高考物理一轮复习第8章恒定电流练案23电路的基本概念与规律新人教版

PAGEPAGE1练案[23]电路的基本概念与规律一、选择题(本题共14小题，1～9题为单选，10～14题为多选)1．(2018·浙江省绍兴期中试题)下列说法正确的是eq\x(导学号21993175)(C)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[解析]电流通过导体的热功率为P＝I2R，与电流的平方成正比，A项错误；力作用在物体上，如果物体没有在力的方向上发生位移，作用时间再长，做功也为零，B项错误；由C＝eq\f(Q,U)可知，电容器的电容由电容器本身的性质决定，因此电容器的带电量与两板间的电势差成正比，C项正确；弹簧的劲度系数与弹簧的伸长量无关，D项错误。2．(2018·安徽黄山月考)如图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eq\x(导学号21993176)(A)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[解析]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。3．(2018·湖南邵阳第一次联考)在长度为l、横截面积为S、单位体积内自由电子数为n的金属导体两端加上电压，导体中就会产生匀强电场。导体内电荷量为e的自由电子在电场力作用下先做加速运动，然后与做热运动的阳离子碰撞而减速，如此往复……所以，我们通常将自由电子的这种运动简化成速率为v(不随时间变化)的定向运动。已知阻碍电子运动的阻力大小与电子定向移动的速率v成正比，即Ff＝kv(k是常量)，则该导体的电阻应该等于eq\x(导学号21993177)(B)A．eq\f(kl,neS) B．eq\f(kl,ne2S)C．eq\f(kS,nel) D．eq\f(kS,ne2l)[解析]电子定向移动，由平衡条件得，kv＝eeq\f(U,l)，则U＝eq\f(kvl,e)，导体中的电流I＝neSv，电阻R＝eq\f(U,I)＝eq\f(kl,ne2S)，选项B正确。4．某个由导电介质制成的电阻截面如图所示，导电介质的电阻率为ρ，制成内外半径分别为a和b的半球壳层形状(图中阴影部分)，半径为a、电阻不计的球形电极被嵌入导电介质的球心成为一个引出电极，在导电介质的外层球壳上镀上一层电阻不计的金属膜成为另外一个电极，设该电阻的阻值为R。下面给出R的四个表达式中只有一个是合理的，你可能不会求解R，但是你可以通过一定的物理分析，对下列表达式的合理性做出判断。根据你的判断，R的合理表达式应为eq\x(导学号21993178)(B)A．R＝eq\f(ρb＋a,2πab) B．R＝eq\f(ρb－a,2πab)C．R＝eq\f(ρab,2πb－a) D．R＝eq\f(ρab,2πb＋a)[解析]根据R＝ρeq\f(l,S)，从单位上看，答案中，分子应是长度单位，而分母应是面积单位，只有A、B符合单位，C、D错误；再代入特殊值，若b＝a，球壳无限薄，此时电阻为零，因此只有B正确，A错误。5．欧姆不仅发现了欧姆定律，还研究了电阻定律，有一个长方体型的金属电阻，材料分布均匀，边长分别为a、b、c，且a＞b＞c。电流沿以下方向流过该金属电阻，其中电阻的阻值最小的是eq\x(导学号21993179)(A)[解析]根据电阻定律R＝ρeq\f(l,S)可知RA＝ρeq\f(c,ab)，RB＝ρeq\f(b,ac)，RC＝ρeq\f(a,bc)，RD＝ρeq\f(a,bc)，结合a>b>c可得：RC＝RD>RB>RA，故RA最小，A正确。A．9500Ω90000Ω B．90000Ω9500ΩC．