（北京專用）2020版高考物理總復習 第十章 第1講 電流 電阻 電功及電功率精練（含解析）

《（北京專用）2020版高考物理總復習 第十章 第1講 電流 電阻 電功及電功率精練（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（北京專用）2020版高考物理總復習 第十章 第1講 電流 電阻 電功及電功率精練（含解析）（9頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第1講　電流　電阻　電功及電功率 A組　基礎鞏固 1.(2018海淀二模)在物理學中,常常用比值定義物理量,用來表示研究對象的某種性質。下列關系式中,不屬于比值定義的是　(　　) A.電場強度E=Fq B.電流I=UR C.電容C=QU D.密度ρ=mV 答案　B　比值法所定義的物理量,與表達式中的分子、分母無正、反比關系,只等于分子和分母的比值,而比值是恒定不變的,選項A、C、D都符合比值定義的特點,而B選項中電阻R是不變量,電流與電壓成正比關系,故電流不屬于比值定義的物理量,因此選項B符合題意。 2.如圖所示,一根截面積為S的均勻長直橡膠棒上均勻帶有負電荷,單位體積內的電荷量為

2、q,當此棒沿軸線方向做速度為v的勻速直線運動時,由于棒運動而形成的等效電流大小為(　　) A.vq B.qv C.qvS D.qvS 答案　C　電流的定義式I=Qt,即單位時間通過導體截面的電荷量,由題意知整段導體總電荷量Q=qLS,L為導體長度,t=Lv,所以等效電流大小I=Qt=qLSLv=qvS,C項正確。 3.(2017朝陽期末)現(xiàn)有規(guī)格為“220 V,36 W”的排氣扇,如圖所示,排氣扇電動機的線圈電阻為40 Ω。當正常工作時,排氣扇的　(　　) A.通電電流計算式為I=22040 A B.輸出功率計算式為P出=(36-220240) W C.發(fā)熱功率計算式為P熱

3、=(36220)2×40 W D.電功率大于36 W 答案　C　由于排氣扇為非純電阻電器,不滿足歐姆定律R=UI,根據(jù)公式P=UI知,該排氣扇正常工作時的電流I=PU=36220 A,A錯誤。發(fā)熱功率P熱=(36220)2×40 W,輸出功率P出=P總-P熱=[36-(36220)2×40]W,B錯誤,C正確;因為排氣扇正常工作,電功率等于36 W,D錯誤。 4.(2015北京理綜,19,6分)如圖所示,其中電流表A的量程為0.6 A,表盤均勻劃分為30個小格,每一小格表示0.02 A;R1的阻值等于電流表內阻的12;R2的阻值等于電流表內阻的2倍。若用電流表A的表盤刻度表示流過接線柱1

4、的電流值,則下列分析正確的是(　　) A.將接線柱1、2接入電路時,每一小格表示0.04 A B.將接線柱1、2接入電路時,每一小格表示0.02 A C.將接線柱1、3接入電路時,每一小格表示0.06 A D.將接線柱1、3接入電路時,每一小格表示0.01 A 答案　C　設電流表的內阻為RA,則R1=12RA,R2=2RA,將接線柱1、2接入電路時,流過接線柱1的電流I1=3I0,其中I0為流過電流表A的電流,因此每一小格表示0.06 A;將接線柱1、3接入電路時,流過接線柱1的電流I'1=3I0,其中I0為流過電流表A的電流,因此每一小格表示0.06 A。選項A、B、D錯誤,C

5、正確。 5.(2018西城期末)在如圖所示的電路中,電壓表、電流表均為理想電表。電源電動勢為12 V,內阻為1 Ω,電動機線圈電阻為0.5 Ω。開關閉合,電動機正常工作,電壓表示數(shù)為10 V。則　(　　) A.電源兩端的電壓為12 V B.電源的輸出功率為24 W C.電動機消耗的電功率為80 W D.電動機所做機械功的功率為18 W 答案　D　電源兩端的電壓U=E-Ir=10 V,可得I=2 A,電源的輸出功率P出=UI=20 W,A、B錯誤。電動機消耗的電功率P=UI=20 W,電動機所做機械功的功率P機=P-P熱=UI-I2R=18 W,C錯誤、D正確。 6.(2018

6、石景山一模)兩個電壓表V1和V2是由完全相同的兩個電流表改裝而成的,V1量程是5 V,V2量程是15 V?，F(xiàn)把V1和V2串聯(lián)起來測量15~20 V電壓。下列說法中正確的是　(　　) A.V1和V2的示數(shù)相同 B.V1和V2指針偏轉的角度相同 C.V1和V2示數(shù)不同,指針偏轉的角度也不同 D.V1和V2的示數(shù)與V1和V2的內阻成反比 答案　B　由于V1和V2是由完全相同的兩個電流表改裝而成的,當它們串聯(lián)起來測電壓的時候,通過它們的電流大小相等,故指針偏轉的角度相同,示數(shù)與內阻成正比,并不相同。 7.(2017東城二模)移動電源(俗稱充電寶)解決了眾多移動設備的“缺電之苦”,受到越來越

