高中物理高考 专题19 恒定电流(练习)(教师版)
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专题19 恒定电流(教师版)
基础部分:
1.(2021·全国高三专题练习)两根完全相同的金属导线,如果把其中的一根均匀拉长到原来的2倍,把另一根对折后纹合起来,然后给它们分别加相同电压后,则在同一时间内通过它们的电荷量之比为( )
A. B. C. D.
2.(2018·浙江杭州市·高三一模)如图为2017年5月戴森公司发售的360 Eye扫地机器人.360 Eye内置锂电池容量为2250mA·h,在一般状况下,充满一次电可供其运行的时间为45min.已知360 Eye扫地机器人额定功率54W,则下列说法正确的是( )
A.扫地机器人正常工作时的电流是2.25A
B.扫地机器人正常工作时额定电压为18V
C.扫地机器人工作时的内阻为6Ω
D.扫地机器人电池充满电之后的电能为4.374×105J
3.(2020·浙江高三期中)如图所示,有两个同种材料制成的金属柱体,横截面为正方形,柱体高均为h,大柱体横截面边长为a,小柱体横截面边长为b,当通有图示方向相同大小的电流时,以下说法正确的是( )
A.从图示电流方向看大柱体与小柱体的电阻之比为
B.从图示电流方向看大柱体与小柱体的电阻之比为
C.若加上竖直向下的磁场,大柱体与小柱体的前后表面产生的电势差之比为
D.若加上竖直向下的磁场,大柱体与小柱体的前后表面产生的电势差之比为1
4.(2019·全国高三单元测试)关于电压与电动势的说法中正确的是( )
A.电压与电动势的单位都是伏特,所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法
B.电动势就是两板间的电压
C.电动势公式E=中的W与电压U=中的W是一样的,都是电场力做的功
D.电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量
5.(2020·浙江高三开学考试)现今生活,人们出行时会随身携带多种电子设备,为满足充电的需求,双通道输出移动电源越来越普及。如图所示,为某一品牌移动电源的铭牌,通道1输出电流为1A,通道2输出电流为2.1A,额定容量是指移动电源在额定电压电流下的最少输出容量,下列说法正确的是( )
A.该移动电源的最大储存电荷量为22500C
B.若该移动电源用通道2给平板电脑充电,一次性能提供的最大电能至少为112500J
C.若该移动电源分别用通道1和通道2给手机和平板电脑同时充电,移动电源的输出电压为10V
D.若该移动电源分别用通道1和通道2给手机和平板电脑同时充电,移动电源的输出功率为10.5W
6.(2020·江苏南京市·金陵中学高三期中)恒压源是一种特殊的电源,其输出的电压始终保持不变。如图所示的电路中,R2=2R1,若电压表并联在电阻R1上示数为U,下列说法中正确的是( )
A.恒压源的输出电压等于3U
B.恒压源的输出电压小于3U
C.若将电压表并联在电阻R2上示数等于2U
D.若将电压表并联在电阻R2上示数小于2U
7.(2020·浙江高三月考)某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯,该扶梯在电压为380V的电动机带动下以0.4 m/s的恒定速率向斜上方移动,电动机的最大输出功率为4.9kW。不载人时测得电动机中的电流为5A,若载人时扶梯的移动速率与不载人时相同,忽略电动机内阻的热损耗,假设每个人的质量均为60kg,则这台自动扶梯可同时乘载的最多人数为( )
A.12人 B.25人 C.30人 D.40人
8.(2020·义乌市第三中学)太阳能发电是我国近几年重点开发的新型发电方式,人们利用太阳能发电系统进行发电,太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池(组)组成,已知太阳与地球之间的平均距离约为,太阳每秒辐射能量约为,有一户太阳能发电用户在自家楼顶装了面积为120 m2的太阳能发电板,太阳能转化电能的效率为5%,如果每天的平均日照时间为6h,以下说法正确的是
A.这家用户一天的太阳能发电约为5 kW∙h
B.太阳每秒照到每平方米的太阳能发电板上的能量约为136.6 J
C.发电一小时可供20 W的灯泡正常工作约410 h
D.以上说法都不正确
9.(2021·全国高三专题练习)(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的电阻
B.R1为线性元件,R2为非线性元件
C.R2的电阻随电压的增大而减小
D.当U=1V时,R2的电阻等于R1的电阻
