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1、2019届高三物理一轮复习 课时提升作业 二十三 第八章 恒定电流 第1讲 电流 电阻 电功及电功率一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分。17题为单选题,810题为多选题)1.功率为10 W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60 W的白炽灯相当。根据国家节能战略,2016年前普通白炽灯应被淘汰。假设每户家庭有2只60 W的白炽灯,均用10 W的LED灯替代,估算出全国一年节省的电能最接近()A.8108kWhB.81010kWhC.81011kWhD.81013kWh【解题指导】要估算,必须形成几个具体的有关数据:全国约有4亿个家庭,每个家庭平均每天用电5小时,这样就可估算出全
2、国一年节省的电能。【解析】选B。每个家庭节省的功率为0.1 kW,全国约有4108个家庭,每个家庭平均每天用电5小时,则全国一年节省的电能为W=Pt=0.141083655 kWh=7.31010kWh,选项B正确。2.安培提出了著名的分子电流假说,根据这一假说,电子绕核运动可等效为一环形电流。设电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动,关于该环形电流的说法,正确的是()A.电流大小为,电流方向为顺时针B.电流大小为,电流方向为顺时针C.电流大小为,电流方向为逆时针D.电流大小为,电流方向为逆时针【解析】选C。电子做圆周运动的周期T=,由I=得I=,电流的方向与电子
3、运动方向相反,故为逆时针,选项C正确。3.(2017孝感模拟)下列关于电阻率的叙述,错误的是()A.当温度极低时,超导材料的电阻率会突然减小到零B.常用的导线是用电阻率较小的铝、铜材料做成的C.材料的电阻率取决于导体的电阻、横截面积和长度D.通常情况下,材料的电阻率会随温度变化而变化【解析】选C。当温度极低时,超导材料的电阻率会突然减小为零,选项A正确;铝、铜的电阻率较小,故常用的导线用铝、铜材料做成,选项B正确;材料的电阻率取决于导体的材料并且和温度有关,与导体的电阻、横截面积和长度无关,选项C错误、D正确。4.(2017保定模拟)如图所示是饮水机的工作电路简化图,S是温控开关,当水温升高到
4、一定温度时,它会自动切换,使饮水机处于保温状态;R0是饮水机加热管电阻,R是与加热管串联的电阻。表格是从其说明书中摘录的一些技术数据。不考虑R0、R的电阻受温度变化的影响,表中的功率均指加热管的功率。当S闭合时,下列关于饮水机的工作状态和R0的阻值正确的是()稳定电压220V频率50Hz加热功率550W保温功率22WA.加热,220B.加热,88C.保温,88D.保温,220【解析】选B。当S闭合时,由于电路中的有效电阻只有R0,故此时电路中的总电阻最小,对应的加热管电阻功率最大,故为加热状态。由R0=可得其电阻为88,选项B正确。5.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、
5、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作出判断。根据你的判断,R的合理表达式应为导学号42722490()A.R=B.R=C.R=D.R=【解题指导】(1)可根据单位检查方程是否正确。(2)可应用极值法判断方程是否正确。【解析】选B。由电阻定律R=得分母应是面积单位,C、D均错,又l是沿电流方向的长度,故A错,B对。6.
6、如图所示,电阻R和电动机M串联接到电路中,已知电阻R跟电动机M线圈的电阻相等,开关闭合后,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做功为W1,产生的热量为Q1;电流通过电动机M做功为W2,产生的热量为Q2,则有 导学号42722491()A.U1=U2,Q1Q2B.W1W2,Q1=Q2C.W1W2,Q1U2,Q1=Q2【解析】选B。电阻R和电动机M串联,流过两用电器的电流相同,电阻R跟电动机M线圈的电阻相等,则由焦耳定律可知两者产生的热量相等,即Q1=Q2。电动机正常工作时为非纯电阻用电器,消耗的电能绝大部分转化为机械能,所以电流通过电动机M做的功
7、要大于电流通过电阻R做的功,W1W2。由W=UIt可知U1U2,选项B正确。7.一个用半导体材料制成的电阻器D,其电流I随它两端的电压U的关系图象如图甲所示,将它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源上,如图乙所示,三个用电器消耗的电功率均为P。现将它们连接成如图丙所示的电路,仍然接在该电源的两端,设电阻器D和电阻R1、R2消耗的电功率分别为PD、P1、P2,它们之间的大小关系为 导学号42722492()A.P1=4P2B.PD4P2D.PDP2【解析】选B。当三个电阻并联接到电压为U的电源上时,消耗的功率都是P,说明此时三个电阻的阻值相等。若将它们连接成如题图丙所示的电路,仍然