7、多人的青睞。 目前市場上大多數(shù)充電寶的核心部件是鋰離子電池(電動勢3.7 V)及其充放電保護電路、充放電管理電路、升壓電路等。其中的升壓電路可以將鋰離子電池的輸出電壓提升到手機、平板電腦等移動設備所要求的輸入電壓(5 V)。 由于鋰離子電池的材料特性,在電池短路、過高或過低溫度、過度充電或放電等情況下都有可能引起電池漏液、起火或爆炸。為安全起見,中國民航總局做出了相關規(guī)定,如圖1所示。 民航總局關于攜帶充電寶出行的相關規(guī)定 低于100 Wh　可隨身攜帶,不可托運 100~160 Wh　 經(jīng)航空公司批準才能隨身攜帶(不超過兩塊), 不可托運 超過160 Wh　禁止隨身攜帶,不可托運

8、 圖1 為了給智能手機充電,小明購買了一款移動電源,其銘牌如圖2所示。給手機充電時該移動電源的效率按80%計算。 產(chǎn)品名稱:移動電源 電池容量:10 000 mAh　3.7 V 電源輸入:5 V-1 A 電源輸出1:5 V-1 A 電源輸出2:5 V-2.1 A 圖2 根據(jù)以上材料判斷下列說法正確的是(　　) A.這款移動電源能為手機提供的最大充電量為8 000 mAh B.這款移動電源充滿電后所儲存的總化學能為37 Wh C.乘飛機出行時,這款移動電源可以托運 D.Wh與mAh均為能量單位 答案　B　由表格可知電池容量為10 000 mAh,mAh是電量的單位,

9、則A、D錯。E能=UIt=3.7 V×10 Ah=37 Wh,B正確。由圖1知,所有充電寶都不可托運,C錯。 8.(2018東城一模)兩根材料相同的均勻直導線a和b串聯(lián)在電路上,a長為l0,b長為2l0。 (1)若沿長度方向的電勢隨位置的變化規(guī)律如圖所示,求: ①a、b兩導線內電場強度大小之比E1∶E2; ②a、b兩導線橫截面積之比S1∶S2。 (2)以下對直導線內部做進一步分析:設導線單位體積內有n個自由電子,電子電荷量為e,自由電子定向移動的平均速率為v。現(xiàn)將導線中電流I與導線橫截面積S的比值定義為電流密度,其大小用j表示。 ①請建立微觀模型,利用電流的定義式I=qt推導:

10、j=nev; ②從宏觀角度看,導體兩端有電壓,導體中就形成電流;從微觀角度看,若導體內沒有電場,自由電子就不會定向移動。設導體的電阻率為ρ,導體內場強為E,試猜想j與E的關系并推導出j、ρ、E三者間滿足的關系式。 (解題過程中需要用到的物理量要在解題時作必要的說明) 答案　(1)①6∶1?、?∶6　(2)見解析 解析　(1)①根據(jù)U1=φ1-φ2,由圖像知:φ1=8 V,φ2=2 V,代入可得U1=6 V,同理U2=2 V 根據(jù)E=Ud,由已知d1=l0,d2=2l0,代入可得E1∶E2=6∶1 ②因為兩導線串聯(lián),所以電流I1 =I2,由歐姆定律I=UR,電阻定律R=ρlS,將U1

11、=6 V,U2=2 V,長度分別為l0和2l0代入,可得S1∶S2=1∶6 (2)①在直導線內任選一個橫截面S,在Δt時間內以S為底,vΔt為高的柱體內的自由電子都將從此截面通過,由電流及電流密度的定義知:j=IS=ΔqΔtS,其中Δq=neSvΔt,代入上式可得:j=nev。 ②猜想:j與E成正比。 設橫截面積為S,長為l的導線兩端電壓為U,則E=Ul; 電流密度的定義式為j=IS,將I=UR代入,得j=USR=ElSR; 導線的電阻R=ρlS,代入上式,可得j、ρ、E三者間滿足的關系式為:j=Eρ。 B組　綜合提能 1.(2017豐臺二模)如圖所示是某電路的示意圖,虛線框內是

12、超導限流器。超導限流器是一種短路故障電流限制裝置,它由超導部件和限流電阻并聯(lián)組成。當通過超導部件的電流大于其臨界電流I0時,超導部件由超導態(tài)(可認為電阻為零)轉變?yōu)檎B(tài)(可認為是一個純電阻),以此來限制故障電流。超導部件正常態(tài)電阻R1=6 Ω,臨界電流I0=0.6 A,限流電阻R2=12 Ω,燈泡L上標有“6 V,3 W”字樣,電源電動勢E=6 V,內阻忽略不計,則下列判斷不正確的是(　　) A.當燈泡正常發(fā)光時,通過燈泡L的電流為0.5 A B.當燈泡正常發(fā)光時,通過R2的電流為0.5 A C.當燈泡L發(fā)生故障短路時,通過R1的電流為1 A D.當燈泡L發(fā)生故障短路時,通過R2

