电路及其应用-高考物理一轮复习巩固卷（ 新高考）

考点巩固卷13电路及其应用

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考点考向题型分布

电路及其应用考向1:电流微观表达式的理解和应用14单选+6多选

考向2：电阻定律的理解应用

考向3：串并联电路的规律

考向4：欧姆定律的基础理解应用

考向5：电功和电热的计算

考点训练

考点。1》电路及其应用（14单选+6多选）

1.（2024•北京门头沟,一模）对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内

在联系，从而更加深刻的理解其物理本质。一段长为/、电阻率为p、横截面积为S的细金属直导线，单位

体积内有〃个自由电子，电子电荷量为e、质量为加。经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电

子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞，该碰撞过程将对电子的定向移动形成一定的

阻碍作用，该作用可等效为施加在电子上的一个沿导线的平均阻力。若电子受到的平均阻力大小与电子定

向移动的速率成正比，比例系数为晨下列说法不正确的是（）

A.比例系数上=加7?

B.当该导线通有恒定的电流/时导线中自由电子定向移动的速率v=々

neS

C.比例系数人与导线中自由电子定向移动的速率V无关

D.金属中的自由电子定向移动的速率不变，则电场力对电子做的正功与阻力对电子做的负功大小相等

【答案】A

【详解】B.一小段时间内，流过导线横截面的电子个数为

N=nSvAt

电荷量

Q=Ne=nSveAt

根据电流的定义有

,Q

1=—=neSvv

解得

I

v=--

neS

故B正确，不符合题意；

AC.取长度为£的一段导体，则电子做定向移动时满足电场力与阻力相等，则

k7v=eE厂=e—u

L

由。="，I=neSv,R=p，解得

k=ne1p

故A错误，符合题意；C正确，不符合题意；

D.金属中的自由电子定向移动的速率不变，电子做定向移动时满足电场力与阻力相等，则电场力对电子做

的正功与阻力对电子做的负功大小相等，故D正确，不符合题意。

故选A„

2.（2024•山东淄博•一模）阿秒（as）光脉冲是一种发光持续时间极短的光脉冲，如同高速快门相机，可用

以研究原子内部电子高速运动的过程。已知las=10Fs,电子所带电荷量为1.6X10-9C,氢原子核外电子绕

原子核做匀速圆周运动的等效电流约为IxlO-'A。目前阿秒光脉冲的最短时间为43as,电子绕氢原子核一周

的时间约为该光脉冲时间的（）

A.2.8倍B.3.7倍C.4.2倍D.5.5倍

【答案】B

【详解】根据电流定义式可得

I=一

T

可得电子绕氢原子核一周的时间为

则有

T1.6x10"

7-1X10^X43X10-18

故选B。

3.（2024•广西•模拟预测）阿秒（as）光脉冲是一种发光持续时间极短的光脉冲，如同高速快门相机，可用

以研究原子内部电子高速运动的过程。已知电子所带电荷量为1.6X10T9C,ias=10-%,氢原子核外电子绕

原子核做匀速圆周运动，周期大约是150as。根据以上信息估算氢原子核外电子绕核运动的等效电流大约为

（）

A.lxlO-1AB.1X10-2AC.lxIO-3AD.1X1O-5A

【答案】C

【详解】根据电流的定义式

1.6x10-9

A合IxlCT3A

150x10-8

C正确。

故选C。

4.（2024•江西•模拟预测）一根长为£、横截面积为S的金属棒，电阻率为"，棒内单位体积自由电子数为

",电子的质量为加，电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向移动的平均

速率为v,则金属棒两端的电势差为（）

,-mv2Sn-mv2、pev

A.pnevrLB.------C.---D.---

e2eS

【答案】A

【详解】根据电阻定律，可知金属棒的电阻为

R=p­

S

金属棒中电流可表示为

I=neSv

则金属棒两端所加的电压为

U=IR

联立可得金属棒两端的电势差为

U=pnevL

故选A。

5.（2024•北京顺义•一模）某同学想通过测绘一只额定电压为2.5V小灯泡的/-U图像来研究小灯泡的电阻随

电压变化的规律。实验电路如图甲所示,根据实验数据描绘的I-U图像如图乙所示。下列说法正确的是（）

A.小灯泡正常工作时的电阻约为5.7Q

B.随着小灯泡两端电压的增大，小灯泡的电阻变小

C.该实验的系统误差主要是由电流表的分压引起的

D.图甲中开关S闭合之前，应把滑动变阻器的滑片置于/处

【答案】A

【详解】A.由/-U图像可知当电压为2.5V时，电流约为0.44A,所以小灯泡正常工作时的电阻约为

TJ?5

7?=—=^Q«5.7Q

I0.44

故A正确;

