2023年高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)分層集訓(xùn)23電流電阻電功率及焦耳定律新人教版

PAGEPAGE1課時(shí)分層集訓(xùn)(二十三)電流電阻電功率及焦耳定律(限時(shí)：40分鐘)[根底對(duì)點(diǎn)練]電流的理解1．智能耗電量大，移動(dòng)充電寶應(yīng)運(yùn)而生，它是能直接給移動(dòng)設(shè)備充電的儲(chǔ)能裝置．充電寶的轉(zhuǎn)化率是指電源放電總量占電源容量的比值，一般在0.60～0.70之間(包括移動(dòng)電源和被充電池的線(xiàn)路板、接頭和連線(xiàn)的損耗)．如圖8-1-12為某一款移動(dòng)充電寶，其參數(shù)見(jiàn)下表，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()圖8-1-12容量20000mAh兼容性所有智能邊充邊放否保護(hù)電路是輸入DC5V2AMA×輸出DC5V0.1A－2.5A尺寸156*82*22mm轉(zhuǎn)換率0.60產(chǎn)品名稱(chēng)索揚(yáng)SY10-200重量約430gA．充電寶充電時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．該充電寶最多能儲(chǔ)存能量為3.6×106JC．該充電寶電量從零到完全充滿(mǎn)電的時(shí)間約為2hD．該充電寶給電量為零、容量為3000mAh的充電，那么理論上能充滿(mǎn)4次D[充電寶充電時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，不是內(nèi)能，故A錯(cuò)誤；該充電寶的容量為：q＝20000mAh＝20000×10－3×3600C＝7.2×104C；該電池的電動(dòng)勢(shì)為5V，所以充電寶儲(chǔ)存的能量：E＝E電動(dòng)勢(shì)·q＝5×7.2×104J＝3.6×105J，故B錯(cuò)誤；以2A的電流為用電器供電，那么供電時(shí)間t＝eq\f(q,I)＝eq\f(7.2×104,2)s＝3.6×104s＝10h，故C錯(cuò)誤；由于充電寶的轉(zhuǎn)化率是0.6，所以可以釋放的電能為：20000mAh×0.6＝12000mAh，給容量為3000mAh的充電的次數(shù)：n＝eq\f(12000,3000)＝4次，故D正確．應(yīng)選D.]2．(2022·威海模擬)一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、橫截面積為S的金屬棒，其電阻率為ρ.棒內(nèi)單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，電子的電量為e，在棒兩端加上恒定電壓U時(shí)，棒內(nèi)產(chǎn)生電流，那么自由電子定向移動(dòng)的速率為()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：84370306】A.eq\f(U,neρL) B.eq\f(US,neρL)C.eq\f(US,neρL2) D.eq\f(UL,neρS)A[導(dǎo)體中的電流為I＝neSv，導(dǎo)體的電阻為R＝eq\f(ρL,S)，導(dǎo)體兩端的電壓為U＝RI，解得：v＝eq\f(U,neρL)，應(yīng)選A.]3．有一橫截面積為S的銅導(dǎo)線(xiàn)，流經(jīng)其中的電流為I，設(shè)每單位體積的導(dǎo)線(xiàn)中有n個(gè)自由電子，電子的電荷量為q.此時(shí)電子的定向移動(dòng)速度為v，在Δt時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)橫截面的自由電子數(shù)目可表示為()A．nvS B．nvΔtC.eq\f(IΔt,q) D.eq\f(IΔt,Sq)C[根據(jù)電流的定義式可知，在Δt內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)橫截面的電荷量Q＝IΔt，所以在這段時(shí)間內(nèi)通過(guò)的自由電子數(shù)為N＝eq\f(Q,q)＝eq\f(IΔt,q)，所以C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤．由于自由電子定向移動(dòng)的速度是v，因此在時(shí)間Δt內(nèi)，位于以橫截面S、長(zhǎng)l＝vΔt的這段導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)的自由電子都能通過(guò)橫截面(如下圖)．這段導(dǎo)線(xiàn)的體積V＝Sl＝SvΔt，所以Δt內(nèi)通過(guò)橫截面S的自由電子數(shù)為N＝nV＝nSvΔt，選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤．]如下圖，某種材料確定的圓柱形導(dǎo)體長(zhǎng)為L(zhǎng)，橫截面的直徑為d，其兩端所加的電壓為U.當(dāng)這三個(gè)物理量中僅有一個(gè)物理量改變時(shí)，關(guān)于導(dǎo)體中自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速率，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．電壓變?yōu)?U，導(dǎo)體中自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速率不變B．導(dǎo)體的長(zhǎng)度變?yōu)?LC．導(dǎo)體橫截面的直徑變?yōu)?d，導(dǎo)體中自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速率不變D．導(dǎo)體橫截面的直徑變?yōu)?.5d，導(dǎo)體中自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速率變?yōu)樵瓉?lái)的2倍C[根據(jù)電流的微觀表達(dá)式I＝nqvS、歐姆定律I＝eq\f(U,R)和電阻定律R＝ρeq\f(L,S)，可得v＝eq\f(U,nqρL)，自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速率由U、n、q、ρ和L共同決定，與d無(wú)關(guān)．分析可知C正確．]電阻、電阻定律的理解應(yīng)用4．歐姆不僅發(fā)現(xiàn)了歐姆定律，還研究了電阻定律．有一個(gè)長(zhǎng)方體金屬電阻，材料分布均勻，邊長(zhǎng)分別為a、b、c，且a>b>c.電流沿以下方向流過(guò)該金屬電阻，其中電阻阻值最小的是()A[選項(xiàng)A中電阻橫截面積最大，長(zhǎng)度最小，根據(jù)R＝ρeq\f(l,S)可知，其電阻最?。xA.]5．如圖8-1-13所示，厚度均勻的矩形金屬薄片邊長(zhǎng)lab＝10cm，lbc＝5cm.當(dāng)將A與B接入電壓為U的電路中時(shí)，通過(guò)的電流為1A．假設(shè)將C與D接入同一電路中，那么通過(guò)的電流為()圖8-1-13A．4A B．2AC.eq\f(1,2)A D.eq\f(1,4)AA[設(shè)沿AB方向的橫截面積為S1，沿CD方向的橫截面積為S2，那么eq\f(S1,S2)＝eq\f(1,2).設(shè)A與B接入電路中時(shí)的電阻為R1，C與D接入電路中時(shí)的電阻為R2，那么eq\f(R1,R2)＝eq\f(ρ\f(lab,S1),ρ\f(lbc,S2))＝eq\f(4,1).由歐姆定律得eq\f(I1,I2)＝eq\f(U/R1,U/R2)＝eq\f(1,4)，故I2＝4I1＝4A．選項(xiàng)A正確．]6．(2022·保定模擬)如圖8-1-14所示，一段長(zhǎng)為a、寬為b、高為c(a>b>c)的長(zhǎng)方體金屬導(dǎo)體，將其中的兩個(gè)對(duì)立面接入電路中時(shí)，最大的電阻為R，那么最小的電阻為()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：84370307】圖8-1-14A.eq\f(c2R,a2) B.eq\f(c2R,ab)C.eq\f(a2R,bc) D．RA[根據(jù)電阻定律知，最大電阻為R＝ρeq\f(a,bc)，最小電阻為R′＝ρeq\f(c,ab)＝ρeq\f(a,bc)×eq\f(c2,a2)＝eq\f(c2R,a2)，故A正確．]7．兩根完全相同的金屬裸導(dǎo)線(xiàn)，如果把其中的一根均勻拉長(zhǎng)到原來(lái)的2倍，把另一根對(duì)折后絞合起來(lái)，然后給它們分別加上相同電壓后，那么在相同時(shí)間內(nèi)通過(guò)它們的電荷量之比為()A．1∶4 B．1∶8C．1∶16 D．