(全國通用版)2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第八章 恒定電流 第22講 電流 電阻 電功及電功率學(xué)案
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1、 第22講 電流 電阻 電功及電功率 考綱要求 考情分析 命題趨勢(shì) 1.歐姆定律Ⅱ 2.電阻定律Ⅰ 3.電阻的串聯(lián)、并聯(lián)Ⅰ 4.電功率、焦耳定律Ⅰ 2016·全國卷Ⅱ,17 2016·北京卷,19 2016·江蘇卷,8 高考對(duì)本節(jié)內(nèi)容的考查主要是以選擇題、實(shí)驗(yàn)題的形式考查歐姆定律、電阻定律、電功、電功率、焦耳定律、伏安特性曲線等考點(diǎn) 1.電流 (1)形成的條件:導(dǎo)體中有__自由電荷__;導(dǎo)體兩端存在__電壓__. (2)標(biāo)矢性:電流是標(biāo)量,__正電荷__定向移動(dòng)的方向規(guī)定為電流的方向. (3)兩個(gè)表達(dá)式:①定義式I=;②決定式I=. 2.電阻、電阻
2、定律 (1)電阻:反映了__導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用__的大小,表達(dá)式為R=. (2)電阻定律:同種材料的導(dǎo)體,其電阻跟它的__長度__成正比,與它的__橫截面積__成反比,導(dǎo)體的電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān).表達(dá)式為R=ρ. (3)電阻率: ①物理意義:反映導(dǎo)體的__導(dǎo)電性能__,是導(dǎo)體材料本身的屬性; ②電阻率與溫度的關(guān)系:金屬的電阻率隨溫度升高而__增大__;半導(dǎo)體的電阻率隨溫度升高而__減小__. 3.部分電路歐姆定律及其應(yīng)用 (1)內(nèi)容:導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的__電壓__成正比,跟導(dǎo)體的__電阻__成反比. (2)表達(dá)式:I=. (3)適用范圍:金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電,不適用
3、于氣體導(dǎo)電或半導(dǎo)體元件. (4)導(dǎo)體的伏安特性曲線(I-U)圖線 ①比較電阻的大?。簣D線的斜率k=tan θ==,圖中R1__>__R2(選填“>”“<”或“=”); ②線性元件:伏安特性曲線是過原點(diǎn)的直線的電學(xué)元件,適用于歐姆定律; ③非線性元件:伏安特性曲線不是過原點(diǎn)的直線的電學(xué)元件,不適用于歐姆定律. 4.電功率、焦耳定律 (1)電功:電路中__電場(chǎng)力__移動(dòng)電荷做的功.表達(dá)式為W=qU=__UIt__. (2)電功率:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流做的功.表示電流做功的__快慢__.表達(dá)式為P==__UI__. ①純電阻用電器:電功率P=IU=I2R=. ②非純電阻用電器:電功率
4、只能是P=__UI__. (3)焦耳定律:電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的__熱量__跟電流的二次方成正比,跟導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間成正比.表達(dá)式為Q=__I2Rt__. ①純電阻用電器:電熱Q=IUt=I2Rt=t. ②非純電阻用電器:電熱只能是Q=__I2Rt__. 1.判斷正誤 (1)電流是矢量,電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较颍? × ) (2)由R=可知,導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,與流過導(dǎo)體的電流成反比.( × ) (3)由ρ=知,導(dǎo)體電阻率與導(dǎo)體的電阻和橫截面積的乘積RS成正比,與導(dǎo)體的長度L成反比.( × ) (4)電流越大,單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量就越多.(
5、√ ) (5)電流I隨時(shí)間t變化的圖象與橫軸所圍面積表示通過導(dǎo)體橫截面的電荷量.( √ ) (6)公式W=UIt及Q=I2Rt適用于任何電路.( √ ) (7)公式W=t=I2Rt只適用于純電阻電路.( √ ) 2.如圖所示,用輸出電壓為1.4 V、輸出電流為100 mA的充電器對(duì)內(nèi)阻為2 Ω的鎳-氫電池充電.下列說法錯(cuò)誤的是( D ) A.電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為0.12 W B.充電器輸出的電功率為0.14 W C.充電時(shí),電池消耗的熱功率為0.02 W D.充電器把0.14 W的功率儲(chǔ)蓄在電池內(nèi) 解析 充電器對(duì)電池的充電功率為P總=UI=0.14 W,電池充電時(shí)的熱