10.(2020·全国高三专题练习)一个T形电路如图所示,电路中的电阻,,另有一测试电源,所提供电压恒为10V,以下说法正确的是( )
A.若将cd端短路,ab之间的等效电阻是50Ω
B.若将ab端短路,cd之间的等效电阻是40Ω
C.当ab两端接上测试电源时,cd两端的电压为4V
D.当cd两端接通测试电源时,ab两端的电压为6V
11.(2020·河北张家口市·高三月考)金属铂的电阻对温度的高低非常敏感,可用于制作电阻温度计。现有甲、乙两个图像,其中一个为描述金属铂的图像,下列判断正确的是( )
A.图甲应为铂的图像,且电压为时,电阻为
B.图甲应为铂的图像,且电压为时,电阻为
C.图乙应为铂的图像,且电压为时,电阻为
D.图乙应为铂的图像,且电压为时,电阻为
12.(2020·全国高三专题练习)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中错误的是( )
A.电功率越大,电流做功越快,电路中产生的焦耳热一定越多
B.适用于任何电路,而只适用于纯电阻电路
C.在非纯电阻电路中,
D.焦耳热适用于任何电路
13.(2020·榆树市第一高级中学校高三月考)(多选)如图所示,直线A为电源a的路端电压与电流的关系图像,直线B为电源b的路端电压与电流的关系图像,直线C为一个电阻R的两端电压与电流的关系图像,下列说法正确的是( )
A.电源a比电源b内阻小
B.电源a比电源b电动势大
C.R接到b电源上,电源的输出功率达到最大,电源的效率大于50%
D.R接到a电源上,电源的输出功率达到最大,电源的效率为50%
14.(2020·全国高三专题练习)如图所示,由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中,当闭合开关S后,小灯泡正常发光.若用酒精灯加热电阻丝时,发现小灯泡亮度变暗,发生这一现象的主要原因是( )
A.电阻丝的电阻率随温度发生了变化 B.小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化
C.小灯泡的电阻发生了变化 D.电源的电压随温度发生了变化
15.(2021·全国高三专题练习)(多选)额定电压均为220V的白炽灯L1和L2的U-I特性曲线如图甲所示,现将和L2完全相同的L3与L1和L2一起按如图乙所示电路接入220V电路中,则下列说法正确的是( )
A.L2的额定功率约为99W
B.L2的实际功率约为17W
C.L2的实际功率比L3的实际功率小17W
D.L2的实际功率比L3的实际功率小82W
提高部分:
16.(2020·广东高三专题练习)近年来,机器人逐渐走入我们的生活。如图所示,一款微型机器人的直流电动机的额定电压为U,额定电流为I,线圈电阻为R,将它接在输出电压为U的直流电源的两极间,电动机恰好能正常工作,下列说法正确的是( )
A.电动机消耗的热功率为UI
B.电动机的输出功率为UI-I2R
C.电动机的电流为
D.电动机的输入功率为I2R
17.(2020·河北高三月考)在如图所示的电路中,电源的电动势E和内阻r恒定,闭合开关S后灯泡能够发光,经过一段时间后灯泡突然熄灭,则出现这种现象的原因可能是( )
A.电阻R1短路
B.电阻R2断路
C.电容器C被击穿(相当于被短路)
D.电容器C的一个极板与导线脱落导致断路
18.(2021·全国高三专题练习)图甲为某电源的U-I图线,图乙为某小灯泡的U-I图线,则下列说法正确的是( )
A.电源的内阻为0.5W
B.小灯泡的电阻随着电压的增大而减小
C.当小灯泡两端的电压为0.5V时,它的电阻约为
D.把电源和小灯泡组成闭合回路,小灯泡的功率约为2.59W
19.(2020·通榆县第一中学校高三月考)如图所示,电阻、、的阻值均为,电压表为理想电表,电路中O点接地,断开电键S时,电压表的示数为,电键S闭合时,电压表示数为,则下列判断错误的是( )
A.电源的电动势
B.电源的内阻
C.电键由闭合变为断开,P点的电势升高
D.电键由闭合变为断开,电源的输出功率增大
20.(2020·全国高三专题练习)(多选)如图1所示为边长为 L 的正方形导体框放在绝缘水平面上,空间存在竖直向下的匀强磁场,其磁感应强度随时间的变化规律如图2所示,图中的数据为已知量。已知导体的电阻率为 ρ、导体的横截面积为 S,则下列说法正确的是( )
A.导体框的面积有减小的趋势
B.导体框中的电流大小为
C.0 ~ t0 时间内,通过导体框某一横截面的电荷量为
D.0 ~ t0时间内,导体框产生的热量为
