高考物理考点37 电路的基本概念和规律

高考物理考点37 电路的基本概念和规律

1 考点 37 电路的基本概念和规律 一、电流 1．电流 （1）定义：电荷的定向移动形成电流。 （2）条件：①有自由移动的电荷；②导体两端存在电压。 注意：形成电流的微粒有三种：自由电子、正离子和负离子。其中金属导体导电时定向移动的电荷是 自由电子，液体导电时定向移动的电荷是正离子和负离子，气体导电时定向移动的电荷是电子、正离子和 负离子。 （3）公式 ①定义式： ，q 为在时间 t 内穿过导体横截面的电荷量。 注意：如果是正、负离子同时定向移动形成电流，那么 q 是两种离子电荷量的绝对值之和。 ②微观表达式：I=nSve，其中 n 为导体中单位体积内自由电子的个数，q 为每个自由电荷的电荷量，S 为导体的横截面积，v 为自由电荷定向移动的速度。 （4）方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，与负电荷定向移动的方向相反。 注意：电流既有大小又有方向，但它的运算遵循算术运算法则，是标量。 （5）单位：国际单位制中，电流的单位是安培（A），常用单位还有毫安（mA）、微安（μA），1 mA=10–3 A，1 μA=10–6 A。[来源:#网] 2．电流的分类 方向不改变的电流叫直流电流；方向和大小都不改变的电流叫恒定电流；方向周期性改变的电流叫交 变电流。 3．三种电流表达式的比较分析 公式 适用范围 字母含义 理解 定义式 一切电路 q：①通过整个导体横截面的电荷量，不是 单位面积上的电荷量；②当异种电荷反向 通过某横截面时，所形成的电流是同向的， 应是 q=|q1|+|q2| 反应了 I 的大小，但 不能说 I∝q，I 正比 微观式 I=nSve 一切电路 n：导体单位体积内的自由电荷数 q：每个自由电荷的电荷量 S：导体的横截面积 n：自由电子定向移动的速度 从微观上看 n、q、S、v 决定了 I 的大小 决定式 金属、电解 液 U：导体两端的电压 R：电体本身的电阻 I 由 U、R 决定，I∝U， qI t qI t q t 1 t UI R 2 I 正比 二、电源的电动势 1．电源：通过非静电力做功使导体两端存在持续电压，将其他形式的能转化为电能的装置。 2．电动势 （1）定义：电动势在数值上等于非静电力把 1 C 的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。 （2）表达式： 。 （3）物理意义：反映电源把其他形式的能转化成电能的本领大小的物理量。 注意：电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，跟外电路无关。 （4）方向：电动势虽然是标量，但为了研究电路中电势分布的需要，规定由负极经电源内部指向正极 的方向（即电势升高的方向）为电动势的方向。 （5）电动势与电势差的比较 电动势 电势差 物理意义 反应电源内部非静电力做功把其他形式的 能转化为电能的情况 反应电路中电场力做功把电能转化为其他 形式的能的情况 定义式 E=W/q W 为电源的非静电力把正电荷从电源内 部由负极移到正极所做的功 U=W/q W 为电场力把电荷从电源外部由正极移 到负极所做的功 量度式 E=IR+Ir=U 外+U 内 U=IR 测量 利用欧姆定律间接测量 利用电压表测量 决定因素 与电源的性质有关 与电源、电路中的用电器有关 特殊情况 当电源断开时，路段电压值=电源的电动势 三、电阻、电阻定律 1．电阻 （1）定义式： 。 （2）物理意义：导体的电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小。 2．电阻定律： 。 3．电阻率 （1）物理意义：反映导体导电性能的物理量，是导体材料本身的属性。 （2）电阻率与温度的关系 ①金属的电阻率随温度的升高而增大； 1 R q WE  I UR  S LR  3 ②半导体的电阻率随温度的升高而减小； ③超导体：当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小为零，成为超导体。 4．对电阻、电阻定律的理解和应用 （1）电阻与电阻率的区别 ①电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量，电阻大的导体对电流的阻碍作用大。电阻率是反映 制作导体的材料导电性能好坏的物理量，电阻率小的材料导电性能好。 ②导体的电阻大，导体材料的导电性能不一定差；导体的电阻率小，电阻不一定小，即电阻率小的导 体对电流的阻碍作用不一定小。 ③导体的电阻、电阻率均与温度有关。 （2）电阻的决定式和定义式的区别 公 式 电阻定律的决定式 电阻的定义式[来源:Z+xx+k.Com][来源:|网] 说明了电阻的决定因素 提供了一种测定电阻的方法，并不 说明电阻与 U 和 I 有关 区 别[来 源:#网 Z#X#X#K] 只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解质溶液 适用于任何纯电阻导体 （3）导体形变后电阻的分析方法 某一导体的形状改变后，讨论其电阻变化应抓住以下三点： ①导体的电阻率不变。 ②导体的体积不变，由 V＝LS 可知 L 与 S 成反比。 ③在 ρ、L、S 都确定之后，应用电阻定律 求解。 （4）应用电阻定律时应注意的问题： ①对于输电线路的电阻，注意是两条导线的总电阻，输电线的长度等于两地距离的 2 倍。 ②利用比值法求解是解题的一种重要方法，可消除较多的未知量。 ③对于导体的长度变化问题，求电阻时，注意 中的 S 是否变化。 四、部分电路欧姆定律 1．部分电路欧姆定律 （1）内容：导体中的电流跟导体两端的电压 U 成正比，跟导体的电阻 R 成反比。 （2）表达式： 。 S LR  I UR  S LR  S LR  UI R 4 （3）适用条件：金属导电和电解液导电的纯电阻电路，即将电能全部转化为热能的电路。 注意：欧姆定律“二同” ①同体性：指 I、U、R 三个物理量必须对应同一段电路或同一段导体。 ②同时性：指 U 和 I 必须是导体上同一时刻的电压和电流。 2．欧姆定律不同表达式的物理意义 （1） 是欧姆定律的数学表达式，表示通过导体的电流 I 与电压 U 成正比，与电阻 R 成反比。 （2）公式 是电阻的定义式，它表明了一种测量电阻的方法，不能错误地认为“电阻跟电压成正 比，跟电流成反比”。 3．伏安特性曲线 （1）定义：纵坐标表示电流 I、横坐标表示电压 U 的关系图象。 （2）线性元件：伏安特性曲线是直线，欧姆定律适用的电学元件。 （3）非线性元件：伏安特性曲线为曲线，且欧姆定律不适用的电学元件。 4．对伏安特性曲线的理解 （1）图中，图线 a、b 表示线性元件，图线 c、d 表示非线性元件。 （2）图象的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故 RaQ，UIt>I2Rt。 （2）在非纯电阻电路中，由于 UIt>I2Rt，即 U>IR，欧姆定律 不再成立。 （3）处理非纯电阻电路的计算问题时，要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用 “电功=电热+其他能量”寻找等量关系求解。 （4）在解答这类问题时，很多同学没有辨明用电器是纯电阻还是非纯电阻，就直接用欧姆定律求解， 导致错误。 6．纯电阻电路和非纯电阻电路的比较 WP UIt  2 2 UP I R R  2QP I Rt  I UR  6 纯电阻电路 非纯电阻电路 元件特点 电路中只有电阻元件 除电阻外还有能把电能转化为其他形式的能的 用电器 欧姆定律 遵循欧姆定律： 不遵循欧姆定律：U＞IR 或 I＜ 能量转化 电流做功全部转化为电热 电流做功除转化为内能外，还要转化为其他形 式的能 元件举例 电阻、电炉丝 电动机、电解槽 电功与电热 ， ，W=Q ， ，W＞Q 电功率与热 功率 P 电=UI， ， ， P 电=UI， ， ， （2018·江西省九江市第三中学高二专项检测）一根横截面积为S 的铜导线，通过电流为 I。已经知道铜 的密度为 ρ，铜的摩尔质量为 M，电子电荷量为 e，阿佛加德罗常数为 NA，设每个铜原子只提供一个自由电 子，则铜导线中自由电子定向移动速率为 A． B． C． D． 【参考答案】A 【详细解析】设自由电子定向移动的速率为 v，导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为 t， 对铜导体研究：每个铜原子可提供一个自由电子，则铜原子数目与自由电子的总数相等，为： ，t 时间内通过导体截面的电荷量为：q=ne，则电流强度为： 得： ，故选 A。 