河北省張家口市高三物理 同步練習25 電路的基本概念和規(guī)律.doc

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電路的基本概念和規(guī)律 1.R1和R2是材料相同、厚度相同、上下表面都為正方形的導體，但R1的尺寸比R2大得多，把它們分別連接在如圖所示的電路的A、B兩端，接R1時電壓表的讀數(shù)為U1，接R2時電壓表的讀數(shù)為U2，則下列判斷正確的是（　?。? A. R1=R2 B. R1＞R2 C. U1＜U2 D. U1=U2 【答案】AD 【解析】 試題分析：設(shè)正方形的邊長為a，則導體的電阻R=ρLS=ρaad=ρd，由兩導體的ρ與d相同，則兩導體電阻相等，即R1=R2，故A正確，B錯誤；導體接入電路中，電壓表示數(shù)U=IR=Er+RR，由于電源電動勢E、內(nèi)阻r、導體電阻R相同，則電壓表示數(shù)U相同，即U1=U2，故C錯誤，D正確；故選AD． 考點：電阻定律；歐姆定律 【名師點睛】本題考查了比較電阻大小與電壓大小問題，難度不大，是一道基礎(chǔ)題，熟練應(yīng)用電阻定律與歐姆定律即可正確解題。 2.如圖所示是電阻R的I－U圖象，圖中α＝45，由此得出(　　) A. 通過電阻的電流與兩端電壓成正比 B. 電阻R＝0.5 Ω C. 因I－U圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)，故R＝1/tan α＝1.0 Ω D. 在R兩端加上6.0 V的電壓時，每秒通過電阻橫截面的電荷量是3.0 C 【答案】AD 【解析】 【詳解】根據(jù)數(shù)學知識可知，通過電阻的電流與兩端電壓成正比，故A正確；根據(jù)電阻的定義式R=U/I 可知，I-U圖象斜率的倒數(shù)等于電阻R，但不能根據(jù)直線傾角的正切的倒數(shù)求解，則得R=10/5 Ω=2Ω，故BC錯誤。由圖知，當U=6V時，I=3A，則每秒通過電阻橫截面的電荷量是q=It=31C=3.0C，故D正確。故選AD。 3.某種材料的導體，其I－U圖象如圖所示，圖象上A點與原點的連線與橫軸成α角，A點的切線與橫軸成β角．下列說法正確的是(　　) A. 導體的電功率隨電壓U的增大而增大 B. 導體的電阻隨電壓U的增大而增大 C. 在A點，導體的電阻為tan α D. 在A點，導體的電阻為tan β 【答案】A 【解析】 【詳解】由圖象知，U增大，電流I增大，該導體的電功率在數(shù)值上等于橫、縱坐標確定的矩形面積，則電功率增大。故A正確。由歐姆定律知，導體的電阻R=U/I，隨著U增大，I增大得越來越快，故導體的電阻R隨U的增大而減小，故B錯誤；在物理圖象上，圖象的傾角決定于標度的選取，不能用傾角的正切求斜率。且彎曲的伏安特性曲線本身誤差較大，故不能用正切值來表示電阻；只能用坐標的比值和歐姆定律求解；因標度可能不同，故也不能通過R=1/ tanα求解電阻；故CD錯誤。故選A。 【點睛】解決本題的關(guān)鍵知道電功率在數(shù)值上等于橫、縱坐標確定的矩形面積．以及知道在I-U圖象中導體的電阻等于對應(yīng)的橫坐標與縱坐標的比值． 4.如圖所示，圖線1表示的導體的電阻為R1，圖線2表示的導體的電阻為R2，則下列說法正確的是： A. R1∶R2＝1∶3 B. 把R1拉長到原來的3倍長后電阻等于R2 C. 將R1與R2串聯(lián)后接于電源上，則功率之比P1∶P2＝1∶3 D. 將R1與R2并聯(lián)后接于電源上，則電流比I1∶I2＝1∶3 【答案】AC 【解析】 【詳解】根據(jù)I-U圖象知，圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)，所以R1：R2=1：3．