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1、2022年高考物理一輪復習 課時作業(yè)21 電流 電阻 電功 電功率(含解析)
一、單項選擇題
1.如圖所示,a、b分別表示由相同材料制成的兩條長度相同、粗細均勻電阻絲的伏安特性曲線,下列判斷中正確的是( )
A.a(chǎn)代表的電阻絲較粗
B.b代表的電阻絲較粗
C.a(chǎn)電阻絲的阻值小于b電阻絲的阻值
D.圖線表示的電阻絲的阻值與電壓成正比
解析:b圖線的斜率大,表示電阻小,由電阻定律,R=ρ,b代表的電阻絲粗,選項B正確,A、C錯誤;電阻是導體本身的性質(zhì),與電阻兩端的電壓無關(guān),選項D錯誤.
答案:B
2.一臺國產(chǎn)封閉型貯水式電熱水器的銘牌上所列的主要技術(shù)參數(shù)如下表所示.根據(jù)表中
2、所提供的數(shù)據(jù),計算出此電熱水器在額定電壓下處于加熱狀態(tài)時通過電熱水器的電流約為( )
額定容量
54 L
最高水溫
75 ℃
額定功率
1 500 W
額定壓力
0.7 MPa
額定電壓
220 V
電器類別
Ⅰ類
A.6.8 A B.0.15 A
C.4.4 A D.0.23 A
解析:由P=UI可知,該電熱水器在額定電壓下處于加熱狀態(tài)時的電流為:I==A≈6.8 A,故選項A正確.
答案:A
3.當電阻兩端加上某一穩(wěn)定電壓時,通過該電阻的電荷量為0.3 C,消耗的電能為0.9 J.為在相同時間內(nèi)使0.6 C的電荷量通過該電阻,在其兩端需加的電壓和消耗的電
3、能分別是( )
A.3 V 1.8 J B.3 V 3.6 J
C.6 V 1.8 J D.6 V 3.6 J
解析:設(shè)兩次加在電阻R上的電壓分別為U1和U2,通電的時間都為t.由公式W1=U1q1和W1=t可得: U1=3 V,=0.1.再由W2=U2q2和W2=t可得:U2=6 V,W2=3.6 J,故D正確.
答案:D
4.兩根材料相同的均勻?qū)Ь€x和y串聯(lián)在電路中,兩導線沿長度方向的電勢變化情況分別如圖中的ab段和bc段圖線所示,則導線x和y的橫截面積之比為( )
A.21 B.12
C.61 D.16
解析:兩導線串聯(lián),電流相等,I1=I2,從兩段圖線上
4、截取相同的電壓,U1=U2,保證電阻是相等的,此時長度之比,即為L1L2=12,由電阻定律知,橫截面積之比等于長度之比,即S1S2=12,B正確,A、C、D錯誤.
答案:B
5.如圖甲所示,在材質(zhì)均勻的圓形薄電阻片上,挖出一個偏心小圓孔.在彼此垂直的直徑AB和CD兩端引出四個電極A、B、C、D.先后分別將A、B或C、D接在電壓恒為U的電路上,如圖乙、丙所示.比較兩種接法中電阻片的熱功率大小,應(yīng)有( )
A.兩種接法電阻片熱功率一樣大
B.接在AB兩端電阻片熱功率大
C.接在CD兩端電阻片熱功率大
D.無法比較
解析:可以設(shè)想將電阻片沿AB、CD直徑分為四部分,AC、
5、AD部分電阻大于BC、BD部分電阻.接在AB兩端可視為AD與BD串聯(lián),AC與BC串聯(lián),然后并聯(lián);接在CD兩端可視為AC與AD串聯(lián),BC與BD串聯(lián),然后并聯(lián);由串聯(lián)、并聯(lián)電路知識可知,接在CD兩端電阻小,接在CD兩端電阻片熱功率大,C正確.
答案:C
二、多項選擇題
6.某導體的伏安特性曲線如圖中AB段(曲線)所示,關(guān)于導體的電阻,以下說法正確的是( )
A.B點的電阻為12 Ω
B.B點的電阻為40 Ω
C.導體的電阻因溫度的影響改變了1 Ω
D.導體的電阻因溫度的影響改變了10 Ω
解析:根據(jù)電阻的定義式可以求出A、B兩點的電阻分別為RA= Ω=30 Ω,RB= Ω=4
6、0 Ω,所以ΔR=RB-RA=10 Ω,B、D正確,A、C錯誤.
答案:BD
7.一臺直流電動機的電阻為R,額定電壓為U,額定電流為I,當其正常工作時,下述正確的是( )
A.電動機所消耗的電功率為I2R
B.t s內(nèi)所產(chǎn)生的電熱為UIt
C.t s內(nèi)所產(chǎn)生的電熱為I2Rt
D.t s內(nèi)輸出的機械能為(U-IR)It
解析:電動機的消耗電功率為UI,A錯誤;t s內(nèi)產(chǎn)生的電熱為I2Rt,B錯誤,C正確;t s內(nèi)輸出的機械能為UIt-I2Rt,D正確.
