高考物理必备专题18之11 恒定电流的联系实际的新情景问题（解析版）

专题11恒定电流的最新“联系实际的新情景问题”高考对恒定电流部分的考查内容主要有电路基本概念，欧姆定律和电阻定律，电功率和焦耳定律，动态电路、含容电路和电路故障.以电路为基础，与电动机、磁场、电磁感应相联系综合考查电功、电热及效率.由于“电”是生活和产生中必不可少，所以这章在考查电路基本概念和规律时广泛地联系实际。1．（2022·广东高三二模）USB电风扇体积小、便于携带，并且采用了新型的无刷直流电机，比传统的马达风扇更安静、更省电。目前，USB电风扇已经成了上班族、学生党的常备利器。关于USB电风扇，以下说法正确的是（）A．风扇正常工作时，同一扇叶上各点角速度大小相等B．风扇正常工作时，同一扇叶上各点线速度大小相等C．若风扇内部电机两端电压为U，输入电流为I，则电机消耗的总功率：P总=UID．若风扇内部电机两端电压为U，输入电流为I，则电机输出机械功率：P出<UI【答案】ACD【解析】A．风扇正常工作时，同一扇叶上各点属于同轴转动，角速度大小相等，选项A正确，B错误；C．若风扇内部电机两端电压为U，输入电流为I，则电机消耗的总功率：P总=UI，选项C正确；D．若风扇内部电机两端电压为U，输入电流为I，电机消耗的总功率：P总=UI，同时又由于电动机线圈生热消耗一部分能量，因此电机输出机械功率：P出<UI，选项D正确。故选ACD。2．（2022·浙江高三三模）“碳达峰”是指我国承诺2030年前，二氧化碳排放达到峰值后将逐步降低，不再增长，这一庄重承诺体现了我国的科技实力。其中节能减排的一条重要措施就是逐步将我国现有的约2亿只传统路灯替换成使用风能和太阳能的风光互补路灯，如图为某公司生产的风光互补LED路灯外形图和电路原理图。已知每燃烧一吨标准煤可以发电3000千瓦时，排放二氧化碳2.61吨，若将我国现有的40%的传统路灯替换成风光互补路灯，按每只传统路灯功率400瓦、每天工作10小时计算，这一条措施一年可减少二氧化碳的排放量约为（）A．吨 B．吨 C．吨 D．吨D【解析】400W的路灯一年消耗的电能为则买一套路灯1年可减小二氧化碳的排放量为总共减少二氧化碳的排放量，故选项D正确。3.(2022·江苏省昆山中学模拟预测）油烟危害健康，某品牌的抽油烟机的主要部件是照明灯L和抽气扇M（电动机），电路连接如图所示，下列说法正确的是（

）A．抽气扇须在点亮照明灯的情况下才能工作B．闭合开关S1和S2，抽气扇处于“弱吸”挡C．抽气扇由“弱吸”挡换成“强吸”挡，其发热功率不变D．工作中的抽气扇因吸入异物出现卡机时，回路中的电流将变大【答案】D【解析】由电路图可知，照明灯和抽气扇处于并联状态，则抽气扇工作与否与是否点亮照明灯无关，A错误；由电路图可知，闭合开关S2电阻R被短路，则流过抽气扇的电流、电压变大，则功率变大，抽气扇处于“强吸”挡，B错误；由电路图可知，闭合开关S2电阻R被短路，则流过抽气扇的电流变大，而抽气扇的热功率为P=I2r其中r为电机内阻，不变，则抽气扇由“弱吸”挡换成“强吸”挡，其发热功率增大，C错误;工作中的抽气扇因吸入异物出现卡机时，电动机变成纯电阻电路，回路中的电流将变大，D正确。4．智能手机耗电量大，移动充电宝应运而生，它是能直接为移动设备充电的储能装置。充电宝的转换率是指充电宝放电总量占充电宝容量的比值，一般在0.6～0.7。如图为某一款移动充电宝，其参数见下表。下列说法正确的是()容量20000mA·h兼容性所有智能手机边充边放否保护电器是输入DC5V2AMAX输出DC5V0.1A～2.5A尺寸156*82*22mm转换率0.60产品名称索杨Y10—200重量约430gA.充电宝充电时将电能转化为内能B.该充电宝最多能储存的能量为3.6×106JC.该充电宝电荷量从零到完全充满所用时间约为2hD.用该充满电的充电宝给电荷量为零、容量为3000mA·h的手机充电，理论上能充满4次【答案】D【解析】充电宝充电时将电能转化为化学能，故A错误；该充电宝的容量为q＝20000mA·h＝20000×10－3×3600C＝7.2×104C，电压为5V，所以充电宝最多能储存的能量E＝qU＝5×7.2×104J＝3.6×105J，故B错误；以2A的电流充电，充电宝电荷量从零到完全充满所用时间t＝eq\f(q,I)＝eq\f(7.2×104,2)s＝3.6×104s＝10h，故C错误；由于充电宝的转换率是0.60，所以放电总量为20000mA·h×0.60＝12000mA·h，给电荷量为零、容量为3000mA·h的手机充电的次数n＝eq\f(12000,3000)次＝4次，故D正确。5.（2022·北京市延庆区一模）随着环境问题的日益严重以及电池技术的发展，零排放的纯电动汽车逐渐走入了我们的生活。