专题17 焦耳定律、电阻定律和电路的串联规律——历年高考物理真题精选之黄金30题（解析版）

1、历年高考物理真题精选之黄金30题专题17 焦耳定律、电阻定律和电路的串联规律一、单选题1（2017·上海·高考真题）将四个定值电阻a、b、c、d分别接入电路，测得相应的电流、电压值如图所示其中阻值最接近的两个电阻是（ ）Aa和bBb和dCa和cDc和d【答案】 A【解析】根据欧姆定律可得：，即该点与原点连线的斜率等于该电阻值，由图像可知，a和b阻值接近相等，故选A.2（2021·江苏·高考真题）有研究发现，某神经细胞传递信号时，离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流，若将该细胞膜视为的电容器，在内细胞膜两侧的电势差从变为，则该过程中跨膜电流的平均值为（）

2、ABCD【答案】 D【解析】根据Q=CU可知Q=CU=10-8×（30+70）×10-3C=10-9C则该过程中跨膜电流的平均值为故选D。3（2015·安徽·高考真题）一根长为L，横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为。棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v。则金属棒内的电场强度大小为（）ABCnevD【答案】 C【解析】，I=neSv，联立得E=nev，故选C。4（2012·上海·高考真题）当电阻两端加上某一稳定电压时，通过该电阻的电荷量为0.3

3、C，消耗的电能为0.9J为在相同时间内使0.6C的电荷量通过该电阻，在其两端需加的电压和消耗的电能分别是（ ）A3V，1.8JB3V，3.6JC6V，l.8JD6V，3.6J【答案】 D【解析】根据E=Uq，可知通过该电阻的电荷量为0.3C，消耗的电能为0.9J时，电阻两端所加电压U=3V；在相同时间内通过0.6C的电荷量，则电流强度为原来的2倍，而根据I=U/R，电压也为原来的2倍，即为6V，这时消耗的电能E2=U2q2=3.6J故D项正确，ABC三项错误5（2019·浙江·高考真题）电动机与小电珠串联接人电路，电动机正常工作时，小电珠的电阻为R1，两端电压为U1，流过的

4、电流为I1；电动机的内电阻为R2，两端电压为U2，流过的电流为12则ABCD【答案】 D【解析】由题意可知I1=I2，选项A错误；因U2>I2R2，U1=I1R1，则，选项BC错误，D正确；故选D.6（2018·浙江·高考真题）杭州市正将主干道上的部分高压钠灯换成LED灯，已知高压钠灯功率为400W，LED灯功率为180W，若更换4000盏，则一个月可节约的电能约为ABCD【答案】 B【解析】一个月可节省的电能最接近，故B正确，ACD错误；故选B7（2009·广东·高考真题）导体的电阻是导体本身的一种性质，对于同种材料的导体，下列表述正确的是A横截

5、面积一定，电阻与导体的长度成正比B长度一定，电阻与导体的横截面积成正比C电压一定，电阻与通过导体的电流成正比D电流一定，电阻与导体两端的电压成反比【答案】 A【解析】AB有电阻定律可知，电阻的大小与导体的长度成正比，与横截面积成反比，A正确B错误；CD电阻与电流以及电压的大小无关，故CD错误；8（2015·上海·高考真题）重粒子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发生+5价重离子束，其电流强度为，则在1s内发射的重离子个数为（）ABCD【答案】 B【解析】根据公式，可得在单位时间内发射的粒子的电荷量为，故个数为个，D正确；9（2016·上海·高考真题）电源电动势

6、反映了电源把其它形式的能量转化为电能的能力，因此（）A电动势是一种非静电力B电动势越大，表明电源储存的电能越多C电动势的大小是非静电力做功能力的反映D电动势就是闭合电路中电源两端的电压【答案】 C【解析】电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极搬运到正极所做的功，不是一种非静电力，故A错误；电动势是描述电源把其它形式的能量转化为电能本领的物理量，是非静电力做功能力的反映，电动势越大，表明电源将其它形式的能转化为电能的本领越大，故B错误C正确；电源电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压，在闭合电路中电源两极间的电压是路端电压，小于电源电动势，故D错误10（2019·浙

7、江·高考真题）下列式子属于比值定义物理量的是ABCD【答案】 C【解析】A物体运动的时间与位移成正比，与速度成反比，则A不是比值定义的物理量；B加速度与合外力成正比，与质量成反比，则B不是比值定义的物理量；C电容器的电容是由本身结构决定的，与两端的电压U与所带的电量Q无关，但是可以用带电量Q与电压U 的比值来量度，则C采用的是比值定义法；D导体的电流与加在其两端的电压成正比，与导体的电阻成反比，则D不是比值定义的物理量；11（2020·浙江·高考真题）国际单位制中电荷量的单位符号是C，如果用国际单位制基本单位的符号来表示，正确的是（）ABCD【答案】 B【解析】根

