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1、考點(diǎn)規(guī)范練26 電阻定律 歐姆定律 焦耳定律
一、單項(xiàng)選擇題
1.關(guān)于電阻率,下列說(shuō)法正確的是( )
A.電阻率是表征材料導(dǎo)電性能好壞的物理量,電阻率越大,其導(dǎo)電性能越好
B.各種材料的電阻率大都與溫度有關(guān),金屬的電阻率隨溫度升高而減小
C.所謂超導(dǎo)體,是當(dāng)其溫度降低到接近絕對(duì)零度的某個(gè)臨界溫度時(shí),它的電阻率突然變?yōu)闊o(wú)窮大
D.某些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響,通常用它們制作標(biāo)準(zhǔn)電阻
答案D
解析電阻率是表征材料導(dǎo)電性能好壞的物理量,電阻率越大,說(shuō)明其導(dǎo)電性能越差,A錯(cuò);各種材料的電阻率大都與溫度有關(guān),純金屬的電阻率隨溫度升高而增大,超導(dǎo)體是當(dāng)溫度降低到某個(gè)臨界溫度時(shí),
2、電阻率突然變?yōu)榱?B、C均錯(cuò);某些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響,通常用于制作標(biāo)準(zhǔn)電阻,D對(duì)。
2.
如圖所示,a、b分別表示由相同材料制成的兩條長(zhǎng)度相同、粗細(xì)均勻的電阻絲的伏安特性曲線(xiàn),下列判斷正確的是( )
A.a代表的電阻絲較粗
B.b代表的電阻絲較粗
C.a電阻絲的阻值小于b電阻絲的阻值
D.圖線(xiàn)表示的電阻絲的阻值與電壓成正比
答案B
解析b圖線(xiàn)的斜率大,表示電阻小,由電阻定律R=ρlS,可知b代表的電阻絲較粗,選項(xiàng)B正確,A、C錯(cuò)誤;電阻是導(dǎo)體本身的性質(zhì),與電阻兩端的電壓無(wú)關(guān),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
3.如圖所示,兩個(gè)截面不同、長(zhǎng)度相等的均勻銅棒接在電路中,兩端電壓
3、為U,則( )
A.通過(guò)兩棒的電流不相等
B.兩棒的自由電子定向移動(dòng)的平均速率相同
C.兩棒內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度不同,細(xì)棒內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度E1小于粗棒內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度E2
D.細(xì)棒的電壓U1大于粗棒的電壓U2
答案D
解析由于兩棒串聯(lián),所以電流相等,A錯(cuò)誤;由I=nqSv可知,兩棒電流相等,而兩棒橫截面積不同,兩棒的自由電子定向移動(dòng)的平均速率不同,B錯(cuò)誤;由R=ρlS可知,細(xì)棒的電阻大,由串聯(lián)分壓原理可知細(xì)棒的電壓U1大于粗棒的電壓U2,又由E=Ud可知細(xì)棒內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度E1大于粗棒內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度E2,所以C錯(cuò)誤,D正確。
4.用電器到發(fā)電廠(chǎng)的距離為l,線(xiàn)路上的電流為I,已知輸電線(xiàn)的電阻率為ρ。為使線(xiàn)
4、路上的電壓不超過(guò)U。那么,輸電線(xiàn)的橫截面積的最小值為( )
A.ρlR B.2ρlIU C.UρlI D.2UlIρ
答案B
解析輸電線(xiàn)的總長(zhǎng)為2l,由公式R=UI、R=ρLS得S=2ρlIU,故B正確。
5.在長(zhǎng)度為l、橫截面積為S、單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為n的金屬導(dǎo)體兩端加上電壓,導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生勻強(qiáng)電場(chǎng)。導(dǎo)體內(nèi)電荷量為e的自由電子在電場(chǎng)力作用下先做加速運(yùn)動(dòng),然后與做熱運(yùn)動(dòng)的陽(yáng)離子碰撞而減速,如此往復(fù)……所以,我們通常將自由電子的這種運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化成速率為v(不隨時(shí)間變化)的定向運(yùn)動(dòng)。已知阻礙電子運(yùn)動(dòng)的阻力大小與電子定向移動(dòng)的速率v成正比,即Ff=kv(
5、k是常量),則該導(dǎo)體的電阻應(yīng)該等于( )
A.klneS B.klne2S C.kSnel D.kSne2l
答案B
解析電子定向移動(dòng),由平衡條件得kv=eUl,則U=kvle,導(dǎo)體中的電流I=neSv,電阻R=UI=klne2S,選項(xiàng)B正確。
6.
