2021届高考物理一轮复习课后限时集训23电流电阻电功及电功率含解析

2021届高考物理一轮复习课后限时集训23电流电阻电功及电功率含解析

电流、电阻、电功及电功率 建议用时：45分钟 ‎1.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代表的电阻丝的电阻小于b代表的电阻丝的电阻 D．图线表示的电阻丝的电阻与电压成正比 B　[b图线的斜率大，表示电阻小，由电阻定律R＝ρ，可知b代表的电阻丝较粗，选项B正确，A、C错误；电阻是导体本身的性质，与电阻两端的电压无关，选项D错误。]‎ ‎2．在长度为l，横截面积为S、单位体积内自由电子数为n的金属导体两端加上电压，导体中就会产生匀强电场。导体内电荷量为e的自由电子在电场力作用下先做加速运动，然后与做热运动的阳离子碰撞而减速，如此往复……，所以，我们通常将自由电子的这种运动简化成速率为v(不随时间变化)的定向运动。已知阻碍电子运动的阻力大小与电子定向移动的速率v成正比，即Ff＝kv(k是常量)，则该导体的电阻应该等于(　　)‎ A. B． ‎ C. D． B　[电子定向移动，由平衡条件得，kv＝e，则U＝，导体中的电流I＝neSv，电阻R＝＝，选项B正确。]‎ ‎3．(2019·泉州模拟)某金属导线的电阻率为ρ，电阻为R，现将它均匀拉长到直径为原来的一半，那么该导线的电阻率和电阻分别变为(　　)‎ A．4ρ和4R B．ρ和4R C．ρ和16R D．16ρ和16R C　[因温度和材料不变，所以电阻率不变；将导线均匀拉长到直径为原来的一半，则横截面积变为原来的，长度为原来的4倍，根据电阻定律公式：R0＝ρ＝16·ρ＝16R 6‎ ‎，选项C正确。]‎ ‎4.有两个同种材料制成的导体，两导体为横截面为正方形的柱体，柱体高均为h，大柱体截面边长为a，小柱体截面边长为b，则(　　)‎ A．从图示电流方向看，大、小柱体电阻比为a∶b B．从图示电流方向看，大、小柱体电阻比为1∶1‎ C．若电流方向竖直向下，大、小柱体电阻比为a∶b D．若电流方向竖直向下，大、小柱体电阻比为a2∶b2‎ B　[由电阻定律得R＝ρ，所以大柱体的电阻为，小柱体的电阻为，所以大、小柱体的电阻之比为1∶1，A错误，B正确；若电流方向竖直向下，大、小柱体的电阻之比为b2∶a2，C、D错误。]‎ ‎5.(2019·杭州模拟)电线是家庭装修中不可或缺的基础建材，电线的质量直接关系到用电安全。某型号电线每卷长度为L＝100 m，铜丝直径为D＝1.6 mm。为检验其是否采用了导电性能比较差的劣质铜，现给整卷电线加上U＝1.50 V恒定电压，测得通过电线的电流为I＝1.20 A，由此可知此电线所用铜的电阻率约为(　　)‎ A．1.7×10－9 Ω·m B．2.5×10－8 Ω·m C．1.1×10－7 Ω·m D．5.0×10－6 Ω·m B　[整卷电线的电阻R＝＝1.25 Ω，由电阻定律得R＝ρ，S＝πD2，联立解得铜的电阻率ρ＝2.5×10－8 Ω·m，选项B正确。]‎ ‎6.(多选)两个电阻R1、R2的伏安特性曲线如图所示，由图可知(　　)‎ A．R1为线性元件，R2为非线性元件 B．R1的电阻R1＝tan 45°＝1 Ω C．R2的电阻随电压的增大而减小 D．当U＝1 V时，R2的电阻等于R1的电阻 6‎ AD　[由题图可知R1的伏安特性曲线为过原点的直线，故R1为线性元件，R2的伏安特性曲线为曲线，故R2是非线性元件，故A正确；R1的电阻不等于tan 45°，应为U与I的比值，大小为2 Ω，故B错误；R2为非线性元件，其中电阻大小仍等于某一时刻U与I的比值，D正确；由图可知R2的阻值随电压增大而增大，故C错误。]‎ ‎7.(多选)(2019·沭阳期中)如图所示，理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动扇叶转动，电热丝给空气加热，利用热风将头发吹干。电动机的线圈电阻为R1，与电阻为R2的电热丝串联后接到输出电压为U的电源上，电路中电流为I，则(　　)‎ A．电动机的输出功率为 B．电动机两端的电压为U－IR2‎ C．电吹风机的发热功率为I2(R1＋R2)‎ D．电吹风机消耗的电功率为I2(R1＋R2)‎ BC　[电动机的输入功率为(U－IR2)I，电动机的输出功率为UI－I2(R1＋R2)，故A错误；含电动机电路是非纯电阻电路，电动机两端的电压为U－IR2，故B正确；电吹风机中发热的功率要用I2R来计算，所以总的发热功率为I2(R1＋R2)，电吹风机消耗的功率P＝IU要大于发热功率，故C正确，D错误。]‎ ‎8.(多选)(2019·黄冈期末)将两截阻值均为R、长度均为L的均匀铜棒A和铝棒B沿中轴线对接后串联接入电路中，已知两棒的横截面积分别为SA和SB，忽略温度变化对电阻的影响，下列说法正确的是(　　)‎ A．通过铜棒和铝棒的电流大小一定相同 B．铜棒两端的电压与铝棒两端电压之比为SB∶SA C．铜和铝的电阻率之比为SA∶SB D．