选修3－1第7章第1节知能演练强化闯关

1、1. 一根粗细均匀的金属导线, 两端加上恒定电压U时, 通过金属导线的电流为I, 金属导线中自由电子定向移动的平均速率为v, 若将金属导线均匀拉长, 使其长度变为原来的2倍, 仍给它两端加上恒定电压U, 则此时()A. 通过金属导线的电流为eq f(I,2)B. 通过金属导线的电流为eq f(I,4)C. 自由电子定向移动的平均速率为eq f(v,2)D. 自由电子定向移动的平均速率为eq f(v,4)解析: 选BC.金属导线均匀拉长2倍, 则导线的横截面积变为原来的1/2, 由电阻定律可得, 导线的电阻变为原来的4倍, 由欧姆定律可得, 通过金属导线的电流变为原来的1/4, 即为I/4, A

2、错误, B正确; 由电流的微观表达式IneSv, 可以解得, 金属导线中自由电子定向移动的平均速率变为原来的1/2, 即为v/2, D错误, C正确. 2.图713(2012西安高新一中高三质检)如图713所示电解池内有一价离子的电解液, 在时间t内通过溶液截面S的正离子数为n1, 负离子数为n2, 设元电荷电荷量为e, 则以下说法正确的是()A. 溶液内电流方向从A到B, 电流为eq f(n1e,t)B. 溶液内电流方向从B到A, 电流为eq f(n2e,t)C. 溶液内正、负离子反方向移动, 产生的电流相互抵消D. 溶液内电流方向从B到A, 电流为eq f(n1n2e,t)解析: 选 D.

3、溶液内正、负离子反方向移动, 通过截面的电荷量为正、负离子电荷量绝对值之和, 由电流的定义可算出, 电流为eq f(n1n2e,t), 选 D.3.图714小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图714所示, P为图线上一点, PN为图线在P点的切线, PQ为U轴的垂线, PM为I轴的垂线, 则下列说法中不正确的是()A. 随着所加电压的增大, 小灯泡的电阻增大B. 对应P点, 小灯泡的电阻为Req f(U1,I2)C. 对应P点, 小灯泡的电阻为Req f(U1,I2I1)D. 对应P点, 小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围面积解析: 选C.由于灯泡的电阻Req f(U,I), 结合图

4、像知, A、B正确, C错误; 小灯泡的功率PUI, 所以D正确. 4. 电阻R和电动机M串联接到电路中, 如图715所示, 已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等, 电键接通后, 电动机正常工作. 设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和U2, 经过时间t, 电流通过电阻R做功为W1, 产生热量为Q1, 电流通过电动机做功为W2, 产生热量为Q2, 则有()图715A. U1U2, Q1Q2B. U1U2, Q1Q2C. W1W2, Q1Q2 D. W1W2, Q2Q2解析: 选A.电动机是非纯电阻, 其两端电压U2IRU1, B错; 电流做的功W1IU1t, W2IU2t, 因此W1W2, C

5、错; 产生的热量由QI2Rt可判断Q1Q2, A对D错. 5. 如图716甲为一测量电解液电阻率的玻璃容器, P、Q为电极, 设a1 m, b0.2 m, c0.1 m, 当里面注满某电解液, 且P、Q加上电压后, 其UI图线如图乙所示, 当U10 V时, 求电解液的电阻率是多少？图716解析: 由题图乙可求得电解液的电阻为Req f(U,I)eq f(10,5103) 2000 由题图甲可知电解液长为: la1 m截面积为: Sbc0.02 m2结合电阻定律Req f(l,S)得eq f(RS,l)eq f(20000.02,1) m40 m.答案: 40 m一、选择题1. 下列关于电流方向