随着电池容量、可靠性、安全性与充电技术等的不断成熟，纯电动汽车正在迅速发展。截至2017年底，我国自主研发了各类用途的数百款纯电动汽车，保有量以百万计。纯电动汽车的发展将极大缓解燃油汽车带来的污染问题，有助于改善城市的空气质量。下表是某款电动汽车的蓄电池参数，据此下列说法正确的是（）电池只数100只电池容量/只充电参数（电压/电流）420V，20A放电时平均电压/只3.3VA.电池从完全没电到充满电所需时间为12hB.电池容量的单位就是能量单位C.该电池组充电时的功率为8.4×103WD.该电池组充满电时的能量约为8.4×103J【答案】C【解析】电池从完全没电到充满电所需时间为故A错误；电池容量的单位是电量的单位，故B错误；该电池组充电时的功率为故C正确；该电池组充满电时的能量为,故D错误。6.（2022·广东汕头市高三下学期一模）图示为小沈同学家新买的地机器人，他从使用说明书上得到了信息：电机的额定功率35W，由规格为DC14.8V/2200mAh的锂电池供电，当锂电池剩余电量为总容量的20%时，扫地机器人就自动回座机充电。结合上述信息，下列说法正确的是（）A.DC14.8V/2200mAh表示该电池输出的是交流电B.该机器人电机的额定电流为0.42AC.正常工作时机器人电动机每秒钟输出35J动能D.电池充满电后机器人正常工作约45mim后回座机充电【答案】D【解析】．DC14.8V/2200mAh表示该电池输出的是直流电，选项A错误；该机器人电机的额定电流为选项B错误；正常工作时机器人电动机内阻要产生部分内能，则每秒钟输出动能小于35J，选项C错误；机器人人正常工作的时间选项D正确。7．（2022广东二模）离地面高度5.0×104m以下的大气层可视为电阻率较大的漏电介质，假设由于雷暴对大气层的“电击”，使得离地面高度5.0×104m处的大气层与带负电的地球表面之间形成稳定的电场，其电势差约为3×105V.已知，雷暴每秒钟给地球充电的电荷量约为1.8×103C,地球表面积近似为5.0×1014㎡,则A.该大气层的等效电阻约为600ΩB.该大气层的平均漏电电流约为1.8×103AC.该大气层的平均电阻率约为1.7×102Ω·mD.该大气层的平均电阻率约为1.7×108Ω·m【答案】BC【解析】根据题述，雷暴每秒钟给地球充电的电荷量约为1.8×103C，由Q=It，可得该大气层的平均漏电电流约为1.8×103A，选项B正确；由欧姆定律，U=IR，可得该大气层的等效电阻约为R=U/I=Ω=Ω，选项A错误；由电阻定律，R=ρh/S，解得该大气层的平均电阻率约为1.7×102Ω·m，选项C正确D错误。8.(2022·北京市朝阳区等级考模拟)某简易电吹风简化电路如图9所示，其主要部件为电动机M和电热丝，部分技术参数如下表，电吹风在220V电压下工作。下列说法正确的是()电吹风额定电压220V电吹风额定功率热风时：990W冷风时：110WA.开关S1、S2都闭合时电吹风吹冷风B.该电吹风中电动机的内电阻为440ΩC.吹热风时电热丝的功率为990WD.吹热风时通过电热丝的电流为4AD【解析】由电路图可知，开关S1、S2都闭合时，电动机和电热丝同时接入电路，电吹风吹热风，故A错误；只闭合开关S2时，仅电动机接入电路，若电动机为纯电阻，则电阻为r＝eq\f(2202,110)Ω＝440Ω，由于电动机为非纯电阻，则内阻不为440Ω，故B错误；开关S1、S2都闭合时，电动机和电热丝同时接入电路，电吹风吹热风，总功率为990W，即为电动机的功率和电热丝的功率之和，则吹热风时电热丝的功率为880W，故C错误；吹热风时通过电热丝的电流I＝eq\f(880,220)A＝4A，故D正确。9.（2022·广东广州市第二次模拟)某型号扫地机器人的铭牌信息如下表。已知扫地机器人剩余电量为480mA·h时，机器人自动停止扫地并返回充电基座充电。该型号扫地机器人（）额定工作电压10V额定功率40W电池容量2400mA·hA.扫地时额定电流为4AB.内部电路的总电阻为2.5ΩC.可以连续扫地的时间为0.6hD.每次扫地释放的电能最多约为【答案】AD【解析】扫地机器人扫地时工作电流为代入数据解得A正确；扫地机器人为非纯电阻元件，由扫地机器人铭牌数据不能得出扫地时机器人电阻，B错误；根据电池容量2400mA·h，扫地机器人剩余电量为480mA·h时，机器人自动停止扫地并返回充电基座充电，工作过程中消耗电量为可以连续扫地的时间为C错误；每次扫地释放的电能最多约为D正确。10.(2022·江苏盐城市滨海中学一模）交警使用的某型号酒精测试仪如图甲，其工作原理如图乙所示，传感器电阻R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，电源的电动势为E，内阻为r，电路中的电表均为理想电表。