高中物理高考 专题8 1 电流、导体的电阻、电功和电功率及导体电阻率的测量 练 解析版

专题8.1 电流、导体的电阻、电功和电功率及导体电阻率的测量【练】 目录 一．练经典题型 1 二、练创新情景 3 三．练规范解答 6 一．练经典题型 1.(2021·大连模拟)某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示，则下列说法中正确的是(　　) A． 加5 V电压时，导体的电阻约是5 Ω B．加11 V电压时，导体的电阻约是1.4 Ω C．由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小 D．此导体为线性元件 【答案】：A 【解析】：对某些导电器材，其伏安特性曲线不是直线，但曲线上某一点的值仍表示该点所对应的电阻值．当导体加5 V电压时，电阻R1＝＝5 Ω，A正确；当导体加11 V电压时，由题图知电流约为1.4 A，电阻R2大于1.4 Ω，B错误；当电压增大时，值增大，即导体的电阻增大，导体为非线性元件，C、D错误． 2.(2021·泉州模拟)某金属导线的电阻率为ρ，电阻为R，现将它均匀拉长到直径为原来的一半，那么该导线的电阻率和电阻分别变为(　　) A．4ρ和4R B．ρ和4R C．ρ和16R D．16ρ和16R 【答案】C　 【解析】因温度和材料不变，所以电阻率不变；将导线均匀拉长到直径为原来的一半，则横截面积变为原来的，长度为原来的4倍，根据电阻定律公式：R0＝ρ＝16·ρ＝16R，选项C正确。 3．(2021·绵阳月考)(多选)下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数，不计其自身机械损耗．若该车在额定状态下以最大运行速度行驶，则(　　) 自重 40 kg 额定电压 48 V 载重 75 kg 额定电流 12 A 最大行驶速度 20 km/h 额定输出功率 350 W A.电动机的输入功率为576 W B．电动机的内电阻为4 Ω C．该车获得的牵引力为104 N D．该车受到的阻力为63 N 【答案】：AD 【解析】：由于U＝48 V，I＝12 A，则P＝IU＝576 W，故选项A正确；因P入＝P出＋I2r，则r＝ Ω＝ Ω，故选项B错误；由P出＝Fv＝Ffv得，F＝Ff＝63 N，故选项C错误，D正确． 4.(2021·洛阳重点中学月考)(多选)两个电阻R1、R2的伏安特性曲线如图所示，由图可知(　　) A．R1为线性元件，R2为非线性元件 B．R1的电阻R1＝tan 45°＝1 Ω C．R2的电阻随电压的增大而减小 D．当U＝1 V时，R2的电阻等于R1的电阻 【答案】AD　 【解析】由题图可知R1的伏安特性曲线为过原点的直线，故R1为线性元件，R2的伏安特性曲线为曲线，故R2是非线性元件，故A正确；R1的电阻不等于tan 45°，应为U与I的比值，大小为2 Ω，故B错误；R2为非线性元件，其中电阻大小仍等于某一时刻U与I的比值，D正确；由图可知R2的阻值随电压增大而增大，故C错误。 5.(2021·河南洛阳统考)如图所示，电源的电动势为30 V，内阻为1 Ω，与一个标有“6 V,12 W”的电灯和一个绕线电阻为2 Ω的电动机串联．开关闭合后，电路中的电灯正常发光，则电动机输出的机械功率为(　　) A．36 W　　　　　 B．44 W C．48 W D．60 W 【答案】：A 【解析】：电路中的电灯正常发光，说明电路中电流为I＝＝2 A，电灯两端电压为6 V，电源内阻上电压为2 V，电动机两端电压为U机＝E－6 V－2 V＝22 V，电动机输入功率P入＝U机I＝22×2 W＝44 W，电动机绕线电阻发热功率P热＝I2R＝8 W，故电动机输出的机械功率为P出＝P入－P热＝36 W，选项A正确． 6．(多选)(2021·湖北黄冈模拟)R1和R2是材料相同、厚度相同、上下表面都为正方形的导体，但R1的尺寸比R2大得多，把它们分别连接在如图所示电路的A、B两端，接R1时电压表的读数为U1，接R2时电压表的读数为U2，则下列判断正确的是(　　) 　　 A．