UI R U R W UIt 2 2 UQ I Rt tR  W UIt 2Q I Rt 2 2 UP I R R 热 P P电 热 2P I R热 P P电 热＞ A MI N Se MINA Se INA M Se INASe M  A Svtn NM  ASveNqI t M   A MIv SN e 7 1．（2018·广西柳州高级中学高三冲刺模拟）下列关于电流的说法中正确的是 A．导体棒中电子运动的速率越大，电流越大 B．单位时间内通过导体横载面的电荷量越多，导体中的电流越大 C．因为电流既有大小也有方向，所以是矢量 D．闭合回路的导体做切割磁感线的运动就一定有感应电流 【答案】B 【解析】由电流的微观表达式：I=nesv，可知 v 大，不一定电流就大，故 A 错误；由电流定义式 可知，单位时间内通过导体横截面的电荷量多，导体中的电流就大，故 B 正确；电流有方向，但电流的 计算不适用于平行四边形定则，电流为标量；故 C 错误；闭合电路在磁场中做切割磁感线运动时，而闭 合电路中的磁通量不一定变化，闭合电路中就不一定会有感应电流，故 D 错误。 2．导线中的电流是 1 A，导线的横截面积为 1 mm2。 （1）在 1 s 内，有多少个电子通过导线的横截面（电子电荷量 e=1.6×10–19 C）? （2）自由电子的平均定向移动速率是多大（设导体每立方米内有 8.5 ×1028 个自由电子）? （3）自由电子沿导线移动 1 m，平均要多长时间？ 【答案】（1）6.25×1018 （2）7.4×10–5 m/s （3）3.8 h 【解析】（1）N= = = 个=6.25 ×1018 个 （2）由公式 I=neSv 得 v= = m/s=7.4×10–5 m/s （3）以这样的速率沿导线移动 1 m 需用时 t= s=3.8 h （2018·浙江省普通高校选考科目考试）—根细橡胶管中灌满盐水，两端用短粗铜丝塞住管口，管中盐 水柱长为 40 cm 时，测得电阻为 R，若溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同。现将管 中盐水柱均匀拉长至 50 cm(盐水体积不变，仍充满橡胶管）。则盐水柱电阻为 A． B． C． D． 【参考答案】D QI t q e It e 19 1 1 1.6 10   I neS 28 19 6 1 8.5 10 1.6 10 1 10      5 1 7.4 10 4 5 R 5 4 R 16 25 R 25 16 R 8 【详细解析】由电阻定律有 ，又 ，则 ， ，故 所以选项D 正确。 1．（2018·云南省永善一中高二期末）两根材料相同的均匀导线 A 和 B，其长度分别为 L 和 2L，串联在电 路中时，其电势的变化如图所示，下列说法正确的是 A．A 和 B 导线两端的电压之比为 3:2 B．A 和 B 导线两端的电压之比为 1:2 C．A 和 B 导线的横截面积之比为 2:3 D．A 和 B 导线的横截面积之比为 1:3 【答案】AD 【解析】由图可知，UA=10 V–4 V =6 V，UB=4 V–0=4 V，所以 UA:UB=3:2，故 A 正确，B 错误；根 据欧姆定律得，串联电路电压与电阻成正比，RA：RB=3：2，根据 ， ，则横截面积 之比 SA:SB=1:3，故 C 错误，D 正确。 2．温度能明显地影响金属导体和半导体材料的导电性能，在如图所示的图象中分别为某金属和某半导体的 电阻随温度变化的关系曲线，则 A．图线 1 反映半导体材料的电阻随温度的变化 B．图线 2 反映金属导体的电阻随温度的变化 C．图线 1 反映金属导体的电阻随温度的变化 D．图线 2 反映半导体材料的电阻随温度的变化 【答案】CD 【解析】图线 1 反映电阻随温度升高而增大的特性，是金属导体的电阻，图线 2 反映电阻随温度升高而 降低的特性，是半导体材料的电阻，故 CD 正确，AB 错误。 lR S V lS 2R l 240 50 R R      25 16R R  LR S LS R  9 （2018·江苏省苏州市高三第一次模拟）硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示， 图线 a 是该电池在某光照强度下路端电压 U 和电流 I 变化的关系图象（电池电动势不变，内阻不是定值）， 图线 b 是某电阻 R 的 U–I 图象。在该光照强度下将它们组成闭合回路时，下列说法中正确的是 A．硅光电池的内阻为 6 Ω B．硅光电池的总功率为 0.4 W C．硅光电池的内阻消耗的热功率为 0.32 W D．