高考物理選修知識(shí)點(diǎn)鞏固練習(xí) 電功和電熱、焦耳定律、電阻定律 提高

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1、 【鞏固練習(xí)】 一、選擇題 1．加在某電動(dòng)機(jī)上的電壓是U（V），電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為P（W），電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為r（Ω），則電動(dòng)機(jī)線圈上消耗的電熱功率為（ ） A．P B． C． D． 2．如圖所示，電阻R1=20Ω，電動(dòng)機(jī)線圈的阻值R2=10Ω．當(dāng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，電流表的示數(shù)是I0=0.5 A，當(dāng)開(kāi)關(guān)合上后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，電路兩端的電壓不變，電流表的示數(shù)I和電路消耗的電功率P應(yīng)是（ ） A．I=1.5 A B．I＜1.5 A C．P=15 W D．P＜15 W 3．超導(dǎo)材料電阻率恰變?yōu)榱愕臏囟确Q為臨界溫度

2、．1987年我國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了臨界溫度為90 K的高溫超導(dǎo)材料．利用超導(dǎo)材料零電阻的性質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)損耗輸電．現(xiàn)有一直流電路，輸電線的總電阻為0.4Ω，它供給用電器的電功率為40 kW，電壓為800 V．如果用臨界溫度以下的超導(dǎo)電纜替代原來(lái)的輸電線，保持供給用電器的功率和電壓不變，那么節(jié)約的電功率為（ ） A．1 kW B．1.6×103 kW C．1.6 kW D．10 kW 4．（2014 利川五中期中）如圖所示電路，開(kāi)關(guān)S閉合后，四個(gè)燈泡都正常發(fā)光，某時(shí)刻t，L4因燈絲燒斷而突然熄滅，假設(shè)其它三燈絲都沒(méi)燒斷，則（　?。? A．L2變暗，L3更亮，L1

3、不變 B．L1、L3更亮，L2變暗 C．L1更亮，L2、L3變暗 D．L1、L2、L3都更亮 5．如圖所示，在輸入電壓U恒定的電路上，將用電器L接在AB兩端時(shí)消耗的功率是9 W，將它接在較遠(yuǎn)的CD兩端時(shí)消耗的功率是4 W，則AC、BD兩根輸電線上消耗的功率為（ ） A．1 W B．2 W C．5 W D．13 W 6．（2014 東莞校級(jí)期中）一個(gè)標(biāo)有“220V、60W”的白熾燈，加上的電壓由零逐漸增加到220V，在此過(guò)程中，電壓和電流的關(guān)系由圖像表示，題中給出的四個(gè)圖線中符合實(shí)際的是（ ） 7．在“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)

4、驗(yàn)中，由可知，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性影響最大的是（ ） A．導(dǎo)線直徑d的測(cè)量 B．電壓U的測(cè)量 C．電流I的測(cè)量 D．導(dǎo)線長(zhǎng)度的測(cè)量 8．在橫截面積為S的粗細(xì)均勻銅導(dǎo)體中流過(guò)恒定電流I，銅的電阻率為，電子電荷量為e，則電子在銅導(dǎo)體中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的電場(chǎng)作用力為（ ） A．0 B．Ie／S C．IS／e D．Ie／S 9．兩根材料相同的均勻?qū)Ь€x和y，x長(zhǎng)為，y長(zhǎng)為2，串聯(lián)的電路中，沿長(zhǎng)度方向電勢(shì)x和y，x長(zhǎng)為，y長(zhǎng)為2，串聯(lián)在電路中時(shí)，沿長(zhǎng)度方向電勢(shì)變化如圖所示，則x，y導(dǎo)線的橫截面積比為之（ ） A

5、．2∶3 B．1∶3 C．1∶2 D．3∶1 10．甲、乙兩根保險(xiǎn)絲均為同種材料制成，直徑分別是d1=0.5 mm和d2=1 mm，熔斷電流分別為2.0 A和6.0 A，把以上兩根保險(xiǎn)絲各取等長(zhǎng)一段并聯(lián)后再接入電路中，允許通過(guò)的最大電流是（ ） A．6.0 A B．7.5 A C．10.0 A D．8.0 A 二、填空題 11．某實(shí)驗(yàn)小組探究一種熱敏電阻的溫度特性，現(xiàn)有器材：直流恒流電源（在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒定）、電壓表、待測(cè)熱敏電阻、保溫容器、溫度計(jì)、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線等． （1）若用上述器材測(cè)量熱敏電阻值隨

