2024高考物理一轮复习课时作业二十三电流电阻电功及电功率含解析新人教版

PAGE10-电流电阻电功及电功率(建议用时40分钟)1.某爱好小组调查一条河流的水质状况,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.C.0.25A逆流而上 D.0.05A逆流而上【解析】选D。若正负离子移动方向相反,则通过横截面的总电荷量是两种离子电荷量肯定值之和,若正负离子向着同一个方向流淌,则通过横截面的总电荷量等于正负离子的电荷量的代数和,所以在1min内通过横截面的总电荷量应为q=6C-9C=-3C,所以电流I==0.05A,方向与河水的流淌方向相反,即电流的方向为逆流而上,D正确,A、B、C错误。2.如图所示,有两个同种材料制成的导体,两导体是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∶b2【解析】选B。由电阻定律得R=ρ,所以a的电阻为,b的电阻为,所以a、b的电阻之比为1∶1,A错误,B正确;若电流方向竖直向下,a、b的电阻之比为b2∶a2,C、D错误。3.(2024·日照模拟)发光二极管简称为LED,它被称为第四代照明光源(如图甲)或绿色光源,具有节能、环保、寿命长、体积小等特点,广泛应用于指示、显示、装饰、背光源、一般照明和城市夜景等领域。如图乙为某LED的伏安特性曲线,依据此伏安特性曲线,下列说法错误的是()A.当LED两端电压在2V以下时,通过LED的电流几乎为零B.当LED两端电压为3.0V时,它消耗功率约为0.15WC.假如把电压3～3.5V段近似看作直线,那么这一电压范围内,电阻几乎保持不变,其电阻约为2.5ΩD.在电压3～3.5V范围内,LED的电阻随接入两端电压的增大而减小【解析】选C。由图象可知,当LED两端电压在2V以下时,通过LED的电流几乎为零,选项A正确;当LED两端电压为3.0V时,电流为50mA,则它消耗功率为P=UI=3×0.05W=0.15W,选项B正确;依据R=,由图象可知,在电压3～3.5V范围内,LED的电阻随接入两端电压的增大而减小,选项C错误,D正确。4.(2024·梧州模拟)智能手机耗电量大,移动充电宝应运而生,它是能干脆为移动设备充电的储能装置。充电宝的转换率是指充电宝放电总量占充电宝容量的比值,一般在0.6～0.7。如图为某一款移动充电宝,其参数如表所示。下列说法正确的是 ()容量20000mA·h兼容性全部智能手机边充边放否爱护电器是输入DC5V2AMAX输出DC5V0.1～2.5A尺寸156×82×22mm转换率0.60产品名称索杨Y10—200重量约430gA.充电宝充电时将电能转化为内能B.该充电宝最多能储存的能量为3.6×106JC.该充电宝电荷量从零到完全充溢所用时间约为2hD.用该充溢电的充电宝给电荷量为零、容量为3000mA·h的手机充电,理论上能充溢4次【解析】选D。充电宝充电时将电能转化为化学能,故A错误;该充电宝的容量为q=20000mA·h=20000×10-3×3600C=7.2×104C,电压为5V,所以充电宝最多能储存的能量E=qU=7.2×104×5J=3.6×105J,故B错误;以2A的电流充电,充电宝电荷量从零到完全充溢所用时间t==s=3.6×104s=10h,故C错误;由于充电宝的转换率是0.60,所以放电总量为20000mA·h×0.60=12000mA·h,给电荷量为零、容量为3000mA·h的手机充电的次数n=次=4次,故D正确。【加固训练】(多选)电阻R和电动机M相串联接到电路中,如图所示,已知电阻R与电动机线圈的电阻相等,电源键接通后,电动机正常工作,设电阻R和电动机两端的电压分别为U1和U2,经过时间t,电流通过电阻R做功W1,产生的电热Q1,电流通过电动机M做功W2,产生的电热Q2,则有 ()A.U1<U2,Q1=Q2B.W1=W2,Q1=Q2C.W1<W2,Q1<Q2D.W1<W2,Q1=Q2【解析】选A、D。设开关接通后,电路中电流为I。对于电阻R,由欧姆定律得U1=IR,对于电动机,由于U2>IR,故U1<U2。依据W=UI可知,W1<W2,依据焦耳定律得Q1=I2Rt,Q2=I2Rt,则Q1=Q2。故A、D正确,B、C错误。5.如图所示为某饭店的机器人服务员,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.