某一導(dǎo)體的伏安特性曲線(xiàn)如圖中AB段(曲線(xiàn))所示,關(guān)于導(dǎo)體的電阻,以下說(shuō)法正確的是( )
A.B點(diǎn)的電阻為12 Ω
B.B點(diǎn)的電阻為40 Ω
C.導(dǎo)體的電阻因溫度的影響改變了1 Ω
D.導(dǎo)體的電阻因溫度的影響改變了9 Ω
答案B
解析根據(jù)電阻的定義式可以求出A、B兩點(diǎn)的電阻分別為RA=30.1Ω=30Ω,RB=60.1
6、5Ω=40Ω,所以ΔR=RB-RA=10Ω,故B對(duì),A、C、D錯(cuò)。
二、多項(xiàng)選擇題
7.現(xiàn)用充電器為一手機(jī)電池充電,等效電路如圖所示,充電器電源的輸出電壓為U,輸出電流為I,手機(jī)電池的內(nèi)阻為r,下列說(shuō)法正確的是( )
A.充電器輸出的電功率為UI+I2r
B.電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為UI-I2r
C.電池產(chǎn)生的熱功率為I2r
D.充電器的充電效率為IrU×100%
答案BC
8.右圖是某款理發(fā)用的電吹風(fēng)的電路圖,它主要由電動(dòng)機(jī)M和電熱絲R構(gòu)成。當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S1、S2后,電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)葉旋轉(zhuǎn),將空氣從進(jìn)風(fēng)口吸入,經(jīng)電熱絲加熱,形成熱風(fēng)后從出風(fēng)口吹出。已知電吹風(fēng)的額定電壓為2
7、20 V,吹冷風(fēng)時(shí)的功率為120 W,吹熱風(fēng)時(shí)的功率為1 000 W。關(guān)于該電吹風(fēng),下列說(shuō)法正確的是( )
A.電熱絲的電阻為55 Ω
B.電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈的電阻為12103Ω
C.當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí),電熱絲每秒消耗的電能為1 000 J
D.當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí),電動(dòng)機(jī)每秒消耗的電能為120 J
答案AD
解析電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí)電熱絲消耗的功率為P=1000W-120W=880W,對(duì)電熱絲由P=U2R可得其電阻R=U2P=2202880Ω=55Ω,選項(xiàng)A正確;由于不知道電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈的發(fā)熱功率,所以電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈的電阻無(wú)法計(jì)算,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí),電熱絲每秒消耗的電能為880J,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;
8、不管電吹風(fēng)吹熱風(fēng)還是吹冷風(fēng),電動(dòng)機(jī)每秒消耗的電能都是120J,選項(xiàng)D正確。
9.小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線(xiàn)如圖所示,P為圖線(xiàn)上一點(diǎn),PN為圖線(xiàn)在P點(diǎn)的切線(xiàn),PQ為U軸的垂線(xiàn),PM為I軸的垂線(xiàn),則下列說(shuō)法正確的是( )
A.隨著所加電壓的增大,小燈泡的電阻增大
B.對(duì)應(yīng)P點(diǎn),小燈泡的電阻為R=U1I2
C.對(duì)應(yīng)P點(diǎn),小燈泡的電阻為R=U1I2-I1
D.對(duì)應(yīng)P點(diǎn),小燈泡的功率為圖中矩形PQOM所圍面積
答案ABD
解析在I-U圖像中,圖線(xiàn)上的點(diǎn)與O點(diǎn)的連線(xiàn)的斜率表示該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓、電流下電阻的倒數(shù),圖像中連線(xiàn)的斜率逐漸減小,電阻逐漸增大,A正確;對(duì)應(yīng)P點(diǎn),小
9、燈泡的電壓為U1,電流為I2,根據(jù)歐姆定律可知,小燈泡的電阻應(yīng)為R=U1I2,B正確,C錯(cuò)誤;對(duì)應(yīng)P點(diǎn),小燈泡的功率為P=U1I2,即為題圖中矩形PQOM所圍的面積,D正確。