6、功率為P熱=I2r=0.02 W,所以轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為P化=P總-P熱=0.12 W,因此充電器把0.12 W的功率儲(chǔ)蓄在電池內(nèi),故選項(xiàng)A、B、C正確,D錯(cuò)誤. 一 對(duì)電流表達(dá)式的理解 公式及適用范圍 字母含義 定義式 I= 一切電路 q為時(shí)間t內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量 微觀式 I=nqSv 一切電路 n:導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù) q:每個(gè)自由電荷的電荷量 S:導(dǎo)體橫截面積 v:電荷定向移動(dòng)速率 決定式 I= 金屬、電解液 U:導(dǎo)體兩端的電壓 R:導(dǎo)體本身的電阻 電流微觀表達(dá)式的相關(guān)說明 (1)判斷某個(gè)量與其他量的變化關(guān)系,可以根
7、據(jù)公式推導(dǎo)出該物理量的表達(dá)式,就能看出該物理量與其他量是否有關(guān),以及隨其他量的變化規(guī)律. (2)電流的微觀表達(dá)式在金屬導(dǎo)體、靜電除塵、電視機(jī)顯像管等問題中都有應(yīng)用. [例1]截面積為S的導(dǎo)線上通有電流I.已知導(dǎo)線每單位體積中有n個(gè)自由電子,每個(gè)自由電子的電荷量是e,自由電子定向移動(dòng)的速率是v,則在時(shí)間Δt內(nèi)通過導(dǎo)線截面的自由電子數(shù)是( A ) ①nSvΔt ②nvΔt?、邸、? A.①③ B.②③ C.①④ D.②④ 解析 因?yàn)镮=,所以q=I·Δt,自由電子數(shù)為N==,則③正確.又因?yàn)殡娏鞯奈⒂^表達(dá)式為I=nevS,所以自由電子數(shù)為N===nvSΔt,①正確.故選項(xiàng)A
8、正確. 二 電阻定律的理解及應(yīng)用 兩個(gè)公式的對(duì)比 公式 R=ρ R= 區(qū)別 電阻的決定式 電阻的定義式 說明了電阻的決定因素 提供了一種測(cè)定電阻的方法,并不說明電阻與U和I有關(guān) 只適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體和濃度均勻的電解液 適用于任何純電阻導(dǎo)體 相同點(diǎn) 都不能反映電阻的實(shí)質(zhì)(要用微觀理論解釋) 導(dǎo)體形變后電阻的分析方法 某一導(dǎo)體的形狀改變后,討論其電阻變化應(yīng)抓住以下三點(diǎn): (1)導(dǎo)體的電阻率不變,因其由導(dǎo)體材料本身決定. (2)導(dǎo)體的體積不變,由V=lS可知l與S成反比. (3)在ρ、l、S都確定之后,應(yīng)用電阻定律R=ρ求解. [例2](多選)(2
9、017·廣東江門質(zhì)檢)如圖所示,R1和R2是同種材料、厚度相同、表面為正方形的導(dǎo)體,但R1的尺寸比R2的尺寸大.在兩導(dǎo)體上加相同的電壓,通過兩導(dǎo)體的電流方向如圖,則下列說法中正確的是( BD ) A.R1中的電流小于R2中的電流 B.R1中的電流等于R2中的電流 C.R1中自由電荷定向移動(dòng)的速率大于R2中自由電荷定向移動(dòng)的速率 D.R1中自由電荷定向移動(dòng)的速率小于R2中自由電荷定向移動(dòng)的速率 解析 設(shè)正方形導(dǎo)體的邊長為l,厚度為d.材料的電阻率為ρ,由R=ρ可知R1=R2=ρ,故兩導(dǎo)體加上相同的電壓時(shí),流過兩導(dǎo)體的電流相等,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;因?yàn)镽1的橫截面積大于R2的橫截面積
10、,根據(jù)電流的微觀解釋I=nqSv可知,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確.
三 歐姆定律與伏安特性曲線的理解及應(yīng)用
1.圖線的意義
(1)由于導(dǎo)體的導(dǎo)電性能不同,所以不同的導(dǎo)體有不同的伏安特性曲線.
(2)伏安特性曲線上每一點(diǎn)的電壓坐標(biāo)與電流坐標(biāo)的比值,對(duì)應(yīng)這一狀態(tài)下的電阻.
2.圖線的區(qū)別
(1)圖甲中圖線a、b表示線性元件,圖乙中圖線c、d表示非線性元件.
(2)在伏安特性曲線中,線性元件圖線的斜率表示電阻的倒數(shù),斜率越大,電阻越小,故Ra 11、倒數(shù).