R1＝R2 B．R1＞R2 C．U1＜U2 D．U1＝U2 【答案】：AD 【解析】：电流从导体的横截面流过，由电阻定律R＝ρ＝ρ＝，可见电阻与边长a无关，选项A正确；因外电阻相同，故路端电压相等，选项D正确． 7.(2021·济南质检)有甲、乙两个由同种金属材料制成的导体，甲的横截面积是乙的两倍，而单位时间内通过导体横截面的电荷量乙是甲的两倍，以下说法中正确的是 (　　) A．通过甲、乙两导体的电流相同 B．通过乙导体的电流是甲导体的两倍 C．乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的两倍 D．甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相等 【答案】：B 【解析】：由I＝可知，I乙＝2I甲，B正确，A错误；由I＝nvSq可知，同种金属材料制成的导体，n相同，因S甲＝2S乙，故v甲∶v乙＝1∶4，C、D错误． 8．(多选)(2021·黄冈期末)将两截阻值均为R、长度均为L的均匀铜棒A和铝棒B沿中轴线对接后串联接入电路中，已知两棒的横截面积分别为SA和SB，忽略温度变化对电阻的影响，下列说法正确的是(　　) A．通过铜棒和铝棒的电流大小一定相同 B．铜棒两端的电压与铝棒两端电压之比为SB∶SA C．铜和铝的电阻率之比为SA∶SB D．电路稳定后两棒中电场强度均为零 【答案】AC　 【解析】由串联电路的特点知，IA＝IB＝I，故A正确；铜棒和铝棒的电阻相等，通过它们的电流相等，则根据U＝IR得铜棒两端的电压与铝棒两端电压相等，故B错误；铜棒和铝棒的电阻相等，由R＝ρ可知，铜和铝的电阻率之比为SA∶SB，故C正确；电路稳定后两棒中电场强度不为零，在电场力作用下电荷定向移动形成电流，故D错误。 9．(2021·赣州一模)有一只小灯泡，其额定电压的标值为2.5 V，额定功率的标值模糊不清。某同学想通过测绘灯丝伏安特性曲线的方法来测出该灯泡的额定功率。 　　　　甲　　　　　　乙　　　　　　　丙 (1)已知小灯泡的灯丝电阻约为5 Ω，请先在图甲中补全伏安法测量灯丝电阻的电路图，再选择电流表、电压表的合适量程，并按图甲连接方式将图乙中的实物连成完整的电路。 (2)开关S闭合之前，图乙中滑动变阻器的滑片应置于________(选填“A端”“B端”或“AB正中间”)。 (3)该同学通过实验作出了灯丝的伏安特性曲线如图丙所示，则小灯泡的额定功率为________W。 【答案】　(1)如图所示 甲　　　　　　　乙　 (2)B端　(3)1.1 【解析】　(1)测绘伏安特性曲线时电压、电流需从0开始测量，滑动变阻器采用分压式接法，灯泡的电阻约为5 Ω，属于小电阻，电流表采取外接法。灯泡的额定电压为2.5 V，电压表选择3 V量程，灯泡的额定电流约为0.5 A，电流表量程选择0.6 A。 (2)开关S闭合之前，将图乙中滑动变阻器的滑片应置于B端，使测量电路部分处于短路状态，闭合开关时，电压表、电流表示数为零，起到保护作用。 (3)当电压U＝2.5 V时，I＝0.44 A，根据P＝UI＝2.5×0.44 W＝1.1 W。 10.(2021·陕西宝鸡市高考模拟检测(二))有一根均匀的管线状导体，横截面如图甲所示，长约为5.0 cm，电阻值约为6 Ω. 可供选择的器材有： A．电流表(量程0.6 A，内阻约为0.1 Ω) B．电流表(量程3 A，内阻约为0.03 Ω) C．电压表(量程3 V，内阻约为3 kΩ) D．滑动变阻器(1 750 Ω，0.3 A) E．滑动变阻器(15 Ω，3 A) F．蓄电池(6 V，内阻很小) G．开关一个，带夹子的导线若干 (1)使用游标卡尺测量管线状导体的长度如图乙所示，则管线状导体的长度L＝________ cm. (2)要精确测量管线样品的阻值，电流表应选________，滑动变阻器应选________．