選項A正確；把R1拉長到原來的3倍長后，橫截面積變?yōu)樵瓉淼?/3，根據(jù)R=ρLS可知，電阻變?yōu)樵瓉淼?倍，不等于R2，選項B錯誤；串聯(lián)電路電流相等，所以將R1與R2串聯(lián)后接于電源上，電流比I1：I2=1：1，根據(jù)P=UI=I2R，功率之比為1：3，選項C正確；并聯(lián)電路，電壓相等，電流比等于電阻之反比，所以將R1與R2并聯(lián)后接于電源上，電流比I1：I2=3：1．故D錯誤。故選AC。 5.一臺電動機的線圈電阻與一只電爐的電阻相同，現(xiàn)將它們串聯(lián)到電路中，電動機和電爐都能正常工作的情況下，在相同時間內(nèi)（ ） A. 電爐放熱與電動機放熱相等 B. 電爐兩端電壓小于電動機兩端電壓 C. 電爐兩端電壓等于電動機兩端電壓 D. 電動機消耗的功率大于電爐消耗的功率 【答案】ABD 【解析】 試題分析：對于電爐電路和電動機電路，焦耳定律都適用，歐姆定律只適用于電爐，不適用于正常工作的電動機；根據(jù)歐姆定律研究電爐兩端的電壓；電動機兩端的電壓大于電流與電阻的乘積． 解： A、電爐電路和電動機電路焦耳定律都適用．根據(jù)焦耳定律Q=I2rt，知電爐和電動機的電阻相同，電流相同，則在相同的時間內(nèi)電爐和電動機產(chǎn)生的電熱相等．故A正確． B、C、設(shè)電流為I，電阻為r，則電爐兩端電壓U爐=Ir，電動機兩端電壓U機＞Ir，所以U機＞U爐．即電動機兩端電壓大于電爐兩端電壓，故B正確，C錯誤． D、電動機消耗的電能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，另一部分轉(zhuǎn)化為機械能，電爐消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而相等時間內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等，則在相同的時間內(nèi)，電動機消耗的電能大于電爐消耗的電能，則電動機消耗的功率大于電爐消耗的功率．故D正確． 故選：ABD． 【點評】此題要明確電動機工作時電功只能用W=UIt求，電熱只能用焦耳定律求；電爐工作時，電熱等于電功，W=UIt=I2rt． 6.下列關(guān)于電功、電功率和焦耳定律的說法中正確的是 ( ) A. 電功率越大，電流做功越快，電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多 B. W＝UIt適用于任何電路，而W＝I2Rt＝U2Rt只適用于純電阻電路 C. 在非純電阻電路中，UI>I2R D. 焦耳熱Q＝I2Rt適用于任何電路 【答案】BCD 【解析】 A. 電功率越大，表示電流做功越快，但是電路中產(chǎn)生的焦耳熱量的多少還與做功的時間的長短有關(guān)，所以A錯誤； B. 公式W=UIt是計算電路的總功的大小,適用于任何的電路,當為純電阻電路時,根據(jù)歐姆定律I=U/R,可以推到出W=I2Rt=U2Rt,所以W=I2Rt,W=U2Rt只能適用于純電阻電路，所以B正確； C. 在不是純電阻的電路中,UIt表示的是總功的大小,而I2Rt只是電路中產(chǎn)生的熱量,還有對外做的功,所以UIt>I2Rt，所以C正確； D. 焦耳熱Q=I2Rt適用于任何電路中的焦耳熱量的計算，所以D正確。 故選：BCD。 7. 電子產(chǎn)品制作車間里常常使用電烙鐵焊接電阻器和電容器等零件，技術(shù)工人常將電烙鐵和一個燈泡串聯(lián)使用，燈泡還和一只開關(guān)并聯(lián)，然后再接到市電上（如圖所示），下列說法正確的是（ ） A. 開關(guān)接通時比開關(guān)斷開時消耗的總電功率大 B. 