高考模拟理综物理选编电流与电源

高考模拟理综物理选编电流与电源

乐陵一中电流与电源 一、单选题（本大题共5小题，共30分）‎ 1. 下列用电器中，利用电流的热效应的是‎(‎　　‎‎)‎ A. 洗衣机 B. 电视机 C. 电熨斗 D. 电冰箱 ‎（备课组整理）C ‎（答案可编辑式）解：A、洗衣机工作时主要把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故A错误； B、电视机也是利用了电流的磁效应来工作的，故B错误； C、电熨是利用了电流的热效应，来加热的，故C正确． D、电冰箱工作时主要把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的‎.‎故D错误； 故选：C． 当电流通过电阻时，电流做功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫做电流的热效应‎.‎一方面，利用电流的热效应可以为人类的生产和生活服务；另一方面，电流的热效应也有一些不利因素‎.‎任何通有电流的导线，都可以在其周围产生磁场的现象，称为电流的磁效应． 主要考查电流的热效应、电流的磁效应和电流的化学效应在生活中的应用实例，只有认真把握它们的定义，才能真正区分它们利用的是哪一个效应‎.‎体现了物理来源于生活，又服务于社会的理念． ‎ 2. 硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点‎.‎如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图象‎(‎电池内阻不是常数‎)‎，围线b是某电阻R的U-I图象‎.‎在该光照强度下将它们组成闭合回路时，硅光电池的内阻为‎(‎　　‎‎)‎ A. ‎5.5Ω B. ‎7.0Ω C. ‎12.0Ω D. ‎‎12.5Ω ‎（备课组整理）A ‎（答案可编辑式）解：由欧姆定律得U=E-Ir，当I=0‎时，E=U，由a与纵轴的交点读出电源的电动势为：E=3.6V． 根据两图线交点处的状态可知，电阻的电压为U=2.5V，电流为I=0.2A，则硅光电池的内阻为： r=E-UI=‎3.6-2.5‎‎0.2‎Ω=5.5Ω.‎故A正确，BCD错误． 故选：A 由欧姆定律得U=E-Ir，‎△U‎△I的大小等于r，当I=0‎时，E=U，由图可知电池的电动势为U‎2‎‎.‎当电流为I‎1‎时，根据欧姆定律求出内阻． 本题考查对图象的理解能力‎.‎对于线性元件有R=UI=‎‎△U‎△I，对于非线性元件，R=UI≠‎△U‎△I.‎对于电源的内阻往往根据电源的外特性曲线研究斜率得到． ‎ 3. 移动电源‎(‎俗称充电宝‎)‎解决了众多移动设备的“缺电之苦”，受到越来越多人的青睐‎.‎ 目前市场上大多数充电宝的核心部件是锂离子电池‎(‎电动势‎3.7V)‎及其充放电保护电路、充放电管理电路、升压电路等‎.‎其中的升压电路可以将锂离子电池的输出电压提升到手机、平板电脑等移动设备所要求的输入电压‎(5V)‎． 由于锂离子电池的材料特性，在电池短路、过高或过低温度、过度充电或放电等情况下都有可能引起电池漏液、起火或爆炸‎.‎为安全起见，中国民航总局做出了相关规定，如图1所示． ‎ 为了给智能手机充电，小明购买了一款移动电源，其铭牌如图2所示‎.‎给手机充电时该移动电源的效率按‎80%‎计算． 根据以上材料，请你判断‎(‎　　‎‎)‎ A. 这款移动电源能为手机提供的最大充电量为8 000 mAh B. 这款移动电源充满电后所储存的总化学能为37 Wh C. 乘飞机出行时，这款移动电源可以托运 D. Wh与mAh均为能量单位 ‎（备课组整理）B ‎（答案可编辑式）解：A、由图2可知，这款移动电源能为手机提供的最大充电量为10 000 mAh.‎故A错误； B、这款移动电源充满电后所储存的总化学能等于可以对外做的功，即E=W=UIt=qU=10000×‎10‎‎-3‎A⋅h×3.7V=37‎ W⋅h.‎故B正确； C、由图1可知，37 W⋅h的这款移动电源不可以托运，可以随身携带‎.‎故C错误； D、W⋅h是能量的单位，但mAh是电量的单位‎.‎故D错误． 故选：B 根据铭牌的标识即可读出充电量；根据公式W=UIt=qU即可求出电源储存的电能； 该题结合电源的铭牌考查对电源的电动势、电源的容量的理解，会根据W=UIt=qU求电源储存的电能的解答的关键； ‎ 1. 受动画片‎《‎四驱兄弟‎》‎的影响，越来越多的小朋友喜欢上了玩具赛车，某玩具赛车充电电池的输出功率P随电流I的变化的图象如图所示，由图可知下列选项错误的是‎(‎　　‎‎)‎ A. 该电池的电动势ε=4V B. 该电池的内阻r=1Ω C. 该电池的输出功率为3W时，电路中的电流可能为1A D. 输出功率为3W时，此电源的效率一定为‎25%‎ ‎（备课组整理）D ‎（答案可编辑式）解：A、P=EI-I‎2‎r，根据数学知识，当I=‎E‎2r时，P最大，此时U内‎=U外.‎由P=4W，I=2A，得到U=PI=2V，则E=4V，故A正确。 　　B、r=UI=‎2‎‎2‎=1Ω，故B正确。 　　C、当P=3W时，由P=EI-I‎2‎r，代入解I‎1‎‎=1A，I‎2‎‎=3A，故C正确。    D、由C项，η=UI/EI=U/E，当I‎1‎‎=1A时，U=E-I‎1‎r=2V，η=50%‎  当I‎2‎‎=3A，U=E-I‎2‎r=1V，η=25%‎，故D错误。 本题选错误的， 故选：D。 