(填选项前的字母) (3)请将如图所示的实际测量电路补充完整． (4)已知管线状导体材料的电阻率为ρ，通过测量得出电压表示数为U，电流表示数为I，外径为d，要想求得管线状导体内形状不规则的中空部分的横截面积S，在前面实验的基础上，还需要测量的物理量是________，计算中空部分横截面积的表达式为S＝________. 【答案】　(1)5.01　(2)A　E　(3)见解析图　(4)管线状导体长度L　－ 【解析】　(1)游标卡尺的精度为0.1 mm，所以管线状导体的长度L＝(50＋1×0.1) mm＝5.01 cm. (2)因管线状导体的阻值约为6 Ω，电压表的量程为3 V，则电流最大约为0.5 A，故电流表应选A.为调节方便，应选用总阻值与管线状导体相差不大的滑动变阻器E. (3)因Rx≈6 Ω，≈ Ω，故测量电路应为电流表外接法电路．因滑动变阻器的总阻值大于管线状导体阻值，且实验中不要求电压从零开始调节，故滑动变阻器为限流接法，如图所示． (4)管线状导体长度为L，由导体电阻公式得R＝＝ρ，可得S＝－. 二、练创新情景 1.(多选)(2021·江西南昌调研)如图所示是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220 V，吹冷风时的功率为120 W，吹热风时的功率为1 000 W．关于该电吹风，下列说法正确的是(　　) A．若S1、S2闭合，则电吹风吹冷风 B．电热丝的电阻为55 Ω C．电动机工作时输出的机械功率为880 W D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为120 J 【答案】：BD 【解析】：开关均闭合时，电动机、电热丝均工作，电吹风吹热风，选项A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消耗的功率，其数值一定小于120 W，选项C错误；由P＝得R＝＝ Ω＝55 Ω，选项B正确；电吹风吹热风、冷风时电动机消耗的电功率不变，均为120 W，故每秒钟消耗的电能为120 J，选项D正确． 2．(多选)(2021·贵州六盘水高三质检)在如图甲所示的电路中，L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示．当开关S闭合后，电路中的总电流为0.25 A，则此时(　　) 　 A．L1上的电压为L2上电压的2倍 B．L1消耗的电功率为0.75 W C．L2的电阻为12 Ω D．L1、L2消耗的电功率的比值大于4∶1 【答案】：BD 【解析】：电路中的总电流为0.25 A，L1中电流为0.25 A，由小灯泡的伏安特性曲线可知电压为3.0 V，L1消耗的功率为P1＝U1I1＝0.75 W，选项B正确．根据并联电路规律，L2中电流为0.125 A，由小灯泡的伏安特性曲线可知电压大约为0.3 V，L1的电压大约为L2电压的10倍，选项A错误．由欧姆定律，L2的电阻为R2＝＝ Ω＝2.4 Ω，选项C错误．L2消耗的电功率为P2＝U2I2＝0.3×0.125 W＝0.037 5 W，L1、L2消耗的电功率的比值大于4∶1，选项D正确． 3.(2021·邢台一中月考)两根用同种材料制成的电阻丝甲和乙，甲电阻丝的长度和直径分别为l和d；乙电阻丝的长度和直径分别为2l和2d.将甲、乙两根电阻丝分别接入电路时，如果两电阻丝消耗的电功率相等，则加在两根电阻丝上的电压的比值应满足 (　　) A.＝1 B.＝ C.＝ D.＝2 【答案】：C 【解析】：由电阻定律R＝ρ，P＝，得U＝＝，所以加在两根电阻丝上的电压的比值应满足＝.综上本题选C. 4.(2021·黄冈模拟)R1和R2是材料相同、厚度相同、上下表面都为正方形的导体，但R1的尺寸比R2大得多，把它们分别连接在如图所示电路的A、B两端，接R1时电压表的读数为U1，接R2时电压表的读数为U2，则下列判断正确的是 (　　) A．R1＝R2 B．R1＞R2 C．U1＜U2 D．U1＝U2 【答案】：AD 【解析】：电流