6、溫度變化的特性，請(qǐng)你存圖中的實(shí)物圖上連線． （2）實(shí)驗(yàn)的主要步驟： ①正確連接電路，在保溫容器中注入適量冷水，接通電源，調(diào)節(jié)并記錄電源輸出的電流值； ②在保溫容器中添加少量熱水，待溫度穩(wěn)定后，閉合開(kāi)關(guān)，________，________，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)； ③重復(fù)第②步操作若干次，測(cè)得多組數(shù)據(jù)． （3）實(shí)驗(yàn)小組算得該熱敏電阻在不同溫度下的阻值，并據(jù)此繪得如圖的R-t關(guān)系圖線，請(qǐng)根據(jù)圖線寫出該熱敏電阻R-t的關(guān)系式：R=________+________t（Ω）（保留3位有效數(shù)字）． 12．(2015 天津武清三模)實(shí)驗(yàn)室購(gòu)買了一捆標(biāo)稱長(zhǎng)度為10

7、0m的銅導(dǎo)線，某同學(xué)想通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)其實(shí)際長(zhǎng)度。該同學(xué)首先測(cè)得導(dǎo)線橫截面積為，查得銅的電阻率為，再利用圖示電路測(cè)出銅導(dǎo)線的電阻，從而確定導(dǎo)線的實(shí)際長(zhǎng)度。 可供使用的器材有： 電流表：量程，內(nèi)阻約； 電壓表：量程，內(nèi)阻約； 滑動(dòng)變阻器：最大阻值； 滑動(dòng)變阻器：最大阻值；定值電阻：； 電源：電動(dòng)勢(shì)，內(nèi)阻可不計(jì)；開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干。 回答下列問(wèn)題： ①實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選 （選填“”或“”），閉合開(kāi)關(guān)S前應(yīng)將滑片移至______端（選填“”或“”）。 ②在實(shí)物圖中，已正確連接了部分導(dǎo)線，請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖完成剩余部分的連接。 ③調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，當(dāng)電流表的讀數(shù)為時(shí)，電

8、壓表示數(shù)如圖所示，讀數(shù)為 _______V。 ④導(dǎo)線實(shí)際長(zhǎng)度為 m（保留2位有效數(shù)字）。 三、解答題 13．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．某植物園的建筑層頂裝有太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，用來(lái)滿足園內(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．求： （1）按平均每天太陽(yáng)照射6 h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)1000 W的動(dòng)力系統(tǒng)正常供電外，還可以同時(shí)供園內(nèi)多少盞功率100 W，額定電壓為220 V的照明燈正常工作？

9、（3）由于發(fā)電系統(tǒng)故障，輸出電壓降為110 V，此時(shí)每盞功率為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)的多少倍？ 14．一輛電動(dòng)自行車的銘牌上給出了如下的技術(shù)參數(shù)表： 規(guī)格 后輪驅(qū)動(dòng)直流永磁轂電機(jī) 車型 26＂電動(dòng)自行車 額定輸出功率 120 W 整車質(zhì)量 30 kg 額定電壓 40 V 最大載重 120 kg 額定電流 3.5 A 質(zhì)量為M=70 kg的人騎此電動(dòng)自行車沿平直公路行駛，所受阻力Ff恒為車和人總重的k=0.02倍，取g=10 m／s2．求： （1）此車的永磁轂電機(jī)在額定電壓下正常工作的效率； （2）

10、僅在永磁轂電機(jī)以額定功率提供動(dòng)力的情況下，人騎自行車的最大速度； （3）僅在永磁轂電機(jī)以額定功率提供動(dòng)力的情況下，當(dāng)車速為v1=1.0 rn／s時(shí)人騎車的最大加速度． 15. 某同學(xué)在研究微型直流電動(dòng)機(jī)的性能時(shí)，采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值，使電動(dòng)機(jī)無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)電流表和電壓表的示數(shù)分別為0.2 A和0.3V。重新調(diào)節(jié)R的阻值，使電動(dòng)機(jī)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)電流表和電壓表的示數(shù)分別為1.0 A和6.0 V。（電流表、電壓表均為理想電表）求： （1）這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的線圈電阻； （2）電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的輸出功率。 【答案與解析】【答案】 【解析】 一、選擇

11、題 1．【答案】 C 【解析】本題考查電功率．電熱功率P熱=I2r，因?yàn)镻=IU，，所以．故正確答案為C． 2．【答案】 BD 【解析】由題意知，電路兩端的電壓U=R1I0=10 V，閉合開(kāi)關(guān)后，當(dāng)電壓全部加在電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻上時(shí)，它的電流為1 A，但只有一部分電壓加在電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻上，所以I＜1.5 A，B對(duì)；同理電動(dòng)機(jī)所消耗的功率也小于10 W，則電路消耗的電功率P＜15 W，D正確，故選B、D． 3．【答案】 A 【解析】因?yàn)槌瑢?dǎo)體電阻為零，不損耗電功率，所以節(jié)約的電功率即是用普通材料時(shí)線路損耗的電功率，．故選A項(xiàng)。 4．【答案】 B 【解析】L4