B./-U图像的斜率反应了电阻倒数大小的变化情况，随着电压的增大图像斜率越来越小，所以电阻越来越

大。故B错误；

C.该实验的系统误差主要是由电压表的分流引起的。故c错误；

D.开关S闭合之前，应把滑动变阻器的滑片置于8处。故D错误。

故选A„

6.（2024•江西南昌•三模）在如图所示的电路中，已知A、B两个电容器的电容之比CA：CB=1：2,每个电阻

都相同，则两个电容器带电量之比心：&为（）

D.2:1

【答案】A

【详解】等效电路图如图所示

根据

c=Q

U

可得

2A=£A=1

QBCB2

故选A„

7.（2024•北京海淀•模拟预测）如图所示是某笔记本电脑电池上的部分标注，该型号的电池据说是最强的笔

记本电脑电池之一。关于此电池的下列说法中，正确的是（）

Li-ionOUTPUT

10.8V94Wh8700mAh

A.该电池充满电后储存的能量约9.4x104J

B.该电池充满电后可供电脑使用10小时，则平均电流强度约0.1A

C.若某电容器充满电后，电压为10.8V,电量为8700mAh,则电容器储存的能量和该电池充满电后相同

D.该电池充满电后，提供的总能量可以使一名质量加=60kg的学生提升的高度超过"中国尊"（北京最

高建筑，高度为〃=528m）的高度

【答案】D

【详解】AC.根据单位换算可知该电池充满电后储存的能量约为

」=94Wh=3.384xlO5J

则某电容器充满电后，电压为10.8V,电量为8700mAh,则电容器储存的能量

£=LQU=LX8.7X3600X10.8J=1.691x1（）5j

22

和该电池充满电后不相同，故AC错误；

B.电池的容量为8700mAh=8.7Ah,根据电流的定义式可知

/=i=0.87A

t

故B错误；

D.质量机=60kg的学生提升的高度超过"中国尊”的能量为

E=mgh=3.168xl05J<3,384X105J

故D正确；

故选D。

8.（2024・安徽•模拟预测）直流电动机在生活生产中有广泛的应用，其主要结构为两部分：定子和转子，其

中定子包括：主磁极、机座、转向器、电刷等；转子包括：电枢铁芯、电枢绕组等。如图所示是电动机提

升重物的示意图，已知电源电动势E=9V,内阻r=1.5O,电阻R=2O。闭合开关S,发现电动机被卡死,

此时电压表的示数为6V,立即关闭电源。清除故障后重新闭合开关，当电动机正常工作时，电压表的示数

为7.5V,重力加速度g=10m/s2,下列说法正确的是（）

A.电动机内部线圈的电阻为RM=5$。

B.电动机正常工作时线圈电阻的热功率为1W

C.电动机正常工作时电源的效率约为66.7%

D.电动机正常工作时将一个质量为1kg重物由静止吊起，则重物的最大速度为0.55m/s

【答案】B

【详解】A.电动机被卡住时，相当于纯电阻，电源内电压

U、=9V-6V=3V

电路电流

=2A

r

由闭合电路欧姆定律可得电动机内阻为

1

故A错误;

B.电动机正常工作时，电源内电压

U2=9V-7.5V=1.5V

电路电流

A=5=1A

r

电动机线圈电阻的热功率为

8=/）M=IW

故B正确；

C.电动机正常工作时，电源的效率为

n=E~U1xlOO%«83%

E

故C错误；

D.当重物速度最大时，拉力

F=mg

电动机的输出功率

=（£-C/2-/27?）Z2=4.5W

由

P?=Fv

可得重物的最大速度为

vm=0.45m/s

故D错误。

故选Bo

9.（2024,江苏•一模）如图所示电路中，电阻K与&阻值相同，理想二极管与用并联，在间加峰值电压

不变的正弦式电流，则A与&的电功率之比是（）

A.1:5B.1:4C.1:2D.1:72

【答案】A

【详解】设在N8间加峰值电压为4，周期为？，则电压的有效值为

U

U=-^

V2

设R1=R?=R,一周期内，4的产生的焦耳热为

,U,T_UjT

0^^=(—)2.7?