8、据电荷量公式q=It可知，电流I的单位是A，时间t的单位是s，故用国际单位制的基本单位表示电量的单位为As，故B正确，ACD错误。故选B。12（2020·浙江·高考真题）小明在一根细橡胶管中灌满食盐水，两端用粗铜丝塞住管口，形成一段封闭的盐水柱。他将此盐水柱接到电源两端，电源电动势和内阻恒定。握住盐水柱两端将它水平均匀拉伸到原长的1.2倍，若忽略温度对电阻率的影响，则此盐水柱（ ）A通过的电流增大B两端的电压增大C阻值增大为原来的1.2倍D电功率增大为原来的1.44倍【答案】 B【解析】ABC根据电阻定律：可知，长度变为原来的倍，横截面积变为原来的倍，所以电阻变为原来的倍；

9、根据闭合电路欧姆定律：可知总电阻增大，干路电流减小，路端电压即盐水柱两端电压增大，故AC错误，B正确；D电功率的表达式：电流变化倍数无法计算，所以电功率变化倍数无法计算，故D错误。故选B13（2015·北京·高考真题）如图所示，其中电流表A的量程为0.6A，表盘均匀划分为30个小格，每一小格表示0.02A；R1的阻值等于电流表内阻阻值的一半；R2的阻值等于电流表内阻的2倍若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则下列分析正确的是（ ）A将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.04AB将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.02AC将接线柱1、3接入电路时，每一小

10、格表示0.06AD将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.01A【答案】 C【解析】当接线柱1、2接入电路时，R1与电流表并联，由于R1，可知流过R1的电流为流过电流表电流的2倍，所以1、2接线柱间的电流为通过电流表电流的3倍，所以每一小格是原来的3倍，即为0.06 A，所以A、B错误；当接线柱1、3接入电路时，电流表与R1并联，然后再与R2串联，串联电阻对电流无影响，与1、2接入电路的效果一样，所以每一小格表示0.06 A，C正确，D错误14（2014·上海·高考真题）将阻值随温度升高而减小的热敏电阻和定值电阻串联，接在不计内阻的稳压电源两端开始时，和阻值相等，加热或冷

11、却热敏电阻，则的电功率在A加热时变大，冷却时变小B加热时变小，冷却时变大C加热或冷却时都变小D加热或冷却时都变大【答案】 C【解析】若将热敏电阻看做是电源的内阻，可知开始时热敏电阻和阻值相等时，的功率最大；故无论是冷却或加热，的电功率都变小；A加热时变大，冷却时变小，与结论不相符，选项A错误；B加热时变小，冷却时变大，与结论不相符，选项B错误；C加热或冷却时都变小，与结论相符，选项C正确；D加热或冷却时都变大，与结论不相符，选项D错误；故选C15（2020·海南·高考真题）一车载加热器（额定电压为）发热部分的电路如图所示，a、b、c是三个接线端点，设ab、ac、bc间的功率

12、分别为、，则（ ）ABCD【答案】 D【解析】接ab，则电路的总电阻为接ac，则电路的总电阻为接bc，则电路的总电阻为由题知，不管接那两个点，电压不变，为U=24V，根据可知故选D。16（2017·浙江·高考真题）如图为一种服务型机器人，其额定功率为48W，额定工作电压为24V，机器人的锂电池容量为20A·h，则机器人（）A额定工作电流为20AB充满电后最长工作时间为2hC电池充满电后总电量为D以额定电流工作时每秒消耗能量为20J【答案】 C【解析】A.得，额定工作电流：，A错误；B.充满电后最长工作时间：，B错误；C.电池充满电后总电量为C正确；D.额定电流工作

13、时每秒消耗能量.D错误17（2018·浙江·高考真题）小明同学家里部分电器的消耗功率及每天工作时间如表所示，则这些电器一天消耗的电能约为（ ）电 器消耗功率/W工作时间/h电茶壶20001空 调12003电视机1002节能灯164路由器924A6.1×103WB6.1×103JC2.2×104WD2.2×107J【答案】 D【解析】根据公式可知一天消耗的电能为，又知道，故，D正确18（2017·浙江·高考真题）一根细橡胶管中灌满盐水，两端用短粗铜丝塞住管口，管中盐水柱长为时，测得电阻为，若溶液的电阻随长度、横截面积