12、突然熄滅后，電路總電阻增大，根據(jù)歐姆定律得知：電路中總電流I減小，L1兩端電壓U1=E-IR，I減小，其他量不變，則U1增大，L1更亮．L2中電流I2=I–I1，I減小，I1增大，則I2減小，L2變暗．L3電壓U3=U1–U2，U1增大，U2減小，則U3增大，L3更亮．所以L1、L3更亮，L2變暗． 5．【答案】 B 【解析】設(shè)用電器電阻為R，接在AB和CD兩端時(shí)的電壓分別為U和U＇，由，，得。因此用電器接在CD兩端時(shí)，輸電線上降落的電壓。則兩根輸出電線的總電阻。所以 。故選B。 6．【答案】 B 【解析】燈絲在通電后一定會(huì)發(fā)熱，溫度升高，電阻率也將隨之增大，電阻增大，U

13、-I曲線上對(duì)應(yīng)于原點(diǎn)連線的斜率必然越來(lái)越大，應(yīng)選B． 7．【答案】 A 【解析】式中，d的方次最大，故d對(duì)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性影響最大，A正確． 8．【答案】 B 【解析】取長(zhǎng)度為的一段導(dǎo)體，導(dǎo)體中有電流I，導(dǎo)體處于非靜電平衡狀態(tài)，內(nèi)部有場(chǎng)強(qiáng)，設(shè)場(chǎng)強(qiáng)為E，由電阻定律可得，導(dǎo)體的電阻，由歐姆定律可得導(dǎo)體兩端的電壓U=IR，再由電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系可得U=E，由以上三式可得電場(chǎng)強(qiáng)度E=I／S，電子在銅導(dǎo)體中受到的電場(chǎng)力為F=eE=Ie／S． 9．【答案】 B 【解析】本題考查電阻定律．由圖象可知，Ux=6 V，Uy=4 V，由兩導(dǎo)體串聯(lián)時(shí)電流相同，得，而，，所以，則，

14、故正確答案為B． 10．【答案】 B 【解析】本題考查電阻定律和并聯(lián)電路電流特點(diǎn)的應(yīng)用．因甲、乙兩保險(xiǎn)絲等長(zhǎng)，由，知，當(dāng)R1、R2并聯(lián)時(shí)，令I(lǐng)1=2 A，則由I1R1=I2R2得I2=8 A＞6 A，故I1不能取2 A；令I(lǐng)2=6 A，則由I1R1=I2R2得I1=1.5 A＜2.0 A，故兩者并聯(lián)時(shí)，整個(gè)電路允許通過(guò)的最大電流I=I1+I2=7.5 A．故正確選項(xiàng)為B． 二、填空題 11．【答案】（1）實(shí)物連線圖如圖 （2）記錄溫度計(jì)的示數(shù)記錄電壓表的示數(shù) （3）100 0.400 【解析】改變溫度后，熱敏電阻阻值改變，電壓表示數(shù)改變，從圖線知R與t成

15、線性關(guān)系，且縱軸上截距（當(dāng)t=0℃時(shí)）R=100Ω，斜率為ΔR／Δt=0.400，所以R=100+0.400t（Ω）． 12．【答案】（1），a （2）如圖所示 （3）2.30 （4）94 【解析】：（1）由（3）中電流表的讀數(shù)為0.50A時(shí)，電壓表的讀數(shù)為2.30V可知，Rx和R0的總阻值約為4.60歐姆，若選用滑動(dòng)變阻器R1，電源電壓為6伏特，電流表的量程只有0.6A，會(huì)把電流表燒壞，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選R2。 （2）如圖 （3）2.30V （4）Rx的阻值為1.60歐姆，由可知 三、解答題 13．【答案】（1）7.884×

16、1011 J或2.19×105 kW·h （2）900盞 （3） 14．【答案】（1）85.7％ （2）6.0 m／s（3）1.0 m／s。 【解析】（1）由表可知，電機(jī)的額定電壓為U0=40 V，額定電流為I0=3.5 A，所以電機(jī)正常工作時(shí)輸人功率為P入=U0I0=140 W．又因電機(jī)的輸出功率為P出=120 W，所以電機(jī)的功率為．（2）行駛時(shí)所受阻力為f=k(M+m)g，式中m為車的質(zhì)量．當(dāng)達(dá)到最速度vm時(shí)，應(yīng)有P出=fvm，所以最大速度．（3）當(dāng)車速為v1=1.0 m／s時(shí)，牽引力．設(shè)此時(shí)車的加速度為n，根據(jù)牛頓第二定律F－f=(M+m)a，解得a=1.0 m／s2． 15. 【答案】 ⑴ ⑵ 【解析】⑴當(dāng)電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)看作純電阻元件，由歐姆定律得： 線圈電阻 ， 代入數(shù)據(jù)得 . ⑵當(dāng)電動(dòng)機(jī)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，有： . ① . ② . ③ 由①、②、③式得： . 代入數(shù)據(jù)得 .