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1、課后限時集訓(xùn)23
電流、電阻、電功及電功率
建議用時:45分鐘
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(xì)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)代表的電阻絲的電阻小于b代表的電阻絲的電阻
D.圖線表示的電阻絲的電阻與電壓成正比
B [b圖線的斜率大,表示電阻小,由電阻定律R=ρ,可知b代表的電阻絲較粗,選項(xiàng)B正確,A、C錯誤;電阻是導(dǎo)體本身的性質(zhì),與電阻兩端的電壓無關(guān),選項(xiàng)D錯誤。]
2.在長度為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)體中就會產(chǎn)生勻強(qiáng)
2、電場。導(dǎo)體內(nèi)電荷量為e的自由電子在電場力作用下先做加速運(yùn)動,然后與做熱運(yùn)動的陽離子碰撞而減速,如此往復(fù)……,所以,我們通常將自由電子的這種運(yùn)動簡化成速率為v(不隨時間變化)的定向運(yùn)動。已知阻礙電子運(yùn)動的阻力大小與電子定向移動的速率v成正比,即Ff=kv(k是常量),則該導(dǎo)體的電阻應(yīng)該等于( )
A. B. C. D.
B [電子定向移動,由平衡條件得,kv=e,則U=,導(dǎo)體中的電流I=neSv,電阻R==,選項(xiàng)B正確。]
3.(2019·泉州模擬)某金屬導(dǎo)線的電阻率為ρ,電阻為R,現(xiàn)將它均勻拉長到直徑為原來的一半,那么該導(dǎo)線的電阻率和電阻分別變?yōu)? )
A.4ρ和4R B.ρ
3、和4R
C.ρ和16R D.16ρ和16R
C [因溫度和材料不變,所以電阻率不變;將導(dǎo)線均勻拉長到直徑為原來的一半,則橫截面積變?yōu)樵瓉淼模L度為原來的4倍,根據(jù)電阻定律公式:R0=ρ=16·ρ=16R,選項(xiàng)C正確。]
4.有兩個同種材料制成的導(dǎo)體,兩導(dǎo)體為橫截面為正方形的柱體,柱體高均為h,大柱體截面邊長為a,小柱體截面邊長為b,則( )
A.從圖示電流方向看,大、小柱體電阻比為a∶b
B.從圖示電流方向看,大、小柱體電阻比為1∶1
C.若電流方向豎直向下,大、小柱體電阻比為a∶b
D.若電流方向豎直向下,大、小柱體電阻比為a2∶b2
B [由電阻定律得R=ρ,所以大柱
4、體的電阻為,小柱體的電阻為,所以大、小柱體的電阻之比為1∶1,A錯誤,B正確;若電流方向豎直向下,大、小柱體的電阻之比為b2∶a2,C、D錯誤。]
5.(2019·杭州模擬)電線是家庭裝修中不可或缺的基礎(chǔ)建材,電線的質(zhì)量直接關(guān)系到用電安全。某型號電線每卷長度為L=100 m,銅絲直徑為D=1.6 mm。為檢驗(yàn)其是否采用了導(dǎo)電性能比較差的劣質(zhì)銅,現(xiàn)給整卷電線加上U=1.50 V恒定電壓,測得通過電線的電流為I=1.20 A,由此可知此電線所用銅的電阻率約為( )
A.1.7×10-9 Ω·m B.2.5×10-8 Ω·m
C.1.1×10-7 Ω·m D.5.0×10-6 Ω·m
5、B [整卷電線的電阻R==1.25 Ω,由電阻定律得R=ρ,S=πD2,聯(lián)立解得銅的電阻率ρ=2.5×10-8 Ω·m,選項(xiàng)B正確。]
6.(多選)兩個電阻R1、R2的伏安特性曲線如圖所示,由圖可知( )
A.R1為線性元件,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,R2的電阻等于R1的電阻
AD [由題圖可知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B錯誤;R2為非線性元