14、的变化规律与金属导体相同现将管中盐水柱均匀拉长至（盐水体积不变，仍充满橡胶管）则盐水柱电阻为（ ）ABCD【答案】 D【解析】由于总体积不变，设长时的横截面积为所以长度变为后，横截面积，根据电阻定律可知：，联立两式得A. 与计算结果不相符，故A错误；B. 与计算结果不相符，故B错误；C. 与计算结果不相符，故C错误；D. 与计算结果相符，故D正确；19（2015·浙江浙江·高考真题）下列说法正确的是（ ）A电流通过导体的热功率与电流大小成正比B力对物体所做的功与力的作用时间成正比C电容器所带电荷量与两极板间的电势差成正比D弹性限度内，弹簧的劲度系数与弹簧伸长量成正比【答案】

15、 C【解析】A.根据公式可得在电阻一定时，电流通过导体的发热功率与电流的平方成正比，A错误；B.根据公式可得，力对物体所做的功与力的作用时间无关，B错误；C.根据公式可得电容器所带电荷量与两极板间的电势差成正比，C正确；D.弹簧的劲度系数与弹簧的伸长量无关，和弹簧的自身因素有关，D错误；故选C。20（2009·天津·高考真题）为探究小灯泡L的伏安特性，连好图示的电路后闭合开关，通过移动变阻器的滑片，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U-I图象应是ABCD【答案】 C【解析】当滑动变阻器在最左端时，灯泡连端电压为0，滑动

16、变阻器逐渐向右移动，小灯泡的亮度逐渐变亮，直到正常发光随着小灯泡两端电压的升高，电流也在升高，但是，小灯泡灯丝的电阻随着温度的升高而增大，在图像上各点切线斜率应越来越大故C正确21（2020·浙江·高考真题）如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴上，随轴以角速度匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g，不计其它电阻和摩擦，下列说法正确的是（）A棒产生的电动势

17、为B微粒的电荷量与质量之比为C电阻消耗的电功率为D电容器所带的电荷量为【答案】 B【解析】A如图所示，金属棒绕轴切割磁感线转动，棒产生的电动势A错误；B电容器两极板间电压等于电源电动势，带电微粒在两极板间处于静止状态，则即B正确；C电阻消耗的功率C错误；D电容器所带的电荷量D错误。故选B。22（2007·重庆·高考真题）汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图15图，在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表读数为10 A，电动机启动时电流表读数为58 A，若电源电动势为12.5 V，内阻为0.05 ，电流表内阻不计，则因电动机启动，车灯的电功率降低了A35.8 WB43.2 W

18、C48.2 WD76.8 W【答案】 B【解析】电动机未启动时，U灯EI1r（12.510×0.05）V12 V，车灯功率P灯U灯I1120 W；电动机启动时，U灯EI2r（12.558×0.05）V9.6 V，设车灯阻值不变，由P ，可得P（）2×P灯（）2×120 W76.8 W，电功率的减少量PPP（12076.8）W43.2 W，选项B正确23（2007·海南·高考真题）某白炽灯泡的额定功率与额定电压分别为36W与36V若把此灯泡接到输出电压为18V的电源两端，则灯泡消耗的电功率 （ ）A等于36WB小于36W，大于9WC等于

19、9WD小于36W【答案】 B【解析】白炽灯泡的电阻会随着电压的增大而增大，当输出电压为18V时，电阻比36 V时要小，功率的值比9W要大，选项B正确二、多选题24（2020·浙江·高考真题）如图所示，系留无人机是利用地面直流电源通过电缆供电的无人机，旋翼由电动机带动。现有质量为、额定功率为的系留无人机从地面起飞沿竖直方向上升，经过到达高处后悬停并进行工作。已知直流电源供电电压为，若不计电缆的质量和电阻，忽略电缆对无人机的拉力，则（）A空气对无人机的作用力始终大于或等于B直流电源对无人机供电的额定电流为C无人机上升过程中消耗的平均功率为D无人机上升及悬停时均有部分功率用于对空

20、气做功【答案】 BD【解析】A无人机先向上加速后减速，最后悬停，则空气对无人机的作用力先大于200N后小于200N，最后等于200N，选项A错误；B直流电源对无人机供电的额定电流选项B正确；C若空气对无人机的作用力为F=mg=200N则无人机上升过程中消耗的平均功率但是由于空气对无人机向上的作用力不是一直为200N，则选项C错误；D无人机上升及悬停时，螺旋桨会使周围空气产生流动，则会有部分功率用于对空气做功，选项D正确。故选BD。25（2008·宁夏·高考真题）一个T型电路如图所示，电路中的电阻，另有一测试电源，电动势为100V，内阻忽略不计，则（）A当cd端短路时，ab之