9500Ω9000Ω D．9000Ω9500Ω[解析]接a、b时，串联R1，由串联电路特点有R总＝R1＋Rg＝eq\f(U1,Ig)得R1＝eq\f(U1,Ig)Rg＝9500Ω。接a、c时串联R1、R2，同理有R总′＝R1＋R2＋Rg＝eq\f(U2,Ig)得R2＝eq\f(U2,Ig)Rg－R1＝90000Ω。9．(2018·江西省南昌二中高三上学期第五次考试)将四个相同的灯泡分别组成如图所示的甲、乙两种电路并接在相同的电压两端。调节变阻器，使每个灯泡都正常发光。若两个变阻器R1、R2上消耗的功率分别为P1、P2，则P1、P2的大小关系不可能为eq\x(导学号21993183)(A)A．P2＝2P1 B．P2＝3P1C．P2＝5P1 D．P2＝8P1[解析]设灯泡正常发光时的电流为I，电压为UL，对于甲图，电路的总的电流为I，变阻器R1的电压为U1＝U－4UL，变阻器R1消耗的功率P1＝U1I＝(U－4UL)I；对于乙图，电路总电流大小为2I，变阻器R2的电压为U2＝U－2UL，变阻器R2消耗的功率P2＝U2·2I＝(U－2UL)·2I，则eq\f(P2,P1)＝eq\f(U－2UI2I,U－4ULI)，当2＋eq\f(2,\f(U,UL)－4)>2，当eq\f(U,UL)＝6时，P2＝3P1，当eq\f(U,UL)＝5时，P2＝4P1，当eq\f(U,UL)＝eq\f(13,3)时P2＝8P1，故A错误，BCD正确。此题选择错误的选项，故选A。10．(2018·辽宁鞍山期中)用两个相同的小量程电流表，分别改装成了两个量程不同的大量程电流表A1、A2，若把A1、A2分别采用并联或串联的方式接入电路，如图所示，则闭合电键后，下列有关电表的示数和电表指针偏转角度的说法正确的是eq\x(导学号21993184)(BC)A．图甲中的A1、A2的示数相同B．图甲中的A1、A2的指针偏角相同C．图乙中的A1、A2的示数相同D．图乙中的A1、A2的指针偏角相同[解析]图甲中A1、A2并联，表头的电压相等，流过表头的电流相等，指针偏转的角度相同，量程不同的电流表读数不同，故A错误，B正确；图乙中的A1、A2串联，A1、A2的示数相同，由于量程不同，内阻不同，电表两端的电压不同，流过表头的电流不同，指针偏转的角度不同，故D错误，C正确。11．(2018·湖北孝感月考)机动车的尾气含有铅等大量有害物质，并且也是造成地球“温室效应”的重要因素之一。电动汽车因其无尾气排放且噪音小等因素，正在逐渐被人们接受，某国产品牌电动汽车的铭牌如下表，已知蓄电池储存的电能等于其容量乘输出电压，则下列说法正确的是eq\x(导学号21993185)(BD)规格后轮驱动直流电动机车型：60″电动汽车电动机额定输出功率：1675W整车质量：400kg额定转速：600r/min蓄电池(容量It＝800A·h，输出电压：约为36V)额定工作电压/电流：36V/50AA．电动汽车正常工作时消耗的电功率为1675WB．电动机的内阻为0.05ΩC．蓄电池充满电后储存的电能约为2.88×104JD．充满电后电动汽车在额定功率下能连续行驶的时间约为16h[解析]电动机正常工作时消耗的电功率P＝U额I额＝36×50W＝1800W，故A错误；电动机内阻的发热功率P热＝P电－P出＝1800W－1675W＝125W，则电动机的内阻为r＝eq\f(P热,I2)＝0.05Ω，故B正确；蓄电池充满电后储存的电能为W＝UIt＝800×3600×36J＝1.04×108J，故C错误；在额定功率下连续行驶最长时间为t＝eq\f(W,UI)＝16h，故D正确。12．(2018·河北廊坊期中)如图，电路中电源电动势为3.0V，内阻不计，L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，小灯泡的伏安特性曲线如图所示。