高考物理一轮复习课时分层练习8.1《电流　电阻　电功及电功率》(含答案详解)

课时分层作业  二十三

电流　电阻　电功及电功率

(45分钟　100分)

【基础达标题组】

一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分。1～6题为单选题,7～10题为多选题)

1.有四个金属导体,它们的伏安特性曲线分别是图中的a、b、c、d,则电阻最大的是              (　　)

A.a   B.b   C.c   D.d

【解析】选D。伏安特性曲线中斜率是电阻的倒数,所以斜率最小的阻值最大,据图知d的斜率最小,阻值最大,D对。

2.一个电压表由表头G与分压电阻R串联而成,如图所示,若在使用中发现电压表的读数总是比准确值稍小一些,采用下列哪种措施可以加以改进              (　　)

A.在R上串联一个比R小得多的电阻

B.在R上串联一个比R大得多的电阻

C.在R上并联一个比R小得多的电阻

D.在R上并联一个比R大得多的电阻

【解析】选D。当电压一定,减小电阻,表头的电流增大,则读数增大,由于读数只是稍小,应略减小电阻,故选D。

【总结提升】电流表和电压表指针能够偏转的原因是表中有电流通过,指针的偏角θ与电流I成正比,即电流表刻度盘上的电流刻度是均匀的。

根据欧姆定律电流I与表头两端电压成正比,则指针的偏角θ与电压U成正比。

电流表头G的电阻Rg叫表头内阻。指针偏转到最大刻度时对应的电流Ig叫满偏电流;与之对应的电压Ug叫满偏电压,Ug=IgRg。

3.(襄阳模拟)如图所示,一个电阻R和一个灯泡L串联接在电压恒为U的电源上,电路中的电流为I。电阻两端的电压为U1,电功率为P1;灯泡两端的电压为U2,电功率为P2,则下列关系式正确的是              (　　)

A.P1=UI   B.P2=

C.U2=U-IR   D.U1=U-IR

【解析】选C。电阻和灯泡均为纯电阻,故P=UI=I2R=。R消耗的功率应为P1=U1I,故A错误;灯泡的功率应为P2=U2I=,故B错误;根据串联电路规律可以知道U1+U2=U,而电阻两端的电压U1=IR,故U2=U-IR,所以C选项是正确的,D错误。

4.在如图所示电路中,AB为粗细均匀、长为L的电阻丝,以A、B上各点相对A点的电压为纵坐标,各点离A点的距离x为横坐标,则U随x变化的图线应为             

 (　　)

【解析】选A。由U=IRx=·x=x,其中E、L均为定值,故U与x成正比。A正确。

5.关于电流,下列说法中正确的是 (　　)

A.通过导体横截面的电荷量越多,电流越大

B.电子运动的速率越大,电流越大

C.单位时间内通过导体横截面的电荷量越多,导体中的电流越大

D.因为电流有方向,所以电流是矢量

【解析】选C。电流的大小等于单位时间内流过导体横截面的电荷量,故A错,C对;电流的微观表达式I=neSv,电流的大小由单位体积的电荷数、每个电荷所带电量、导体的横截面积和电荷定向移动的速率共同决定,故B错;矢量运算遵循平行四边形定则,标量的运算遵循代数法则,电流的运算遵循代数法则,故电流是标量,故D错。

6.(岳阳模拟)如图所示,电流表A1(0～3 A)和A2(0～0.6 A)是由两个相同的电流计改装而成,现将这两个电流表并联后接入电路中。闭合开关S,调节滑动变阻器,下列说法中正确的是              (　　)

A.A1、A2的读数之比为1∶1

B.A1、A2的读数之比为5∶1

C.A1、A2的指针偏转角度之比为5∶1

D.A1、A2的指针偏转角度之比为1∶5

【解析】选B。图中A1、A2并联,两端电压相等,又因A1、A2是由两个相同的电流计改装而成,所以A1、A2的指针偏转角度相同,即偏转角度之比为1∶1,再结合其量程可知A1、A2的读数之比为5∶1,B正确。

7.电压表、电流表均由小量程电流表(表头)改装而成,则下列说法中正确的是

(　　)