6、件,其中電阻大小仍等于某一時刻U與I的比值,D正確;由圖可知R2的阻值隨電壓增大而增大,故C錯誤。]
7.(多選)(2019·沭陽期中)如圖所示,理發(fā)用的電吹風(fēng)機(jī)中有電動機(jī)和電熱絲,電動機(jī)帶動扇葉轉(zhuǎn)動,電熱絲給空氣加熱,利用熱風(fēng)將頭發(fā)吹干。電動機(jī)的線圈電阻為R1,與電阻為R2的電熱絲串聯(lián)后接到輸出電壓為U的電源上,電路中電流為I,則( )
A.電動機(jī)的輸出功率為
B.電動機(jī)兩端的電壓為U-IR2
C.電吹風(fēng)機(jī)的發(fā)熱功率為I2(R1+R2)
D.電吹風(fēng)機(jī)消耗的電功率為I2(R1+R2)
BC [電動機(jī)的輸入功率為(U-IR2)I,電動機(jī)的輸出功率為UI-I2(R1+R2),故A
7、錯誤;含電動機(jī)電路是非純電阻電路,電動機(jī)兩端的電壓為U-IR2,故B正確;電吹風(fēng)機(jī)中發(fā)熱的功率要用I2R來計(jì)算,所以總的發(fā)熱功率為I2(R1+R2),電吹風(fēng)機(jī)消耗的功率P=IU要大于發(fā)熱功率,故C正確,D錯誤。]
8.(多選)(2019·黃岡期末)將兩截阻值均為R、長度均為L的均勻銅棒A和鋁棒B沿中軸線對接后串聯(lián)接入電路中,已知兩棒的橫截面積分別為SA和SB,忽略溫度變化對電阻的影響,下列說法正確的是( )
A.通過銅棒和鋁棒的電流大小一定相同
B.銅棒兩端的電壓與鋁棒兩端電壓之比為SB∶SA
C.銅和鋁的電阻率之比為SA∶SB
D.電路穩(wěn)定后兩棒中電場強(qiáng)度均為零
AC [由
8、串聯(lián)電路的特點(diǎn)知,IA=IB=I,故A正確;銅棒和鋁棒的電阻相等,通過它們的電流相等,則根據(jù)U=IR得銅棒兩端的電壓與鋁棒兩端電壓相等,故B錯誤;銅棒和鋁棒的電阻相等,由R=ρ可知,銅和鋁的電阻率之比為SA∶SB,故C正確;電路穩(wěn)定后兩棒中電場強(qiáng)度不為零,在電場力作用下電荷定向移動形成電流,故D錯誤。]
9.(多選)鋰電池因能量高環(huán)保無污染而廣泛使用在手機(jī)等電子產(chǎn)品中?,F(xiàn)用充電器為一手機(jī)鋰電池充電,等效電路如圖所示,充電器的輸出電壓為U,輸出電流為I,手機(jī)電池的內(nèi)阻為r,下列說法正確的是( )
A.電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為UI-I2r
B.充電器輸出的電功率為UI+I(xiàn)2r
C
9、.電池產(chǎn)生的熱功率為I2r
D.充電器的充電效率為×100%
AC [充電器將電能轉(zhuǎn)化為鋰電池的化學(xué)能和電池產(chǎn)生的熱能,即UIt=E化+I(xiàn)2rt,充電器輸出的電功率為UI,電池產(chǎn)生的熱功率為I2r,據(jù)此可知,電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為UI-I2r,充電器的充電效率為×100%。綜上所述A、C項(xiàng)正確。]
10.如圖所示為某家庭使用的智能電飯鍋的銘牌。假定該家庭用此電飯鍋每天煮飯兩次,每次在額定功率下工作30分鐘,電價1 kW·h為0.54元。則該電飯鍋( )
A.工作時的額定電流為0.41 A
B.保溫時的電流為0.2 A
C.每次煮飯需消耗電能4.5 kW·h
D.一年因煮飯
10、而產(chǎn)生的電費(fèi)約為177元
D [由題中所給信息知:額定電流I===4.1 A,選項(xiàng)A錯誤;保溫時電流I′===0.14 A,選項(xiàng)B錯誤;每次煮飯消耗電能E1=900×10-3 kW× h=0.45 kW·h,選項(xiàng)C錯誤;一年因煮飯而產(chǎn)生的電費(fèi)0.45×2×365×0.54元=177.39元,選項(xiàng)D正確。]