8、接在该电源的两端,则R2与D并联的阻值小于电阻R1,所以R1两端电压U1U,D与R2两端电压U2R2。设题图丙中总电流为I,则流过R2的电流I2I,由P=I2R得P14P2,选项A、C错误。由P=得:PDR2C.U1U2D.U1=U2【解析】选A、D。电流从导体的横截面流过,由电阻定律R=,可见电阻与边长a无关,A正确;因外电阻相同,故路端电压相等,D正确。【加固训练】用电器距离电源为l,线路上的电流为I,已知输电线的电阻率为。为使在线路上的电压降不超过U,那么,输电线的横截面积的最小值为()【解析】选B。输电线的总长为2l,由公式R=,R=得S=,故B正确。9.(2017怀化模拟)如图所示是
9、某型号电吹风的电路图,它主要由电动机M和电热丝R构成。已知电吹风的额定电压为220V,吹冷风时的功率为120W,吹热风时的功率为1000W。关于该电吹风,下列说法正确的是()导学号42722493A.若S1、S2闭合,则电吹风吹冷风B.电热丝的电阻为55C.电动机工作时输出的机械功率为880WD.当电吹风吹热风时,电动机每秒钟消耗的电能为120J【解析】选B、D。开关均闭合时,电动机、电热丝均工作,电吹风吹热风,A项错误;电动机工作时输出的机械功率为电动机的功率减去自身的发热功率,其数值一定小于120W,C项错误;由P=得R=55,B项正确;电吹风吹热风、冷风时电动机消耗的电功率不变,均为12
10、0W,故每秒钟消耗的电能为120J,D项正确。10.通常一次闪电过程历时约0.20.3 s,它由若干个相继发生的闪击构成。每个闪击持续时间仅4080s,电荷转移主要发生在第一个闪击过程中。在某一次闪电前云地之间的电势差约为1.0109V,云地间距离约为1 km;第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6 C,闪击持续时间约为60s。假定闪电前云地间的电场是均匀的。根据以上数据,下列判断正确的是()A.闪电电流的瞬时值可达到1105AB.整个闪电过程的平均功率约为11014WC.闪电前云地间的电场强度约为1106V/mD.整个闪电过程向外释放的能量约为6106J【解析】选A、C。由电流的定义式I=
11、知I=A=1105A,选项A正确;整个过程的平均功率P=W21010W,选项B错误;E=V/m=1106V/m,选项C正确;整个闪电过程向外释放的能量为电场力做的功W=qU=6109J,选项D错误。二、计算题(本题共14分。需写出规范的解题步骤)11.“氢火焰离子化检测器”可以检测出无机物气体中极其微量的有机分子的含量,其装置如图所示,在氢火焰的作用下,有机物的分子电离为一价正离子和自由电子,而无机物的分子不会电离。设单位时间内有n摩尔被检测气体进入检测器,调节滑动变阻器,使得电流表的示数逐渐变大,直到最大值I,求有机物分子与被检测气体分子的数目的比值K是多少?(阿伏加德罗常数为NA,电子的电
12、荷量为e)【解析】电流达到最大值I后,表明电离出来的电子全部到达了阳极,设经过时间t到达极板的电荷量为q,则q=It,被电离的有机物分子的数目N=,则有机物分子与被测气体分子的数目的比值为K=。答案:【能力拔高题】1.(8分)(多选)(2017上饶模拟)某一热敏电阻其阻值随温度的升高而减小,在一次实验中,将该热敏电阻与一小灯泡串联,现知它们单独通电后各自的电流I随所加电压U变化的图线如图所示,M为两元件的伏安特性曲线的交点。则关于热敏电阻和小灯泡的下列说法正确的是()导学号42722494A.图线b是小灯泡的伏安特性曲线,图线a是热敏电阻的伏安特性曲线B.图线a是小灯泡的伏安特性曲线,图线b是
13、热敏电阻的伏安特性曲线C.图线中的M点表示该状态小灯泡的电阻大于热敏电阻的阻值D.图线中M点对应的状态,小灯泡的功率与热敏电阻的功率相等【解析】选A、D。图线上各点与坐标原点连线斜率的绝对值等于电阻的倒数,由此可知,随电压的增大,a的电阻逐渐减小,b的电阻逐渐增大,故a为热敏电阻的伏安特性曲线,b为小灯泡的伏安特性曲线,即A正确、B错误。两者串联,通过的电流相等,即对应图中M点的状态,此时小灯泡的电阻等于热敏电阻的阻值,它们的功率相等,故C错误、D正确。2.(18分)四川省“十二五”水利发展规划指出,若按现有供水能力测算,我省供水缺口极大,蓄引提水是目前解决供水问题的重要手段之一。某地要把河水
14、抽高20m,进入蓄水池,用一台电动机通过传动效率为80%的皮带,带动效率为60%的离心水泵工作。工作电压为380V,此时输入电动机的电功率为19kW,电动机的内阻为0.4。已知水的密度为1103kg/m3,重力加速度取10 m/s2。求:导学号42722495(1)电动机内阻消耗的热功率。(2)将蓄水池蓄入864m3的水需要的时间(不计进、出水口的水流速度)。【解析】(1)设电动机的电功率为P,则P=UI,设电动机内阻r上消耗的热功率为Pr,则Pr=I2r,代入数据解得Pr=1103W。(2)设蓄水总质量为M,所用抽水时间为t。已知抽水高度为h,容积为V,水的密度为,则M=V,设质量为M的河水增加的重力势能为Ep,则Ep=Mgh,设电动机的输出功率为P0,则P0=P-Pr,根据能量守恒定律得P0t60%80%=Ep,代入数据解得t=2104s。答案:(1)1103W(2)2104s
