2021届高考物理一轮复习8第1讲电流电阻电功及电功率练习含解析

第1讲 电流 电阻 电功及电功率
考点一　电流、电阻和电阻定律的理解与应用
电流的微观解释
【典例1】一段粗细均匀的金属导体两端加一定电压后产生了恒定电流，已知该导体单位体积内的自由电子数为n，电子的电荷量为e，自由电子定向移动的速率为v，要想得出通过导体的电流，除以上给出的条件外，还需要以下哪个条件 (　　)

A.导体的长度L　　　　　　 B.导体的电阻R
C.导体的横截面积S D.导体两端的电压U
【解析】选C。由I=以及微观表达式I=nqvS可知，知道导体的长度L不能求解导体的电流，选项A错误；只知道导体的电阻R不能求解导体的电流，选项B错误；知道导体的横截面积S可以求解导体的电流，选项C正确；只知道导体两端的电压U不能求解导体的电流，选项D错误。
【多维训练】(多选)(2020·石家庄模拟)两根不同金属导体制成的长度相等、横截面积相同的圆柱形杆，串联后接在某一直流电源两端，如图所示。已知杆a的质量小于杆b的质量，杆a金属的摩尔质量大于杆b金属的摩尔质量，杆a的电阻大于杆b的电阻，假设两种金属的每个原子都提供相同数目的自由电子(载流子)。当电流达到不变时，若a、b内存在电场，则该电场可视为均匀电场。下列结论中正确的是 (　　)
A.两杆内的电场强度都不等于零，且a内的电场强度大于b内的电场强度
B.两杆内的电场强度都等于零
C.两杆内载流子定向运动的速度一定相等
D.a内载流子定向运动的速度一定大于b内载流子定向运动的速度
【解析】选A、D。两杆串联，所以电流相等，因为Ra>Rb，由欧姆定律可知Ua>Ub，根据匀强电场关系式U=Ed可知，两杆内电场强度都不为零，且a内的电场强度大于b内的电场强度，故A正确，B错误；根据电流的微观表达式I=nqvS可知，载流子的定向运动速率v=，由题意可知杆内单位体积内的自由电荷数navb ，故C错误，D正确。
电阻定律的应用
【典例2】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100 m，铜丝直径为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1.50 V恒定电压，测得通过电线的电流为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
【通型通法】
1.题型特征：公式法+定量思想。
2.思维导引：
(1)应用欧姆定律求出导线的电阻。
(2)应用电阻定律可以求出导线的电阻率。
【解析】选B。给整卷电线加上1.50 V恒定电压，测得通过电线的电流为
1.20 A，则导线的电阻值为：
R== Ω=1.25 Ω
又：R=ρ=ρ=，d=1.6 mm=0.001 6 m，代入数据可得：ρ=2.5×10-8Ω·m
故B正确，A、C、D错误。
【多维训练】(2020·福州模拟)如图甲所示，由两根横截面积和长度均相同、材料不同的导线Ⅰ和Ⅱ，串联后接入电路。将电源负极端接地，导线上任意一点的电势φ随该点与a点距离x的变化关系如图乙所示。导线Ⅰ和Ⅱ的电阻率分别为ρ1、ρ2，电阻分别为R1、R2，则它们的关系正确的是 (　　)

A.ρ1R2
【解析】选A。由图可知，Ⅰ分担的电压为U1=φ0，Ⅱ分担的电压为U2=2φ0。两导线流过的电流相等，由R=可知，R1R右，故RAB>RCD。根据P=可知接在CD两端电阻片热功率大，故B正确，A、C、D错误。
非纯电阻电路
【典例8】如图甲所示为一款儿童电动汽车，该款电动汽车的部分参数如图乙所示，则下列说法正确的是 (　　)


A.电机正常工作时的电阻为6 Ω
B.正常工作下电机的输出功率为24 W
C.电源从无电状态到充满电需要消耗1.944×105 J能量
D.用该充电器给完全无电的玩具车充电，需4.5 h可充满
【解析】选D。电动机是非纯电阻电路，不适用欧姆定律，不能直接用电压除以电流来计算电阻，故A错误；电动机的额定电压12 V，电流2 A，所以消耗的电功率为24 W，输出功率必然小于24 W，故B错误；电源从无电状态到充满电储存了12 V×4.5 A·h=1.944×105 J 能量，但充电过程中还要发热，所以消耗能量大于1.944×105 J，故C错误；充电器的规格为电压12 V，电流1 A，所以经过4.5 h可以给电动机电源充1 A×4.5 h=4.5 A·h的电量，即充满，故D正确。

1.纯电阻电路与非纯电阻电路的比较：

2.电动机的三个功率及关系：
输入功率
电动机的总功率P总=P入=UI
输出功率
电动机的有用功的功率，也叫机械功率
热功率
电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时会发热，热功率P热=I2r
三者关系
P总=P出+P热
效率
η=×100%=×100%
3.非纯电阻电路的分析方法：
(1)抓住两个关键量。
确定电动机的电压UM和电流IM是解决所有问题的关键。
(2)用好“定律”，找准“关系”：
首先利用欧姆定律进行分析计算，确定相应的电压或电流；然后根据闭合电路的电压关系、电流关系间接确定非纯电阻电路的工作电压UM和电流IM。
4.分析生活中的用电器问题的两条思路：
(1)了解用电器的结构，含有电动机且正常工作的为非纯电阻；不含电动机或含电动机但电动机不转的则为纯电阻。
(2)从能量转化角度来区分，若消耗的电能全部转化为电热，则为纯电阻；若消耗的电能有一部分转化为其他能量，则为非纯电阻。