[例3](2017·四川成都診斷)小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖所示,P為圖線上一點(diǎn),PN為圖線在P點(diǎn)的切線,PQ為U軸的垂線,PM為I軸的垂線,則下列說法中正確的是( D )
A.隨著所加電壓的增大,小燈泡的電阻減小
B.對(duì)應(yīng)P點(diǎn),小燈泡的電阻為R=
C.對(duì)應(yīng)P點(diǎn),小燈泡的電阻為R=
D.對(duì)應(yīng)P點(diǎn),小燈泡的功率為圖中矩形PQOM所圍面積
解析 在I-U圖象中,圖線上的點(diǎn)與O點(diǎn)連線的斜率表示該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓電流下電阻的倒數(shù),圖象中圖線的斜率逐漸減小,電阻逐漸增大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;對(duì)應(yīng)P點(diǎn),小燈泡的電壓為U1,電流為I2,根據(jù)歐姆定律可知,小燈泡的電阻應(yīng)為R= 12、,選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤;其工作功率為P=U1I2,即為圖中矩形PQOM所圍的面積,選項(xiàng)D正確.
運(yùn)用伏安特性曲線求電阻應(yīng)注意的問題
(1)如圖所示.非線性元件的I-U圖線是曲線,導(dǎo)體電阻RN=,即電阻等于圖線上點(diǎn)(UN,IN)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率的倒數(shù),而不等于該點(diǎn)切線斜率的倒數(shù),即R≠.
(2)I-U圖線中的斜率k=,斜率k不能理解為k=tan α(α為圖線與U軸的夾角),因坐標(biāo)軸的單位可根據(jù)需要人為規(guī)定,同一電阻在坐標(biāo)軸單位不同時(shí)傾角α是不同的.
四 電功和電熱 電功率和熱功率
純電阻電路與非純電阻電路的比較
用電器純電阻W=QW=UIt=I2Rt=tP=UI=I2R=如電 13、阻、電爐、白熾燈等非純電阻W>QW=UIt=I2Rt+W其他P=UI=I2R+P其他如電風(fēng)扇、電動(dòng)機(jī)、電解槽等
[例4]如圖所示是一提升重物用的直流電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的電路圖.電動(dòng)機(jī)內(nèi)電阻r=0.8 Ω,電路中另一電阻R=10 Ω,直流電壓U=160 V,電壓表示數(shù)UV=110 V.試求:
(1)通過電動(dòng)機(jī)的電流;
(2)輸入電動(dòng)機(jī)的電功率;
(3)若電動(dòng)機(jī)以v=1 m/s勻速豎直向上提升重物,求該物的質(zhì)量.(g取10 m/s2)
解析 (1)由電路中的電壓關(guān)系可得電阻R的分壓UR=U-UV=(160-110)V=50 V,流過電阻R的電流IR== A=5 A,即通過電動(dòng)機(jī)的電流IM= 14、IR=5 A.
(2)電動(dòng)機(jī)的分壓UM=UV=110 V,輸入電動(dòng)機(jī)的功率P電=IMUM=550 W.
(3)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率P熱=Ir=20 W,電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率P出=P電-P熱=530 W,又因P出=mgv,所以m==53 kg.
答案 (1)5 A (2)550 W (3)53 kg
非純電阻問題的“四大注意”
(1)無論是純電阻還是非純電阻,電功均為W=UIt,電熱均為Q=I2Rt.
(2)處理非純電阻的計(jì)算問題時(shí),要善于從能量轉(zhuǎn)化的角度出發(fā),緊緊圍繞能量守恒,利用“電功=電熱+其他能量”尋找等量關(guān)系求解.
(3)非純電阻在一定條件下可當(dāng)作純電阻處理,如電動(dòng)機(jī)卡住 15、不轉(zhuǎn)時(shí)即為純電阻.
(4)若電路中,為電動(dòng)機(jī)與純電阻串聯(lián).在求電動(dòng)機(jī)電壓和電流時(shí),不能對(duì)電動(dòng)機(jī)應(yīng)用歐姆定律,應(yīng)對(duì)其他純電阻元件分析,間接得到電動(dòng)機(jī)電壓和電流.
1.關(guān)于電阻和電阻率,下列說法正確的是( D )
A.把一根粗細(xì)均勻的導(dǎo)線分成等長的兩段,則每部分的電阻、電阻率均變?yōu)樵瓉淼囊话?