三、非選擇題
10.神經(jīng)系統(tǒng)中,把神經(jīng)纖維分為有髓鞘與無(wú)髓鞘兩大類(lèi)。現(xiàn)代生物學(xué)認(rèn)為,髓鞘是由多層(幾十層到幾百層不等)類(lèi)脂物質(zhì)——髓質(zhì)累積而成的,髓質(zhì)具有很大的電阻。已知蛙有髓鞘神經(jīng),髓鞘的厚度只有2 μm左右。而它在每平方厘米的面積上產(chǎn)生的電阻卻高達(dá)1.6×105Ω。
(1)若不計(jì)髓質(zhì)片層間的接觸電阻,計(jì)算髓質(zhì)的電阻率。
(2)若有一圓柱體是由髓質(zhì)制成的,該圓柱體的體積為32π cm3,當(dāng)在其兩底面上加上1 0
10、00 V的電壓時(shí),通過(guò)該圓柱體的電流為10πμA,求圓柱體的圓面半徑和高。
答案(1)8×106Ω·m (2)4 cm 2 cm
解析(1)由電阻定律R=ρlS得ρ=RSl=1.6×105×1.0×10-42×10-6Ω·m=8×106Ω·m。
(2)由部分電路歐姆定律得R=UI
由圓柱體體積公式得πr2h=V
又R=ρhπr2
聯(lián)立解得r=4cm,h=2cm。
11.
如圖所示,A為電解槽,M為電動(dòng)機(jī),N為電熱爐,恒定電壓U=12 V,電解槽內(nèi)阻RA=2 Ω,當(dāng)S1閉合,S2、S3斷開(kāi)時(shí),A示數(shù)為6 A;當(dāng)S2閉合,S1、S3斷開(kāi)時(shí),A示數(shù)為5 A,且電動(dòng)機(jī)輸出功率為35
11、 W;當(dāng)S3閉合,S1、S2斷開(kāi)時(shí),A示數(shù)為4 A。求:
(1)電熱爐的電阻及發(fā)熱功率;
(2)電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻;
(3)在電解槽工作時(shí),電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率。
答案(1)2 Ω 72 W (2)1 Ω (3)16 W
解析(1)電熱爐為純電阻元件,由歐姆定律得R=UI1=126Ω=2Ω。
其發(fā)熱功率為P=UI1=12×6W=72W。
(2)電動(dòng)機(jī)為非純電阻元件,由能量守恒定律得UI2=I22RM+P輸出
所以RM=UI2-P輸出I22=12×5-3552Ω=1Ω。
(3)電解槽為非純電阻元件,由能量守恒定律得P化=UI3-I32RA
所以P化=(12×4-42×2)W=16
12、W。
12.為保護(hù)自然環(huán)境,開(kāi)發(fā)綠色能源,實(shí)現(xiàn)旅游與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展,某植物園的建筑屋頂裝有太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng),用來(lái)滿(mǎn)足園內(nèi)用電需求。已知該發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率為1.0×105 W,輸出電壓為220 V。問(wèn):
(1)按平均每天太陽(yáng)照射6小時(shí)計(jì),該發(fā)電系統(tǒng)一年(按365天計(jì))能輸出多少電能?
(2)該太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)除了向10臺(tái)1 000 W的動(dòng)力系統(tǒng)正常供電外,還可以同時(shí)供園內(nèi)多少盞額定功率為100 W、額定電壓為220 V的照明燈正常工作?
(3)由于發(fā)電系統(tǒng)故障,輸出電壓降為110 V,此時(shí)每盞額定功率為100 W、額定電壓為220 V的照明燈消耗的功率是其正常工作時(shí)的多少?(設(shè)照明燈的電阻恒定)
答案(1)2.19×105 kW·h(或7.884×1011 J) (2)900盞 (3)14
解析(1)P=1.0×105W=100kW
t=365×6h=2190h
E=Pt=2.19×105kW·h(或E=7.884×1011J)。
(2)P=10×1kW+n·0.1kW,得n=900(盞)。
(3)設(shè)P1和U1分別為照明燈正常工作時(shí)的功率和電壓,P2和U2分別為供電系統(tǒng)發(fā)生故障后照明燈的實(shí)際功率和電壓。
由功率公式P=U2R得P1P2=U1U22,
所以P2=P1U1U22=P14,即為正常工作時(shí)的14。
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