6、的说法中, 正确的是()A. 电流的方向就是自由电子定向移动的方向B. 电流的方向规定为正电荷定向移动的方向C. 在金属导体中, 电流的方向与自由电子定向移动的方向相同D. 在电解液中, 电流的方向与离子定向移动的方向相同解析: 选 B.电流方向规定为与正电荷定向移动的方向相同, 与负电荷移动的方向相反, 在电解液中电流方向与正离子定向移动的方向相同. 2. 有一横截面积为S的铜导线, 流经其中的电流为I, 设每单位体积的导线中有n个自由电子, 电子的电荷量为q.此时电子的定向移动速度为v, 在t时间内, 通过导线横截面的自由电子数目可表示为()A. nvSB. nvtC.eq f(It,q)

7、 D.eq f(It,Sq)解析: 选C.根据电流的定义式可知, 在t内通过导线横截面的电荷量QIt所以在这段时间内通过的自由电子数为Neq f(Q,q)eq f(It,q)所以C项正确, D项错. 由于自由电子定向移动的速率是v, 因此在时间t内, 位于横截面S为底、长lvt的这段导线内的自由电子都能通过横截面(如图). 这段导线的体积VSlSvt, 所以t内通过横截面S的自由电子数为NnVnSvt.选项A、B均错. 3. 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4倍, 把另一根导线对折后绞合起来, 则它们的电阻之比为()A. 641 B. 321C. 161 D. 41解

8、析: 选A.设金属导线原来的电阻为Req f(l,S)拉长后l14l, 因为总体积VlS保持不变, 所以截面积S1S/4, 所以R1eq f(l1,S1)eq f(4l,f(S,4)16R对折后l2l/2, 截面积S22S所以R2eq f(l2,S2)eq f(l/2,2S)R/4则后来两导线的电阻之比R1R2641.故选A.图7174. 如图717所示, 厚度均匀的矩形金属薄片边长ab10 cm, bc5 cm.当将A与B接入电压为U的电路中时, 电流为1 A; 若将C与D接入同一电路中, 则电流为()A. 4 A B. 2 AC.eq f(1,2) A D.eq f(1,4) A解析: 选

9、A.首先计算出沿A、B方向和沿C、D方向电阻的比值, 再利用欧姆定律求出两种情况下的电流比. 设沿A、B方向的横截面积为S1, 沿C、D方向的横截面积为S2, 则eq f(S1,S2)eq f(1,2), A、B接入电路中时的电阻为R1, C、D接入电路中时的电阻为R2, 则有eq f(R1,R2)eq f(f(lab,S1),f(lbc,S2)eq f(4,1).两种情况下电流之比为eq f(I1,I2)eq f(R2,R1)eq f(1,4), 故I24I14 A. 选项A正确. 5.图718电阻R1和R2分别标有“2 , 1.0 A”和“4 , 0.5 A”, 将它们串联后接入电路中,

10、如图718所示, 则此电路中允许消耗的最大功率为()A. 1.5 W B. 3.0 WC. 5.0 W D. 6.0 W解析: 选A.两电阻的额定电流不同, R2允许通过的最大电流为0.5 A, 为保证电路安全, 电路允许通过的最大电流I0.5 A, 所以, 此电路中允许消耗的最大功率为PI2(R1R2)1.5 W.6. (2012安徽高三质检)一个直流电动机所加电压为U, 电流为I, 线圈内阻为R, 当它工作时, 下述说法中正确的是()A. 电动机的输出功率为U2/RB. 电动机的发热功率为I2RC. 电动机的输出功率为IUI2RD. 电动机的功率可写作IUI2RU2/R解析: 选BC.电动

11、机是非纯电阻电路, 电动机的输出功率P出UII2R, 发热功率为I2R, 正确选项为B、C.7.图719两根材料相同的均匀导线A和B, 其长度分别为L和2L, 串联在电路中时沿长度方向电势的变化如图719所示, 则A和B导线的横截面积之比为()A. 23 B. 13C. 12 D. 31解析: 选 B.由图像可知两导线电压降分别为UA6 V, UB4 V; 由于它们串联, 则3RB2RA; 由电阻定律可知eq f(RA,RB)eq f(LASB,LBSA), 解得eq f(SA,SB)eq f(1,3), 选项B正确. 8.图7110如图7110所示, 电阻R120 , 电动机线圈电阻R210