若将 R 换成阻值更大的电阻，硅光电池的输出功率增大 【参考答案】C 【详细解析】由图可知该电池的电源电动势为 3.6 V，由 可知内电压为 1.6 V，硅光电池 的内阻为 ，故 A 错误；硅光电池的总功率为 ，故 B 错误； 硅光电池的内阻消耗的热功率为 ，故 C 正确；若将 R 换成阻值更大的电阻， 电路中电阻两端的电压变大，但电流变小，硅光电池的输出功率不一定增大，故 D 错误。 1．如图是某导体的伏安特性曲线，由图可知正确的是 A．导体的电阻是 25 Ω B．导体的电阻是 0.04 Ω C．当导体两端的电压是 10 V 时，通过导体的电流是 0.4 A D．当通过导体的电流是 0.1 A 时，导体两端的电压是 2.5 V 【答案】ACD 【解析】由题图可知导体的电阻 ，选项A 正确，B 错误；当导体两端的电压是 10 RU U E 内 1.6 80.2 Ur I    内 3.6 0.2 W 0.72 WP EI   总 2 20.2 8 W 0.32 WP I r   热 5 Ω=25 Ω0.2 UR I  10 V 时，电流 ，选项 C 正确；当通过导体的电流是 0.1 A 时，导体两端的电压 U1=0.1×25 V=2.5 V，选项 D 正确。 【名师点睛】利用图象求电阻需要分析图示电阻是定值电阻还是变化的电阻。结合图象分析图象斜率表 示电阻还是表示电阻的倒数。 2．以下给出几种电学元件的电流与电压的关系图象，如图所示，下列说法中正确的是 A．这四个图象都是伏安特性曲线 B．这四种电学元件都是线性元件 C．①②是线性元件，③④是非线性元件 D．这四个图象中，直线的斜率都表示了元件的电阻 【答案】C 【解析】伏安特性曲线是以 I 为纵轴、U 为横轴即 I–U 图象，A 错误；只有过原点的直线表示的才是线 性元件，B 错误，C 正确；在 U–I 图象中，过原点的直线的斜率才是导体的电阻，D 错误。 （2018·内蒙古八中高二期中）如图所示是一个直流电动机提升重物的装置，重物质量 m=50 kg，电源 电压 U=100 V，不计各处的摩擦，当电动机以 v=0.9 m/s 的恒定速度将重物向上提升 1 m 时，电路中的电 流 I=5 A，g 取 10 m/s2，由此可知 A．电动机线圈的电阻 r=2 Ω B．电动机线圈的电阻 r=1 Ω C．此过程中无用功为 50 J D．该装置的效率为 90% 1 1 1 10 A=0.4 A25 UI R  11 【参考答案】AD 【 详 细 解 析 】 电 动 机 以 v=0.9 m/s 的 恒 定 速 度 将 重 物 向 上 提 升 ， ，对电动机 ，解得 ，故 A 项正确，B 项错误；此过程中 无用功 ，又 ，解得 ，故 C 项错误；该装置的效率 ，故 D 项正 确。 1．（2018·四川省成 都市第七中学高三零诊模拟）如上图所示，电源电动势 E=8V，内电阻为 r=0.5 ，“3 V， 3 W”的灯泡 L 与电动机 M 串联接在电源上，灯泡刚好正常发光，电动机刚好正常工作，电动机的线圈 电阻 R0=1.5 Ω，下列说法正确的是 A．通过电动机的电流为 1.6 A B．电动机的效率是 62.5% C．电动机的输入功率为 1.5 W D．电动机的输出功率为 3 W 【答案】D 【解析】灯泡 L 正常发光，通过灯泡的电流： ，电动机与灯泡串联，通过电动机的电流 ，故 A 错误；路端电压： ，电动机两端的电压： ， 电 动 机 的 输 入 功 率 ， 电 动 机 的 输 出 功 率 ： ，电动机的效率为： ，故 BC 错误， D 正确。 【名师点睛】由灯泡铭牌可知，可以求出灯泡额定电流，由串联电路特点可以求出通过电机的电流。 求出路端电 压，然后由 P=UI 求出电源的输入功率和电动机消耗的功率．则可求得效率。 2．一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加 0.3 V 的电压，电流为 0.3 A， 松开转轴，在线圈两端加电压为 2 V 时，电流为 0.8 A，电动机正常工作。求： （1）该电动机正常工作时，输入的电功率是多少? 500 NF mg  500 0.9 W 450 WP Fv   机 2P UI I r 机 2 Ωr  2W I rt无 ht v 500 J9W 无 90%P P P UI   机 机 1AL L L PI U  1AM LI I  7.5 VU E Ir   4.5 VM LU U U   4.5 1 W 4.5 WM MP U I   入 2 24.5 W 1 1.5 W 3 WM M MP U I I R     输出 3 100% 66.7%4.5    12 （2）电动机的机械功率是多少? 