当开关闭合后，下列说法中正确的是eq\x(导学号21993186)(BD)A．L1中的电流为L2中电流的2倍B．L3的电阻约为1.875ΩC．L3的电功率约为0.75WD．L2和L3的总功率为2.4W[解析]由图象可知，灯泡两端的电压变化时，灯泡的电阻发生变化，L2和L3的串联电阻并不是L1电阻的两倍，根据欧姆定律知L1中的电流不是L2中电流的2倍，A错误；由于电源不计内阻，所以L2和L3两端的电压均为1.5V，由图可知此时灯泡中的电流为I＝0.8A，电阻R＝eq\f(U,I)＝1.875Ω，B正确；L3的电功率P＝UI＝1.5×0.8W＝1.2W，C错误；L2和L3的总功率P′＝2P＝2.4W，D正确。13．(2018·湖北省黄冈中学高三上学期理综测试)某集装箱吊车的电动机输入电压为380V，当吊车以0.1m/s的速度匀速吊起质量为5.7×103kg的集装箱时，测得电动机的电流为20A，g取10m/s2，则eq\x(导学号21993187)(AD)A．电动机的内阻为4.75ΩB．电动机的发热功率为900WC．电动机的输出功率为7.6×103WD．电动机的工作效率为75%[解析]物体上升的功率为：P出＝mgv＝5.7×103×10×0.1＝5.7×103W;电动机的输入功率为：P入＝UI＝380×20W＝7.6×103W；根据能量守恒规律可知，P热＝P入－P出＝1.9×103W＝I2r；解得：r＝4.75Ω；故A正确；BC错误；电动机的工作效率η＝eq\f(P出,Pλ)×100%＝eq\f(5.7×103,7.6×103)＝75%；故D正确；故选AD。14．(2018·湖北宜昌月考)如图所示，电源电动势E＝3V，小灯泡L的规格为“2V,0.4W”，开关S接1，当滑动变阻器调到R＝4Ω时，小灯泡L正常发光，现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作。则eq\x(导学号21993188)(AD)A．电源内阻为1ΩB．电动机的内阻为4ΩC．电动机正常工作电压为1VD．电源效率约为93.3%[解析]小灯泡正常工作时的电阻RL＝eq\f(U2,P)＝10Ω，流过小灯泡的电流I＝eq\f(P,U)＝0.2A，当开关S接1时，R总＝eq\f(E,I)＝15Ω，电源内阻r＝R总－R－RL＝1Ω，A正确；当开关S接2时，电动机M两端的电压UM＝E－Ir－U＝0.8V；电源的效率η＝eq\f(E－Ir,E)＝eq\f(2.8V,3V)≈93.3%，D正确。二、非选择题15．(2018·河南郑州期中)如图所示，在a、b两端有直流恒压电源，输出电压恒为Uab，R2＝40Ω，右端连接间距d＝0.04m、板长l＝10cm的两水平放置的平行金属板，板间电场视为匀强电场。闭合开关S，将质量为m＝1.6×10－6kg、带电荷量q＝3.2×10－8C的微粒以初速度v0＝0.5m/s沿两板中线水平射入板间。当滑动变阻器接入电路的阻值为15Ω时，微粒恰好沿两板中线匀速运动，通过电动机的电流为0.5A。已知电动机内阻R1＝2Ω，g取10m/s2。试问：eq\x(导学号21993189)(1)输出电压Uab是多大？(2)在上述条件下，电动机的输出功率和电源的输出功率是多少？(3)为使微粒不打在金属板上，R2两端的电压应满足什么条件？答案：(1)35V(2)9.5W35W(3)18V<U2<22V[解析](1)根据平衡条件得qU2/d＝mg，解得R2两端电压U2＝20V。R2中电流I2＝eq\f(U2,R2)＝0.5A。I总＝I1＋I2＝1A，滑动变阻器两端电压U1＝I总R滑＝15V。电源输出电压Uab＝U1＋U2＝35V。(2)电动机的输出功率P＝U2I1－Ieq\o\