B.由ρ=可知,ρ∝R,ρ∝
C.材料的電阻率隨溫度的升高而增大
D.對(duì)某一確定的導(dǎo)體,當(dāng)溫度升高時(shí),若不計(jì)導(dǎo)體的體積和形狀變化,發(fā)現(xiàn)它的電阻增大,說明該導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度的升高而增大
解析 材料的電阻率與材料的長度無關(guān),故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;電阻率雖與溫度有關(guān),但有的材料的電阻率隨溫度升高 16、而減小,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;當(dāng)溫度升高時(shí),若不計(jì)導(dǎo)體的體積和形狀變化,若電阻增大,則說明電阻率增大,故選項(xiàng)D正確.
2.(2017·廣東佛山調(diào)研)在如圖所示的電路中,輸入電壓U恒為8 V,燈泡L標(biāo)有“3 V 6 W”字樣,電動(dòng)機(jī)線圈的電阻RM=1 Ω.若燈泡恰能正常發(fā)光,下列說法正確的是( A )
A.電動(dòng)機(jī)的輸入電壓是5 V
B.流過電動(dòng)機(jī)的電流是3.2 A
C.電動(dòng)機(jī)的效率是80%
D.整個(gè)電路消耗的電功率是10 W
解析 燈泡恰能正常發(fā)光,說明燈泡兩端的電壓為3 V,通過燈泡的電流為2 A,電動(dòng)機(jī)的輸入電壓是8 V-3 V=5 V,流過電動(dòng)機(jī)的電流是I=2 A,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò) 17、誤;電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻消耗功率I2RM=4 W,電動(dòng)機(jī)輸入功率為IU=2×5 W=10 W,故輸出功率為6 W,效率為η=60%,整個(gè)電路消耗的電功率是10 W+6 W=16 W,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤.
3.(2018·山東名校聯(lián)考)歐姆不僅發(fā)現(xiàn)了歐姆定律,還研究了電阻定律.有一個(gè)長方體金屬電阻,材料分布均勻,邊長分別為a、b、c,且a>b>c.電流沿以下方向流過該金屬電阻,其中電阻阻值最小的是( A )
解析 選項(xiàng)A中電阻橫截面積最大,長度最小,根據(jù)R=ρ可知,其電阻最?。蔬x項(xiàng)A正確,B、C、D錯(cuò)誤.
4.一個(gè)用半導(dǎo)體材料制成的電阻器D,其電流I隨它兩端的電壓U變化的關(guān)系圖象如圖甲所示,將它與 18、兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻R1、R2并聯(lián)后接在電壓恒為U的電源上,如圖乙所示三個(gè)用電器消耗的電功率均為P,現(xiàn)將它們連接成如圖丙所示的電路,仍然接在該電源的兩端,設(shè)電阻器D和電阻R1、R2消耗的電功率分別為PD、P1、P2,它們之間的大小關(guān)系為( C )
A.P1=4P2 B.PD=
C.P1<4P2 D.PD>P2
解析 從電阻器D的I-U圖線可以看出,電阻器的阻值隨所加電壓的增大而減小,在題圖乙中,三個(gè)電阻消耗的功率相等,都為P===,說明三個(gè)電阻的阻值相等,即R1=R2=RD.連接成圖丙所示的電路時(shí),電阻器D兩端的電壓小于U,電阻器D的阻值R′D>RD,所以電阻器D與R2的并聯(lián)電阻R并 19、>,根據(jù)串聯(lián)分壓的規(guī)律,這時(shí)電阻器D兩端的電壓UD>,電阻R1兩端的電壓U1<,電阻R2兩端的電壓U2=UD>,由電功率計(jì)算式綜合比較得出,選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤,C正確.
[例1](2018·安徽蕪湖質(zhì)檢·6分)(多選)如圖為一塊手機(jī)電池的背面印有的一些符號(hào),下列說法正確的是( )
A.該電池的容量為500 mA·h,表示電池儲(chǔ)存能量的多少,mA·h為能量單位
B.該電池的電動(dòng)勢(shì)為3.6 V
C.該電池在工作1小時(shí)后達(dá)到的電流為500 mA
D.若電池以10 mA的電流工作,可用50小時(shí)
[答題送檢]來自閱卷名師報(bào)告
錯(cuò)誤
致錯(cuò)原因
扣分
AC
未能正確理解電 20、池容量的概念,不理解mA·h這個(gè)單位的意義.
6分
[規(guī)范答題]
[解析] 電池上的3.6 V表示電池的電動(dòng)勢(shì),500 mA·h表示電池的容量,可以由電池容量計(jì)算電池在一定放電電流下使用的時(shí)間,由500 mA·h=t×10 mA得,t=50 h.電池的容量表示電池工作時(shí)能移動(dòng)的電荷量的多少,mA·h是一個(gè)電荷量單位,故選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤,B、D正確.