【答案】（1）1.6 W （2）0.96 W 【解析】（1）电动机不转动时，其消耗的电功全部转化为内能，故可视为纯电阻电路，由欧姆定律得 电动机线圈的电阻： 电动机转动时，消耗的电能转化为内能和机械能 其输入的电功率为：P 入=I1U1=0.8×2 W=1.6 W （2）电动机的机械功率：P 机=P 入–I2r=1.6 W–0.82×1 W=0.96 W 1．（2018·浙江省嘉兴市第一中学高一期中考试）如图所示是一款 MP4 播放器，随着这种产品的出现， 人们可以在旅途中观看电影，让原本枯燥的旅途变得充满乐趣。MP4 的充电电池多为锂电池，假设锂 电池的充电电流为 500 mA，则以下说法正确的是： A．1 s 内通过电池某一横截面的电荷量为 500 C B．该电池的电动势为 220 V C．充电过程把其他形式的能转化为电能 D．该电池内部也是由导体组成，所以有内阻 2．铜的摩尔质量为 M，密度为 ，每摩尔铜原子有 n 个自由电子，今有一横截面积为 S 的铜导线，当通过 的电流为 I 时，电子定向移动的平均速率为 A．光速 c B． C． D． 3．（2018·云南省玉溪市江川县高二期末考试）下列说法正确的是 A．欧姆定律只适用于纯电阻电路，不适用于非纯电阻电路 B．根据 R= 可知，对一个纯电阻而言 R 与 U 成正比，与 I 成反比 C．某些电路元件不遵守欧姆定律，它们的电压与电流之间的关系(U－I 线)乃非线性关系，比如某些晶体二 极管 D．在电路中，两点之间的电压就等于这两点的电势差，沿着电流的方向，各点的电势在降低 0.3 V= = =1Ω0.3 A Ur I  I neSM I neSM  MI neS U I 13 4．关于电功和电热的计算，下列说法正确的是 A．如果是纯电阻电路，电功可用公式 W=UIt 计算，也可用公式 W=I2Rt 计算 B．如果是纯电阻电路，电热可用公式 W=I2Rt 计算，但不能用公式 W=UIt 计算 C．如果不是纯电阻电路，电功只能用公式 W=I2Rt 计算 D．如果不是纯电阻电路，电热可用公式 W=I2Rt 计算，也可用公式 W=UIt 计算 5．（2018·湖南省长郡中学高三月考）如图所示，在输入电压U 恒定的电路上，将用电器 L 接在较近的 AB 两端时消耗的功率是 9 W，将它接在较远的 CD 两端时消耗的功率是 4 W。则 AC、BD 两根输电线消 耗的功率为 A．1 W B．2 W C．5 W D．13 W 6．如图所示，a、b 分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀的电阻丝的伏安特性曲线，下列判 断中正确的是 A．a 代表的电阻丝较粗 B．b 代表的电阻丝较粗 C．a 电阻丝的阻值小于 b 电阻丝的阻值 D．图线表示的电阻丝的阻值与电压成正比 7．（2018·普通高等学校高三招生全国统一考试模拟）如图甲所示，电动势为 E、内阻为 r 的电源与 R=6 Ω 的定值电阻、滑动变阻器 RP、开关 S 组成串联回路，已知滑动变阻器消耗的功率 P 与其接入电路的有效 阻值 RP 的关系如图乙所示。下列说法正确的是 14 A．电源的电动势 E= V，内阻 r=4 Ω B．图乙中 Rx=25 Ω C．定值电阻 R 消耗的最大功率为 0.96 W D．调整滑动变阻器 RP 的阻值可以得到该电源的最大输出功率为 1 W 8．一个电阻接在某电路中，消耗的功率为 110 W，通过 3 C 的电荷量时，有 330 J 的电能转化为内能，则 A．电阻所加电压为 330 V B．通过电阻的电流为 1 A C．电阻通电时间为 3 s D．这个电阻的阻值为 110 Ω 9．（2018·山东省高二期中）如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1 与电源 2 的路端电压随电流的变化的特性 图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线，如果把该小灯泡分别与电源 1、电源 2 单独连接，则下列 说法正确的是 A．电源 1 与电源 2 的内阻之比是 7:11 B．电源 1 与电源 2 的电动势之比是 1:2 C．