21.(2020·重庆高三月考)(多选)如图所示,电源的电动势E=12 V,内阻r=2Ω,R1=1Ω,R2=3Ω,R3=10Ω,R4=4Ω,R5为电阻箱,调节范围为0∼10 Ω,电容器C=10 μF,电容器的下极板接地,两极板正中间有一点P (未标出),初始时刻开关S断开,R5=0,则下列说法正确的是( )
A.若将电容器的下极板稍向下移动,则P点的电势增大
B.闭合开关S后,流过R3的电荷量Q=1.5×10-5 C
C.将电阻箱调到9 Ω后再闭合开关S,稳定后电容器上的电量为0
D.闭合开关S后,将电阻箱从0开始逐渐调到最大值,电源的输出功率先增大后减小
22.(2020·江苏泰州市·姜堰中学高三月考)如图所示的电路中,R1、R2、R3、R4皆为定值电阻。R5为半导体材料制成的热敏电阻,温度降低,电阻变大。电源的电动势为E,内阻为r,电流表的读数为I,电压表的读数为U,当环境温度升高时。则:( )
A.I变小U变小 B.I变小U变大 C.I变大U变大 D.I变大U变小
23.(2019·浙江丽水市·)如图所示电路,电压保持不变,当电键S断开时,电流表A的示数为0.5A,当电键S闭合时,电流表的示数为0.7A,则两电阻阻值之比R1:R2为( )
A.5:7 B.2:5 C.7:5 D.5:2
24.(2020·全国高三专题练习)(多选)如图所示,某电路上接有保险丝、交流电压表、“220V 900W”的电饭锅及“220V 200W”的抽油烟机。现接入u=311sin100πt(V)的交流电,下列说法正确的是( )
A.交流电压表的示数为311 V
B.1 s内流过保险丝的电流方向改变100次
C.电饭锅的热功率是抽油烟机热功率的4.5倍
D.为保证电路正常工作,保险丝的额定电流不能小于5 A
25.(2020·赤峰二中高三月考)(多选)如图所示电路,电源内阻为r,两相同灯泡、电阻均为R,D为理想二极管(具有单向导电性),电表均为理想电表。闭合S后,一带电油滴恰好在平行板电容器中央静止不动。现把滑动变阻器滑片向上滑动,电压表、示数变化量绝对值分别为、,电流表示数变化量为,则( )
A.两灯泡逐渐变亮 B.油滴将向下运动
C. D.
【参考答案】
1.C
【解析】
设原来的电阻为,其中的一根均匀拉长到原来的2倍,横截面积变为原来的,根据
,知电阻
另一根对折后绞合起来,长度减小为原来的一半,横截面积变为原来的2倍,根据
,知电阻
则两电阻之比为。根据欧姆定律知,电压相等时电流之比为,根据
知相同时间内通过的电荷量之比为。故选C。
2.B
【解析】A.根据电流的定义式可得工作电流为,
故A错误;
B.机器人额定功率54W,则工作电压,故B正确;
C.机械人消耗的电功率大部分转化为机械能,所以其电阻值一定小于
故C错误;
D.机器人电池充满电之后的电能等于放电过程中消耗的电能E=Pt=54×2700J=1.458×105J
故D错误。故选B。
3.D
【解析】AB.根据电阻决定式有R =
结合该题数据有R1 =,R2 =,
则从图示电流方向看大柱体与小柱体的电阻之比为1,AB错误;
CD.加入磁场后,正负电荷受洛伦兹力后分别分布再上下两平面,形成电场有
qvB =,qvB =,
则若加上竖直向下的磁场,大柱体与小柱体的前后表面产生的电势差之比为1,C错误、D正确。故选D。
4.D
【解析】
A.电压与电动势的单位相同,但物理意义不同,是两个不同的物理量,故A错误;
B.电动势E是由电源本身决定的,跟电源的体积和外电路均无关,大小不一定等于电源两极间的电压,更不能说电动势就是电源两极间的电压,故B错误;
C.电动势定义式公式E=中的W是非静电力做功,电压U=中的W是静电力做功,故C错误;
D.电源是把其他形式的能转化为电能的装置,电动势反映电源把其他形式的能转化为电能本领大小,故D正确。故选D。
5.B
【解析】A.最大储存电荷量Q=10000mAh=36000C,故A错误;
B.一次性提供的最大电能为W=6250mAh×5V=112500J,故B正确;
C.分别用通道1和通道2给手机和电脑充电,电源的输出电压为5V,故C错误;
D.电源的输出功率W=15.5W,D错误。故选B。
6.C
【解析】
AB.设恒压源的电压为U0,电压表的电阻值为RV,则电压表并联在电阻R1上时
并联部分的电压
所以恒压源的输出电压大于3U,故AB错误;
CD.同理电压表并联在电阻R2上时
联立可得U并′=2U,故C正确,D错误。故选C。
7.B
【解析】维持电梯运转的功率为
可用于输送顾客的功率为
电动机通过扶梯的支持力对顾客做功,对每一位顾客做功的功率为
则,同时承载的最多人数,故B正确。故选B。
8.C
【解析】
B.太阳照到地球上每秒每平方米的能量为
选项B错误;
A.设这家用户太阳能发电时间为6 h,则一天发电为
,A错误;
CD.太阳能发电1小时,可供20 W的灯泡正常工作时间为
410 h,C正确,D错误.