充溢电后最长工作时间为2hC.电池充溢电后总电荷量为7.2×10D.以额定电流工作时每秒消耗能量为20J【解析】选C。依据P=UI可知,额定电流应为:I===2A,故A错误;机器人的锂电池容量为20A·h,即当在额定电流2A下工作时,能够工作最长时间为10h,故B错误;电源充溢电后的总电荷量为q=It=20×3600C=7.2×104C,故C正确;额定电流下,机器人功率P==48W,即每秒消耗48J电能,故D错误。【加固训练】(实力拔高题)如图为近日曝光的摩拜共享电动单车,与一般电动车不同的是,摩拜共享电动自行车采纳“共享充电宝+自行车的方式”,其电池与一般充电宝类似,只有20000mAh,输入、输出电压均为10V,输入电流为8A,输出电流为15A,可以支持驱动人和单车行驶10km左右。已知成人在平路上骑单车所受阻力约为20N,则 ()A.该单车电池最多储存电能7.2×104JB.该单车电池充电时,从零电量充至满电量大约须要5hC.该单车电池电能的有效利用率约为27.8%D.成人在平路上骑单车时,每秒钟平均消耗的电能约20J【解析】选C。此单车电池最大存储电能为:E=UIt=Uq=10V×20000mA·h=10V×20×3600C=7.2×105J,故A错误;此单车电池充电时间:t====2.5h,故B错误;此单车行驶的过程中受到的阻力为20N,则消耗的电能:W=fs=20×10×103J=2.0×105J,单车电池电能的有效利用率约为:η=×100%=×100%≈27.8%,故C正确;由题知,输出电压为10V,输出电流为15A,则成人在平路上骑单车时,P=UI=10×15W=150W,每秒平均消耗电能约为150J左右。故D错误。6.(2024·遵义模拟)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分别采纳并联或串联的方式接入电路,如图所示,则闭合开关后,下列有关电流表的示数和电流表指针偏转角度的说法正确的是 ()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的示数和指针偏转角都不同D.图乙中的A1、A2的指针偏角相同【解析】选B。题图甲中的A1、A2并联,表头的电压相等,电流相等,指针偏转的角度相同,量程不同的电流表示数不同,故A错误,B正确;题图乙中的A1、A2串联,A1、A2的示数相同,由于量程不同,内阻不同,两电流表两端的电压不同,流过表头的电流不同,指针偏转的角度不同,故C、D错误。7.(创新题)如图甲,工人正在“电测井”,它是用钻头在地上钻孔,通过在钻孔中进行电特性测量,可以反映地下的有关状况。如图乙所示为一钻孔,其形态为圆柱体,半径为10cm,设里面充溢浓度匀称的盐水,其电阻率ρ=0.314Ω·m,现在在钻孔的上表面和底部加上电压,测得U=100V,I=100mA。求:(1)该钻孔的深度。(2)若截取一段含盐水的圆柱体与某一电源(电动势200V,内阻100Ω)相连,通电10分钟,当截取圆柱体的长度为多少时,盐水产生的热量最多,最多为多少?【解析】(1)盐水电阻R==1000Ω由电阻定律R=,S=πr2=3.14×10-2m解得h=100m。(2)当圆柱体的电阻与电源的内电阻相等时,电源的输出功率最大,盐水产生的热量最多,电源内电阻R=100Ω,则截取圆柱体的电阻也应当有R′=100Ω;此时截取圆柱体长度:l==m=10m则圆柱体与电源所组成的电路的电流为I′==A=1A热量最多为Q=I′2R′T=12×100×10×60J=6×104J答案:(1)100m(2)当截取圆柱体的长度为10m时,盐水产生的热量最多,最多为6×104J【加固训练】在如图所示的电路中,小量程电流表G的内阻Rg=100Ω,满偏电流Ig=1mA,R1=900Ω,R2=Ω。(1)当S1和S2均断开时,改装成的表是什么表?量程为多大?(2)当S1和S2均闭合时,改装成的表是什么表?量程为多大?【解析】(1)S1和S2均断开时,电阻R1与小量程电流表G串联,可组成较大量程的电压表,电压表的内阻RV=Rg+R1=1000Ω。所以电压表两端的电压最高为U=IgRV=0.001×1000V=1V,即改装成的电压表的量程为1V。(2)S1和S2均闭合时,电阻R1被短路,电阻R2与小量程电流表G并联,组成较大量程的电流表,当小量程电流表G满偏时,通过R2的电流为==A=0.999A。