開關(guān)接通時，燈泡熄滅，只有電烙鐵通電，可使消耗的電功率減小 C. 開關(guān)斷開時，燈泡發(fā)光，電烙鐵也通電，消耗的總功率增大，但電烙鐵發(fā)熱較少 D. 開關(guān)斷開時，燈泡發(fā)光，可供在焊接時照明使用，消耗的總功率不變 【答案】A 【解析】 試題分析：開關(guān)接通時，燈泡發(fā)生短路，電阻小于開關(guān)斷開時的電阻，有公式P=U2R可知，開關(guān)接通時比開關(guān)斷開時消耗的總功率大，故A正確；開關(guān)接通時，電燈熄滅，只有電烙鐵通電，電路中電阻減小，有公式P=U2R可知，消耗的功率增大；故B錯誤；開關(guān)斷開時，電燈發(fā)光，電烙鐵也通電，消耗的總功率減小，且電烙鐵發(fā)熱較少，故C錯誤；開關(guān)斷開時，燈泡串聯(lián)在電路中，電燈發(fā)光，總電阻增大，可供在焊接時照明使用，消耗總功率減小，故D錯誤；故選A。 考點：電功率 【名師點睛】本題考查了串聯(lián)電路的特點和電阻、電壓、實際功率的計算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運用。 8.(多選)鋰電池因能量密度高、綠色環(huán)保而廣泛使用在手機等電子產(chǎn)品中?，F(xiàn)用充電器為一手機鋰電池充電，等效電路如圖所示，充電器電源的輸出電壓為U，輸出電流為I，手機電池的內(nèi)阻為r，下列說法正確的是(　　) A. 電能轉(zhuǎn)化為化學能的功率為UI－I2r B. 充電器輸出的電功率為UI＋I2r C. 電池產(chǎn)生的熱功率為I2r D. 充電器的充電效率為IrU100% 【答案】AC 【解析】 試題分析：由于充電器的兩端電壓為U，則鋰電池的兩端電壓也為U，電流為I，故鋰電池消耗的電功率為UI，鋰電池的發(fā)熱功率為I2r，故轉(zhuǎn)化為化學能的的電功率為UI－I2r，選項A正確；充電器的輸出功率為UI，選項B錯誤；電池產(chǎn)生的熱功率為I2r，選項C正確；充電器的充電效率為（1-）100%，選項D錯誤。 考點：電源對非純電阻元件供電。 9.一輛電動觀光車蓄電池的電動勢為E，內(nèi)阻不計，當空載的電動觀光車以大小為v的速度勻速行駛時，流過電動機的電流為I，電動車的質(zhì)量為m，電動車受到的阻力是車重的k倍，忽略電動觀光車內(nèi)部的摩擦，則（ ） A. 電動機的內(nèi)阻為R=EI B. 電動機的內(nèi)阻為R=EI?kmgvI2 C. 電動車的工作效率η=kmgvEI D. 電動機的發(fā)熱效率η=EI?kmgvEI 【答案】BCD 【解析】 試題分析：由功能關(guān)系EI=kmgv+I2R，所以電動機的內(nèi)阻為，所以A錯誤，B正確；電動車的工作效率等于輸出功率與總功率之比，即η=kmgvEI，所以C正確，D錯誤；故選BC． 考點：功能關(guān)系 【名師點睛】在計算電功率的公式中，總功率用P=IU來計算，發(fā)熱的功率用P=I2R來計算，如果是計算純電阻的功率，這兩個公式的計算結(jié)果是一樣的，但對于電動機等非純電阻，第一個計算的是總功率，第二個只是計算發(fā)熱的功率，這兩個的計算結(jié)果是不一樣的。 10.在如圖甲所示的電路中，電源電動勢為3.0 V，內(nèi)阻不計，燈L1、L2、L3為三個相同規(guī)格的小燈泡，這種小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示．當開關(guān)閉合后，下列說法正確的是(　　) A. 燈泡L1的電流為燈泡L2電流的2倍 B. 燈泡L1的電阻為7.5 Ω C. 燈泡L2消耗的電功率為0.75 W D. 