河北省張家口市高三物理 同步練習(xí)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(dǎo)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(shí)電壓表的讀數(shù)為U1，接R2時(shí)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(zhǎng)為a，則導(dǎo)體的電阻R=ρLS=ρa(bǔ)ad=ρd，由兩導(dǎo)體的ρ與d相同，則兩導(dǎo)體電阻相等，即R1=R2，故A正確，B錯(cuò)誤；導(dǎo)體接入電路中，電壓表示數(shù)U=IR=Er+RR，由于電源電動(dòng)勢(shì)E、內(nèi)阻r、導(dǎo)體電阻R相同，則電壓表示數(shù)U相同，即U1=U2，故C錯(cuò)誤，D正確；故選AD． 考點(diǎn)：電阻定律；歐姆定律 【名師點(diǎn)睛】本題考查了比較電阻大小與電壓大小問(wèn)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(guò)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(shí)，每秒通過(guò)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(xué)知識(shí)可知，通過(guò)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(cuò)誤。由圖知，當(dāng)U=6V時(shí)，I=3A，則每秒通過(guò)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(dǎo)體，其I－U圖象如圖所示，圖象上A點(diǎn)與原點(diǎn)的連線與橫軸成α角，A點(diǎn)的切線與橫軸成β角．下列說(shuō)法正確的是(　　) A. 導(dǎo)體的電功率隨電壓U的增大而增大 B. 導(dǎo)體的電阻隨電壓U的增大而增大 C. 在A點(diǎn)，導(dǎo)體的電阻為tan α D. 在A點(diǎn)，導(dǎo)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(dǎo)體的電功率在數(shù)值上等于橫、縱坐標(biāo)確定的矩形面積，則電功率增大。故A正確。由歐姆定律知，導(dǎo)體的電阻R=U/I，隨著U增大，I增大得越來(lái)越快，故導(dǎo)體的電阻R隨U的增大而減小，故B錯(cuò)誤；在物理圖象上，圖象的傾角決定于標(biāo)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(lái)表示電阻；只能用坐標(biāo)的比值和歐姆定律求解；因標(biāo)度可能不同，故也不能通過(guò)R=1/ tanα求解電阻；故CD錯(cuò)誤。故選A。 【點(diǎn)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(biāo)確定的矩形面積．以及知道在I-U圖象中導(dǎo)體的電阻等于對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)的比值． 4.如圖所示，圖線1表示的導(dǎo)體的電阻為R1，圖線2表示的導(dǎo)體的電阻為R2，則下列說(shuō)法正確的是： A. R1∶R2＝1∶3 B. 把R1拉長(zhǎng)到原來(lái)的3倍長(zhǎng)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(xiàng)A正確；把R1拉長(zhǎng)到原來(lái)的3倍長(zhǎng)后，橫截面積變?yōu)樵瓉?lái)的1/3，根據(jù)R=ρLS可知，電阻變?yōu)樵瓉?lái)的9倍，不等于R2，選項(xiàng)B錯(cuò)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(xiàng)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(cuò)誤。故選AC。 5.一臺(tái)電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)和電爐都能正常工作的情況下，在相同時(shí)間內(nèi)（ ） A. 電爐放熱與電動(dòng)機(jī)放熱相等 B. 電爐兩端電壓小于電動(dòng)機(jī)兩端電壓 C. 電爐兩端電壓等于電動(dòng)機(jī)兩端電壓 D. 電動(dòng)機(jī)消耗的功率大于電爐消耗的功率 【答案】ABD 【解析】 試題分析：對(duì)于電爐電路和電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)；根據(jù)歐姆定律研究電爐兩端的電壓；電動(dòng)機(jī)兩端的電壓大于電流與電阻的乘積． 解： A、電爐電路和電動(dòng)機(jī)電路焦耳定律都適用．根據(jù)焦耳定律Q=I2rt，知電爐和電動(dòng)機(jī)的電阻相同，電流相同，則在相同的時(shí)間內(nèi)電爐和電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電熱相等．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(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，故B正確，C錯(cuò)誤． D、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，則電動(dòng)機(jī)消耗的功率大于電爐消耗的功率．故D正確． 故選：ABD． 【點(diǎn)評(píng)】此題要明確電動(dòng)機(jī)工作時(shí)電功只能用W=UIt求，電熱只能用焦耳定律求；電爐工作時(shí)，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(shuō)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(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)，所以A錯(cuò)誤； B. 公式W=UIt是計(jì)算電路的總功的大小,適用于任何的電路,當(dāng)為純電阻電路時(shí),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(duì)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(jì)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(gè)燈泡串聯(lián)使用，燈泡還和一只開(kāi)關(guān)并聯(lián)，然后再接到市電上（如圖所示），下列說(shuō)法正確的是（ ） A. 開(kāi)關(guān)接通時(shí)比開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)消耗的總電功率大 B. 開(kāi)關(guān)接通時(shí)，燈泡熄滅，只有電烙鐵通電，可使消耗的電功率減小 C. 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，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(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，燈泡發(fā)光，可供在焊接時(shí)照明使用，消耗的總功率不變 【答案】A 【解析】 試題分析：開(kāi)關(guān)接通時(shí)，燈泡發(fā)生短路，電阻小于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)的電阻，有公式P=U2R可知，開(kāi)關(guān)接通時(shí)比開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)消耗的總功率大，故A正確；開(kāi)關(guān)接通時(shí)，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(cuò)誤；開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，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(cuò)誤；開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，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(shí)照明使用，消耗總功率減小，故D錯(cuò)誤；故選A。 