故改装成的电流表的量程为I=+Ig=0.999A+0.001A=1A。答案:(1)电压表1V(2)电流表1A8.(多选)机场规定“严禁携带额定能量超过160W·h的充电宝搭乘飞机”,下列说法正确的是 ()A.机场规定的是充电宝的额定能量不能超过5.76×105JB.160W·h相当于160kg的重物由静止下落1m时所具有的动能C.乘飞机时可以携带标注容量为30000mA·h、输出电压为5V的充电宝D.容量为1200mA·h的充电宝,假如对外供电的电流为50mA,那么充溢电的该充电宝可对外供电时间大约为24h【解析】选A、C、D。机场规定的是充电宝的额定能量不能超过160W·h=160×3600J=5.76×105J,选项A正确;160kg的重物由静止下落1m时所具有的动能近似为mgh=160×10×1J=1600J,则160W·h比160kg的重物由静止下落1m时所具有的动能大,选项B错误;容量为30000mA·h、输出电压为5V的充电宝储存的电能为30000mA·h×5V=30×3600×5J=5.4×105J<5.76×105J,则乘飞机时可以携带此充电宝,选项C正确;容量为1200mA·h的充电宝,假如对外供电的电流为50mA,那么充溢电的该充电宝可对外供电时间大约为=24h,选项D正确。9.如图所示,a、b、c为不同材料做成的电阻,b与a的长度相等,b的横截面积是a的两倍;c与a的横截面积相等,c的长度是a的两倍。当开关闭合后,三个志向电压表的示数关系是U1∶U2∶U3=1∶1∶2。关于这三种材料的电阻率ρa、ρb、ρc,下列说法正确的是()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【解析】选C。设a的长度为L,横截面积为S,因为R=,而R=ρ,a、b串联,所以==1,即=1,即ρb=2ρa;同理==,所以=,故ρa=ρc,由上述可知ρb=2ρc,则C正确,A、B、D错误。10.(创新题)(多选)额定电压均为220V的白炽灯L1和L2的U-I特性曲线如图甲所示,现将和L2完全相同的L3与L1和L2一起按如图乙所示电路接入220V电路中。则下列说法正确的是()A.L2的额定功率约为99WB.L2的实际功率约为17WC.L2的实际功率比L3的实际功率小17WD.L2的实际功率比L3的实际功率小82W【解析】选A、B、D。由L2的伏安特性曲线可得,在额定电压220V时的电流为0.45A,则L2的额定功率为P额=U额I额=99W,A正确;图示电路为L1和L2串联再与L3并联,所以L1和L2串联后两端的总电压为220V,那么流过L1和L2的电流及两灯的电压满意I1=I2,U1+U2=220V,由L1和L2的U-I图线可知,I1=I2=0.25A,U1=152V,U2=68V,故灯L2的实际功率P2=I2U2=17W,B正确;由于L3两端的电压为220V,故P3=P额=99W,则P3-P2=82W,C错误,D正确。11.(多选)(2024·保山模拟)如图是有两个量程的电流表,当运用a、b两个端点时,量程为1A,当运用a、c两个端点时,量程为0.1A。已知表头的内阻Rg为200Ω,满偏电流Ig为2mA,则电阻R1、R2的值为 ()A.R1=4.1Ω B.R1=0.41ΩC.R2=36.7Ω D.R2=3.67Ω【解析】选B、D。接a、b时,R1起分流作用,I1=Ig+①,接a、c时,R1+R2起分流作用,I2=Ig+②,由①②联立,将I1=1A,I2=0.1A代入得R1≈0.41Ω,R2≈3.67Ω,故选项B、D正确。12.(2024·嘉兴模拟)燃油车退出已提上日程,不久的将来,新能源车将全面替代燃油车。某景区电动车(如图)载满游客时总质量m=1.75×103kg,以4m/s的速度在水平路面匀速行驶,驱动电机的输入电流I=20A,输入电压U=400V,电动车行驶时所受阻力为车重的0.1倍,g取10m/s(1)驱动电机的输入功率;(2)电动车行驶时输出的机械功率;(3)驱动电机的内阻。【解题指导】解答本题应留意以下两点:(1)电动机是非纯电阻电路,P热=P入-P出。(2)电动车匀速行驶时牵引力等于阻力。【解析】(1)驱动电动机的输入功率:P入=UI=400×20W=8000W;(2)电动车行驶时所受阻力:f=0.1mg=1.75×103N;电动车匀速行驶时F=f,电动车行驶时输出的机械功率:P出=Fv=1.75×103×4W=7×103W;(3)驱动电机