2、n2+n1)e,則電流為I==,B錯誤,D正確.
2.(多選)小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖所示,P為圖線上一點,PN為圖線在P點的切線,PQ為U軸的垂線,PM為I軸的垂線,則下列說法中正確的是( BD )
A.隨著所加電壓的增大,小燈泡的電阻減小
B.對應P點,小燈泡的電阻為R=
C.對應P點,小燈泡的電阻為R=
D.對應P點,小燈泡的功率為圖中矩形PQOM所圍面積大小
解析:由于燈泡的電阻在圖線上的每一點都是R=,由圖線不難看出,隨電壓的增大,電流的增加變得越緩慢,I-U圖線的斜率逐漸減小,電阻變大,對應P點燈泡電阻為R=,故選項B正確,A,C錯誤;小燈泡的
3、功率P=I2U1,所以選項D正確.
3.(2019·浙江高考模擬)P1和P2是材料相同、上下表面為正方形的長方體導體,P1的上下表面積大于P2的上下表面積,將P1和P2按如圖所示接到電源上,閉合開關后,下列說法正確的是( C )
A.若P1和P2的體積相同,則通過P1的電流大于通過P2的電流
B.若P1和P2的體積相同,則P1的電功率等于P2的電功率
C.若P1和P2的厚度相同,則流過P1的電流等于流過P2的電流
D.若P1和P2的厚度相同,則流過P1的電流大于流過P2的電流
解析:由于兩電阻并聯(lián)在電路中,因此兩電阻中電壓相等,設電阻的表面邊長為a,厚度為d,則R=ρ=ρ=,則
4、可知電阻與厚度d有關,與體積無關,由V=Sd可知,如果兩導體的體積相同,則P1的厚度小于P2厚度,因此P1的電阻大于P2的電阻;由P=可知,P1的電功率小于P2的電功率,故B錯誤;電流為I=,兩電阻中電壓相等,P1的電阻大于P2的電阻,所以通過P1的電流小于通過P2的電流,故A錯誤;若厚度相同,則兩電阻阻值相同,由I=可知流過P1的電流等于流過P2的電流,故C正確,D錯誤.
4.某個由導電介質(zhì)制成的電阻截面如圖所示,導電介質(zhì)的電阻率為ρ,制成內(nèi)外半徑分別為a和b的半球殼層形狀(圖中陰影部分),半徑為a、電阻不計的球形電極被嵌入導電介質(zhì)的球心成為一個引出電極,在導電介質(zhì)的外層球殼上鍍上一層電阻
5、不計的金屬膜成為另外一個電極,設該電阻的阻值為R.下面給出R的四個表達式中只有一個是合理的,你可能不會求解R,但是你可以通過一定的物理分析,對下列表達式的合理性做出判斷,根據(jù)你的判斷,R的合理表達式應為( B )
A.R= B.R=
C.R= D.R=
解析:根據(jù)R=ρ,從單位上看,只有A,B符合,C,D錯誤;再代入特殊值,若b=a,可看做球殼“長度”為零,此時電阻為零,因此只有B正確,A錯誤.
5.A,B兩盞電燈的額定電壓都是110 V,額定功率PA=100 W,PB=40 W,若接在電壓是220 V的下列電路上,則使兩盞電燈均能正常發(fā)光,且電路中消耗的電功率最小的電路是( C
6、)
解析:由P=可知,RA110 V,B燈被燒壞;對于B電路,由于RA110 V,B燈被燒壞;對于C電路,B燈與滑動變阻器并聯(lián),并聯(lián)電阻可能等于RA,所以可能有UA=UB=110 V,兩燈可以正常發(fā)光;對于D電路,當變阻器的有效電阻等于A,B的并聯(lián)電阻,則UA=UB=110 V,兩燈可以正常發(fā)光.比較C,D兩個電路,由于C電路中變阻器功率為P1=(IA-IB)×110 V,而D電路中變阻器功率為P2=(IA+IB)×110 V,所以C電路消耗的電功率最小.選項C正確.