考點(diǎn)：電功率 【名師點(diǎn)睛】本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和電阻、電壓、實(shí)際功率的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)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(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，充電器電源的輸出電壓為U，輸出電流為I，手機(jī)電池的內(nèi)阻為r，下列說(shuō)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. 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(xué)能的的電功率為UI－I2r，選項(xiàng)A正確；充電器的輸出功率為UI，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電池產(chǎn)生的熱功率為I2r，選項(xiàng)C正確；充電器的充電效率為（1-）100%，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 考點(diǎn)：電源對(duì)非純電阻元件供電。 9.一輛電動(dòng)觀光車蓄電池的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻不計(jì)，當(dāng)空載的電動(dòng)觀光車以大小為v的速度勻速行駛時(shí)，流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為I，電動(dòng)車的質(zhì)量為m，電動(dòng)車受到的阻力是車重的k倍，忽略電動(dòng)觀光車內(nèi)部的摩擦，則（ ） A. 電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為R=EI B. 電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為R=EI?kmgvI2 C. 電動(dòng)車的工作效率η=kmgvEI D. 電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為，所以A錯(cuò)誤，B正確；電動(dòng)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(cuò)誤；故選BC． 考點(diǎn)：功能關(guān)系 【名師點(diǎn)睛】在計(jì)算電功率的公式中，總功率用P=IU來(lái)計(jì)算，發(fā)熱的功率用P=I2R來(lái)計(jì)算，如果是計(jì)算純電阻的功率，這兩個(gè)公式的計(jì)算結(jié)果是一樣的，但對(duì)于電動(dòng)機(jī)等非純電阻，第一個(gè)計(jì)算的是總功率，第二個(gè)只是計(jì)算發(fā)熱的功率，這兩個(gè)的計(jì)算結(jié)果是不一樣的。 10.在如圖甲所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為3.0 V，內(nèi)阻不計(jì)，燈L1、L2、L3為三個(gè)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(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后，下列說(shuō)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(dāng)開(kāi)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(xiàng)：電源電動(dòng)勢(shì)為3.0V，內(nèi)阻不計(jì)，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(cuò)誤； B項(xiàng)：當(dāng)開(kāi)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(cuò)誤； C項(xiàng)：L2消耗的功率P2=I2U2=0.3W，故C錯(cuò)誤； D項(xiàng)：L3消耗的功率P3=I3U3=0.3W，故D正確。 故應(yīng)選：D。 【點(diǎn)睛】本題關(guān)鍵抓住電源的內(nèi)阻不計(jì)，路端電壓等于電動(dòng)勢(shì)，來(lái)確定三個(gè)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(dòng)機(jī)工作時(shí)的電路圖．電動(dòng)機(jī)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(guò)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＝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(guò)R的電流，電動(dòng)機(jī)與R串聯(lián)，電流相等；電動(dòng)機(jī)的輸入功率為P電=UMIM；電動(dòng)機(jī)內(nèi)電阻的發(fā)熱功率為 P熱=IM2r，輸出的機(jī)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(guò)電阻R的電流為：IR=URR=5010A=5A 可得通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為：IM=IR=5 A 電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為：UM=UV=110V 則輸入電動(dòng)機(jī)的功率為：P電=IMUM=5110=550W （2）電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率為：P熱=IM2r=520.8W=20W 電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為：P出=P電-P熱=550-20W=530W 又因?yàn)椋篜出=mgv 帶入數(shù)據(jù)可得：m=53kg 點(diǎn)睛：本題主要考查了非純組電路問(wèn)題，要知道電動(dòng)機(jī)做功的功率加上線圈的發(fā)熱功率等于電動(dòng)機(jī)消耗電能的功率。 12.用一個(gè)標(biāo)有“12 V,24 W”的燈泡做實(shí)驗(yàn)，測(cè)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(duì)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(dāng)合上開(kāi)關(guān)后，需要0.5 s燈泡才能達(dá)到正常亮度，為什么這時(shí)電流比開(kāi)始時(shí)?。坑?jì)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(shí)R=8Ω，故電功率為：P=U2R=1228=18W （2）由題圖知，室溫時(shí)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(kāi)關(guān)后，燈絲溫度升高，電阻增大，電壓不變，因此電流減??； 由圖示可知，最小電阻為1歐姆．最大電流：I=UR最小=121A=12A；