江蘇版2023版高三一輪總復(fù)習(xí)物理課時(shí)分層作業(yè)23電流、電阻、電功及電功率

課時(shí)分層作業(yè)(二十三)電流、電阻、電功及電功率題組一電流、歐姆定律1．某興趣小組調(diào)查一條河流的水質(zhì)情況，通過計(jì)算結(jié)果表明，被污染的河里一分鐘內(nèi)有相當(dāng)于6C的正離子和9C的負(fù)離子向下游流去，則取樣時(shí)這條河流的等效電流大小和方向分別是()A．0.25A順流而下B．0.05A順流而下C．0.25A逆流而上D．0.05A逆流而上D[在一分鐘內(nèi)通過橫截面的總電荷量為q＝6C－9C＝－3C，所以電流I＝eq\f(|q|,t)＝0.05A，方向與河水的流動(dòng)方向相反，即電流的方向?yàn)槟媪鞫希x項(xiàng)D正確。]2．在顯像管的電子槍中，從熾熱的金屬絲不斷放出的電子進(jìn)入電壓為U的加速電場(chǎng)，設(shè)其初速度為零，經(jīng)加速后形成橫截面積為S、電流為I的電子束。已知電子的電荷量為e、質(zhì)量為m，則在剛射出加速電場(chǎng)時(shí)，一小段長(zhǎng)為Δl的電子束內(nèi)的電子個(gè)數(shù)是()A．eq\f(IΔl,eS)eq\r(\f(m,2eU)) B．eq\f(IΔl,e)eq\r(\f(m,2eU))C．eq\f(I,eS)eq\r(\f(m,2eU)) D．eq\f(ISΔl,e)eq\r(\f(m,2eU))B[在加速電場(chǎng)中有eU＝eq\f(1,2)mv2，得v＝eq\r(\f(2eU,m))。在剛射出加速電場(chǎng)時(shí)，一小段長(zhǎng)為Δl的電子束內(nèi)電荷量為q＝IΔt＝Ieq\f(Δl,v)，則電子個(gè)數(shù)n＝eq\f(q,e)＝eq\f(IΔl,e)eq\r(\f(m,2eU))，B正確。]題組二部分電路歐姆定律伏安特性曲線電阻3．兩個(gè)電阻R1、R2的伏安特性曲線如圖所示，由圖可知()A．R1、R2均為線性元件B．R1的電阻R1＝tan45°＝1ΩC．R2的電阻隨電壓的增大而減小D．當(dāng)U＝1V時(shí)，R2的電阻等于R1的電阻D[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錯(cuò)誤；R1的電阻不等于tan45°，應(yīng)為U與I的比值，大小為2Ω，故B錯(cuò)誤；R2為非線性元件，其中電阻大小仍等于某一時(shí)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(cuò)誤。]4．某一導(dǎo)體的伏安特性曲線如圖中AB段(曲線)所示，關(guān)于導(dǎo)體的電阻，以下說法正確的是()A．B點(diǎn)的電阻為12ΩB．B點(diǎn)的電阻為40ΩC．導(dǎo)體的電阻因溫度的影響改變了1ΩD．導(dǎo)體的電阻因溫度的影響改變了9ΩB[A點(diǎn)電阻RA＝eq\f(3,1.0×10－1)Ω＝30Ω，B點(diǎn)電阻RB＝eq\f(6,1.5×10－1)Ω＝40Ω，故A錯(cuò)誤，B正確；ΔR＝RB－RA＝10Ω，故C、D錯(cuò)誤。]題組三部分電路歐姆定律、電阻定律5．某金屬導(dǎo)線的電阻率為ρ，電阻為R，現(xiàn)將它均勻拉長(zhǎng)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和4RC．ρ和16R D．16ρ和16RC[因溫度和材料不變，所以電阻率不變；將導(dǎo)線均勻拉長(zhǎng)到直徑為原來的一半，則橫截面積變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,4)，長(zhǎng)度為原來的4倍，根據(jù)電阻定律公式：R0＝ρeq\f(4L,\f(1,4)S)＝16·ρeq\f(L,S)＝16R，選項(xiàng)C正確。]6．有兩個(gè)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(zhǎng)為a，小柱體截面邊長(zhǎng)為b，則()A．從圖示電流方向看，大、小柱體電阻比為a∶bB．從圖示電流方向看，大、小柱體電阻比為1∶1C．若電流方向豎直向下，大、小柱體電阻比為a∶bD．若電流方向豎直向下，大、小柱體電阻比為a2∶b2B[由電阻定律得R＝ρeq\f(l,S)，所以大柱體的電阻為eq\f(ρ,h)，小柱體的電阻為eq\f(ρ,h)，所以大、小柱體的電阻之比為1∶1，A錯(cuò)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(cuò)誤。]7．關(guān)于電阻的計(jì)算式R＝eq\f(U,I)和決定式R＝ρeq\f(l,S)，下列說法中正確的是()A．