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1、課后限時集訓(xùn)(二十二) 電流 電阻 電功及電功率
(建議用時:40分鐘)
[基礎(chǔ)對點練]
題組一:電流、歐姆定律
1.如圖所示,電解池內(nèi)有一價離子的電解液,在時間t內(nèi)通過溶液截面S的正離子數(shù)為n1,負(fù)離子數(shù)為n2。設(shè)元電荷電荷量為e,則以下說法正確的是 ( )
A.溶液內(nèi)電流方向從A到B,電流大小為
B.溶液內(nèi)電流方向從B到A,電流大小為
C.溶液內(nèi)正、負(fù)離子反方向移動,產(chǎn)生的電流相互抵消
D.溶液內(nèi)電流方向從A到B,電流大小為
D [溶液內(nèi)正、負(fù)離子反方向移動,通過截面的電荷量為正、負(fù)離子電荷量絕對值之和,由電流的定義可算出,電流為,故選D。]
2.(2019·威
2、海模擬)一根長為L、橫截面積為S的金屬棒,其電阻率為ρ。棒內(nèi)單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n,電子的電荷量為e,在棒兩端加上恒定電壓U時,棒內(nèi)產(chǎn)生電流,則自由電子定向移動的速率為( )
A. B. C. D.
A [導(dǎo)體中的電流為I=neSv,導(dǎo)體的電阻為R=,導(dǎo)體兩端的電壓為U=RI,解得:v=,故選A.]
3.(2019·深圳模擬)圖甲為某標(biāo)有“35 μF 5%”的電容器,圖乙為標(biāo)有“3.7 V 1 350 mA·h”的某品牌手機(jī)電池板。則以下說法正確的是( )
甲 乙
A.電容器和手機(jī)電池的充電過程都是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程
B.該手機(jī)電池銘牌上的
3、1 350 mA·h指儲存的電荷量,當(dāng)以135 mA的電流工作時,可連續(xù)放電10小時
C.該電容器只有在正常工作時電容才是35 μF左右
D.該手機(jī)電池能儲存的最大電能約為1 kW·h
B [電容器充電時是將電能轉(zhuǎn)化為電場能,而手機(jī)電池的充電過程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程,故A錯誤;由q=It可知,該手機(jī)電池銘牌上的1 350 mA·h指儲存的電荷量,故t= h=10 h,因此當(dāng)以135 mA的電流工作時,可連續(xù)放電10小時,故B正確;電容器的電容是電容器本身性質(zhì)決定的,任何時刻均為35 μF左右,故C錯誤;由W=UIt可知,該手機(jī)的最大電能為:W=3.7×1 350×10-3 W·h≈5
4、×10-3 kW·h,故D錯誤。]
題組二:電阻、電阻定律
4.有兩根完全相同的金屬裸導(dǎo)線A和B,如果把導(dǎo)線A均勻拉長到原來的2倍,導(dǎo)線B對折后絞合起來,則其電阻之比為( )
A.1∶16 B.16∶1 C.1∶4 D.4∶1
B [設(shè)A、B原來電阻均為R,長度均為l,橫截面積均為S。
則R=ρ
對A:RA=ρ=4R
對B:RB=ρ=R
故=16∶1,B正確。]
5.一個內(nèi)電阻可以忽略的電源,給一個絕緣的圓管子里裝滿的水銀供電,電流為0.1 A,若把全部水銀倒在一個內(nèi)徑大一倍的絕緣圓管子里,那么通過的電流將是( )
A.0.4 A B.0.8 A C.
5、1.6 A D.3.2 A
C [因電阻R=ρ,內(nèi)徑大一倍,截面積就變?yōu)樵瓉淼乃谋?,又因水銀體積不變,所以長度l變?yōu)樵瓉淼?,故電阻變?yōu)樵瓉淼?,所以電流變?yōu)樵瓉淼?6倍,為1.6 A。]
6.有一長方體導(dǎo)體,長a、寬b、高h(yuǎn)之比為6∶3∶2,它的六個面的中心各焊接一根電阻不計的導(dǎo)線,如圖所示,分別將AA′、BB′、CC′接在同一恒壓電源上時,導(dǎo)體中電荷的運(yùn)動速度分別為v1、v2、v3。則v1∶v2∶v3為 ( )
A.6∶3∶2 B.1∶1∶1
C.2∶3∶6 D.1∶2∶3
D [根據(jù)R=ρ、I=和I=nSqv得v=,即v∝,所以v1∶v2∶v3=1∶2∶3,D正確。]
6、
題組三:電功、電功率與電熱、熱功率
7.在研究微型電動機(jī)的性能時,應(yīng)用如圖所示的實驗電路。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器R使電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動時,電流表和電壓表的示數(shù)分別為0.5 A和2.0 V。重新調(diào)節(jié)R使電動機(jī)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn),此時電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0 A和24.0 V。則這臺電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時輸出功率為( )
