新高考物理一輪復(fù)習(xí)分層提升練習(xí)專(zhuān)題49 電流的計(jì)算、電阻定律、歐姆定律與伏安特性曲線、電功與焦耳定律（原卷版）

專(zhuān)題49電流的計(jì)算、電阻定律、歐姆定律與伏安特性曲線、電功與焦耳定律導(dǎo)練目標(biāo)導(dǎo)練內(nèi)容目標(biāo)1電流的計(jì)算目標(biāo)2電阻定律目標(biāo)3歐姆定律與伏安特性曲線目標(biāo)4電功與焦耳定律【知識(shí)導(dǎo)學(xué)與典例導(dǎo)練】電流的計(jì)算公式公式含義定義式I＝eq\f(q,t)eq\f(q,t)反映了I的大小，但不能說(shuō)I∝q，I∝eq\f(1,t)微觀式I＝nqSv從微觀上看n、q、S、v決定了I的大小決定式I＝eq\f(U,R)I由U、R決定，I∝UI∝eq\f(1,R)注意：電解液導(dǎo)電異種電荷反向通過(guò)某截面，q＝|q1|＋|q2|電子繞核旋轉(zhuǎn)等效電流FFvSKIPIF1<0，T為周期，SKIPIF1<0【例1】現(xiàn)有一根橫截面積為S的金屬導(dǎo)線，通過(guò)的電流為I，設(shè)每個(gè)金屬原子可貢獻(xiàn)一個(gè)自由電子．已知該金屬的密度為SKIPIF1<0，摩爾質(zhì)量為M，電子的電荷量絕對(duì)值為e，阿伏加德羅常數(shù)為SKIPIF1<0，下列說(shuō)法正確的是（

）A．單位體積的導(dǎo)電的電子數(shù)為SKIPIF1<0B．單位質(zhì)量的導(dǎo)電的電子數(shù)為SKIPIF1<0C．該導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的平均速率為SKIPIF1<0D．該導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的平均速率為SKIPIF1<0E．該導(dǎo)線中自由電子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率約為真空中光速大小電阻定律公式?jīng)Q定式定義式R＝ρeq\f(l,S)R＝eq\f(U,I)區(qū)別指明了電阻的決定因素提供了一種測(cè)定電阻的方法，電阻與U和I無(wú)關(guān)適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體和分布均勻的導(dǎo)電介質(zhì)適用于任何純電阻導(dǎo)體相同點(diǎn)都不能反映電阻的實(shí)質(zhì)(要用微觀理論解釋)【例2】一根細(xì)橡膠管中灌滿鹽水，兩端用短粗銅絲塞住管口，管中鹽水柱長(zhǎng)為SKIPIF1<0時(shí)，測(cè)得電阻為SKIPIF1<0，若溶液的電阻隨長(zhǎng)度、橫截面積的變化規(guī)律與金屬導(dǎo)體相同．現(xiàn)將管中鹽水柱均勻拉長(zhǎng)至SKIPIF1<0（鹽水體積不變，仍充滿橡膠管）．則鹽水柱電阻為（

）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0歐姆定律與伏安特性曲線1.歐姆定律的“二同”(1)同體性:指I、U、R三個(gè)物理量必須對(duì)應(yīng)同一段電路或同一段導(dǎo)體。(2)同時(shí)性:指U和I必須是導(dǎo)體上同一時(shí)刻的電壓和電流。2.I-U圖像與U-I圖像【例3】a、b兩電阻的伏安特性曲線如圖所示，圖中α=45°，關(guān)于兩電阻的描述正確的是（）A．電阻a的阻值隨電流的增大而增大B．因I-U圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)，故電阻b的阻值R=SKIPIF1<0=1.0ΩC．在兩圖線的交點(diǎn)處，電阻a的阻值等于電阻b的阻值D．在兩圖線的交點(diǎn)處，電阻a的阻值小于電阻b的阻值電功與焦耳定律1．