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是 1:2 D．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是 1:2 10．如图表示两个大小不同的电阻的 I–U 图线，那么 4 10 5 15 A．电阻大的应是图线 A，两电阻串联后的 I–U 图线在区域Ⅰ B．电阻大的应是图线 B，两电阻串联后的 I–U 图线在区域Ⅲ C．电阻小的应是图线 A，两电阻并联后的 I–U 图线在区域Ⅰ D．电阻小的应是图线 B，两电阻并联后的 I–U 图线在区域Ⅲ 11．（2018·浙江省杭州市高考命题预测卷）如图所示，甲、乙两电路中电源完全相同，相同材料的电阻丝 A、B，长度分别是 L 和 2L；直径分别为 d 和 2d，在两电路中分别通过相同的电荷量 q 的过程中，下列 判断正确的是 A．A、B 的电阻之比 RA:RB=1:2 B．A、B 的电流 IA>IB C．A、B 的电压 UA>UB D．A、B 产生的电热 QA=QB 12．有四盏灯，如图所示连接在电路中，L1 和 L2 都标有“220 V，100 W”字样，L3 和 L4 都标有“220 V，40 W”字样，把电路接通后，四个灯都能发光。最暗的是 A．L3 B．L2 C．L1 D．L4 13．直流电动机 M 接在如图所示的电路中，理想电压表的示数是 20 V，理想电流表的示数是 1.0 A，限流 16 电阻 R=5.0 Ω，则可知 A．电动机的机械功率是 20 W B．电阻 R 消耗的电功率是 5 W C．电动机线圈的电阻是 20 Ω D．电动机产生的电热功率是 20 W 14．（2018·浙江省杭州市高考命题预测卷）电动自行车是生活中重要的交通工具，某品牌电动自行车的铭 牌如下： 车型：20’电动自行车 电池规格：DC 36V 20 寸（车轮直径：508mm） 36V　8Ah（蓄电池） 整车质量：40kg 额定转速：240r/min（转/分） 外形尺寸：L1800mm×W650mm×H1100mm 额定输出功率：171W 电机：后轮驱动、直流永磁式电机 额定工作电压/电流：36V/5A 根据此铭牌中的有关数据，下列说法正确的是 A．电动车的电动机内阻为 7.2 Ω B．充满电时蓄电池需要的能量 E=288 J C．额定功率下行驶时，电动机的效率为 95% D．充满电后，在额定功率下连续行驶的最长时间为 2 h 15．如图甲所示，其中 R 两端的电压 U 随通过该电阻的直流电流 I 的变化关系如图乙所示，电源的电动势 为 7.0 V（内阻不计），且 R1=1 000 Ω（不随温度变化）。若改变 R2，使 A、B 与 B、C 间的电压相等， 这时 17 A．R 的阻值为 1 000 Ω B．R 的阻值为 1 500 Ω C．通过 R 的电流为 1.5 mA D．通过 R 的电流为 2.0 mA 16．（2018·山东省德州市高一下学期期末）如图所示．电源电动势E=6 V，内阻 ，定值电阻 与电动机 M 串联接在电源上，开关闭合后，理想电流表示数为 1 A，电动机刚好正常工作，电动机的 线圈电阻 。下列说法中正确的是 A．定值电阻消耗的热功率 2 W B．电动机的输出功率为 2.5 W C．电动机的输出功率为 3 W D．电源的输出功率是 6 W 17．如图甲所示的电路中，电源电动势为 3.0 V，内阻不计，L1、L2、L3 为 3 个特殊材料制成的相同规格的 小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。当开关 S 闭合时 1 Ωr  2 ΩR  0 0.5 ΩR  18 A．L3 两端的电压为 L1 的 4 倍 B．通过 L3 的电流为 L2 的 2 倍 C．L1、L2、L3 的电阻都相同 D．L3 消耗的电功率为 0.75 W 18．（2018·黑龙江省齐齐哈尔市高二期末）一个理想变压器原线圈输入功率为 P=260 W，原、副线圈匝数 比为 =3:1，其副线圈两端接一内阻为 r=5 Ω 的电动机，此电动机正以速度 v=0.8 m/s 匀速向上提 升质量为 m=10 kg 的重物，已知重力加速度 g=10 m/s²。则图中理想的电流表和电压表的示数为多大? 19．如图是家用电饭煲的电路原理图。将电饭煲接到稳压电源上，当开关接通“加热”挡时，电热丝以额定功 率给食物加热，当食物蒸熟后，开关接通“保温”挡，给食物保温，这时电热丝的功率为其额定功率的 ，电流为 1.4 A，已知分压电阻的阻值 R=100 Ω。