A.32 W B.44 W
C.47 W D.48 W
A [電動機(jī)不轉(zhuǎn)時相當(dāng)于一個發(fā)熱的純電阻,根據(jù)通過電動機(jī)的電流為0.5 A、電壓為2 V,可算出電動機(jī)內(nèi)阻r=4 Ω。電動機(jī)正常工作時,消耗的功率為UI=48 W,內(nèi)阻發(fā)熱消耗的功率為I2r=16 W,則輸出功率為U
7、I-I2r=32 W。]
8.(2019·廣州模擬)定值電阻R1、R2、R3的阻值均為2 Ω,在電路中所消耗的電功率的最大值分別為10 W、10 W、2 W,現(xiàn)將這三個電阻按照如圖所示的方式連接,則這部分電路消耗的電功率的最大值為( )
A.22 W B.12 W
C.15 W D.16 W
B [由題意知R1=R2=R3=2 Ω,P1=10 W,P2=10 W,P3=2 W,首先分析兩個并聯(lián)電阻R2、R3所允許消耗的最大功率。因為R2與R3并聯(lián),則兩端電壓相等,由公式P=知道,R2與R3所消耗的功率一樣。已知R2與R3本身允許的最大功率分別是10 W和2 W,所以R2、R3
8、在該電路中的最大功率都是2 W,否則會超過R3的最大功率。再分析R1在電路中允許的最大功率。把R2與R3看成一個并聯(lián)電阻R′,則電路就是R1與R′串聯(lián),而串聯(lián)電路所流過的電流一樣,再由P=I2R知道,R1與R′所消耗功率之比為R1∶R′,R2與R3的并聯(lián)阻值R′=,即=2,所以R1消耗的功率是并聯(lián)電阻R′的兩倍,則R1消耗的功率是2×4 W=8 W<10 W,所以這部分電路消耗的總功率最大為2 W+2 W+8 W=12 W。]
9.如圖所示,為一臺冬天房里取暖用的暖風(fēng)機(jī)。其內(nèi)部電路可簡化為加熱電阻絲與電動機(jī)串聯(lián),電動機(jī)帶動風(fēng)葉轉(zhuǎn)動,將加熱后的熱空氣吹出。設(shè)電動機(jī)的線圈電阻為R1,電阻絲的電阻
9、為R2,將暖風(fēng)機(jī)接到額定電壓為U(有效值)的交流電源上,正常工作時,電路中的電流有效值為I,電動機(jī)、電阻絲、暖風(fēng)機(jī)消耗的電功率分別為P1、P2、P,則下列關(guān)系式正確的是( )
A.P1=I2R1 B.P2>I2R2
C.P=UI D.P=I2(R1+R2)
C [暖風(fēng)機(jī)消耗的電功率P是總的功率,總功率的大小為P=IU,故C正確;電動機(jī)兩端的電壓為:U′=U-IR2,電動機(jī)消耗的電功率分別為:P1=U′I=UI-I2R2,故A錯誤;電阻絲為純電阻,所以消耗的電功率:P2=I2R2,故B錯誤;因為電動機(jī)是非純電阻,所以暖風(fēng)機(jī)消耗的電功率:P>I2(R1+R2),故D錯誤。]
[考點綜
10、合練]
10.(多選)如圖所示,將左邊的銅導(dǎo)線與右邊的鋁導(dǎo)線連接起來,已知鋁導(dǎo)線的橫截面積是銅導(dǎo)線橫截面積的兩倍,在銅導(dǎo)線上取一個截面A,在鋁導(dǎo)線上取一個截面B,若在1秒內(nèi)垂直地通過它們的電子數(shù)相等,那么,通過這兩個截面的( )
A.電流相等
B.電流不相等
C.自由電子定向移動的速率相等
D.自由電子定向移動的速率不相等
AD [由電流定義知I==,故A正確,B錯誤;由電流的微觀表達(dá)式I=nSqv知,I、n、q均相等,因為SAvB,故C錯誤,D正確。]
11.如圖所示,某一導(dǎo)體的形狀為長方體,其長、寬、高之比為a∶b∶c=5∶3∶2。在此長方體的上下左右
11、四個面上分別通過導(dǎo)線引出四個接線柱1、2、3、4。在1、2兩端加上恒定的電壓U,通過導(dǎo)體的電流為I1;在3、4兩端加上恒定的電壓U,通過導(dǎo)體的電流為I2。求I1∶I2。
解析:1、2兩端加上恒定的電壓U時,導(dǎo)體的長度是c,橫截面積是ab;3、4兩端加上恒定的電壓U時,導(dǎo)體的長度是a,橫截面積是bc,所以兩種情況下導(dǎo)體的電阻之比為==,又由于兩種情況下電壓相等,由歐姆定律可得,I1∶I2=25∶4。
答案:25∶4
12.如圖所示是一提升重物用的直流電動機(jī)工作時的電路圖。電動機(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。
12、(1)求通過電動機(jī)的電流;
(2)求輸入電動機(jī)的電功率;
(3)若電動機(jī)以v=1 m/s勻速豎直向上提升重物,求該重物的質(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,即通過電動機(jī)的電流IM=IR=5 A。
(2)電動機(jī)的分壓UM=UV=110 V,輸入電動機(jī)的功率P電=IMUM=550 W。
(3)電動機(jī)的發(fā)熱功率P熱=Ir=20 W,電動機(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
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