純電阻電路與非純電阻電路的比較純電阻電路非純電阻電路實(shí)例白熾燈、電爐、電飯鍋、電熱毯、電熨斗等工作中的電動(dòng)機(jī)、電解槽、日光燈等能量轉(zhuǎn)化電路中消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能W＝Q電路中消耗的電能除轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還轉(zhuǎn)化為其他形式的能W>Q電功的計(jì)算W＝UIt＝I2Rt＝eq\f(U2,R)tW＝UIt電熱的計(jì)算Q＝UIt＝I2Rt＝eq\f(U2,R)tQ＝I2Rt電功率的計(jì)算P＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)P＝UI電熱功率的計(jì)算P熱＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)P熱＝I2R注意：在非純電阻電路中，eq\f(U2,R)t既不能表示電功，也不能表示電熱；eq\f(U2,R)既不能表示電功率，也不能表示電熱功率。(因?yàn)闅W姆定律不成立)2．電動(dòng)機(jī)(或電解槽)的功率關(guān)系P入＝P出＋P熱或IU＝P出＋I(xiàn)2r。[r為電動(dòng)機(jī)線圈(或電解液)的電阻]注意：電動(dòng)機(jī)在通電但是卡住不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相當(dāng)于純電阻電路?！纠?】如圖所示的電路中，電壓表、電流表均視為理想電表，電源電動(dòng)勢(shì)E=16V，電源內(nèi)阻忽略不計(jì)，電阻R=1Ω，小型直流電動(dòng)機(jī)M的內(nèi)阻r=0.2Ω。閉合開(kāi)關(guān)S后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電壓表示數(shù)UV=11V，電動(dòng)機(jī)以v=0.5m/s勻速豎直向上提升質(zhì)量為m的重物，取g=10m/s2，則（）A．電流表的示數(shù)為5A B．電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率為5WC．電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為25W D．重物的質(zhì)量為10kg【多維度分層專(zhuān)練】1．長(zhǎng)度為l、橫截面積為S，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為n的均勻?qū)w，在導(dǎo)體兩端加上電壓U，于是導(dǎo)體中有勻強(qiáng)電場(chǎng)產(chǎn)生，在導(dǎo)體中移動(dòng)的自由電子（-e）受勻強(qiáng)電場(chǎng)的作用而加速，但又和做熱運(yùn)動(dòng)的陽(yáng)離子碰撞而減速，這樣邊反復(fù)碰撞邊向前移動(dòng)。阻礙電子向前運(yùn)動(dòng)的阻力大小與電子移動(dòng)的平均速率v成正比，其大小可以表示成kv（k為恒量）。電場(chǎng)力和碰撞的阻力平衡時(shí)，導(dǎo)體中形成了恒定電流，則該導(dǎo)體的電阻是（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<02．一不帶電的均勻金屬圓線圈，繞通過(guò)圓心且垂直于線圈平面的軸勻速率轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中不會(huì)有電流通過(guò)；若線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度大小發(fā)生變化，線圈中會(huì)有電流通過(guò)，這個(gè)現(xiàn)象被稱(chēng)為斯泰瓦—托爾曼效應(yīng)。這一現(xiàn)象可解釋為：當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度大小變化時(shí)，由于慣性，自由電子與線圈中的金屬離子間產(chǎn)生定向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而形成電流。若此線圈在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中突然停止轉(zhuǎn)動(dòng)，由于電子在導(dǎo)線中運(yùn)動(dòng)會(huì)受到沿導(dǎo)線的平均阻力，所以只會(huì)形成短暫的電流。已知該金屬圓線圈周長(zhǎng)為L(zhǎng)、橫截面積為S、單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為n，電子質(zhì)量為m、電荷量為e，自由電子受到的平均阻力大小與電子定向移動(dòng)的速率成正比，比例系數(shù)為k。