电路稳定后两棒中电场强度均为零 AC　[由串联电路的特点知，IA＝IB＝I，故A正确；铜棒和铝棒的电阻相等，通过它们的电流相等，则根据U＝IR得铜棒两端的电压与铝棒两端电压相等，故B错误；铜棒和铝棒的电阻相等，由R＝ρ可知，铜和铝的电阻率之比为SA∶SB，故C正确；电路稳定后两棒中电场强度不为零，在电场力作用下电荷定向移动形成电流，故D错误。]‎ 6‎ ‎9.(多选)锂电池因能量高环保无污染而广泛使用在手机等电子产品中。现用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图所示，充电器的输出电压为U，输出电流为I，手机电池的内阻为r，下列说法正确的是(　　)‎ A．电能转化为化学能的功率为UI－I2r B．充电器输出的电功率为UI＋I2r C．电池产生的热功率为I2r D．充电器的充电效率为×100%‎ AC　[充电器将电能转化为锂电池的化学能和电池产生的热能，即UIt＝E化＋I2rt，充电器输出的电功率为UI，电池产生的热功率为I2r，据此可知，电能转化为化学能的功率为UI－I2r，充电器的充电效率为×100%。综上所述A、C项正确。]‎ ‎10．如图所示为某家庭使用的智能电饭锅的铭牌。假定该家庭用此电饭锅每天煮饭两次，每次在额定功率下工作30分钟，电价1 kW·h为0.54元。则该电饭锅(　　)‎ A．工作时的额定电流为0.41 A B．保温时的电流为0.2 A C．每次煮饭需消耗电能4.5 kW·h D．一年因煮饭而产生的电费约为177元 D　[由题中所给信息知：额定电流I＝＝＝4.1 A，选项A错误；保温时电流I′＝＝＝0.14 A，选项B错误；每次煮饭消耗电能E1＝900×10－3 kW× h＝0.45 kW·h，选项C错误；一年因煮饭而产生的电费0.45×2×365×0.54元＝177.39元，选项D正确。]‎ ‎11．(2019·南昌六校联考)如图所示，电源电动势E＝12 V，内阻r＝3 Ω，R0＝1 Ω，直流电动机内阻R′0＝1 Ω。当调节滑动变阻器R1时可使图甲中电路的输出功率最大；调节R2时可使图乙中电路的输出功率最大，且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为P0＝2 W)，则R1和R2连入电路中的阻值分别为(　　)‎ 6‎ 甲　　　　　　　　　乙 A．2 Ω，2 Ω B．2 Ω，1.5 Ω C．1.5 Ω，1.5 Ω D．1.5 Ω，2 Ω B　[因为题图甲电路是纯电阻电路，当外电阻与电源内阻相等时，电源的输出功率最大，所以R1接入电路中的阻值为R1＝r－R0＝2 Ω；而题图乙电路是含电动机的非纯电阻电路，欧姆定律不适用，电路的输出功率P＝IU＝I(E－Ir)＝I(12－3I)＝－3I2＋12I＝－3(I2－4I)＝－3(I－2)2＋12，所以当I＝2 A时，输出功率P有最大值，此时电动机的输出功率为P0＝2 W，发热功率为P热＝I2R′0＝4 W，所以电动机的输入功率为P入＝P0＋P热＝6 W，电动机两端的电压为Um＝＝3 V，电阻R2两端的电压为U2＝E－Ir－Um＝3 V，所以R2接入电路中的阻值为R2＝＝1.5 Ω，B正确。]‎ ‎12.如图所示，电源电动势E＝10 V，内阻r＝1 Ω，闭合开关S后，标有“8 V,12 W”的灯泡恰能正常发光，电动机M绕线的电阻R0＝4 Ω，求：‎ ‎(1)电源的输出功率P出；‎ ‎(2)10 s内电动机产生的热量Q；‎ ‎(3)电动机的机械功率。‎ ‎[解析](1)由题意知，并联部分电压为U＝8 V，内电压应为U内＝E－U＝2 V 总电流I＝＝2 A 电源的输出功率P出＝UI＝16 W。‎ ‎(2)流过灯泡的电流I1＝＝1.5 A 则流过电动机的电流I2＝I－I1＝0.5 A 电动机的热功率P0＝IR0＝1 W ‎10 s内产生的热量Q＝P0t＝10 J。‎ ‎(3)电动机的总功率P＝UI2＝4 W 电动机的机械功率P机＝P－P0＝3 W。‎ ‎[答案](1)16 W　(2)10 J　(3)3 W 6‎ ‎13．一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数：‎ 规格 后轮驱动直流电机 车型 ‎26″电动自行车 额定输出功率 ‎120 W 整车质量 ‎30 kg 额定电压 ‎40 V 最大载重 ‎120 kg 额定电流 ‎4 A 请根据上表计算：‎ ‎(1)此电动机的内阻和电动机正常工作时的效率；‎ ‎(2)当电动自行车以额定功率在平直公路上满载匀速行驶时，若其受到的阻力为车重的0.01倍，则此时其速度为多少？(取g＝10 m/s2)‎ ‎[解析](1)根据题意，电动机的输入功率 P入＝UI＝160 W 电动机的热功率P热＝I2R 电动机的输出功率P出＝120 W 又P出＝P入－P热 联立解得R＝2.5 Ω 电动机正常工作时的效率 η＝×100%＝75%。‎ ‎(2)电动自行车满载时，受到的阻力 f＝0.01mg＝15 N 电动自行车以额定功率在平直公路上满载匀速行驶时，P出＝fv 解得v＝8 m/s。‎ ‎[答案](1)2.5 Ω　75%　(2)8 m/s 6‎