導(dǎo)體的電阻與其兩端電壓成正比，與通過它的電流成反比B．導(dǎo)體的電阻僅與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積和材料有關(guān)C．導(dǎo)體的電阻不隨工作溫度的變化而變化D．對(duì)一段確定的導(dǎo)體來說，在恒溫下比值eq\f(U,I)是恒定的，導(dǎo)體電阻不隨U或I的變化而變化D[導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的特性，與其兩端電壓和電流強(qiáng)度無關(guān)，故選項(xiàng)A不符合題意；根據(jù)電阻定律R＝ρeq\f(l,S)可知導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積和材料有關(guān)，導(dǎo)體的電阻率隨溫度變化而變化，所以電阻也隨溫度而變化，故選項(xiàng)B、C不符合題意；導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的特性，對(duì)一段確定的導(dǎo)體來說，在恒溫下比值eq\f(U,I)是恒定的，導(dǎo)體電阻不隨U或I的變化而變化，故選項(xiàng)D符合題意。]題組四電功、電功率與電熱、熱功率8．如圖所示，理發(fā)用的電吹風(fēng)機(jī)中有電動(dòng)機(jī)和電熱絲，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)，電熱絲給空氣加熱，利用熱風(fēng)將頭發(fā)吹干。電動(dòng)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(dòng)機(jī)的輸出功率為eq\f(U2,R1)B．電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為U－IR2C．電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為IR1D．電吹風(fēng)機(jī)消耗的電功率為I2(R1＋R2)B[電動(dòng)機(jī)的輸入功率為(U－IR2)I，電動(dòng)機(jī)的輸出功率為UI－I2(R1＋R2)，故A錯(cuò)誤；含電動(dòng)機(jī)電路是非純電阻電路，電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為U－IR2，故B正確，C錯(cuò)誤；電吹風(fēng)機(jī)消耗的功率P＝IU要大于發(fā)熱功率，D錯(cuò)誤。]9．如圖甲所示，電源E＝12V，內(nèi)阻不計(jì)，燈泡L的額定電壓為9V，其伏安特性曲線如圖乙所示，滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為10Ω。則()甲乙A．燈泡L的阻值隨電流的增大而減小B．燈泡L的額定功率為13.5WC．燈泡L消耗電功率的最大值是2WD．滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)至少為6ΩB[由I-U圖像可知，圖像的斜率為燈泡的電阻的倒數(shù)，所以燈泡的電阻隨電流的增大而增大，故A錯(cuò)誤；由圖像可知，當(dāng)燈泡的電壓U＝9V時(shí)，電流I＝1.5A，所以燈泡的額定功率為P＝UI＝9×1.5W＝13.5W，故B正確；當(dāng)R＝10Ω時(shí)，電流最小，燈泡消耗的電功率最小，如圖所示，可得此時(shí)燈泡的電流I′＝1.0A，電壓U′＝2V，所以燈泡的功率P′＝U′I′＝2×1W＝2W，故C錯(cuò)誤；因燈泡的額定電流為I＝1.5A，正常工作時(shí)的電阻RL＝eq\f(U,I)＝eq\f(9,1.5)Ω＝6Ω，根據(jù)閉合電路歐姆定律有I＝eq\f(E,R＋RL)，可得R＝eq\f(E,I)－RL＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(12,1.5)－6))Ω＝2Ω，即滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻至少為2Ω，故D錯(cuò)誤。]10．如圖所示，R1＝2Ω，R2＝10Ω，R3＝10Ω，A、B兩端接在電壓恒定的電源上，則()A．S斷開時(shí)，R1與R2的功率之比為2∶5B．S閉合時(shí)通過R1與R2的電流之比為2∶1C．S斷開與閉合兩情況下，電阻R1兩端的電壓之比為2∶1D．