若此線圈以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)突然停止轉(zhuǎn)動(dòng)（減速時(shí)間可忽略不計(jì)），此后，下列說(shuō)法正確的是（）A．線圈中電流方向與線圈原轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同B．自由電子在線圈中運(yùn)動(dòng)的線速度均勻減小C．自由電子沿著線圈運(yùn)動(dòng)的路程為SKIPIF1<0D．通過(guò)線圈橫截面的電荷量為SKIPIF1<03．如圖所示，電路中SKIPIF1<0、SKIPIF1<0是材料相同、上下表面均為正方形的長(zhǎng)方體導(dǎo)體，SKIPIF1<0、SKIPIF1<0厚度相同，SKIPIF1<0的上下表面積大于SKIPIF1<0的上下表面積。閉合開(kāi)關(guān)后，以下判斷正確的是（）A．通過(guò)SKIPIF1<0的電流大于通過(guò)SKIPIF1<0的電流 B．SKIPIF1<0兩端的電壓小于SKIPIF1<0兩端的電壓C．SKIPIF1<0兩端的電壓等于SKIPIF1<0兩端的電壓 D．SKIPIF1<0的電功率小于SKIPIF1<0的電功率4．如圖所示，有兩個(gè)同種材料制成的金屬柱體，橫截面為正方形，柱體高均為h，大柱體橫截面邊長(zhǎng)為a，小柱體橫截面邊長(zhǎng)為b，當(dāng)通有圖示方向相同大小的電流時(shí)，以下說(shuō)法正確的是（）A．從圖示電流方向看大柱體與小柱體的電阻之比為SKIPIF1<0B．從圖示電流方向看大柱體與小柱體的電阻之比為SKIPIF1<0C．若加上豎直向下的磁場(chǎng)，大柱體與小柱體的前后表面產(chǎn)生的電勢(shì)差之比為SKIPIF1<0D．若加上豎直向下的磁場(chǎng)，大柱體與小柱體的前后表面產(chǎn)生的電勢(shì)差之比為15．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(shuō)法正確的是（）A．對(duì)應(yīng)于B點(diǎn)的電阻為12ΩB．對(duì)應(yīng)于B點(diǎn)的電阻為40ΩC．工作狀態(tài)從A變化到B時(shí)，導(dǎo)體的電阻因溫度的影響改變了1ΩD．工作狀態(tài)從A變化到B時(shí)，導(dǎo)體的電阻因溫度的影響改變了9Ω6．金屬導(dǎo)電是一個(gè)典型的導(dǎo)電模型，值得深入研究。一金屬直導(dǎo)線電阻率為ρ，若其兩端加電壓，自由電子將在靜電力作用下定向加速，但電子加速運(yùn)動(dòng)很短時(shí)間就會(huì)與晶格碰撞而發(fā)生散射，緊接著又定向加速，設(shè)每一次加速的時(shí)間為SKIPIF1<0，每次加速的末速度為v，這個(gè)周而復(fù)始的過(guò)程可簡(jiǎn)化為電子沿導(dǎo)線方向勻速運(yùn)動(dòng)。我們將導(dǎo)線中電流與導(dǎo)線橫截面積的比值定義為電流密度，其大小用j表示，可以“精細(xì)”描述導(dǎo)線中各點(diǎn)電流的強(qiáng)弱。設(shè)該導(dǎo)線內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度為E，單位體積內(nèi)有n個(gè)自由電子，電子電荷量為e，質(zhì)量為m，電子在導(dǎo)線中定向運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的平均阻力為f。則下列表達(dá)式正確的是（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<07．某一熱敏電阻其阻值隨溫度的升高而減小，在一次實(shí)驗(yàn)中，將該熱敏電阻與一小燈泡串聯(lián)，通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖所示，M為兩元件的伏安曲線的交點(diǎn)。則關(guān)于熱敏電阻和小燈泡的下列說(shuō)法中正確的是（