6.(2018·
7、北京石景山區(qū)一模)兩個電壓表V1和V2是由完全相同的兩個電流表改裝而成的,V1量程是5 V,V2量程是15 V.現(xiàn)把V1和V2串聯(lián)起來測量15 V～20 V電壓.下列說法中正確的是( B )
A.V1和V2的示數(shù)相同
B.V1和V2指針偏轉(zhuǎn)的角度相同
C.V1和V2示數(shù)不同,指針偏轉(zhuǎn)的角度也不同
D.V1和V2的示數(shù)與V1和V2的內(nèi)阻成反比
解析:由電壓表內(nèi)部結構可知,兩電壓表串聯(lián),流過兩表的電流相等,則兩表指針偏轉(zhuǎn)角度相等,由于它們的內(nèi)阻不同,因此兩表兩端電壓不同,則讀數(shù)不同,故B正確,A,C錯誤;因是串聯(lián)關系,兩表的示數(shù)與內(nèi)阻成正比,即兩表讀數(shù)之比等于兩表內(nèi)阻之比,故D錯誤.
8、7.(2019·安徽合肥六中高三測試)如圖所示,R1=R2=10 Ω,R為可變電阻,C為電容器,V為理想電壓表,增大R的阻值時,下列說法正確的是( D )
A.C所帶電荷量減小
B.C所帶電荷量始終為0
C.V的示數(shù)增大
D.V的示數(shù)不變
解析:由于電路處于斷路,電容器兩端電壓等于電源電動勢,電壓表的示數(shù)等于電源電動勢,增大R,電路無變化,C所帶電荷量不變,但不為零,電壓表示數(shù)仍不變,故D正確.
8.(2019·浙江杭州高考命題預測)近年,杭州正式推出微公交,它是一零排放的純電動汽車,這為杭州人綠色出行又提供一種方案.該電動車配有一塊12 V三元鋰電池,容量達260 Ah;采用
9、220 V普通電壓充電,一次完全充電,約需8小時;行駛時,最大時速可達80 km/h,充滿電后,可最多行駛80 km.則以下判斷正確的是(在計算過程中不考慮各種能轉(zhuǎn)化的效率,可認為電能的價格為0.8元/kW·h)( C )
A.充電電流為260 A
B.充滿電后儲存的電能為3 120 J
C.折合每公里的電能成本約為0.03元
D.勻速行駛時的阻力約為2.0×103 N
解析:充電的功率為P== W=390 W,
充電電流為I== A=1.8 A,故A錯誤;
充滿電后儲存的電能為
W=12 V×260 Ah=3.12 kW·h=1.12×107 J,故B錯誤;
折合每公里
10、的電能成本約為元=0.031 2元,故C正確;
由W=Fs可知,勻速行駛時的阻力f=F== N=140 N,故D錯誤.
能力培養(yǎng)練
9.(2019·江蘇鹽城三模)(多選)安裝防電墻的熱水器,它的膽內(nèi)的水不直接流出,而是經(jīng)過比較長的一段水管后再流出,在電熱水器漏電且接地線失效時,能形成“防電墻”,保障人的安全.如圖所示,當熱水器金屬內(nèi)膽與大地間電壓為220 V,由于長管道中水具有電阻(簡稱“隔電電阻”),因而人體兩端的電壓不高于12 V,下列說法正確的是( BC )
A.曲長管道應選用導電性能好的材料制成
B.曲長管道應選用不易導電的材料制成
C.“隔電電阻”大于“人體電阻”,且
11、兩者串聯(lián)
D.熱水器漏電且接地線失效時,“防電墻”使人體內(nèi)無電流通過
解析:漏電電流通過曲長管道、人體流入大地,為保證人身安全,通過人體的電流應非常小,所以曲長管道不能采用導體材料,而應該使用絕緣材料,故A錯誤,B正確;由圖可知,“隔電電阻”與“人體電阻”是串聯(lián)的,且隔電電阻能夠起到分壓作用,當熱水器漏電且接地線失效時,其金屬內(nèi)膽與大地間電壓為220 V,也就是隔電電阻與人體的總電壓為220 V,且兩者是串聯(lián)的,已知人體兩端的電壓不高于12 V,說明隔電電阻兩端電壓大于220 V-12 V=208 V;由串聯(lián)電路電壓與其阻值成正比可知,隔電電阻的阻值遠大于人體電阻,故C正確;當熱水器漏電且
12、接地線失效時,由于“隔電電阻”的存在有電流通過人體流向大地,只不過電流非常小,故D錯誤.