13、的電流為0.5 A 答案　B　若燈泡正常發(fā)光,通過燈泡的額定電流I=PU=3W6V=0.5 A,電阻R2被短路,A對,B錯。若燈泡被短路,電源內阻忽略不計,電路中電流無窮大,大于I0=0.6 A,超導部件由超導態(tài)轉變?yōu)檎B(tài),則R1=6 Ω,I干=ER總=6V12Ω×6Ω12Ω+6Ω=1.5 A,則通過R1的電流為1 A,通過R2的電流為0.5 A,C、D對。 2.(多選)(2017西城期末)電飯鍋工作時有兩種狀態(tài):一種是鍋內的水燒開以前的加熱狀態(tài),另一種是水燒開以后的保溫狀態(tài)。如圖所示是電飯鍋的電路圖,R1是電阻,R2是加熱用的電熱絲,S是自動開關。下列說法正確的是(　　) A.開

14、關S接通時,電飯鍋處于保溫狀態(tài) B.開關S接通時,電飯鍋處于加熱狀態(tài) C.當R1∶R2=1∶1時,R2在保溫狀態(tài)下的功率是加熱狀態(tài)下功率的一半 D.當R1∶R2=1∶1時,R2在保溫狀態(tài)下的功率是加熱狀態(tài)下功率的四分之一 答案　BD　當開關S斷開時,R1與R2串聯(lián),當開關S接通時,只有R2工作,由P=U2R知總電阻R越小,功率越大,故開關斷開時處于保溫狀態(tài),接通時處于加熱狀態(tài),A選項錯誤,B選項正確;當R1=R2時,保溫狀態(tài)下電流是加熱狀態(tài)下電流的一半,R2在保溫狀態(tài)下的功率是加熱狀態(tài)下功率的四分之一,C選項錯誤,D選項正確。 3.(2018房山二模)電荷的定向移動形成電流,電流是物

15、理量中的基本量之一。電流載體稱為載流子,大自然有很多種承載電荷的載流子,例如,金屬導體內可自由移動的電子、電解液內的離子、等離子體內的正負離子,半導體中的空穴,這些載流子的定向移動,都可形成電流。 (1)電子繞氫原子核做圓周運動時,可等效為環(huán)形電流,已知靜電力常量為k,電子的電荷量為e,質量為m,電子在半徑為r的軌道上做圓周運動。試計算電子繞氫原子核在該軌道上做圓周運動形成的等效電流大小; (2)如圖,AD表示一段粗細均勻的導體,兩端加一定的電壓,導體中的自由電荷沿導體定向移動的速率為v,設導體的橫截面積為S,導體每單位體積內的自由電荷數(shù)為n,每個自由電荷所帶的電荷量為e。試證明導體中電流

16、大小I=neSv; (3)有一圓柱形的純凈半導體硅,其橫截面積為2.5 cm2,通有電流2 mA時,其內自由電子定向移動的平均速率為7.5×10-5 m/s,空穴定向移動的平均速率為2.5×10-5 m/s。已知硅的密度為2.4×103 kg/m3,摩爾質量是28 g/mol。電子的電荷量e=-1.6×10-19C,空穴和電子總是成對出現(xiàn),它們所帶電荷量相等,但電性相反,阿伏加德羅常數(shù)為NA=6.02×1023mol-1。若一個硅原子至多只釋放一個自由電子,試估算此半導體材料平均多少個硅原子才有一個硅原子釋放出自由電子? 答案　見解析 解析　(1)電子繞氫原子核做圓周運動,所需的向心

17、力由原子核對電子的庫侖引力來提供, 根據(jù)ke2r2=m4π2T2r, 又I=qt=eT 解得I=e22πrkmr (2)導體中電流大小I=qt, t時間內所有電荷沿導體長度方向定向移動的距離為vt,則t時間內通過導體某一橫截面的自由電荷數(shù)為nSvt, 該時間內通過導體該橫截面的電荷量q=nSvte, 則I=neSv (3)設此半導體單位體積內有n個自由電子,同時也將有n個空穴;以S表示橫截面積,v1和v2分別表示半導體中空穴和自由電子的定向移動速率,I1和I2分別表示半導體中空穴和自由電子形成的電流, 則有I1=nev1S I2=nev2S 總電流I=I1+I2 由此可得n=Iev1S+ev2S 設單位體積內有n個硅原子放出一個自由電子;單位體積內硅原子的個數(shù)N=ρMNA 則nN=IMρNAeS(v1+v2), 代入數(shù)據(jù)解得nN=1×10-5 則知每1×105個硅原子才有一個硅原子釋放出一個自由電子 9