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法中正确的是()A.电压表的示数变大，电流表的示数变小B.电压表的示数变小，电流表的示数变小C.酒精气体浓度越大，电源的输出功率越大D.电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变【答案】D【解析】由于传感器电阻R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，而酒驾驾驶员吹气时，酒精浓度大，R变小，由闭合电路的欧姆定律可知I＝eq\f(E,R＋r＋R0)，U＝E－I(R0＋r)，可知电流表示数变大、电压表示数变小，A、B错误；电源的输出功率与外阻R外的关系图象如图所示，由图可看出当R外＝r时电源的输出功率最大，而酒精气体浓度越大导致R＋R0减小，若开始时有R＋R0>r则随着R减小电源的输出功率增大，若R＋R0<r则随着R减小电源的输出功率减小，C错误；根据闭合电路的欧姆定律有E＝U＋I(r＋R0)，整理后有eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝r＋R0，则无论R怎么变，但电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变，D正确。11.（2022·广东潮州市第二次模拟）某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，下列说法正确的是（）A.车灯变暗 B.路端电压变大C.电路的总电流变小 D.电源的总功率变小【答案】A【解析】当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，灯与电动机并联，外电路总电阻减小。，由上述分析及公式可知电路总电流变大，由公式可知，路端电压变小，再由公式可知，车灯电流减小，故车灯变暗所以A项正确，B项、C项错误；D．电源总功率公式总电流变大，故电源总功率变大，故D项错误。12.（2022•海南琼海二模）如图所示为汽车启动电路原理图，汽车电动机启动时车灯会瞬间变暗。在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表的示数为10A；电动机启动时电流表的示数为58A。已知电源的电动势为12.5V，内阻为，设电流表的内阻不计、车灯的电阻不变。则（）A.车灯的电阻为B.电动机的内阻为C.打开车灯、电动机启动时，电动机的输入功率为480WD.打开车灯、电动机启动时，电源的工作效率为60%【答案】C【解析】根据闭合电路欧姆定律，车灯的电阻为所以选项A错误；电动机启动时，电路外电压为流过车灯电流为，流过电动机电流为由于电动机启动时会产生反向电动势，可知电动机的内阻应满足所以选项B错误；打开车灯、电动机启动时，电动机的输入功率为所以选项C正确；打开车灯、电动机启动时，电源的工作效率为，所以选项D错误。13.某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，为了能让质子进入癌细胞，首先要实现质子的高速运动，该过程需要一种被称作“粒子加速器”的装置来实现，质子先被加速到较高的速度，然后轰击肿瘤并杀死癌细胞。如图所示，来自质子源的质子(初速度为零)，经加速电压为U的加速器加速后，形成细柱形的质子流。已知细柱形的质子流横截面积为S，其等效电流为I；质子的质量为m，其电荷量为e，那么这束质子流内单位体积的质子数n是()A．eq\f(I,eS)eq\r(\f(2U,m)) B．eq\f(I,eS)eq\r(\f(m,eU))C．eq\f(I,eS)eq\r(\f(2eU,m)) D．eq\f(I,eS)eq\r(\f(m,2eU))【答案】D【解析】质子在电场力作用下加速，加速后的速度为v，根据动能定理，则有eq\f(1,2)mv2＝eU解得v＝eq\r(\f(2eU,m))等效电流为I，单位体积的质子数为n，根据微观表达式可得I＝neSv解得n＝eq\f(I,eS)eq\r(\f(m,2eU))，故D正确，A、B、C错误。14.（2022•浙江省普通高校招生选考试题）某节水喷灌系统如图所示，水以的速度水平喷出，每秒喷出水的质量为2.0kg。喷出的水是从井下抽取的，喷口离水面的高度保持H=3.75m不变。水泵由电动机带动，电动机正常工作时，输入电压为220V，输入电流为2.0A。不计电动机的摩擦损耗，电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率。已知水泵的抽水效率（水泵的输出功率与输入功率之比）为75%，忽略水在管