高考物理一轮复习 第8章 第1节 课时提能练23　电流　电阻　电功率及焦耳定律

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1．如图8­1­10所示为一磁流体发电机示意图，A、B是平行正对的金属板，等离子体(电离的气体，由自由电子和阳离子构成，整体呈电中性)从左侧进入，在t时间内有n个自由电子落在B板上，则关于R中的电流大小及方向判断正确的是( )
图8­1­10
A．I＝eq \f(ne,t)，从上向下B．I＝eq \f(2ne,t)，从上向下
C．I＝eq \f(ne,t)，从下向上D．I＝eq \f(2ne,t)，从下向上
A [由于自由电子落在B板上，则A板上落上阳离子，因此R中的电流方向为自上而下，电流大小I＝eq \f(q,t)＝eq \f(ne,t).A项正确．]
2.某导体中的电流随其两端电压的变化如图8­1­11所示，则下列说法中正确的是( )
图8­1­11
A．加5 V电压时，导体的电阻约为5 Ω
B．加11 V电压时，导体的电阻约是1.4 Ω
C．由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小
D．此导体为线性元件
A [对某些导电器材，其伏安特性曲线不是直线，但曲线上某一点的eq \f(U,I)值仍表示该点所对应的电阻值．当导体在加5 V电压时，电阻R1＝eq \f(U,I)＝5 Ω，A正确；当导体加11 V电压时，由图知电流约为1.4 A，电阻大于1.4 Ω，B错误；当电压增大时，eq \f(U,I)值增大，即电阻增大，导体为非线性元件，C、D错误．]
3．如图8­1­12是一种台灯亮度调节器电路图，圆环为电阻丝，P为可调节滑片．下列说法中正确的有( )
图8­1­12
A．P在b点，灯最亮
B．P在c点，灯最亮
C．P从a点滑向b点过程中，电流逐渐增大
D．P从a点滑向b点过程中，电流逐渐减小
D [台灯的功率P＝I2R，式中R为台灯的电阻，在电源电压不变时，电路中的电流随接入电路中的电阻丝的长度而改变，当P滑到c点时电阻丝连入电路的电阻最大，电流最小，台灯最暗，故只有选项D正确．]
4.如图8­1­13所示，某种材料确定的圆柱形导体长为L，横截面的直径为d，其两端所加的电压为U.当这三个物理量中仅有一个物理量改变时，关于导体中自由电子定向运动的平均速率，下列说法正确的是( )
图8­1­13
A．电压变为2U，导体中自由电子定向运动的平均速率不变
B．导体的长度变为2L，导体中自由电子定向运动的平均速率变为原来的2倍
C．导体横截面的直径变为2d，导体中自由电子定向运动的平均速率不变
D．导体横截面的直径变为0.5d，导体中自由电子定向运动的平均速率变为原来的2倍
C [根据电流的微观表达式I＝ nqvS、欧姆定律I＝eq \f(U,R)和电阻定律R＝ρeq \f(L,S)，可得v＝eq \f(U,nqρL)，自由电子定向运动的平均速率由U、n、q、ρ和L共同决定，与d无关．分析可知C正确．]
5.如图8­1­14所示，厚度均匀的矩形金属薄片边长lab＝10 cm，lbc＝5 cm.当将A与B接入电压为U的电路中时，通过的电流为1 A．若将C与D接入同一电路中，则通过的电流为( )
图8­1­14
A．4 AB．2 A
C.eq \f(1,2) AD．eq \f(1,4) A
A [设沿AB方向的横截面积为S1，沿CD方向的横截面积为S2，则eq \f(S1,S2)＝eq \f(1,2).设A与B接入电路中时的电阻为R1，C与D接入电路中时的电阻为R2，则eq \f(R1,R2)＝eq \f(ρ\f(lab,S1),ρ\f(lbc,S2))＝eq \f(4,1).由欧姆定律得eq \f(I1,I2)＝eq \f(U/R1,U/R2)＝eq \f(1,4)，故I2＝4I1＝4 A．选项A正确．]
6．(2016·全国甲卷)阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图8­1­15所示电路．开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2.Q1与Q2的比值为( )
【导学号：92492312】
图8­1­15
A.eq \f(2,5) B．eq \f(1,2)
C.eq \f(3,5)D．eq \f(2,3)
C [断开S和闭合S后等效电路分别如图甲、乙所示．
甲 乙
根据串联电路的电压与电阻成正比可得甲、乙两图中电容器两极板间的电压U1＝eq \f(1,5)E，U2＝eq \f(1,3)E，C所带的电荷量Q＝CU，则Q1∶Q2＝3∶5，选项C正确．]
7．在研究微型电动机的性能时，应用如图8­1­16所示的实验电路．当调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5 A和1.5 V．重新调节R并使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为1 A和14 V．则这台电动机正常运转时输出功率以及一分钟内产生的热量分别为( )
图8­1­16
A．14 W,220 JB．12 W,220 J
C．11 W,180 J D．9 W,180 J
C [电动机停止转动时为纯电阻元件，其线圈内阻r＝eq \f(U,I)＝eq \f(1.5,0.5) Ω＝3 Ω，电动机正常运转时，其输出功率P＝I′U′－I′2r＝11 W，电动机一分钟内产生的热量Q＝I′2rt＝180 J，故选项C正确．]
8．一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220 V的交流电源上(其内电阻可忽略不计)，均正常工作．用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0 A，通过洗衣机电动机的电流是0.50 A，则下列说法中正确的是( )
A．电饭煲的电阻为44 Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440 Ω
B．电饭煲消耗的电功率为1 555 W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 W
C．1 min内电饭煲消耗的电能为6.6×104 J，洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103 J
D．电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍
C [由于电饭煲是纯电阻元件，所以R1＝eq \f(U,I1)＝44 Ω，P1＝UI1＝1 100 W，其在1 min内消耗的电能W1＝UI1t＝6.6×104 J，洗衣机为非纯电阻元件，所以R2≠eq \f(U,I2)，P2＝UI2＝110 W，其在1 min内消耗的电能W2＝UI2t＝6.6×103 J，其热功率P热≠P2，所以电饭煲发热功率不是洗衣机电动机发热功率的10倍．选C.]