答案:CD
8.一個用半導體材料制成的電阻器D,其電流I隨它兩端的電壓U的關(guān)系圖象如圖甲所示,將它與兩個標準電阻R1、R2并
7、聯(lián)后接在電壓恒為U0的電源上,如圖乙所示,三個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( )
A.P1=4P2 B.PDP2
解析:當三個電阻并聯(lián)接到電壓為U0的電源上時,消耗的功率都是P,說明此時三個電阻的阻值相等,因此兩個定值電阻R1=R2,有P=.若將它們連接成如題圖丙所示的電路,仍然接在該電源的兩端,則R2與D并聯(lián)的阻值小于電阻R1,所以R1兩端電壓U1>U0,D與R2兩端電壓U2
8、D的電阻越大,所以此時RD>R2.設(shè)題圖丙中總電流為I,則流過R2的電流I2>I,由P=I2R得P1<4P2,A錯誤,C正確;ID
9、
(1)電動機內(nèi)阻消耗的熱功率;
(2)將蓄水池蓄入864 m3的水需要的時間(不計進、出水口的水流速度).
解析:(1)設(shè)電動機的電功率為P,則P=UI①
設(shè)電動機內(nèi)阻r上消耗的熱功率為Pr,則
Pr=I2r②
代入數(shù)據(jù)解得
Pr=1×103 W③
(2)設(shè)蓄水總質(zhì)量為M,所用抽水時間為t.抽水高度為h,蓄水池容積為V,水的密度為ρ,則
M=ρV④
設(shè)質(zhì)量為M的河水增加的重力勢能為ΔEp,則ΔEp=Mgh⑤
設(shè)電動機的輸出功率為P0,則P0=P-Pr⑥
根據(jù)能量守恒定律得P0t×60%×80%=ΔEp⑦
代入數(shù)據(jù)解得t=2×104 s⑧
答案:(1)1×103
10、W (2)2×104 s
10.某輛以蓄電池為驅(qū)動能源的環(huán)保汽車,總質(zhì)量m=3×103 kg.當它在水平路面上以v=36 km/h的速度勻速行駛時,蓄電池的輸出電流I=50 A,輸出電壓U=200 V.在此行駛狀態(tài)下,該環(huán)保汽車能夠?qū)⑿铍姵剌敵龉β实?0%轉(zhuǎn)化為用于牽引汽車前進的機械功率P機.(g取10 m/s2)
(1)求汽車所受阻力;
(2)若該環(huán)保汽車的驅(qū)動電機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示,其中R1=0.1 Ω,R2=1 950 Ω,求電動機M的熱功率.
解析:(1)蓄電池輸出功率P=UI=200×50 W=104 W.
90%P=Fv,
解得:汽車所受阻力F=900 N.
(
11、2)電動機M兩端電壓U′=U-IR1=195 V.
R2中電流I2=U′/R2=0.1 A,
電動機輸入電流I′=I-I2=49.9 A.
電動機輸入功率P=U′I′=9 730.5 W,
輸出功率P出=90%P=9 000 W.
電動機M的熱功率P熱=P-P出=730.5 W.
答案:(1)900 N (2)730.5 W
11.有一種“電測井”技術(shù),用鉆頭在地上鉆孔,通過在鉆孔中進行電特性測量,可以反映地下的有關(guān)情況,如圖所示為一鉆孔,其形狀為圓柱體,半徑為10 cm,設(shè)里面充滿濃度均勻的鹽水,其電阻率ρ=0.314 Ω·m,現(xiàn)在鉆孔的上表面和底部加上電壓,測得U=100
12、 V,I=100 mA.
(1)求:該鉆孔的深度;
(2)若截取一段含鹽水的圓柱體與電動勢為200 V、內(nèi)阻為100 Ω的電源相連,通電10 min,當截取的圓柱體長度為多少時,鹽水產(chǎn)生的熱量最多,最多為多少?
解析:(1)鹽水電阻R=U/I=1 000 Ω.
由電阻定律R=ρh/S,S=πr2=3.14×10-2m2.
解得h=100 m.
(2)當圓柱體電阻等于電源內(nèi)阻時,電源輸出功率最大,鹽水產(chǎn)生熱量最多.電源內(nèi)阻r=100 Ω,則截取的圓柱體內(nèi)阻也應(yīng)該等于R′=100 Ω,
圓柱體長度L=R′S/ρ=10 m.
圓柱體與電源組成閉合電路,電流I′=E/(r+R′)=1 A
熱量最多為Q=I′2R′t=6×104 J.
答案:(1)100 m (2)10 m 6×104 J