[答案] BD
1.(多選)如圖所示是某型號(hào)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.已知電吹風(fēng)的額定電壓為220 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),下列說法正確的是( BD )
21、
A.若S1、S2均閉合,則電吹風(fēng)吹冷風(fēng)
B.電熱絲的電阻為55 Ω
C.電動(dòng)機(jī)工作時(shí)輸出的機(jī)械功率為880 W
D.當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí),電動(dòng)機(jī)每秒鐘消耗的電能為120 J
解析 開關(guān)均閉合時(shí),電動(dòng)機(jī)、電熱絲均工作,電吹風(fēng)吹熱風(fēng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;電動(dòng)機(jī)工作時(shí)輸出的機(jī)械功率為電動(dòng)機(jī)的功率減去自身消耗的熱功率,其數(shù)值一定小于120 W,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由P=?R== Ω=55 Ω,選項(xiàng)B正確;電吹風(fēng)吹熱風(fēng)、冷風(fēng)時(shí)電動(dòng)機(jī)消耗的電功率不變,均為120 W,故每秒鐘消耗的電能為120 J,選項(xiàng)D正確.
2.(多選)兩個(gè)電阻R1、R2的伏安特性曲線如圖所示,由圖可知( AD )
A.R1為線性元件 22、,R2為非線性元件
B.R1的電阻R1=tan 45°=1 Ω
C.R2的電阻隨電壓的增大而減小
D.當(dāng)U=1 V時(shí),R2的電阻等于R1的電阻
解析 由圖可知R1的伏安特性曲線為過原點(diǎn)的直線,故R1為線性元件,R2的伏安特性曲線為曲線,故R2是非線性元件,故選項(xiàng)A正確;R1的電阻不等于tan 45°,應(yīng)為U與I的比值,大小為2 Ω,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;R2為非線性元件,其中電阻大小仍等于某一時(shí)刻U與I的比值,選項(xiàng)D正確;由圖可知R2隨電壓增大而增大,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤.
1.重離子腫瘤治療裝置中的回旋加速器可發(fā)射+5價(jià)重離子束,其電流強(qiáng)度為1.2×10-5 A,則在1 s內(nèi)發(fā)射的重離子個(gè)數(shù)為 23、(e=1.6×10-19 C)( B )
A.3.0×1012 B.1.5×1013
C.7.5×1013 D.3.75×1014
解析 1 s內(nèi)發(fā)射的重離子的電荷量為Q=It=1.2×10-5 C,每個(gè)重離子的電荷量為5e,則通過的重離子數(shù)為n===1.5×1013(個(gè)),選項(xiàng)B正確.
2.用圖甲的電路可以測(cè)量電阻的阻值.圖中Rx是待測(cè)電阻,R0是定值電阻,G是靈敏度很高的電流表,MN是一段均勻的電阻絲.閉合開關(guān),改變滑動(dòng)頭P的位置,當(dāng)通過電流表G的電流為零時(shí),測(cè)得MP=l1,PN=l2,則Rx的阻值為( C )
A.R0 B.R0
C.R0 D.R0
解析 24、電流表G中的電流為零,表示電流表G兩端電勢(shì)差為零(即電勢(shì)相等),則R0與Rl1兩端電壓相等,Rx與Rl2兩端電相等,其等效電路圖如圖乙所示.I1R0=I2Rl1,I1Rx=I2Rl2.由公式R=ρ知Rl1=ρ,Rl2=ρ.由以上幾式得=,即Rx=R0.選項(xiàng)C正確.
3.一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的線圈電阻與一只電爐的電阻相同;當(dāng)二者通過相同的電流且均正常工作時(shí),在相同的時(shí)間內(nèi)( A )
①電爐放出的熱量與電動(dòng)機(jī)放出的熱量相等?、陔姞t兩端電壓小于電動(dòng)機(jī)兩端電壓?、垭姞t兩端電壓等于電動(dòng)機(jī)兩端電壓?、茈妱?dòng)機(jī)消耗的功率大于電爐消耗的功率
A.①②④ B.①③
C.②④ D.③④
解析 電爐和 25、電動(dòng)機(jī)的電阻相同,通過電流相同,根據(jù)焦耳定律Q=I2rt可知在相同的時(shí)間內(nèi)電爐和電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電熱相等,①正確;設(shè)電流為I,電阻為r,則電爐兩端電壓U爐=Ir,電動(dòng)機(jī)兩端電壓U機(jī)>Ir,所以U機(jī)>U爐,即電動(dòng)機(jī)兩端電壓大于電爐兩端電壓,②正確,③錯(cuò)誤;電動(dòng)機(jī)消耗的電能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,另一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,電爐消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,而相等時(shí)間內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等,則在相同的時(shí)間內(nèi),電動(dòng)機(jī)消耗的電能大于電爐消耗的電能,所以電動(dòng)機(jī)消耗的功率大于電爐消耗的功率,④正確.故選項(xiàng)A正確,B、C、D錯(cuò)誤.