9.有一种“电测井”技术，用钻头在地上钻孔，在钻孔中进行电特性测量，可以反映地下的有关情况，如图8­1­17所示为一钻孔，其形状为圆柱体，半径为10 cm，设里面充满浓度均匀的盐水，其电阻率ρ＝0.314 Ω·m，在钻孔的上表面和底部加上电压，测得U＝100 V，I＝100 mA.求该钻孔的深度．
图8­1­17
【解析】 盐水电阻R＝eq \f(U,I)＝1 000 Ω
由电阻定律R＝eq \f(ρh,S)，S＝πr2＝3.14×10－2 m2，
解得h＝100 m.
【答案】 100 m
B级 名校必刷题
10．如图8­1­18所示，电源内阻不可忽略，电路中接有一小灯泡和一电动机．小灯泡L上标有“6 V 12 W”字样，电动机的线圈电阻RM＝0.5 Ω.若灯泡正常发光时，电源的输出电压为12 V，此时( )
【导学号：92492313】
图8­1­18
A．整个电路消耗的电功率为24 W
B．电动机的热功率为12 W
C．电动机的输出功率为12 W
D．电动机的输入功率为12 W
D [灯泡正常发光，则电路电流I＝IL＝eq \f(PL,UL)＝2 A．已知电路电流，由于不知电源电动势，无法求出整个电路消耗的电功率，故A错误；电动机的热功率PQ＝I2RM＝22×0.5 W＝2 W，故B错误；灯泡正常发光时，电动机电压UM＝U－UL＝12 V－6 V＝6 V，电动机的输入功率P＝UMI＝6×2 W＝12 W，电动机的输出功率P出＝P－ PQ＝12 W－2 W＝10 W，故C错误，D正确．]
11．如图8­1­19所示，把两个相同的灯泡分别接在甲、乙电路中，甲电路两端的电压为8 V，乙电路两端的电压为16 V．调节变阻器R1和R2使两灯都正常发光，此时变阻器消耗的功率分别为P1和P2，两电路中消耗的总功率分别为P甲和P乙，则下列关系中正确的是( )
甲 乙
图8­1­19
A．P甲P乙
C．P1>P2D．P1＝P2
D [设灯泡额定电流为I，则两灯都正常发光，电流均为额定电流I，甲电路中总电流I甲＝2I，乙电路中总电流I乙＝I，所以P甲＝U甲I甲＝8×2I＝16I，P乙＝U乙I乙＝16×I＝16I，P甲＝P乙，选项A、B均错误；R1消耗的功率P1＝P甲－2P灯，R2消耗的功率P2＝P乙－2P灯，故P1＝P2，选项D正确．]
12．如图8­1­20所示，a、b、c为不同材料做成的电阻，b与a的长度相等，横截面积是a的两倍；c与a的横截面积相等，长度是a的两倍．当开关闭合后，三个理想电压表的示数关系是U1∶U2∶U3＝1∶1∶2.关于三种材料的电阻率ρa、ρb、ρc，下列说法中正确的是( )
图8­1­20
A．ρa是ρb的2倍B．ρa是ρc的2倍
C．ρb是ρc的2倍D．ρc是ρa的2倍
C [设a的长度为L，截面积为S，因为R＝eq \f(U,I)，而R＝ρeq \f(L,S)，所以eq \f(Ra,Rb)＝eq \f(U1,U2)，即eq \f(ρa\f(L,S),ρb\f(L,2S))＝1，故ρb＝2ρa；同理eq \f(Ra,Rc)＝eq \f(U1,U3)＝eq \f(1,2)，所以eq \f(ρa\f(L,S),ρc\f(2L,S))＝eq \f(1,2)，故ρa＝ρc，选项C正确．]
13．如图8­1­21所示，A为电解槽，M为电动机，N为电炉，恒定电压U＝12 V，电解槽内阻rA＝2 Ω，当S1闭合，S2、S3断开时，○A 示数为6 A；当S2闭合，S1、S3断开时，○A 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，○A 示数为4 A．求：
图8­1­21
(1)电炉的电阻及发热功率；
(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)电炉为纯电阻元件，由欧姆定律得：
R＝eq \f(U,I1)＝eq \f(12,6) 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＝Ieq \\al(2,2)rM＋P输出
所以：rM＝eq \f(UI2－P输出,I\\al(2,2))＝eq \f(12×5－35,52) 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－Ieq \\al(2,3)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