9.BD
【解析】
A.R1的电阻,选项A错误;
B.R1为线性元件,R2为非线性元件,选项B正确;
C.R2的图像上各点的横坐标U与纵坐标I的比值随电压的增大而增大,则R2的电阻随电压的增大而增大,选项C错误;
D.当U=1V时,R2的电阻等于R1的电阻,均等于2Ω,选项D正确。故选BD。
10.C
【解析】A.当cd端短路时,ab间电路的结构是:电阻并联后与串联,等效电阻为,故A错误;
B.当ab端短路时,cd之间电路结构是:电阻并联后与串联,等效电阻为
,故B错误;
C.当ab两端接通测试电源时,cd两端的电压等于电阻R3两端的电压
故C正确;
D.当cd两端接通测试电源时,ab两端的电压等于电阻两端的电压,为
故D错误。故选C。
11.C
【解析】金属铂的电阻率随温度升高而增大,电阻增大,图像的斜率增大,图乙正确,由欧姆定律可知,C正确,ABD错误。
故选C。
12.A
【解析】
A.电功率越大,表示电流做功越快,但是电路中产生的焦耳热量的多少还与做功的时间的长短有关,A错误;
B.公式是计算电路的总功的大小,适用于任何的电路。当为纯电阻电路时,根据欧姆定律,可以推导出,所以只能适用于纯电阻电路,B正确;
C.在不是纯电阻的电路中,UI表示的是总的功率的大小,而只是电路中发热的功率,电流中还对外做功的功率,所以,所以C正确;
D.焦耳热适用于任何电路中的焦耳热量的计算,D正确。
本题选错误的,故选A。
13.BD
【解析】
AB.根据图象的斜率表示电源内阻,与纵坐标的交点为电动势,则有电源a比电源b内阻大,电源a比电源b电动势大,故A错误,B正确;
CD.电源的效率
由图看出,电阻R接在电源a上时电路中电流为,短路电流为I,根据闭合电路欧姆定律得
a电源的效率为50%,由图看出,电阻R接在电源b上时
则电源b的效率大于50%,电源的图线与电阻R的U-I图线的交点表示电阻R接在该电源上的工作状态,由图读出电阻R接在电源a的电压和电流较大,电源a的输出功率较大,故C错误,D正确。故选BD。
14.A
【解析】电阻与导体的温度有关,对于大多数金属导体而言,电阻随温度的升高而增大.所以当用酒精灯对金属电阻丝进行加热时,金属电阻丝的温度就会升高,电阻率就会增大,此时电路中的电流就会减小,灯泡的亮度就会变暗.故选A.
15.ABD
【解析】A.由L2的伏安特性曲线可得,在额定电压220V时的电流为0.45A,则L2的额定功率为P额=U额I额=99W,故A正确;
B.图示电路为L1和L2串联再与L3并联,所以L1和L2串联后两端的总电压为220V,那么流过L1和L2的电流及两灯的电压满足I1=I2
U1+U2=220V
由L1和L2的U-I图线可知I1=I2=0.25A
U1=152V
U2=68V
故灯L2的实际功率P2=I2U2=17W,故B正确;
CD.由于L3两端的电压为220V,故P3=P额=99W
则P3-P2=82W,故C错误,D正确。故选ABD。
16.B
【解析】A.电动机消耗的热功率是,A错误;
B.电动机的输出功率,B正确;
C.电动机不是纯电阻电路,则电动机的电流,选项C错误;
D.电动机的输入功率为IU,大于I2R,选项D错误。故选B。
17.C
【解析】
A.若电阻R1短路,电路中总电阻减小,总电流增大,灯泡与R2并联的电压增大,则灯泡变亮,A错误;
B.若电阻R2断路,则总电阻增大,总电流减小,R1及内阻中电压减小,灯泡两端的电压增大,故灯泡变亮,B错误;
C.电容器C被击穿(相当于被短路),则灯泡被短路,没有电流流过灯泡,熄灭,C正确;
D.电容器C的一个极板与导线脱落导致断路,对灯泡亮度没有影响,D错误。故选C。
18.D
【解析】A.由图甲,根据可得,电动势
内阻,故A错误;
B.由图乙可得:电压越大,斜率越大,故电阻越大,故B错误;
C.由图乙可得,当小灯泡两端的电压U=0.5V时,电流I=6A,故电阻
,故C错误;