4.北京家庭采用電壓為220 V的供電,香港家庭采用電壓為200 V的供電,北京廚房?jī)?nèi)一支“22 26、0 V 50 W”照明用的燈泡,若改用200 V的供電,使用相同的時(shí)間可以節(jié)省電能百分之__17.4__.如果采用200 V供電的同時(shí),又不減弱廚房照明亮度,則原燈泡電阻絲要換成電阻為__800__Ω的新電阻絲.
解析 由P=可得,=,則==17.4%,即使用相同的時(shí)間可以節(jié)省電能百分之17.4,不減弱廚房照明亮度,燈泡功率相等,由=50 W,解得R2=800 Ω.
課時(shí)達(dá)標(biāo) 第22講
[解密考綱]主要考查歐姆定律、電阻定律、電功、電功率、焦耳定律、伏安特性曲線等.
1.(多選)電位器是變阻器的一種.如圖所示,如果把電位器與燈泡串聯(lián)起來,利用它改變燈的亮度,下列說法正確的是( AD ) 27、
A.連接A、B使滑動(dòng)觸頭順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),燈泡變暗
B.連接A、C使滑動(dòng)觸頭逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),燈泡變亮
C.連接A、C使滑動(dòng)觸頭順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),燈泡變暗
D.連接B、C使滑動(dòng)觸頭順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),燈泡變亮
解析 根據(jù)電位器結(jié)構(gòu)和連線可知:連接A、B使滑動(dòng)觸頭順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)回路電阻增大,回路電流減小,燈泡變暗,選項(xiàng)A正確;同理,選項(xiàng)D正確;連接A、C時(shí),滑動(dòng)觸頭不能改變回路電阻,燈泡亮度不變,故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤.
2.在顯像管的電子槍中,熾熱的金屬絲不斷放出電子進(jìn)入電壓為U的加速電場(chǎng),設(shè)其初速度為零,經(jīng)加速后形成橫截面積為S、電流為I的電子束.已知電子的電荷量為e、質(zhì)量為m,則在剛射出加速電場(chǎng)時(shí),一小段 28、長為Δl的電子束內(nèi)的電子個(gè)數(shù)是( B )
A. B.
C. D.
解析 設(shè)電子剛射出電場(chǎng)時(shí)速度為v,長度為Δl的電子束內(nèi)的電子數(shù)為n,則
eU=mv2,①
I=,②
Δt=,③
由①②③式解得n=,故B項(xiàng)正確.
3.當(dāng)電路中的電流超過熔絲的熔斷電流時(shí),熔絲就要熔斷,由于種種原因,熔絲的橫截面積略有差別.那么,熔絲熔斷的可能性較大的是( B )
A.橫截面積大的地方
B.橫截面積小的地方
C.同時(shí)熔斷
D.可能是橫截面積大的地方,也可能是橫截面積小的地方
解析 橫截面積較小的地方,電阻值大,而電流相同,由P=I2R得該處功率大,易熔斷.故選項(xiàng)B正確.
4.(多 29、選)如圖所示,在一幢居民樓里有各種不同的用電器,如電燈、電視機(jī)、洗衣機(jī)、微波爐、排油煙機(jī)等.停電時(shí),用多用電表測(cè)得A、B間的電阻為R;供電后,設(shè)各家用電器全都同時(shí)使用時(shí),測(cè)得A、B間電壓為U,進(jìn)線電流為I;經(jīng)過一段時(shí)間t,從總電能表中測(cè)得這段時(shí)間內(nèi)消耗的電能為W.則下列表達(dá)式用來計(jì)算該幢樓居民用電的總功率,其中正確的是( CD )
A.P=I2R B.P=
C.P=IU D.P=
解析 電路消耗的電功率的計(jì)算公式P=UI、P=是普遍適用的,而A、B兩選項(xiàng)中公式只適用于純電阻電路,而電視機(jī)、洗衣機(jī)、微波爐和排油煙機(jī)都不是純電阻,所以選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤,選項(xiàng)C、D正確.
