江苏版2023版高三一轮总复习物理课时分层作业23电流、电阻、电功及电功率

课时分层作业(二十三)电流、电阻、电功及电功率题组一电流、欧姆定律1．某兴趣小组调查一条河流的水质情况，通过计算结果表明，被污染的河里一分钟内有相当于6C的正离子和9C的负离子向下游流去，则取样时这条河流的等效电流大小和方向分别是()A．0.25A顺流而下B．0.05A顺流而下C．0.25A逆流而上D．0.05A逆流而上D[在一分钟内通过横截面的总电荷量为q＝6C－9C＝－3C，所以电流I＝eq\f(|q|,t)＝0.05A，方向与河水的流动方向相反，即电流的方向为逆流而上，选项D正确。]2．在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束。已知电子的电荷量为e、质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内的电子个数是()A．eq\f(IΔl,eS)eq\r(\f(m,2eU)) B．eq\f(IΔl,e)eq\r(\f(m,2eU))C．eq\f(I,eS)eq\r(\f(m,2eU)) D．eq\f(ISΔl,e)eq\r(\f(m,2eU))B[在加速电场中有eU＝eq\f(1,2)mv2，得v＝eq\r(\f(2eU,m))。在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内电荷量为q＝IΔt＝Ieq\f(Δl,v)，则电子个数n＝eq\f(q,e)＝eq\f(IΔl,e)eq\r(\f(m,2eU))，B正确。]题组二部分电路欧姆定律伏安特性曲线电阻3．两个电阻R1、R2的伏安特性曲线如图所示，由图可知()A．R1、R2均为线性元件B．R1的电阻R1＝tan45°＝1ΩC．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D[由题图可知R1的伏安特性曲线为过原点的直线，故R1为线性元件，R2的伏安特性曲线为曲线，故R2是非线性元件，故A错误；R1的电阻不等于tan45°，应为U与I的比值，大小为2Ω，故B错误；R2为非线性元件，其中电阻大小仍等于某一时刻U与I的比值，D正确；由图可知R2的阻值随电压增大而增大，故C错误。]4．某一导体的伏安特性曲线如图中AB段(曲线)所示，关于导体的电阻，以下说法正确的是()A．B点的电阻为12ΩB．B点的电阻为40ΩC．导体的电阻因温度的影响改变了1ΩD．导体的电阻因温度的影响改变了9ΩB[A点电阻RA＝eq\f(3,1.0×10－1)Ω＝30Ω，B点电阻RB＝eq\f(6,1.5×10－1)Ω＝40Ω，故A错误，B正确；ΔR＝RB－RA＝10Ω，故C、D错误。]题组三部分电路欧姆定律、电阻定律5．某金属导线的电阻率为ρ，电阻为R，现将它均匀拉长到直径为原来的一半，那么该导线的电阻率和电阻分别变为()A．4ρ和4R B．ρ和4RC．ρ和16R D．16ρ和16RC[因温度和材料不变，所以电阻率不变；将导线均匀拉长到直径为原来的一半，则横截面积变为原来的eq\f(1,4)，长度为原来的4倍，根据电阻定律公式：R0＝ρeq\f(4L,\f(1,4)S)＝16·ρeq\f(L,S)＝16R，选项C正确。]6．有两个同种材料制成的导体，两导体为横截面为正方形的柱体，柱体高均为h，大柱体截面边长为a，小柱体截面边长为b，则()A．从图示电流方向看，大、小柱体电阻比为a∶bB．从图示电流方向看，大、小柱体电阻比为1∶1C．若电流方向竖直向下，大、小柱体电阻比为a∶bD．若电流方向竖直向下，大、小柱体电阻比为a2∶b2B[由电阻定律得R＝ρeq\f(l,S)，所以大柱体的电阻为eq\f(ρ,h)，小柱体的电阻为eq\f(ρ,h)，所以大、小柱体的电阻之比为1∶1，A错误，B正确；若电流方向竖直向下，大、小柱体的电阻之比为b2∶a2，C、D错误。]7．关于电阻的计算式R＝eq\f(U,I)和决定式R＝ρeq\f(l,S)，下列说法中正确的是()A．导体的电阻与其两端电压成正比，与通过它的电流成反比B．导体的电阻仅与导体的长度、横截面积和材料有关C．导体的电阻不随工作温度的变化而变化D．对一段确定的导体来说，在恒温下比值eq\f(U,I)是恒定的，导体电阻不随U或I的变化而变化D[导体的电阻是导体本身的特性，与其两端电压和电流强度无关，故选项A不符合题意；根据电阻定律R＝ρeq\f(l,S)可知导体的电阻与导体的长度、横截面积和材料有关，导体的电阻率随温度变化而变化，所以电阻也随温度而变化，故选项B、C不符合题意；导体的电阻是导体本身的特性，对一段确定的导体来说，在恒温下比值eq\f(U,I)是恒定的，导体电阻不随U或I的变化而变化，故选项D符合题意。]题组四电功、电功率与电热、热功率8．如图所示，理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动扇叶转动，电热丝给空气加热，利用热风将头发吹干。电动机的线圈电阻为R1，与电阻为R2的电热丝串联后接到输出电压为U的电源上，电路中电流为I，则()A．