求： 20．（2016·上海卷）电源电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的能力，因此 A．电动势是一种非静电力 B．电动势越大，表明电源储存的电能越多 C．电动势的大小是非静电力做功能力的反映 D．电动势就是闭合电路中电源两端的电压 2．D【解析】单位长度的质量为 ；单位长度内原子的个数为 ；每个铜原子可 1 2:n n 1 9 M Sl  A A M SNN NM M    19 以提供一个自由电子，故电子的个数为 ；电流 ；而 ，解得 ， 故选项 D 正确。 3．AC【解析】欧姆定律只适用于纯电阻电路，不适用于非纯电阻电路，如电动机等，A 正确；电阻的大小 和电阻本身的性质有关，和电压、电流无关，B 错误；某些电路元件不遵守欧姆定律，它们的电压与电 流之间的关系(U－I 线)乃非线性关系，比如某些晶体二极管，C 正确；沿着电流的方向，通过电阻后， 才有电势的降落，D 错误。 4．A【解析】因对于纯电阻适用于欧姆定律，则如果是纯电阻电路，电功可用公式 W=UIt 计算，也可用公 式 W=I2Rt 计算，选项 A 正确，B 错误；非纯电阻不适用于欧姆定律，则如果是非纯电阻电路，电功只 能用公式 W=UIt 计算，不能用公式 W=I2Rt 计算，故选项 CD 错误；故选 A。 【名师点睛】此题考查了电功的公式的应用问题；要知道对于纯电阻电路中，电功可以用 W=UIt=I2Rt= 来计算；但是对于非纯电阻电路（电动机或者电解槽等），由于不适用欧姆定律则只能用 W=UIt 来求解电功率，这是应该注意的问题。 5．B【解析】设用电器 L 连接在 A、B 两点时，电路的电流为 I1，则 ，若将用电器 L 接 C、D 两点时，电路的电流为 I2，则 ，由以上两式可得： ，若将用电器 L 接 C、D 两 点时，电源的功率为：P3=UI2，则 即 ，所以导线 AC 和 BC 消耗的总功 率为：P=P3-P2=6 W-4 W=2 W，故应选 B。~网 6．B【解析】I–U 图线的斜率表示电阻的倒数，根据斜率比较电阻的大小。根据电阻定律 R= 比较电阻 丝的粗细。图线的斜率表示电阻的倒数，图线 a 的斜率小于图线 b 的斜率，所以 a 的电阻大于 b 的电阻， 根据电阻定律 R= 知，长度相同，材料相同，a 的横截面积小，b 的横截面积大，故 AC 错误，B 正 确。电阻的大小与电压、电流无关，故 D 错误。 7．BC【解析】当 RP=R+r=10 Ω 时，滑动变阻器消耗的功率最大，R=6 Ω，可得内阻 r=4 Ω，最大功率 ，解得 E=4 V，选项 A 错误；滑动变阻器的阻值为 4 Ω 时消耗的功率与阻值 Rx 时消耗的功率相等，有 4Rx=（R+r）2，解得 Rx=25 Ω，选项 B 正确；当回路的电流最大时，定值电阻 R 消耗的功率最大，故最大功率为 ，选项 C 正确；当外电路电阻与内阻相等时，电 ASNn M  q neI t t  lt v =l Il MIv t ne neS  2 tU R 2 1 1 9 WLP I R  2 2 2 4 WLP I R  1 2: 3: 2I I  1 1 2 2 P UI P UI 2 3 1 1 2 9 W=6 W3 IP PI   L S L S   2 0.4 W4 EP R r  2 0.96 WE RR r      20 源输出功率最大，本题中定值电阻 R 的阻值已经大于内阻的阻值，故滑动变阻器 RP 的阻值为零时，电 源的输出功率最大，最大功率为 ，选项 D 错误。 【名师点睛】此题是闭合电路欧姆定律及电功率的讨论问题；关键是知道当外电路电阻变化时，当外电 路电阻等于内阻时电源的输出功率最大，外电阻越接近内阻时电源的输出功率越大。 8．BCD【解析】由W=qU 知电阻所加电压 U= =110 V，A 错误；由 P=IU 得 I= =1 A，B 正确；由 W=Pt 得通电时间 t=3 s，C 正确；由 R= ，得 R=110 Ω，D 正确。 10．BC【解析】由图看出，图线A 的斜率大于图线 B 的斜率，根据欧姆定律得知，图线的斜率等于电阻的 倒数，则电阻大的应是图线 B。两电阻串联后总电阻大于任何一个电阻，其斜率小于图线 B 的斜率， 则两电阻串联后的 I–U 图线在区域Ⅲ，故 A 错误，B 正确；由上知道，电阻小的应是图线 A，两电阻 并联后总小于任何一个电阻，其斜率大于图线 B 的斜率，则两电阻并联后的 I–U 图线在区域Ⅰ，故 C 正确，D 错误。