16∶1C[對(duì)于第一根導(dǎo)線(xiàn)，均勻拉長(zhǎng)到原來(lái)的2倍，那么其橫截面積必然變?yōu)樵瓉?lái)的eq\f(1,2)，由電阻定律可得其電阻變?yōu)樵瓉?lái)的4倍，第二根導(dǎo)線(xiàn)對(duì)折后，長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉?lái)的eq\f(1,2)，橫截面積變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，故其電阻變?yōu)樵瓉?lái)的eq\f(1,4).給上述變化后的裸導(dǎo)線(xiàn)加上相同的電壓，由歐姆定律得：I1＝eq\f(U,4R)，I2＝eq\f(U,R/4)＝eq\f(4U,R)，由I＝eq\f(q,t)可知，在相同時(shí)間內(nèi)，電荷量之比q1∶q2＝I1∶I2＝1∶16.]歐姆定律及U-I圖線(xiàn)8．(2022·宜昌模擬)如圖8-1-15所示，a、b分別表示由相同材料制成的兩條長(zhǎng)度相同、粗細(xì)均勻的電阻絲的伏安特性曲線(xiàn)，以下判斷中正確的選項(xiàng)是()圖8-1-15A．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(xiàn)表示電阻絲的阻值與電壓成正比B[圖線(xiàn)的斜率表示電阻的倒數(shù)，故Ra>Rb，C錯(cuò)誤；由R＝ρeq\f(l,S)知a的橫截面積較小，A錯(cuò)誤，B正確；由圖象知導(dǎo)體的電阻與電壓無(wú)關(guān)，D錯(cuò)誤．]9.某導(dǎo)體中的電流隨其兩端電壓的變化如圖8-1-16所示，那么以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()圖8-1-16A．加5V電壓時(shí)，導(dǎo)體的電阻約為5ΩB．加11V電壓時(shí)，導(dǎo)體的電阻約是1.4ΩC．由圖可知，隨著電壓的增大，導(dǎo)體的電阻不斷減小D．此導(dǎo)體為線(xiàn)性元件A[對(duì)某些導(dǎo)電器材，其伏安特性曲線(xiàn)不是直線(xiàn)，但曲線(xiàn)上某一點(diǎn)的eq\f(U,I)值仍表示該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電阻值．當(dāng)導(dǎo)體在加5V電壓時(shí)，電阻R1＝eq\f(U,I)＝5Ω，A正確；當(dāng)導(dǎo)體加11V電壓時(shí)，由圖知電流約為1.4A，電阻大于1.4Ω，B錯(cuò)誤；當(dāng)電壓增大時(shí)，eq\f(U,I)值增大，即電阻增大，導(dǎo)體為非線(xiàn)性元件，C、D錯(cuò)誤．]10．(2022·杭州五校聯(lián)考)如圖8-1-17所示為A、B兩電阻的伏安特性曲線(xiàn)，關(guān)于兩電阻的描述正確的選項(xiàng)是()圖8-1-17A．電阻A的阻值隨電流的增大而減小，電阻B阻值不變B．在兩圖線(xiàn)交點(diǎn)處，電阻A的阻值等于電阻B的阻值C．在兩圖線(xiàn)交點(diǎn)處，電阻A的阻值大于電阻B的阻值D．在兩圖線(xiàn)交點(diǎn)處，電阻A的阻值小于電阻B的阻值B[由題圖可知，電阻A圖線(xiàn)的斜率越來(lái)越大，故A的阻值隨電流的增大而增大，電阻B阻值不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；兩圖線(xiàn)的交點(diǎn)處電流和電壓均相同，由歐姆定律可知，兩電阻的阻值大小相等，選項(xiàng)B正確，C、D錯(cuò)誤．]電功、電功率、電熱的計(jì)算11．一只電飯煲和一臺(tái)洗衣機(jī)并聯(lián)接在輸出電壓為220V的交流電源上(其內(nèi)電阻可忽略不計(jì))，均正常工作．用電流表分別測(cè)得通過(guò)電飯煲的電流是5.0A，通過(guò)洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)的電流是0.50A，那么以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：84370308】A．電飯煲的電阻為44Ω，洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈的電阻為440ΩB．電飯煲消耗的電功率為1555W，洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為155.5WC．