A.由表头改装成电压表,需给表头串联一个大电阻

B.由表头改装成电压表,需给表头并联一个大电阻

C.由表头改装成电流表,需给表头并联一个小电阻

D.由表头改装成电流表,需给表头串联一个大电阻

【解析】选A、C。利用串联电阻的分压作用,将表头和大电阻串联,让大部分电压被串联电阻分担,扩大量程,改装成电压表;利用并联电阻的分流作用,将表头和小电阻并联,大部分电流被并联电阻分担,扩大量程,改装成电流表。

【加固训练】

有两个相同的灵敏电流计,允许通过的最大电流(满偏电流)为Ig=1 mA,表头电阻Rg=20 Ω,若改装成一个量程为0～3 V的电压表和一个量程为0～0.6 A的电流表应分别              (　　)

A.串联一个2 980 Ω的电阻和并联一个0.033 Ω 的电阻

B.并联一个2 980 Ω的电阻和串联一个0.033 Ω 的电阻

C.串联一个2 970 Ω的电阻和并联一个0.05 Ω 的电阻

D.并联一个2 970 Ω的电阻和串联一个0.05 Ω 的电阻

【解析】选A。若改装成一个量程为0～3 V的电压表需串联一个分压电阻,由U=Ig(R+Rg)得,所串联的分压电阻阻值R=2 980 Ω。若改装成一个量程为0～

0.6 A的电流表需并联一个分流电阻,由IgRg=(I-Ig)R得,所并联的分流电阻阻值R≈0.033 Ω。故A正确。

8.(枣庄模拟)如图所示,R1和R2是同种材料、厚度相同、表面为正方形的导体,但R1的尺寸比R2的尺寸大。在两导体上加相同的电压,通过两导体的电流方向如图所示,则下列说法中正确的是               (　　)

A.R1中的电流小于R2中的电流

B.R1中的电流等于R2中的电流

C.R1中自由电荷定向移动的速率大于R2中自由电荷定向移动的速率

D.R1中自由电荷定向移动的速率小于R2中自由电荷定向移动的速率

【解析】选B、D。设正方形的边长为L、厚度为d,由I=,R=ρ=ρ=,得I=,故R1、R2中的电流相等,A错误,B正确。由I=nqSv=nqLdv得,L大则v小,C错误,D正确。

【加固训练】

(多选)(石家庄模拟)如图所示为一水平绝缘盘,盘边缘均匀地固定着带负

电的电荷,从上向下看,盘面沿逆时针方向匀速转动,则对该过程中形成的电流的理解正确的是              (　　)

A.如果仅将盘边缘固定的总电荷量加倍,则其形成的电流也加倍

B.如果仅将盘面转动的角速度加倍,则其形成的电流也加倍

C.如果仅增大盘的半径,则其形成的电流也增大

D.如果仅增大盘的半径,则其形成的电流减小

【解析】选A、B。转盘形成的等效电流为I=,如T不变,q变为原来的2倍,则电流也加倍,A正确;如q不变,ω加倍,则T变为原来的,则电流加倍,B正确;如果仅增大盘的半径,q、T均不变,则电流不变,故C、D错误。

9.如图所示,把四个相同的灯泡接成甲、乙两种电路后,灯泡都正常发光,且两个电路的总功率相等,则这两个电路中的U甲、U乙,R甲、R乙之间的关系正确的是

  (　　)

A.U甲>U乙     B.U甲=4U乙

C.R甲=4R乙    D.R甲=2R乙

【解析】选A、C。设灯泡正常工作时电压为U,电流为I,则U甲I=U乙×2I,则U甲=2U乙,A正确,B错误;根据I2R甲=(2I)2R乙,得R甲=4R乙,C正确,D错误。

10.如图所示,有一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V　60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电源两端,灯泡正常发光,则              (　　)

A.电解槽消耗的电功率为120 W

B.电解槽的发热功率为60 W

C.电解槽消耗的电功率为60 W

D.电路消耗的总功率为120 W

【解题指导】解答本题应注意以下两点:

(1)灯泡和电解槽电路连接关系是串联。

(2)灯泡正常发光,说明灯泡和电解槽均分得110 V电压,且电流I== A。

【解析】选C、D。I== A,P电解槽=P灯=60 W,故A错,C对;P热=I2R内≈1.3 W,即B错;P总=P灯+P电解槽=120 W,故D对。

二、计算题(15分。需写出规范的解题步骤)

11.如图所示,A为电解槽,为电动机,N为电炉子,恒定电压U=12 V,电解槽内阻rA=2 Ω,S1闭合,S2、S3断开时,电流表示数为6 A;当S2闭合,S1、S3断开时,电流表示数为5 A,且电动机输出功率为35 W;当S3闭合,S1、S2断开时,电流表示数为4 A。求:             

(1)电炉子的电阻及发热功率。

(2)电动机的内阻。

(3)在电解槽工作时,电能转化为化学能的功率为多少。

【解析】(1)电炉子为纯电阻元件,由欧姆定律得:

R== Ω=2 Ω

其发热功率为:P=UI1=12×6 W=72 W。

(2)电动机为非纯电阻元件,由能量守恒定律得:

UI2=rM+P输出

所以:rM== Ω=1 Ω。

(3)电解槽为非纯电阻元件,由能量守恒定律得:

P化=UI3-rA

所以P化=(12×4-42×2)W=16 W。

答案:(1)2 Ω　72 W　(2)1 Ω　(3)16 W

【加固训练】

(多选)某集装箱吊车的交流电动机输入电压为380 V,当吊车以0.1 m/s的速度匀速吊起总质量为5.7×103 kg的集装箱时,测得电动机的电流为20 A,g取

10 m/s2,则(　　)

A.电动机的内阻为4.75 Ω

B.电动机的输出电压为285 V

C.电动机的输出功率为7.6×103 W

D.电动机的工作效率为75%

【解析】选A、D。电动机输出功率为P=mgv=5.7×103×10×0.1 W=5.7×103 W;由UI=P+I2R解得R=4.75 Ω,A正确,C错误;电动机没有输出电压,B错误;电动机的工作效率为η==75%,D正确。

【能力拔高题组】

1.(8分)如图所示为电流表与电压表合一的电表,灵敏电流表G的内阻Rg=120 Ω,满偏电流Ig=3 mA,电压表量程是6 V,电流表量程是3 A。

(1)双刀双掷开关S接到哪边是电流表?接到哪边是电压表?

(2)求R1和R2的值。

【解析】开关S接到a、b时,电流表G与R1串联,为电压表

由欧姆定律,得U=Ig(Rg+R1)

分压电阻

R1=-Rg= Ω-120 Ω=1 880 Ω

开关S接到c、d时,电流表G与R2并联,为电流表,IgRg=(I-Ig)R2

分流电阻

R2== Ω≈0.12 Ω。

答案:(1)接到a、b是电压表,接到c、d是电流表

(2)1 880 Ω　0.12 Ω

2.(17分)四川省“十二五”水利发展规划指出,若按现有供水能力测算,我省供水缺口极大,蓄引提水是目前解决供水问题的重要手段之一。某地要把河水抽高20 m,进入蓄水池,用一台电动机通过传动效率为80%的皮带,带动效率为60%的离心水泵工作。工作电压为380 V,此时输入电动机的电功率为19 kW,电动机的内阻为0.4 Ω。已知水的密度为1×103 kg/m3,重力加速度取10 m/s2。求:

(1)电动机内阻消耗的热功率。

(2)将蓄水池蓄入864 m3的水需要的时间(不计进、出水口的水流速度)。

【解析】(1)设电动机的电功率为P,则P=UI,

设电动机内阻r上消耗的热功率为Pr,则Pr=I2r,代入数据解得Pr=1×103 W。

(2)设蓄水总质量为M,所用抽水时间为t。已知抽水高度为h,容积为V,水的密度为ρ,则M=ρV,

设质量为M的河水增加的重力势能为ΔEp,

则ΔEp=Mgh,

设电动机的输出功率为P0,则P0=P-Pr,

根据能量守恒定律得P0t×60%×80%=ΔEp,

代入数据解得t=2×104 s。

答案:(1)1×103W　(2)2×104 s