5.(多選 30、)一根粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)線,兩端加上恒定電壓U時(shí),通過金屬導(dǎo)線的電流強(qiáng)度為I,金屬導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的平均速率為v,若將金屬導(dǎo)線均勻拉長,使其長度變?yōu)樵瓉淼?倍,仍給它兩端加上恒定電壓U,則此時(shí)( BC )
A.通過金屬導(dǎo)線的電流變?yōu)?
B.通過金屬導(dǎo)線的電流變?yōu)?
C.自由電子定向移動(dòng)的平均速率變?yōu)?
D.自由電子定向移動(dòng)的平均速率變?yōu)?
解析 將金屬導(dǎo)線均勻拉長,使其變?yōu)樵瓉淼?倍,則橫截面積變?yōu)樵瓉淼?,根?jù)電阻定律R=得電阻變?yōu)樵瓉淼?倍,根據(jù)I=可知,電流I變?yōu)樵瓉淼?,故選項(xiàng)B正確,A錯(cuò)誤;根據(jù)電流微觀表達(dá)式I=nqvS,其中n、q不變,電流I變?yōu)樵瓉淼?,橫截面積S變?yōu)樵瓉淼?、則電 31、子定向移動(dòng)的平均速率變?yōu)樵瓉淼模蔬x項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤.
6.把兩根同種材料的電阻絲分別連在兩個(gè)電路中,A電阻絲長為L,直徑為d;B電阻絲長為3L,直徑為3d.要使兩電阻絲在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等,則加在兩電阻絲上的電壓之比應(yīng)當(dāng)滿足( B )
A.UA∶UB=1∶1 B.UA∶UB=∶1
C.UA∶UB=∶3 D.UA∶UB=3∶4
解析 根據(jù)電阻定律R=ρ可知,RA∶RB=∶=3∶1,由于是純電阻,則由Q=t,Q、t相同得:加在兩電阻絲上的電壓之比為UA∶UB=∶=∶1.故選項(xiàng)B正確.
7.(2017·黑龍江雙鴨山一中月考)如圖所示是某款理發(fā)用的電吹風(fēng)的電路圖,它主 32、要由電動(dòng)機(jī)M和電熱絲R構(gòu)成.當(dāng)閉合開關(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220 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),下列說法正確的是( A )
A.電熱絲的電阻為55 Ω
B.電動(dòng)機(jī)的電阻為 Ω
C.當(dāng)電吹風(fēng)吹冷風(fēng)時(shí),電熱絲每秒鐘消耗的電能為120 J
D.當(dāng)電吹風(fēng)吹冷風(fēng)時(shí),電動(dòng)機(jī)每秒鐘消耗的電能為880 J
解析 吹熱風(fēng)時(shí)的功率P總=PR+RM,由PR=I2R,I=得電熱絲電阻R==55 Ω,選項(xiàng)A正確;電動(dòng)機(jī)為非純電阻,電動(dòng)機(jī)的電阻兩端電壓小于220 V, 33、電阻小于 Ω,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;電動(dòng)機(jī)吹冷風(fēng)時(shí),電熱絲不工作,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;吹熱風(fēng)時(shí),電動(dòng)機(jī)功率仍然為120 W,每秒鐘耗能120 J,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
8.(多選)如圖所示的電路中,輸入電壓U恒為12 V,燈泡L上標(biāo)有“6 V 12 W”字樣,電動(dòng)機(jī)線圈的電阻RM=0.50 Ω.若燈泡恰能正常發(fā)光,以下說法中正確的是( AC )
A.電動(dòng)機(jī)的輸入功率為12 W
B.電動(dòng)機(jī)的輸出功率為12 W
C.電動(dòng)機(jī)的熱功率為2.0 W
D.整個(gè)電路消耗的電功率為22 W
解析 燈泡L能正常發(fā)光,則電動(dòng)機(jī)兩端電壓為6 V,通過電動(dòng)機(jī)的電流IM=IL== A=2 A,則電動(dòng)機(jī)的輸入功率P入=UIM=6 34、×2 W=12 W,選項(xiàng)A正確;整個(gè)電路消耗的電功率P總=PL+PM=24 W,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;電動(dòng)機(jī)的熱功率P熱=IRM=22×0.50 W=2.0 W,選項(xiàng)C正確;電動(dòng)機(jī)的輸出功率P出=P入-P熱=(12-2.0) W=10 W,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.