10.(2019·浙江余姚選考科目模擬)光伏產(chǎn)業(yè)是新能源產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向之一,光伏市場的發(fā)展對于優(yōu)化我國能源結構、促進能源生產(chǎn)和消費革命、推動能源技術創(chuàng)新等方面都有重要的意義.如圖所示,是某戶居民樓頂平臺安裝的12塊太陽能電池板.據(jù)樓主介紹,利用這些電池板收集太陽能發(fā)電,發(fā)電總功率可達3 kW,工作電壓為380 V,設備使用年限在25年以上;發(fā)電總功率的30%供自家使用,還有富余發(fā)電以0.4元/度(1度=1 kW·h)價格并入國家電網(wǎng).則下列說法可能正確的是( C )
A.該光伏項目年發(fā)電量約為
13、2.6×104 kW·h
B.該光伏項目的工作總電流約為0.3 A
C.該光伏項目平均每天的發(fā)電量大約可供一盞60 W的白熾燈工作600小時
D.該光伏項目富余發(fā)電的年收入約為7 000元
解析:按照一天光照12 h計算,該光伏項目年發(fā)電量約為
W=Pt=3 kW×12 h×365=1.314×104 kW·h,故A錯誤;
根據(jù)P=IU,該光伏項目的工作總電流
I== A=7.9 A,故B錯誤;
根據(jù)能量守恒,該光伏項目平均每天的發(fā)電量大約可供一盞60 W的白熾燈工作時間
t===600 h,故C正確;
發(fā)電總功率的70%并入國家電網(wǎng),故該光伏項目富余發(fā)電的年收入為
(1
14、.314×104)×70%×0.4元=3 679.2元,故D錯誤.
11.(2018·北京海淀區(qū)一模)常用的溫差發(fā)電裝置的主要結構是半導體熱電偶.如圖所示,熱電偶由N型半導體和P型半導體串聯(lián)而成,N型半導體的載流子(形成電流的自由電荷)是電子,P型半導體的載流子是空穴,空穴帶正電且電荷量等于元電荷e.若兩種半導體相連一端和高溫熱源接觸,而另一端A,B與低溫熱源接觸,兩種半導體中的載流子都會從高溫端向低溫端擴散,最終在A,B兩端形成穩(wěn)定的電勢差,且電勢差的大小與高溫熱源、低溫熱源間的溫度差有確定的函數(shù)關系.下列說法正確的是( D )
A.B端是溫差發(fā)電裝置的正極
B.熱電偶內(nèi)部非靜電力
15、方向和載流子擴散方向相反
C.溫差發(fā)電裝置供電時不需要消耗能量
D.可以利用熱電偶設計一種測量高溫熱源溫度的傳感器
解析:N型半導體的載流子是電子,兩種半導體中的載流子都會從高溫端向低溫端擴散,B端聚集電子,所以B端是溫差發(fā)電裝置的負極,故A錯誤;熱電偶內(nèi)部非靜電力使載流子移動,其方向與載流子擴散方向相同,故B錯誤;溫差發(fā)電裝置供電時消耗了高溫熱源的熱量,故C錯誤;熱電偶兩極間電壓與兩熱源溫差有關,因此可設計一種測量高溫熱源溫度的傳感器,故D正確.