）A．圖中圖線a是小燈泡的伏安曲線，圖線b是熱敏電阻的伏安曲線B．圖中圖線b是小燈泡的伏安曲線，圖線a是熱敏電阻的伏安曲線C．圖線中的M點(diǎn)，表示該狀態(tài)小燈泡的電阻大于熱敏電阻的阻值D．圖線中M點(diǎn)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)，小燈泡的功率與熱敏電阻的功率相等8．如圖所示，若令x軸和y軸分別表示某個(gè)物理量，則圖像可以反映某種情況下物理量之間的關(guān)系，圖線上任一點(diǎn)的切線斜率、圖線與x軸圍成的面積有時(shí)也有相應(yīng)的物理含義。A為圖線上一點(diǎn)，過(guò)A點(diǎn)作圖線的切線交y軸于M點(diǎn)，過(guò)A點(diǎn)作垂線交x軸于N點(diǎn)，切線AM的斜率記為k，圖線與x軸圍成的陰影面積記為S。下列說(shuō)法正確的是（

）A．對(duì)于一段只含有電熱元件的電路，若x軸表示電流I，y軸表示電壓U，斜率k可以表示電熱元件的電阻大小B．對(duì)于某電容器的充電過(guò)程，若x軸表示電量q，y軸表示電容器兩端電壓U，斜率k可以表示電容器的電容大小C．對(duì)于做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)的物體，若x軸表示運(yùn)動(dòng)時(shí)間t，y軸表示物體所受合力F，面積S可以表示時(shí)間t內(nèi)的合外力沖量大小D．對(duì)于做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，若x軸表示半徑r，y軸表示角速度ω，面積S可以表示對(duì)應(yīng)半徑變化的線速度大小的變化9．某型號(hào)手機(jī)電池的背面印有如圖所示的一些符號(hào)，另外在手機(jī)使用說(shuō)明書(shū)上還寫(xiě)有“通話時(shí)間SKIPIF1<0，待機(jī)時(shí)間SKIPIF1<0”。則該手機(jī)通話和待機(jī)時(shí)的功率分別約為（）A．SKIPIF1<0，SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0，SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0，SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0，SKIPIF1<010．如圖所示為汽車(chē)啟動(dòng)電路原理圖，汽車(chē)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)車(chē)燈會(huì)瞬間變暗。在打開(kāi)車(chē)燈的情況下，電動(dòng)機(jī)未啟動(dòng)時(shí)電流表的示數(shù)為10A；電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流表的示數(shù)為58A。已知電源的電動(dòng)勢(shì)為12.5V，內(nèi)阻為SKIPIF1<0，設(shè)電流表的內(nèi)阻不計(jì)、車(chē)燈的電阻不變。則（）A．車(chē)燈的電阻為SKIPIF1<0B．電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為SKIPIF1<0C．打開(kāi)車(chē)燈、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸入功率為480WD．打開(kāi)車(chē)燈、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電源的工作效率為60%11．新冠肺炎患者中有13%的重癥患者和6%的危重患者需要給予及時(shí)的呼吸機(jī)治療，呼吸機(jī)成為生死攸關(guān)的戰(zhàn)略資源。呼吸機(jī)的核心部件之一是呼吸機(jī)馬達(dá)。下圖是國(guó)內(nèi)某制造商生產(chǎn)的呼吸機(jī)的馬達(dá)主要參數(shù)。下列說(shuō)明正確的是（）呼吸機(jī)馬達(dá)額定電壓24V空載電流0.2A額定轉(zhuǎn)速30000rpm額定負(fù)載扭矩100mN·m額定電流1.9A額定輸出功率32WA．額定電流狀態(tài)下，馬達(dá)內(nèi)阻等消耗功率為13.6WB．利用空載狀態(tài)的參數(shù)，計(jì)算出馬達(dá)的內(nèi)阻是120ΩC．