9.如圖,已知兩只燈泡L1、L2分別標(biāo)有“110 V 60 W”和“110 V 100 W”,另外有一只滑動(dòng)變阻器R,將它們連接后接入220 V的電路中,要求兩燈泡都正常發(fā)光,并使整個(gè)電路消耗的總功率最小,則應(yīng)使用下面哪個(gè)電路( B )
解析 A、C兩圖中燈泡不能同時(shí)正常發(fā)光.B、D中兩燈泡都能正常發(fā)光,它們的特點(diǎn)是左右兩部分的電流、電壓都可以相 35、同,因此消耗的電功率一定相等.可以直接看出:B圖中總功率為200 W,D圖中總功率為320 W,所以選項(xiàng)B正確.
10.(多選)某一熱敏電阻其阻值隨溫度的升高而減?。谝淮螌?shí)驗(yàn)中,將該熱敏電阻與一小燈泡并聯(lián),通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖所示,M為兩元件的伏安曲線的交點(diǎn).則關(guān)于熱敏電阻和小燈泡的下列說法中,正確的是( BD )
A.圖中圖線a是小燈泡的伏安曲線,圖線b是熱敏電阻的伏安曲線
B.圖中圖線b是小燈泡的伏安曲線,圖線a是熱敏電阻的伏安曲線
C.圖線中的M點(diǎn)表示該狀態(tài)小燈泡的電阻大于熱敏電阻的阻值
D.圖線中M點(diǎn)對(duì)應(yīng)的狀態(tài),小燈泡的功率與熱敏電阻的功率相等
解 36、析 小燈泡的燈絲溫度會(huì)隨著通電電流增大而增大,阻值也隨著增大,所以圖中b是小燈泡的伏安曲線;同理可知,熱敏電阻的溫度隨著通電電流增大而增大,其阻值會(huì)隨著減小,圖線a是熱敏電阻的伏安曲線,選項(xiàng)B正確;兩圖線的交點(diǎn)M,表示此狀態(tài)兩元件不僅電流相同,電壓也相同,所以此時(shí)兩者阻值相同,功率也相同,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確.
11.(多選)如圖是橫截面積、長度均相同的甲、乙兩根電阻絲的R-I圖象.現(xiàn)將甲、乙串聯(lián)后接入電路中,則( BC )
A.甲電阻絲兩端電壓比乙電阻絲兩端電壓小
B.甲電阻絲的電阻率比乙電阻絲的電阻率大
C.在相同時(shí)間內(nèi),電流通過乙電阻絲產(chǎn)生的焦耳熱較少
D.甲電阻絲消耗的 37、電功率比乙電阻絲消牦的電功率小
解析 將甲、乙串聯(lián)后接入電路中,電流相等,由題圖知,甲電阻大于乙電阻,由電阻定律知甲電阻絲的電阻率比乙電阻絲的電阻率大,選項(xiàng)B正確;由歐姆定律知,甲電阻絲兩端電壓比乙電阻絲兩端電壓大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由焦耳定律知,電流通過乙電阻絲產(chǎn)生的焦耳熱少,選項(xiàng)C正確;由P=UI知,甲電阻絲消耗的電功率比乙電阻絲消耗的電功率大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
12.(多選)如圖所示是一種電飯鍋的原理圖,煮飯時(shí)開關(guān)S是閉合的,紅色指示燈亮;飯煮熟后(此時(shí)的溫度大約為103 ℃)開關(guān)S自動(dòng)斷開,處于保溫狀態(tài),黃燈亮.根據(jù)以上信息,下列推斷正確的是( AD )
A.電阻R1應(yīng)遠(yuǎn)大于電飯鍋發(fā)熱板的等效電阻
B.電阻R1應(yīng)和電飯鍋發(fā)熱板的等效電阻相差不大
C.電阻R1應(yīng)遠(yuǎn)小于電飯鍋發(fā)熱板的等效電阻
D.通常情況下,用這種電飯鍋燒水時(shí)它的自動(dòng)斷電功能不起作用
解析 因?yàn)镽1和紅燈只起指示作用,消耗的電功率遠(yuǎn)小于發(fā)熱板的功率,兩者又是并聯(lián)接入電路,電壓相同,所以,流過R1和紅燈的電流遠(yuǎn)小于流過發(fā)熱板的電流,因此,R1應(yīng)遠(yuǎn)大于發(fā)熱板的等效電阻,選項(xiàng)A正確;水的沸騰溫度為100 ℃,燒開時(shí)水溫不會(huì)達(dá)到103 ℃,所以自動(dòng)斷電功能不起作用,選項(xiàng)D正確.
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