1min內(nèi)電飯煲消耗的電能為6.6×104J，洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)消耗的電能為6.6×103JD．電飯煲發(fā)熱功率是洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱功率的10倍C[由于電飯煲是純電阻元件，所以R1＝eq\f(U,I1)＝44Ω，P1＝UI1＝1100W，其在1min內(nèi)消耗的電能W1＝UI1t＝6.6×104J，洗衣機(jī)為非純電阻元件，所以R2≠eq\f(U,I2)，P2＝UI2＝110W，其在1min內(nèi)消耗的電能W2＝UI2t＝6.6×103J，其熱功率P熱≠P2，所以電飯煲發(fā)熱功率不是洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱功率的10倍．選C.]12．在研究微型電動(dòng)機(jī)的性能時(shí)，應(yīng)用如圖8-1-18所示的實(shí)驗(yàn)電路．當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R并控制電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)分別為0.5A和1.5V．重新調(diào)節(jié)R并使電動(dòng)機(jī)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)電流表和電壓表的示數(shù)分別為1A和14V．那么這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)輸出功率以及一分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量分別為()圖8-1-18A．14W,220J B．12W,220JC．11W,180J D．9W,180JC[電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)為純電阻元件，其線(xiàn)圈內(nèi)阻r＝eq\f(U,I)＝eq\f(1.5,0.5)Ω＝3Ω，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其輸出功率P＝I′U′－I′2r＝11W，電動(dòng)機(jī)一分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q＝I′2rt＝180J，應(yīng)選項(xiàng)C正確．]13．(多項(xiàng)選擇)如圖8-1-19所示，電源電動(dòng)勢(shì)E＝3V，小燈泡L的規(guī)格為“2V,0.4W〞，開(kāi)關(guān)S接1，當(dāng)滑動(dòng)變阻器調(diào)到R＝4Ω時(shí)，小燈泡L正常發(fā)光，現(xiàn)將開(kāi)關(guān)S接2，小燈泡L和電動(dòng)機(jī)M均正常工作．那么()圖8-1-19A．電源內(nèi)阻為1ΩB．電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為4ΩC．電動(dòng)機(jī)正常工作電壓為1VD．電源效率約為93.3%AD[小燈泡正常工作時(shí)的電阻RL＝eq\f(U2,P)＝10Ω，流過(guò)小燈泡的電流I＝eq\f(P,U)＝0.2A，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接1時(shí)，R總＝eq\f(E,I)＝15Ω，電源內(nèi)阻r＝R總－R－RL＝1Ω，A正確；當(dāng)開(kāi)關(guān)S接2時(shí)，電動(dòng)機(jī)M兩端的電壓UM＝E－Ir－U＝0.8V，C錯(cuò)誤；由于電動(dòng)機(jī)為非純電阻元件，由題條件無(wú)法求得電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻，B錯(cuò)誤；電源的效率η＝eq\f(E－Ir,E)＝eq\f(2.8V,3V)≈93.3%，D正確．]如下圖，電源內(nèi)阻不可忽略，電路中接有一小燈泡和一電動(dòng)機(jī)．小燈泡L上標(biāo)有“6V12W〞字樣，電動(dòng)機(jī)的線(xiàn)圈電阻RM＝0.5Ω.假設(shè)燈泡正常發(fā)光時(shí)，電源的輸出電壓為12V，此時(shí)()A．