12.(2019·北京海淀區(qū)模擬)由某種金屬材料制成的圓柱形導體,將其兩端與電源連接,會在導體內(nèi)部形成勻強電場,金屬中的自由電子會在電場力
16、作用下發(fā)生定向移動形成電流.已知電子質(zhì)量為m,電荷量為e,該金屬單位體積的自由電子數(shù)為n.
(1)若電源電動勢為E,且內(nèi)阻不計,
a.求電源從正極每搬運一個自由電子到達負極過程中非靜電力所做的功W非;
b.從能量轉(zhuǎn)化與守恒的角度推導:導體兩端的電壓U等于電源的電動勢E;
(2)經(jīng)典的金屬電子論認為:在外電場(由電源提供的電場)中,金屬中的自由電子受到電場力的驅(qū)動,在原熱運動基礎上疊加定向移動,如圖所示.在定向加速運動中,自由電子與金屬正離子發(fā)生碰撞,自身停頓一下,將定向移動所獲得的能量轉(zhuǎn)移給金屬正離子,引起正離子振動加劇,金屬溫度升高.自由電子在定向移動時由于被頻繁碰撞受到阻礙作用
17、,這就是電阻形成的原因.自由電子定向移動的平均速率為v,熱運動的平均速率為u,發(fā)生兩次碰撞之間的平均距離為x.由于
v?u,所以自由電子發(fā)生兩次碰撞的時間間隔主要由熱運動決定.自由電子每次碰撞后的定向移動速率均變?yōu)榱?
a.求該金屬的電阻率ρ,并結合計算結果至少說明一個與金屬電阻率有關的宏觀因素;
b.該導體長度為L,截面積為S.若將單位時間內(nèi)導體中所有自由電子因與正離子碰撞而損失的動能之和設為ΔEk,導體的發(fā)熱功率設為P,試證明P=ΔEk.
解析:(1)a.由E=可知,W非=eE;
b.由能量轉(zhuǎn)化與守恒定律可知,電場力做功等于非靜電力做功,即W電=W非;
設電路中的電流為I,則在
18、t時間內(nèi)W電=IUt,W非=EIt,
所以有UIt=EIt,即U=E;
(2)a.設導體長度為L,截面積為S,兩端電壓為U,通過的電流為I.電子發(fā)生兩次碰撞之間,在原有的勻速運動(熱運動)的同時,疊加在外電場作用下由靜止開始的勻加速運動(定向移動),但因v?u,所以兩次碰撞的平均時間間隔t=,電子在外電場中做定向移動的加速度a=,電子碰撞前瞬間的定向移動速度vt=2v,且vt=at,整理可得導體兩端電壓U=;設在Δt時間內(nèi)流過導體的電荷量Δq=neSvΔt;由I=可知:I=neSv,
代入R==,
與電阻定律R=ρ比較,
有ρ=;
從計算結果可知,金屬的電阻率與金屬中單位體積的自由電子數(shù)n、自由電子熱運動平均速率u和碰撞的平均距離x有關,所以在宏觀上,電阻率與金屬的種類和溫度有關.(只要說出一種因素即可)
b.導體的發(fā)熱功率P=I2R=;
單位時間內(nèi)一個自由電子因與正離子碰撞而損失的動能
ΔE==
導體中所有自由電子在單位時間內(nèi)損失的動能之和ΔEk=NΔE=
nSLΔE
所以ΔEk=P=.
答案:(1)a.eE b.見解析
(2)a. 金屬的電阻率ρ與n,u有關,所以在宏觀上,電阻率與金屬的種類和溫度有關 b.見解析
- 8 -
2020版高考物理總復習 第八章 第1節(jié) 電路的基本概念及規(guī)律練習（含解析）