#网 【名师点睛】电阻的伏安特性曲线 I–U 图线的斜率等于电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，斜率越小， 电阻越大。两电阻并联后总电阻比任何一个电阻都小，串联后总电阻比任何一个电阻都大。 11．C【解析】根据电阻定律得 ， ，解得RA:RB=2:1，故 A 错误。根据闭合 电路欧姆定律得：I= ，E 和 r 相等，RA>RB，则 IAUB，故 C 正确。电阻产生的电热为 Q=I2Rt，又 It=q，U=IR，得 Q=qU， 因 UA>UB，q 相等，所以 QA>QB，故 D 错误。 12．A【解析】根据公式 可得 和 的电阻小于 和 的电阻，因为通过 和 的电流之和等 于 的电流，所以通过 的电流大于 的电流，通过 的电流小于 的电流，根据公式 可 2 0.96 WE RR r      W q P U U I 21 π4 A L LR S d    2 2 1 π 24 =B LR d  E R r 2UP R 1L 2L 3L 4L 2L 3L 1L 1L 2L 3L 4L 2P I R 21 得 ， ，因为 和 并联，所以电压相等，根据公式 可得 ，所以 ， 。所以 最暗，故 A 正确。 【名师点睛】根据额定电压和额定功率，由功率公式比较两种灯泡的电阻大小。根据公式 比较 和 、 和 功率的大小。根据公式 ，比较 和 功率大小。再确定哪个灯泡功 率最小。 14 ． C 【 解 析 】 电 动 机 不 是 纯 电 阻 电 路 ， 则 不 能 通 过 欧 姆 定 律 求 解 电 阻 ， 即 电 动 机 内 阻 ，选项 A 错误；充满电时蓄电池需要的能量 Q=UIt=36×8×3600=1.0368×106J， 故 B 错误；额定功率下行驶时，电动机的效率为 ，选项 C 正确；充满 电后，在额定功率下连续行驶的最长时间为 ，选项 D 错误。 15．C【解析】将 R1 电阻的伏安特性曲线在坐标中作出，两图线的交点为电阻的工作点，由图可知，此时 电流为 3 mA，要使 A、B 与 B、C 之间的电压相等，则 B、C 两端的电压为 3.5 V，并且两电阻中的电 流 相 等 ， 由 图 可 知 ， 此 时 符 合 条 件 的 只 有 1.5 mA ， 这 时 R 的 电 压 为 2 V ， 由 ，故 C 正确，ABD 错误。 1 2P P 4 3P P 2L 3L 2UP R 2 3P P 1 2 3P P P  4 3P P 3L 2P I R 1L 2L 3L 4L 2UP R 2L 3L 36 7.25 UR I     171= 100% 95%36 5 P UI    出 36 8 h=1.68 h171t  3 2 kΩ=1.3 kΩ1.5 10 UR I    22 17．D【解析】当开关 S 闭合稳定后，灯泡 L3 的电压等于 3 V，由图读出其电流 I3=0.25 A，则灯泡 L3 的电 阻 ，灯泡 L2、L1 串联，电压等于 1.5 V，由图读出其电流 I2=I3=0.20 A，灯泡 L2、L3 的电 阻均为 。以上分析知，灯 L3 两端的电压为灯 L1 的 2 倍，灯 L3 的电流并不等于 L2 的 2 倍， 故 AB 错误；L1、L2、L3 的电阻分别为 7.5 Ω、7.5 Ω 和 12 Ω，故 C 错误；L3 消耗的功率 P3=U3I3=0.75 W。故 D 正确。故选 D。…网 【名师点睛】此题考查电阻的伏安特性曲线以及欧姆定律的应用；解决本题的关键注意伏安特性曲线 不是直线，根据对应的电压找对应的电流。 18．2 A 130 V 【解析】电动机的输出功率 电动机消耗的功率 得副线圈的电流大小为 由理想变压器原副线圈电流关系得出原线圈中电流 由 可得原线圈电压 =130 V 19．（1）140 V （2）210 V （3）882 W 3 3 3 12UR I   2 2 2 7.5UR I   P Tv mgv 机 2 0 2P P I r mgr   0 2 6 AP mgvI r   2 1 2 1 2 AnI In  0 1 1P U I 0 1 1 PU I 23 20．C【解析】电动势是反映电源通过非静电力做功将其他形式的能转化为电势能本领的物理量，电动势越 大说明这种转化本领越强，但不能说明储存的电能越多，故选项 AB 错误、C 正确；闭合电路中电源两 端电压大小等于外电压大小，故选项 D 错误。