电动机的输出功率为eq\f(U2,R1)B．电动机两端的电压为U－IR2C．电动机两端的电压为IR1D．电吹风机消耗的电功率为I2(R1＋R2)B[电动机的输入功率为(U－IR2)I，电动机的输出功率为UI－I2(R1＋R2)，故A错误；含电动机电路是非纯电阻电路，电动机两端的电压为U－IR2，故B正确，C错误；电吹风机消耗的功率P＝IU要大于发热功率，D错误。]9．如图甲所示，电源E＝12V，内阻不计，灯泡L的额定电压为9V，其伏安特性曲线如图乙所示，滑动变阻器R的最大阻值为10Ω。则()甲乙A．灯泡L的阻值随电流的增大而减小B．灯泡L的额定功率为13.5WC．灯泡L消耗电功率的最大值是2WD．滑动变阻器接入电路的阻值应至少为6ΩB[由I­U图像可知，图像的斜率为灯泡的电阻的倒数，所以灯泡的电阻随电流的增大而增大，故A错误；由图像可知，当灯泡的电压U＝9V时，电流I＝1.5A，所以灯泡的额定功率为P＝UI＝9×1.5W＝13.5W，故B正确；当R＝10Ω时，电流最小，灯泡消耗的电功率最小，如图所示，可得此时灯泡的电流I′＝1.0A，电压U′＝2V，所以灯泡的功率P′＝U′I′＝2×1W＝2W，故C错误；因灯泡的额定电流为I＝1.5A，正常工作时的电阻RL＝eq\f(U,I)＝eq\f(9,1.5)Ω＝6Ω，根据闭合电路欧姆定律有I＝eq\f(E,R＋RL)，可得R＝eq\f(E,I)－RL＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(12,1.5)－6))Ω＝2Ω，即滑动变阻器接入电路的电阻至少为2Ω，故D错误。]10．如图所示，R1＝2Ω，R2＝10Ω，R3＝10Ω，A、B两端接在电压恒定的电源上，则()A．S断开时，R1与R2的功率之比为2∶5B．S闭合时通过R1与R2的电流之比为2∶1C．S断开与闭合两情况下，电阻R1两端的电压之比为2∶1D．S断开与闭合两情况下，电阻R2的功率之比为7∶12B[S断开时，R1与R2串联，功率P＝I2R，与电阻成正比，则功率之比为2∶10＝1∶5，A错误；S闭合时，R2和R3电阻相等，则分得的电流相等，R1在干路，所以通过R1与R2的电流之比为2∶1，B正确；S断开与闭合两情况下，电阻R1两端的电压之比eq\f(U,6)∶eq\f(2U,7)＝7∶12，C错误；S断开与闭合两情况下，电阻R2两端的电压之比eq\f(5U,6)∶eq\f(5U,7)＝7∶6，则电阻R2的功率P＝eq\f(U2,R)，之比为49∶36，D错误。]11．某直流电动机提升重物的装置如图所示，重物的质量m＝50kg，电源的电压为120V。不计内阻，当电机以v＝0.9m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度I＝5A，(g取10m/s2)求：(1)电动机线圈的电阻为多少？(2)电动机对该重物提升的最大提升速度是多少？(3)若因电动机发生故障不能转动，这时通过电动机线圈的电流为多大？电动机消耗的电功率是多少？[解析](1)设电动机输入功率为P，输出功率为P1，热消耗功率为P2，则有P＝P1＋P2＝mgv＋I2RR＝eq\f(UI－mgv,I2)＝6Ω。(2)P1＝P－P2＝UI－I2R＝－R＋eq\f(U2,4R)当eq\f(U,2R)＝I时，P1有最大值为eq\f(U2,4R)即电动机的最大输出功率P1大＝eq\f(U2,4R)＝600W由于P1大＝mgv，有v大＝eq\f(P1大,mg)＝1.2m/s。(3)因电动机不能转动，此时电路中电流最大，最大电流为I大＝eq\f(U,R)＝20A电动机消耗的功率也最大，P2大＝Ieq\o\al(2,大)R＝2400W。[答案](1)6Ω(2)1.2m/s(3)20A2400W12．如图所示，电源电动势E＝10V，内阻r＝1Ω，闭合开关S后，标有“8V，12W”的灯泡恰能正常发光，电动机M绕线的电阻R0＝4Ω，求：(1)电源的输出功率P出；(2)10s内电动机产生的热量Q；(3)电动机的机械功率。[解析](1)由题意知，并联部分电压为U＝8V，内电压应为U内＝E－U＝2V总电流I＝eq\f(U内,r)＝2A电源的输出功率P出＝UI＝16W。(2)流过灯泡的电流I1＝eq\f(P1,U)＝1.5A则流过电动机的电流I2＝I－I1＝0.5A电动机的热功率P0＝Ieq\o\al(2,2)R0＝1W10s内产生的热量Q＝P0t＝10J。(3)电动机的总功率P＝UI2＝4W电动机的机械功率P机＝P－P0＝3W。[答案](1)16W(2)10J(3)3W13．一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数：规格后轮驱动直流电机车型26″电动自行车额定输出功率120W整车质量30kg额定电压40V最大载重120kg额定电流4A请根据上表计算：(1)此电动机的内阻和电动机正常工作时的效率；(2)当电动自行车以额定功率在平直公路上满载匀速行驶时，若其受到的阻力为车重的0.01倍，则此时其速度