216R

一周期内，&的产生的焦耳热为

Q=/如+/如=瑞）2.R,L+卷）2.R.7需A与4的电功率之比是

勺：.=.：.=1：5

故选Ao

10.（2024•海南♦模拟预测）如图所示，电源电动势E=3V,内阻片1Q,小电动机电阻为0.4Q,电流表、电

压表均为理想电表，闭合开关，电动机正常工作，电压表示数为IV,电流表示数为1A,则（）

R

―I1~~—（^）—'•

A.定值电阻R阻值为4QB.电动机的输出功率为0.5W

C.电源的输出功率为2WD.电源的效率为75%

【答案】C

【详解】A.根据闭合电路欧姆定律可得

E=U-I{R+r）

代入数据解得

R=1Q

故A错误；

B.电动机输出功率为

2

P=UI-IRM=0.6W

故B错误;

C.电源的输出功率为

7^=£1/-/>=2W

故C正确；

D.电源的效率为

7=—X100%=----------X100%«66.7%

久EI

故D错误。

故选C。

11.（2024•辽宁・模拟预测）如图所示，长方体金属块的长、宽、高均分别为。、b、C,电源的电动势为

E,内阻为「，通过理想电流表A的示数为/,则该金属块的电阻率为（）

（E-Ir）bc

D.---------------------------

la

D（E—Ir）ac

*1T~

【答案】B

【详解】根据闭合电路欧姆定律有

E=l{r+R）

根据电阻定律有

n

R=p—a

be

联立解得

”（EIr）bc

la

故选B„

12.（2024•北京平谷•模拟预测）如图所示电路中，有四个完全相同的小灯泡，不考虑电阻随温度的变化,

其中最亮的灯泡是（）

A.灯泡A

B.灯泡4

c.灯泡L3

D.灯泡4

【答案】A

【详解】根据图中电路关系知及与4串联，通过的电流相同，设为/，又右与4和4并联，电流与电阻成

反比，故通过心的电流为2/,又乙在干路，通过的电流为3/,故最亮的灯泡是人。

故选A。

13.(2023•海南•模拟预测)在如图所示的图像中，直线I为某电源的路端电压与电流的关系图线，曲

线n为某一小灯泡L的伏安特性曲线，曲线II与直线I的交点坐标为(1.5,0.75),该点的切线与横轴的交点坐

标为(1.0,0),用该电源直接与小灯泡L连接成闭合电路，由图像可知()