S斷開與閉合兩情況下，電阻R2的功率之比為7∶12B[S斷開時(shí)，R1與R2串聯(lián)，功率P＝I2R，與電阻成正比，則功率之比為2∶10＝1∶5，A錯(cuò)誤；S閉合時(shí)，R2和R3電阻相等，則分得的電流相等，R1在干路，所以通過R1與R2的電流之比為2∶1，B正確；S斷開與閉合兩情況下，電阻R1兩端的電壓之比eq\f(U,6)∶eq\f(2U,7)＝7∶12，C錯(cuò)誤；S斷開與閉合兩情況下，電阻R2兩端的電壓之比eq\f(5U,6)∶eq\f(5U,7)＝7∶6，則電阻R2的功率P＝eq\f(U2,R)，之比為49∶36，D錯(cuò)誤。]11．某直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置如圖所示，重物的質(zhì)量m＝50kg，電源的電壓為120V。不計(jì)內(nèi)阻，當(dāng)電機(jī)以v＝0.9m/s的恒定速度向上提升重物時(shí)，電路中的電流強(qiáng)度I＝5A，(g取10m/s2)求：(1)電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為多少？(2)電動(dòng)機(jī)對(duì)該重物提升的最大提升速度是多少？(3)若因電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障不能轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)通過電動(dòng)機(jī)線圈的電流為多大？電動(dòng)機(jī)消耗的電功率是多少？[解析](1)設(shè)電動(dòng)機(jī)輸入功率為P，輸出功率為P1，熱消耗功率為P2，則有P＝P1＋P2＝mgv＋I(xiàn)2RR＝eq\f(UI－mgv,I2)＝6Ω。(2)P1＝P－P2＝UI－I2R＝－R＋eq\f(U2,4R)當(dāng)eq\f(U,2R)＝I時(shí)，P1有最大值為eq\f(U2,4R)即電動(dòng)機(jī)的最大輸出功率P1大＝eq\f(U2,4R)＝600W由于P1大＝mgv，有v大＝eq\f(P1大,mg)＝1.2m/s。(3)因電動(dòng)機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)電路中電流最大，最大電流為I大＝eq\f(U,R)＝20A電動(dòng)機(jī)消耗的功率也最大，P2大＝Ieq\o\al(2,大)R＝2400W。[答案](1)6Ω(2)1.2m/s(3)20A2400W12．如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E＝10V，內(nèi)阻r＝1Ω，閉合開關(guān)S后，標(biāo)有“8V，12W”的燈泡恰能正常發(fā)光，電動(dòng)機(jī)M繞線的電阻R0＝4Ω，求：(1)電源的輸出功率P出；(2)10s內(nèi)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量Q；(3)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率。[解析](1)由題意知，并聯(lián)部分電壓為U＝8V，內(nèi)電壓應(yīng)為U內(nèi)＝E－U＝2V總電流I＝eq\f(U內(nèi),r)＝2A電源的輸出功率P出＝UI＝16W。(2)流過燈泡的電流I1＝eq\f(P1,U)＝1.5A則流過電動(dòng)機(jī)的電流I2＝I－I1＝0.5A電動(dòng)機(jī)的熱功率P0＝Ieq\o\al(2,2)R0＝1W10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q＝P0t＝10J。(3)電動(dòng)機(jī)的總功率P＝UI2＝4W電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率P機(jī)＝P－P0＝3W。[答案](1)16W(2)10J(3)3W13．一輛電動(dòng)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(dòng)直流電機(jī)車型26″電動(dòng)自行車額定輸出功率120W整車質(zhì)量30kg額定電壓40V最大載重120kg額定電流4A請(qǐng)根據(jù)上表計(jì)算：(1)此電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻和電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的效率；(2)當(dāng)電動(dòng)自行車以額定功率在平直公路上滿載勻速行駛時(shí)，若其受到的阻力為車重的0.01倍，則此時(shí)其速度