率约为105m/s.2．伏安特性曲线定义：以电压为横坐标，以电流为纵坐标画出函数曲线，这种曲线叫做这种元器件的伏安特性曲线，简称伏安特性．(1)伏安特性曲线是直线的原件叫做线性元件、不是直线的原件叫做非线性原件．(2)在温度不变的情况下，满足欧姆定律的元器件的伏安特性曲线为过原点的直线．【名师点拨】对于金属而言，随着温度的升高其电阻率变大，例如：白炽灯里的钨丝，当温度降至绝对零度附近时，一些金属的电阻率趋向于一个恒定的剩余值，但也有相当数量的金属及化合物，当温度降至接近绝对零度的某一数值时，其电阻率突然降至零值，这种现象叫做超导现象，这个温度叫做临界温度；对于半导体而言，随着温度的升高其电阻率减小，例如：光敏电阻、热敏电阻；对于一些合金材料，随着温度的变化电阻率几乎不变，该材料适合做定值电阻．【考题随练1】如图所示电解池内有一价离子的电解液．在时间t(s)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/tB．溶液内电流方向从B到A，电流为n2e/tC．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A到B，电流为(n1＋n2)e/t【解析】由于正、负离子沿相反方向移动形成电流的方向是相同的．所以通过截面的电量Q＝(n1＋n2)e，所以I＝(n1＋n2)e/t【答案】

D【考题随练2】如图所示，是电阻R1和R2的伏安特性曲线，并且把第一象限分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域．现在把R1和R2并联在电路中，消耗的电功率分别为P1和P2，并联的总电阻设为R，下列关于P1和P2的大小关系及R的伏安特性曲线应该在的区域正确的是(

)A．特性曲线在Ⅰ区，P1＜P2B．特性曲线在Ⅲ区，P1＞P2C．特性曲线在Ⅰ区，P1＞P2D．特性曲线在Ⅲ区，P1＜P2【答案】

C

【考题随练3】两根完全相同的金属裸导线，若把其中一根均匀拉长到原来2倍．把另一根导线从中间对折后绞合起来，则它们的电阻之比为________．【答案】

161

【考题随练4】

(经典题)一个标有“220V

60W”的白炽灯加上由零开始逐渐增加到220V的电压U，此过程中U和I的关系如果用以下几条图线表示，不可能的是(

)【解析】因为白炽灯灯丝属于金属(钨丝)材料，其电阻随温度的升高电阻变大，在U－I图像中，图线上每一个点与原点的连线的斜率应逐渐变大，因此只有B项正确，其余均是不可能的．【答案】

ACD【学法指导】注意电阻的阻值等于U－I图像中，图线上每一个点与原点的连线的斜率，不是曲线上点的曲线的斜率，这是电阻的定义．二、电功、电功率、焦耳定律1．电功(1)电功定义式：W＝UIt.(2)电功：电流的形成是由于电路闭合后，会在导体中铺设电场，自由移动电荷在电场力的作用下定向移动，电场力对自由移动电荷做了功，从而形成了电流，由于电场力做的功是在有电流的条件下完成的，我们把这个功叫做电流所做的功，简称电功．【名师点拨】电场力做功衡量电势能的减少量，在电路中电势能又称为电能，电势能的减少又认为是消耗了电能．因此对某部分电路(也可以是某个用电器)，电功衡量的是该部分电路消耗的电能．(3)公式证明：如图所示，设在t时间内有电量为Q的电子穿过横截面积S1进入中部区域，于此同时必有电量为Q的电子穿过横截面积S2穿出中部区域，而t时间内中部区域的电荷分布没变，因此电场力对S1、S2截面间电荷所做的功，相当于在t时间内将总电荷量为Q的这些电子，从S1移动到S2电场力所做的功．W＝UQ＝UIt.2．焦耳热(1)焦耳热计算式：Q＝I2Rt.(2)焦耳定律：电流通过导体时放出的热量Q与电流的平方成正比，与导体的电阻R及通电的时间t也成正比．(3)焦耳热现象解释：在一段金属两端加上电压后，金属内部形成了电场，自由移动的电子将在电场力的作用下做定向移动，在该过程中不断的与带电离子产生相互作用，将定向移动的动能转化为带电离子的动能，使带电离子围绕平衡位置的振动加剧，其宏观效果便是金属的温度升高，即金属放出热量．可见焦耳热实际是通过电场力做功将电势能转化成的导体的内能．3．额定功率和实际功率额定电压是指用电器在正常工作的条件下应加的电压，在这个条件下它消耗的功率就是额定功率，流经它的电流就是它的额定电流．如果用电器在实际使用时，加在其上的实际电压不等于额定电压，它消耗的功率也不再是额定功率．在这种情况下，一般可认为用电器的电阻与额定状态下的值是相同的，并据此来进行计算．【答案】

BCD

高考调研规律(四十一)纯电阻电路、非纯电阻电路比较分析电路中有电流通过时，电路中就发生一系列的能的转化，其中电源把其他形式的能转化为电场能．用电器把电场能转化为其他形式的能，根据能量转化形式的不同，用电器有纯电阻性的和非纯电阻性的．2．非纯电阻电路在非纯电阻电路中，消耗的电能除转化为内能外，还转化为机械能或化学能等，因此有W＞Q，此时U＞IR(欧姆定律不成立)，因此电功和电热只能通过定义计算．在非纯电阻电路(含有电动机、电解槽、给蓄电池充电及日光灯等)中消耗的电能除转化成内能外，还有一部分转化成机械能(如电动机)或化学能(如电解槽)，即：【考题随练1】一台电动机，额定电压是220V．线圈电阻是0.4Ω，在额定电压下通过的电流是50A，则在额定电压下电动机的电功率是______W，热功率是________W.【解析】电动机是非纯电阻电路，电功W大于电热Q，二者之差是电动机的输出功率，则电动机的电功率为P＝IU＝11000W，热功率P′＝I2·R＝1000W．则电动机的输出功率为ΔP＝P－P′＝10000W.【答案】