D.把电源和小灯泡组成闭合回路,将甲、乙两图叠加到一起,如图所示
两U-I曲线的交点即小灯泡的电压、电流,故U≈0.47V,I=5.5A,所以,小灯泡的功率
P=UI=,故D正确。故选D。
19.D
【解析】
AB.电键S断开时,电路中电流
根据闭合电路欧姆定律
电键S闭合时,电路中电流
根据闭合电路欧姆定律
解得,
AB项正确,不符合题意;
C.电键由闭合变为断开,电路中的电流减小,两端的电压减小,P点的电势升高,C项正确,不符合题意;
D.电键由闭合变为断开,外电阻增大,由于外电阻总是大于电源内阻,因此随着外电阻增大,电源的输出功率减小,D项错误,符合题意。故选D。
20.CD
【解析】A.由图2可知穿过导体框的磁通量向下逐渐减少,则由楞次定律的阻碍的含义“增缩减扩”可知,导体框的面积有增大的趋势,A错误;
B.由法拉第电磁感应定律可知,导体框中的感应电动势大小为
由图乙可知图象斜率的大小为
又由欧姆定律得
其中
联立可得电流,B错误;
C.时间内,通过导体框某一横截面的电荷量为
选项C正确;
D.由焦耳定律可知,时间内,导体框产生的热量为,由以上整理可得
D正确。故选CD。
21.AB
【解析】当开关S断开时,、和断路,电容器的电压等于所分的电压;当开关S闭合时,断路,、串联,R4、R5串联后再并联,电容器的电压等于和所分的电压差。
A.开关S断开时,电容器的电压U不变,接地其电势为零。设电容器间距离为d,P点与上极板的距离为x,则P点的电势为
可知将电容器的下极板稍向下移动,d增大,x、U不变,故P点电势增大,故A正确;
B.开关S断开时,电容器电压
此时电容器的电荷量为
上极板为正,下极板为负,开关S闭合时,由于,此时电容器电压依然为电压,根据电路知识求得,此时电容器电荷量为
上极板为正,下极板为负,故流过的电荷量,故B正确;
C.将电阻箱调到后再闭合开关S时,由于,故电容器两端的电压不为零,故所带的电荷量不为零,故C错误;
D.闭合开关S时,外阻
此时电源的输出功率最大,在电阻箱从0开始逐渐调到最大值过程,外阻R一直增大,故电源的输出功率一直减小,故D错误。故选AB。
22.A
【解析】当环境温度升高时,热敏电阻阻值减小,电路的总电阻减小,根据闭合电路的欧姆定律得干路电流增大,内电压增大,外电压减小,即电压表示数变小;R1、R3的电压增大,则并联电路的电压减小,所以R2、R4支路上的电流减小,即电流表示数减小。故选A。
23.B
【解析】因S通断中电压保持不变,故R1中的电流保持不变,则流过R2的电流
I2=0.7A-0.5A=0.2A
而在并联电路中电流与电阻成反比,故R1:R2=0.2:0.5=2:5,故选B。
24.BD
【解析】A.由u=311sin100πt(V)知,电压最大值Um=311 V,电压有效值为
U==220 V,而交流电压表示数为有效电压,故A错误;
B. 由u=311sin100πt(V)知,f=Hz=50 Hz,
1 s内电流方向改变100次,故B正确;
C.电饭锅的功率为抽油烟机功率的4.5倍,但抽油烟机不是纯电阻元件,其热功率小于200 W,故C错误;
D.电路正常工作时的总功率P=900 W+200 W=1100 W,有
I==A=5 A,故D正确。故选:BD
25.ACD
【解析】
A.滑片向上滑动,其阻值减小,总电阻减小,回路中电流变大,两灯变亮,故A正确;
B.总电流增大,故内电压增大,所以外电压减小,即V1的示数减小,而L1的电压变大,所以并联部分L2的电压减小,所以V2的示数及电容器板间电压变小,应放电,但二极管的单向导电性使电荷不能放出,Q不变,则由
,
得,可知E不变,油滴静止不动,故B错误;
C.把电阻R看作电源内阻一部分,就是两端电压的增加量,也是电容器两板间电压减少量,则,故C正确;
D.由闭合电路欧姆定律可得,所以,故D正确。
故选ACD。
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