21、间的等效电阻是40B当ab端短路时，cd之间的等效电阻是40C当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为80 VD当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为80 V【答案】 AC【解析】A当cd端短路时，ab间电路的结构为电阻R2、R3并联后与R1串联，则等效电阻为A正确；B当ab端短路时，cd之间电路结构为电阻R1、R3并联后与R2串联，等效电阻为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，为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R3两端的电压，为D错误。故选AC。三、解答题26（2012·四川·高考真题）四川省“十二五”

22、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20m，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380V，此时输入电动机的电功率为19kW，电动机的内阻为0.4已知水的密度为，重力加速度取102求（1）电动机内阻消耗的热功率；（2）将蓄水池蓄入864的水需要的时间（不计进、出水口的水流速度）【答案】 （1）（2）【解析】（1） 设电动机的电功率为，则设电动机内阻上消耗的热功率为，则代入数据解得 （2） 设蓄水总质量为，所用抽水时间为.已知抽水高度为，容积为，水的密度为，则设质量

23、为的河水增加的重力势能为，则设电动机的输出功率为，则根据能量守恒定律得代入数据解得27（2009·全国·高考真题）材料的电阻率随温度变化的规律为=0（1+t），其中称为电阻温度系数，0是材料在t=0时的电阻率在一定的温度范围内是与温度无关的常量金属的电阻一般随温度的增加而增加，具有正温度系数；而某些非金属如碳等则相反，具有负温度系数利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性，可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻已知：在0时，铜的电阻率为1.7×10-8·m，碳的电阻率为3.5×10-5·m；在0附近，铜的电阻温度系数为39

24、15;10-3-1，碳的电阻温度系数为-5.0×10-4-1将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1.0m的导体，要求其电阻在0附近不随温度变化，求所需碳棒的长度（忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化）【答案】 38×10-3m【解析】设所需碳棒的长度为L1，电阻率为，电阻恒温系数为；铜棒的长度为，电阻率为，电阻恒温系数为根据题意有式中分别为碳和铜在0时的电阻率设碳棒的电阻为，铜棒的电阻为，有，式中S为碳棒与铜棒的横截面积碳棒和铜棒连接成的导体的总电阻和总长度分别为，式中联立以上各式得：要使电阻R不随温度t变化，式中t的系数必须为零即联立得：代入数据解得： 28（2010·

25、;浙江·高考真题）如图所示，一矩形轻质柔软反射膜可绕过O点垂直纸面的水平轴转动，其在纸面上的长度OA为L1，垂直纸面的宽度为L2在膜的下端（图中A处）挂有一平行于转轴，质量为m，长为L2的导体棒使膜绷成平面在膜下方水平放置一足够大的太阳能光电池板，能接收到经反射膜反射到光电池板上的所有光能，并将光能转化成电能光电池板可等效为一个电池，输出电压恒定为U；输出电流正比于光电池板接收到的光能（设垂直于入射光单位面积上的光功率保持恒定）导体棒处在方向竖直向上的匀强磁场B中，并与光电池构成回路，流经导体棒的电流垂直纸面向外（注：光电池与导体棒直接相连，连接导线未画出）（1）若有一束平行光水平入

26、射，当反射膜与竖直方向成60时，导体棒处于受力平衡状态，求此时电流强度的大小和光电池的输出功率（2）当变成45时，通过调整电路使导体棒保持平衡，光电池除维持导体棒力学平衡外，不能输出多少额外电功率？【答案】 （1）（2）【解析】（1）导体棒所受安培力导体棒有静力平衡关系解得所以当=时，光电池输出功率为（2）当时，根据式可知维持静力平衡需要的电流为根据几何关系可知可得而光电池产生的电流为所以能提供的额外电流为可提供额外功率29（2010·北京·高考真题）环保汽车将为2008年奥运会场馆服务。某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量。当它在水平路面上以v=36km/h的速度匀速

27、行驶时，驱动电机的输入电流I=50A，电压U=300V。在此行驶状态下。（1）求驱动电机的输入功率；（2）若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机，求汽车所受阻力与车重的比值（g取10m/s2）；（3）设想改用太阳能电池给该车供电，其他条件不变，求所需的太阳能电池板的最小面积。结合计算结果，简述你对该设想的思考。已知太阳辐射的总功率，太阳到地球的距离，太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%。【答案】 （1）；（2）；（3）【解析】（1）驱动电机的输入功率（3）牵引汽车前进的机械功率则汽车所受阻力则汽车所受阻力与车重的比值（3）当太阳光垂直电磁板入射时，所需板面积最小，设其为S，距太阳中心为r的球面面积若没有能量的损耗，太阳能电池板接受到的太阳能功率为，则设太阳能电池板实际接收到的太阳能功率为P，所以由于，所以电池板的最小面积30（2013·