11.(2019·南昌六校聯(lián)考)如圖所示,電源電動勢E=12 V,內(nèi)阻r=3 Ω,R0=1 Ω,直流電動機(jī)內(nèi)阻R′0=1 Ω。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器R1時可使圖甲中電路的輸出功率最大;調(diào)節(jié)R2時可使圖乙中電路的輸出功率最大,且此時電動機(jī)剛好正常工作(額定輸出功率為P0=2 W),則R1和R2連
11、入電路中的阻值分別為( )
甲 乙
A.2 Ω,2 Ω B.2 Ω,1.5 Ω
C.1.5 Ω,1.5 Ω D.1.5 Ω,2 Ω
B [因?yàn)轭}圖甲電路是純電阻電路,當(dāng)外電阻與電源內(nèi)阻相等時,電源的輸出功率最大,所以R1接入電路中的阻值為R1=r-R0=2 Ω;而題圖乙電路是含電動機(jī)的非純電阻電路,歐姆定律不適用,電路的輸出功率P=IU=I(E-Ir)=I(12-3I)=-3I2+12I=-3(I2-4I)=-3(I-2)2+12,所以當(dāng)I=2 A時,輸出功率P有最大值,此時電動機(jī)的輸出功率為P0=2 W,發(fā)熱功率為P熱=I2R′0=4 W,所以電動機(jī)的輸入功率為P
12、入=P0+P熱=6 W,電動機(jī)兩端的電壓為Um==3 V,電阻R2兩端的電壓為U2=E-Ir-Um=3 V,所以R2接入電路中的阻值為R2==1.5 Ω,B正確。]
12.如圖所示,電源電動勢E=10 V,內(nèi)阻r=1 Ω,閉合開關(guān)S后,標(biāo)有“8 V,12 W”的燈泡恰能正常發(fā)光,電動機(jī)M繞線的電阻R0=4 Ω,求:
(1)電源的輸出功率P出;
(2)10 s內(nèi)電動機(jī)產(chǎn)生的熱量Q;
(3)電動機(jī)的機(jī)械功率。
[解析] (1)由題意知,并聯(lián)部分電壓為U=8 V,內(nèi)電壓應(yīng)為U內(nèi)=E-U=2 V
總電流I==2 A
電源的輸出功率P出=UI=16 W。
(2)流過燈泡的電流I1==
13、1.5 A
則流過電動機(jī)的電流I2=I-I1=0.5 A
電動機(jī)的熱功率P0=IR0=1 W
10 s內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q=P0t=10 J。
(3)電動機(jī)的總功率P=UI2=4 W
電動機(jī)的機(jī)械功率P機(jī)=P-P0=3 W。
[答案] (1)16 W (2)10 J (3)3 W
13.一輛電動自行車的銘牌上給出了如下的技術(shù)參數(shù):
規(guī)格
后輪驅(qū)動直流電機(jī)
車型
26″電動自行車
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
4 A
請根據(jù)上表計(jì)算:
(1)此電動機(jī)的內(nèi)阻和電動機(jī)正常工作時的效率;
(2)當(dāng)電動自行車以額定功率在平直公路上滿載勻速行駛時,若其受到的阻力為車重的0.01倍,則此時其速度為多少?(取g=10 m/s2)
[解析] (1)根據(jù)題意,電動機(jī)的輸入功率
P入=UI=160 W
電動機(jī)的熱功率P熱=I2R
電動機(jī)的輸出功率P出=120 W
又P出=P入-P熱
聯(lián)立解得R=2.5 Ω
電動機(jī)正常工作時的效率
η=×100%=75%。
(2)電動自行車滿載時,受到的阻力
f=0.01mg=15 N
電動自行車以額定功率在平直公路上滿載勻速行駛時,P出=fv
解得v=8 m/s。
[答案] (1)2.5 Ω 75% (2)8 m/s