A.电源电动势为2.0V

B.电源内阻为0.5。

C.小灯泡L接入电源时的电阻为1.50

D.小灯泡L实际消耗的电功率为1.125W

【答案】D

【详解】AB.根据题意，由闭合回路欧姆定律有

U=E-Ir

代入题中数据有

0.75=£-1.5-

0=£—2.0〃

解得

£=3.0V,尸=L5Q

故AB错误；

CD.根据题意可知，当用该电源直接与小灯泡L连接成闭合电路时，灯泡L两端的电压为0.75V,流过灯泡

的电流为L5A,由欧姆定律可得，小灯泡L接入电源时的电阻为

凡=00.5。

小灯泡L实际消耗的电功率为

P=〃=L125W

故C错误，D正确。

故选D。

14.（2024・陕西渭南•一模）在电磁学中，电导率（conductivity）是用来描述物质中电荷定向移动难易程度

的物理量。电导率b为电阻率夕的倒数，即。=工，则电导率的单位是（）

P

A.Q1B.QmC.m/QD.Q-1.m-1

【答案】D

【详解】由电阻定律有

R二p—

S

得

RS

p=~r

所以电阻率P的单位为,所以电导率b的单位为］—=。」”江，

故选D。

15.（2024•海南省直辖县级单位•模拟预测）将两只规格分别为“220V40W"和"220V60W"的灯泡连接起来,

再接到220V的电压上，则（）

A.两灯泡串联时，40W的灯泡较亮B.两灯泡串联时，60W的灯泡较亮

C.两灯泡并联时，40W的灯泡较亮D.两灯泡并联时，60W的灯泡较亮

【答案】AD

【详解】"220V40W”的灯泡电阻为

„U22202

火1=---=----Q--=1210Q

1440

“220V60W”的灯泡电阻为

U22202

Qa806.7。

R2,=—=--

P260

AB.两灯泡串联时，通过两灯泡的电流相等，根据

P=I2R

可知40W的灯泡的电功率较大，所以40W的灯泡较亮，故A正确，B错误；

CD.两灯泡并联时，灯泡两端的电压都是22OV,功率分别是40W和60W,所以6OW的灯泡较亮，故C错

误，D正确。

故选AD。

16.（2024・福建・三模）如图所示是探究电源电动势和电源内、外电压关系的实验装置，下部是可调节内阻

电池，升高或降低挡板，可改变N,8两电极间电解液通道的横截面积，从而改变电池内阻，电池的两极

A,8与电压传感器2相连，位于两个电极内侧的探针”，6与电压传感器1相连，R是滑动变阻器。下列说

法正确的是（）

A.断开开关S,传感器1的示数为零，传感器2的示数等于电源电动势

B.闭合开关S,在将挡板向上提升的过程中，传感器2的读数将变小

C.闭合开关S,无论R的滑片如何移动，传感器1和传感器2的示数之和总不变

D.闭合开关S,当把滑动变阻器R的滑片向左移动到阻值为零时，传感器1的示数为零，传感器2的

示数等于电源电动势

【答案】AC

【详解】A.当S断开时，电路中电流为0,故内阻分压为0,外电压等于电源电动势，故A正确;

B.闭合S,将挡板上提，横截面积变大，由

R=p—

S

可知，电源内阻变小，由闭合电路欧姆定律可知

即外电路分压变大，故电压传感器2的示数变大，故B错误；

C.闭合S,传感器1和传感器2的示数之和等于电源电动势，故其示数之和保持不变，故C正确；

D.闭合S,当把滑动变阻器R的滑片向左移动到阻值为零时，外电路电阻为0,电压传感器2的示数为0,

电压传感器1的示数等于电源电动势，故D错误。

故选ACo

17.（2024•四川眉山•二模）如图所示，电源与三个电阻连接，电路中片、&和耳的阻值分别为R、2R和

4凡当电键S1断开、S?闭合时，理想电流表A的示数为/。；当跖闭合、S?断开时，理想电流表示数为

B.电源的内阻为2尺

C.当S1、S2都闭合时，流过4、鸟和用的电流不相等

D.当以、S2都闭合时，流过4、尺和用的电流可能相等

【答案】BC

【详解】AB.当电键武断开、S2闭合时，根据闭合电路欧姆定律有

当斯闭合、S2断开时，根据闭合电路欧姆定律有

E

解得

r=2R

故A错误，B正确；

CD.当S1、S2都闭合时，外电路三个电阻并联，三个电阻两端电压相等，根据部分电路欧姆定律可知，由

于三个电阻的阻值不相等，则流过4、凡和鸟的电流不相等，故C正确，D错误。

故选BCo

18.（2024高三・全国•专题练习）横截面积为S的导线中，通有大小为/的电流，己知导线单位体积内有〃

个自由电子，每个自由电子的电荷量为e,自由电子定向移动的平均速率为v,则在时间/内通过导线横截

面的电子数是（）

It

A.ItB.nvtC.nSvtD.一

e

【答案】CD

【详解】根据电流的定义式可知，通过该导线横截面的电荷量

q-It

则在时间t内通过该导线横截面的电子数为

N="

ee

再根据电流的微观表达式

I=nevS

则可得

N=nSvt

故选CDo

19.（22-23高三下•广东•阶段练习）等离子体推进器的原理结构如图所示，首先由电子枪产生高速电子流,

经过碰撞，电子将等离子体发生器内的惰性气体电离，形成等离子体，最后等离子体中的正离子经过静电

加速层加速后高速飞出，从而对等离子推进器产生作用力。假设正离子的质量为〃?，电荷量为“，经电压为

。的静电加速层加速后形成电流为/的离子束，忽略离子进入静电加速层的初速度，不计离子重力和离子间

的相互作用力，下列说法正确的是（）

A.离子推进器是将化学能转化为机械能的装置

qU

B.离子由静电加速层喷出时的速度大小为

2m

C.单位时间内，由静电加速层喷出的离子数为一