燈泡L3消耗的電功率為0.30 W 【答案】D 【解析】 【分析】 當開關(guān)閉合后，燈泡L1的電壓等于3V，由圖讀出其電流I，由歐姆定律求出電阻，并求出其功率。燈泡L2、L3串聯(lián)，電壓等于1.5V，由圖讀出電流，求出電阻。根據(jù)功率公式可求得各電阻的功率大小。 【詳解】A項：電源電動勢為3.0V，內(nèi)阻不計，燈泡L1的電壓U1=3V，由圖讀出其電流I1=0.25A；燈泡L2、L3串聯(lián)，電壓U2=U3=1.5V，由圖讀出其電流I2=I3=0.20A，I1I2=0.250.2=54，故A錯誤； B項：當開關(guān)閉合后，燈泡L1的電壓U1=3V，由圖讀出其電流I1=0.25A，則燈泡L1的電阻R1=U1I1=12Ω，故B錯誤； C項：L2消耗的功率P2=I2U2=0.3W，故C錯誤； D項：L3消耗的功率P3=I3U3=0.3W，故D正確。 故應(yīng)選：D。 【點睛】本題關(guān)鍵抓住電源的內(nèi)阻不計，路端電壓等于電動勢，來確定三個燈泡的電壓。讀圖能力是基本功。 11.如圖所示，是一提升重物用的直流電動機工作時的電路圖．電動機內(nèi)電阻r＝0.8Ω，電路中另一電阻R＝10Ω，直流電壓U＝160V，電壓表示數(shù)UV＝110V．試求： (1)通過電動機的電流； (2)輸入電動機的電功率； (3)若電動機以v＝1m/s勻速豎直向上提升重物，求該重物的質(zhì)量？(g取10m/s2) 【答案】（1）5A（2）550W（3）53kg 【解析】 試題分析：根據(jù)歐姆定律求出通過R的電流，電動機與R串聯(lián)，電流相等；電動機的輸入功率為P電=UMIM；電動機內(nèi)電阻的發(fā)熱功率為 P熱=IM2r，輸出的機械功率為P出=P電-P熱，由公式P出=Fv=mgv求解物體的質(zhì)量。 （1）由電路中的電壓關(guān)系可得電阻R的電壓為：UR=U?UV=（160?110）V=50V 則流過電阻R的電流為：IR=URR=5010A=5A 可得通過電動機的電流為：IM=IR=5 A 電動機兩端的電壓為：UM=UV=110V 則輸入電動機的功率為：P電=IMUM=5110=550W （2）電動機的發(fā)熱功率為：P熱=IM2r=520.8W=20W 電動機輸出的機械功率為：P出=P電-P熱=550-20W=530W 又因為：P出=mgv 帶入數(shù)據(jù)可得：m=53kg 點睛：本題主要考查了非純組電路問題，要知道電動機做功的功率加上線圈的發(fā)熱功率等于電動機消耗電能的功率。 12.用一個標有“12 V,24 W”的燈泡做實驗，測得燈絲電阻隨燈泡兩端電壓變化關(guān)系圖象如圖所示． (1)在正常發(fā)光條件下，燈泡的電功率為多大？ (2)設(shè)燈絲電阻與絕對溫度成正比，室溫為300 K，求正常發(fā)光條件下燈絲的溫度． (3)將一定值電阻與燈泡串聯(lián)后接到20 V電壓上，要使燈泡能正常發(fā)光，串聯(lián)的電阻為多大？ (4)當合上開關(guān)后，需要0.5 s燈泡才能達到正常亮度，為什么這時電流比開始時??？計算電流的最大值． 【答案】（1）18W；（2）2400K；（3）5.33Ω．（4）燈絲電阻變大，電流減小，最大電流為12A． 【解析】 【詳解】（1）由題圖知，正常發(fā)光時R=8Ω，故電功率為：P=U2R=1228=18W （2）由題圖知，室溫時電阻R′=1Ω，由TT′=RR′得：T=RR′T′=81300=2400K （3）電阻的電壓為：U′=20-12=8V 電阻的電流為：I′=UR=128=1.5A 串聯(lián)電路電阻為：Rx=U′I′=81.5=5.33Ω； （4）閉合開關(guān)后，燈絲溫度升高，電阻增大，電壓不變，因此電流減小； 由圖示可知，最小電阻為1歐姆．最大電流：I=UR最小=121A=12A；