12、 .当开关S断开时, 电流表的示数为0.5 A; 当开关S闭合后, 电动机转起来, 电路两端电压不变. 电流表显示的电流I和电路消耗的电功率P应是()A. I1.5 A B. I1.5 AC. P15 W D. P15 W解析: 选B D.S断开时, UIR110 V; S闭合时, 对电动机, IMR2U, 即IMeq f(U,R2)1 A, IIMI11.5 A, 故选项B正确, A错误; 电动机消耗的功率为PMIMU10 W, 电阻R1消耗的功率为PRI1U5 W, PPMPR15 W, 故选项D正确, C错误. 9. (原创题)我国2011年9月29日发射的“天宫一号”卫星上的电子仪器及

13、各种动作的控制都是靠太阳能电池供电的. 由于光照而产生电动势的现象称为光伏效应. “天宫一号”上的太阳能电池就是依靠光伏效应设计的单晶硅太阳能电池. 在正常照射下, 太阳能电池的光电转换效率可达23%.单片单晶硅太阳能电池可产生0.6 V的电动势, 可获得0.1 A的电流, 则每秒照射到这种太阳能电池上的太阳光的能量是()A. 0.24 J B. 0.25 JC. 0.26 J D. 0.28 J解析: 选C.根据WUIt可得每秒太阳能电池产生的能量为W0.60.11 J0.06 J, 设太阳能每秒照射的能量为Q, 则由能的转化和守恒定律得Q23%W, 所以Q0.26 J.10. (2012延

14、安高三检测)一个用半导体材料制成的电阻器D, 其电流I随它两端的电压U的关系图像如图7111甲所示, 将它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源上, 如图乙所示, 三个用电器消耗的电功率均为P.现将它们连接成如图丙所示的电路, 仍然接在该电源的两端, 设电阻器D和电阻R1、R2消耗的电功率分别为PD、P1、P2, 它们之间的大小关系为()图7111A. P14P2 B. PDP2C. P14P2 D. PDP2解析: 选BC.当三个电阻并联接到电压为U的电源上时, 消耗的功率都是P, 说明此时三个电阻的阻值相等, 因此两个定值电阻R1R2, 有Peq f(U2,R1).若将它们连接

15、成如题图丙所示的电路, 仍然接在该电源的两端, 则R2与D并联的阻值小于电阻R1, 所以R1两端电压U1eq f(1,2)U, D与R2两端电压U2eq f(1,2)U, 由D的IU图像可知, 电压越小D的电阻越大, 所以此时RDR2.设题图丙中总电流为I, 则流过R2的电流I2eq f(1,2)I, 由PI2R得P14P2, A错误. C正确. 由Peq f(U2,R)得: PDP2, D错误, B正确. 故选BC.二、非选择题11.图7112用一个标有额定电压为12 V的灯泡做实验, 测得灯丝电阻随灯泡两端的电压变化如图7112所示. 则: (1)灯泡两端加上12 V电压后, 需0.5 s

16、灯泡才能达到正常亮度, 为什么这时电流比开始小, 计算电流的最大值？(2)设灯丝电阻与绝对温度成正比, 室温为300 K, 那么灯泡正常发光时灯丝的温度为多少？解析: (1)灯泡刚通电时, 灯未正常发光, 温度低电阻小, 电流大. 此时电阻R01 所以电流最大值为: Imaxeq f(U,R0)eq f(12,1) A12 A.(2)当R01 时, 温度T0300 K灯正常发光时, R5 , 由于电阻与绝对温度成正比, 则eq f(R0,T0)eq f(R,T), 所以Teq f(R,R0)T0eq f(5,1)300 K1500 K.答案: 见解析12.图7113(2012合肥模拟)如图7113所示, A为电解槽, M为电动机, N为电炉子, 恒定电压U12 V, 电解槽内阻rA2 , 当S1闭合、S2、S3断开时, 电流表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: (1)电炉子的电阻及发热功率各多大？(2)电动机的内阻