11000W

1000W【考题随练2】某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯，该扶梯在电压为380V的电动机带动下以0.4m/s的恒定速率向斜上方移动，电动机的最大输出功率为4.9kW，不载人时测得电动机中的电流为5A，若载人时扶梯移动的速率和不载人时相同，则这台自动扶梯可同时乘载的最多人数为________(设人的平均质量为60kg，g＝10m/s2)．【解析】电梯空载时．消耗的电功率P1＝UI＝380×5W＝1900W．设电梯可同时承载最多人数为n，电动机处于最大的输出功率，此时，电动机的输出功率一方面转化为扶梯运动所需要功率，另一方面转化为n个人以恒定速率向上移动所需功率．即Pmax≥P1＋nmgvsin30°，代入数据4900≥1900＋n×60×10×0.4×sin30°，解得n≤25.【答案】

25【考题随练3】有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电动机不转．测得流过电动机的电流是0.4A．若把电动机接入2.0V电压的电路中，电动机工作正常．工作电流是1.0A．求电动机正常工作时的输出功率多大？如果在发动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多少？【答案】

1.5W

8W【名师点拨】含有电动机的电路是非纯电阻电路，但当电动机卡住不转动时，不能对外输出机械功率，电能全部转化为内能，此时等效为纯电阻电路，用欧姆定律计算其热功率．只有在电动机转动时为非纯电阻电路，U＞IR，欧姆定律不再适用，大部分电能转化为机械能．【考题随练4】如图所示为用一直流电动机提升重物的装置，重物质量m为50kg，电源电动势E为110V，内电阻r＝1Ω，不计摩擦．当电动机以0.85m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I＝5A，由此可知电动机线圈的电阻R为多少？(g取10m/s2)【答案】

4Ω

【思考与讨论】从能的转化和守恒的观点考虑问题，牵引力的功率，运算量要一一对应，若不是匀速，有向上的加速度，应用牛顿第二定律求出牵引力．【考题随练5】

(2014·北京)导体切割磁感线的运动可以从宏观和微观两个角度来认识．如图所示，固定于水平面的U形导线框处于竖直向下的匀强磁场中，金属直导线MN在与其垂直的水平恒力F作用下，在导线框上以速度v做匀速运动，速度v与恒力F的方向相同．导线MN始终与导线框形成闭合电路．已知导线MN电阻为R，其长度L恰好等于平行轨道间距，磁场的磁感应强度为B.忽略摩擦阻力和导线框的电阻．通过公式推导验证．在Δt时间内，F对导线MN所做的功W等于电路获得的电能W′，也等于导线MN中产生的焦耳热Q.高考综合拓展(三十五)光敏电阻与热敏电阻一、光敏电阻光敏电阻也称光导管．它是利用半导体受照射后导电性能显著变化的现象制成的器件．光敏电阻能使光信号转换为电信号．当无光照射时，光敏电阻阻值很大；当光敏电阻受到一定波长范围的光照射时，它的电阻急剧减小．用不同的材料制成的光敏电阻适用光的不同波长范围．例如：硫化镉光敏电阻适用于可见光和X射线，而以硫化铅、硫化铊、锑化铟、碲化汞等制成的光敏电阻则适用于红外线．光敏电阻主要应用在自动化、遥测、遥控和空间技术上．二、热敏电阻是利用半导体的电阻随温度改变而发生显著变化的性质制成的器件．热敏电阻分为负温度系数热敏电阻和正温度系数热敏电阻．NTC是负温度系数的英文缩写，负温度系数热敏电阻的阻值会随温度升高而显著降低．它通常以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成的．这些金属氧化物材料都具有半导体性质，在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料．温度低时，这些氧化物材料的载流子(电子和空穴)数目少，所以其电阻值较高；随着温度升高，载流子数目增加，所以电阻值降低．热敏电阻广泛应用在空调、电冰箱、电饭煲、电热水器等电器设备上．【例1】

(题根)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为两元件的伏安曲线的交点．则关于热敏电阻和小灯泡的下列说法中正确的是(

)A．图中图线a是小灯泡的伏安曲线，图线b是热敏电阻的伏安曲线B．图中图线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不相等【答案】

B

【例2】

(题根)家用电饭煲中的电热部分是在电路中串联一个PTC以钛酸钡为主要材料的热敏电阻器，其电阻率随温度变化的规律如图，由于这种特性，它具有温控功能．能使电饭煲自动地处于煮饭和保温状态，对于PTC元件在电饭煲中的作用，以下说法中正确的是(

)A．通电后功率先增大、后减小B．通电后功率先减小、后增大C．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在T1不变D．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在T1－T2之间的某一值不变而温度越高，温度与外界环境温度差别越大，电饭煲的散热功率P2越大，因此，在这之间的某一温度会有P2＝P1即达到保温状态，设此时的温度为T3.当T＜T3时，P1＞P2使温度自动上升到T3.当T＞T3时，P1＜P2，使温度自动降为T3，实现自动保温效果．由此可知，A、D选项正确，B、C选项错误．【答案】

AD【学法指导】由于在温度T1时，电饭煲的生热功率P1最大，因此，有些同学会误以为电饭煲的保温温度为