整個(gè)電路消耗的電功率為24WB．電動(dòng)機(jī)的熱功率為12WC．電動(dòng)機(jī)的輸出功率為12WD．電動(dòng)機(jī)的輸入功率為12WD[燈泡正常發(fā)光，那么電路電流I＝IL＝eq\f(PL,UL)＝2A．電路電流，由于不知電源電動(dòng)勢(shì)，無(wú)法求出整個(gè)電路消耗的電功率，故A錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)的熱功率PQ＝I2RM＝22×0.5W＝2W，故B錯(cuò)誤；燈泡正常發(fā)光時(shí)，電動(dòng)機(jī)電壓UM＝U－UL＝12V－6V＝6V，電動(dòng)機(jī)的輸入功率P＝UMI＝6×2W＝12W，電動(dòng)機(jī)的輸出功率P出＝P－PQ＝12W－2W＝10W，故C錯(cuò)誤，D正確．][考點(diǎn)綜合練]14．(2022·衡水模擬)一根導(dǎo)線(xiàn)兩端加上電壓U，導(dǎo)體中自由電子定向移動(dòng)的平均速率為v，現(xiàn)將導(dǎo)線(xiàn)均勻拉長(zhǎng)至橫截面半徑為原來(lái)的eq\f(1,2)，然后兩端加上電壓U，那么導(dǎo)線(xiàn)中自由電子定向移動(dòng)的平均速率為()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：84370309】A.eq\f(v,2) B.eq\f(\r(2)v,2)C.eq\f(v,4) D.eq\f(\r(2)v,4)C[橫截面的半徑變?yōu)樵瓉?lái)的eq\f(1,2)，可知面積變?yōu)樵瓉?lái)的eq\f(1,4)，由體積V＝LS不變，可知長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉?lái)的4倍．由電阻定律的表達(dá)式R＝ρeq\f(L,S)，可得變化后的電阻值為：R′＝ρeq\f(4L,\f(1,4)S)＝16R，由I＝eq\f(U,R)可知，電流變?yōu)閑q\f(I,16).由電流的微觀表達(dá)式I＝nqSv，可知v＝eq\f(I,nqS)，v′＝eq\f(I′,nqS′)，故v′＝eq\f(\f(1,16)I,nq\f(1,4)S)＝eq\f(1,4)v，C正確．]15．(2022·北京豐臺(tái)模擬)如圖8-1-20所示是某電路的示意圖，虛線(xiàn)框內(nèi)是超導(dǎo)限流器．超導(dǎo)限流器是一種短路故障電流限制裝置，它由超導(dǎo)部件和限流電阻并聯(lián)組成．當(dāng)通過(guò)超導(dǎo)部件的電流大于其臨界電流IC時(shí)，超導(dǎo)部件由超導(dǎo)態(tài)(可認(rèn)為電阻為零)轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)(可認(rèn)為是一個(gè)純電阻)，以此來(lái)限制故障電流．超導(dǎo)部件正常態(tài)電阻R1＝6Ω，臨界電流IC＝0.6A，限流電阻R2＝12Ω，燈泡L上標(biāo)有“6V,3W〞字樣，電源電動(dòng)勢(shì)E＝6V，內(nèi)阻忽略不計(jì)，那么以下判斷不正確的選項(xiàng)是()圖8-1-20A．當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)，通過(guò)燈L的電流為0.5AB．當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)，通過(guò)R2的電流為0.5AC．當(dāng)燈泡L發(fā)生故障短路時(shí)，通過(guò)R1的電流為1AD．當(dāng)燈泡L發(fā)生故障短路時(shí)，通過(guò)R2的電流為0.5AB[當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)，通過(guò)燈L的電流為IL＝eq\f(P,U)＝eq\f(3,6)A＝0.5A，選項(xiàng)A正確；當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)，超導(dǎo)部件處于超導(dǎo)狀態(tài)，那么通過(guò)超導(dǎo)部件的電流為0.5A，通過(guò)R2的電流為零，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)燈泡L發(fā)生故障短路時(shí)，超導(dǎo)部件處于