应用数学知识可知，当外电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，可求出电动势E；由图可读出电源内阻；由输出功率求出电流和路端电压，进上步确定效率。 本题关键是利用数学知识求最大值。考查运用数学知识解决物理问题能力是高考考查的重要内容，应加强学习。 ‎ 1. 电源电动势反映了电源把其它形式的能转化为电能的本领，下列关于电动势的说法中正确的是‎(‎　　‎‎)‎ A. 电动势是一种非静电力 B. 电动势越大表明电源储存的电能越多 C. 电动势就是闭合电路中电源两端的电压 D. 电动势由电源中非静电力的特性决定，跟其体积、外电路无关 ‎（备课组整理）D ‎（答案可编辑式）解：A、电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极搬运到正极所做的功，不是一种非静电力，故A错误。 B、电动势是描述电源把其它形式的能量转化为电能本领的物理量，是非静电力做功能力的反映，电动势越大，表明电源将其它形式的能转化为电能的本领越大，故B错误； C、电动势是电源本身的性质，其大小等于内外电压之和，但不能说它就是闭合电路中电源两端的电压；故C错误； D、电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，电动势由电源中非静电力的特性决定，跟其体积、外电路无关；故D正确； 故选：D。 电动势等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极搬运到正极所做的功，电源没有接入外电路时两极间的电压等于电源电动势。电动势表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小，电动势与外电路无关。接在电源两极间的电压表测得的电压小于电源的电动势。 本题考查电动势的概念，要明确电动势与电势差的区别，要抓住电动势的物理意义、定义和欧姆定律来强化理解。 ‎ 二、多选题（本大题共4小题，共24分）‎ 2. 手电筒中的干电池的电动势为‎1.5V，用它给某小灯泡供电时，电流为‎0.3A，在某次接通开关的10s时间内，下列说法正确的是‎(‎　　‎‎)‎ A. 干电池把化学能转化为电能的本领比电动势为2V的蓄电池强 B. 干电池在10s内将‎4.5J的化学能转化为电能 C. 电路中每通过1C的电量，电源把‎1.5J的化学能转化为电能 D. 该干电池外接电阻越大，输出功率越大 ‎（备课组整理）BC ‎（答案可编辑式）解：A、电动势越大则将其他形式的能转化为电能的本领越大；故A错误； B、由W=EIt可知，10s内转化的电能W=1.5×0.3×10=4.5J；故正确； C、由W=Eq可知，电路中每通过1C的电量，电源把‎1.5J的化学能转化电能；C正确； D、电源的输出功率取决于内外电阻的关系，因本题中不明确二者关系；故无法确定功率变化；故D错误； 故选：BC． 电源的电动势是描述电源通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的本领；电动势越大，则转化能力越强；由W=Eq=EIt可明确转化的大小． 本题考查电动势的性质以及输出功率问题，要注意明确当内外电阻相等时，输出功率最大． ‎ 3. 如图，光滑绝缘的水平面桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导体框‎.‎匀强磁场区域宽度为2L、磁感应强度为B、方向垂直桌面向下‎.‎导体框的一边跟磁场边界平行，在外力作用下以恒定速度v穿过磁场‎.‎下列说法正确的是‎(‎　　‎‎)‎ A. 穿过磁场过程，外力做的功为‎2B‎2‎L‎3‎vR B. 穿过磁场过程，导体框产生的焦耳热为‎2B‎2‎L‎3‎vR C. 进入磁场过程，通过导体框某一横截面的电量为BL‎2‎R D. 进入和离开磁场过程，通过导体框的电流大小都为BLvR，且方向相同 ‎（备课组整理）ABC ‎（答案可编辑式）【分析】 根据安培力公式F=BIL，结合法拉第电磁感应定律，与闭合电路欧姆定律，及力做功表达式，即可求解；根据焦耳定律Q=I‎2‎Rt，即可求解；依据电量表达式q=It，及法拉第电磁感应定律，及闭合电路欧姆定律，即可推导电量的综合表达式，从而求解；根据楞次定律，结合法拉第电磁感应定律，及闭合电路欧姆定律，即可求解。 考查法拉第感应定律与闭合电路欧姆定律，及楞次定律的内容，掌握安培力与力做功表达式，理解电量的综合表达式的推导，注意当线圈完全进入磁场时，线圈中没有感应电流，只有在进与出过程中，才有磁通量的变化。 【解答】 A.根据法拉第电磁感应定律，及闭合电路欧姆定律，则线圈穿过磁场过程产生的感应电流大小I=‎BLvR，依据安培力公式F安‎=BIL=‎B‎2‎L‎2‎vR，根据力做功表达式W=FS，那么只有在进与出磁场过程中，才有安培力，因此安培力做功W安‎=B‎2‎L‎2‎vR×2L=‎‎2B‎2‎L‎3‎vR，由于在外力作用下以恒定速度v穿过磁场，则外力做的功为‎2B‎2‎L‎3‎vR，故A正确； B.由上分析可知，I=‎BLvR，根据焦耳定律Q=I‎2‎Rt，那么穿过磁场过程，导体框产生的焦耳热为Q=BLvR‎2‎R·‎2Lv=‎‎2B‎2‎L‎3‎vR，故B正确； C.依据电量表达式q=It，及法拉第电磁感应定律，及闭合电路欧姆定律，即可推导电量的综合表达式q=‎‎∆ΦR，那么进入磁场过程，通过导体框某一横截面的电量为q=‎BL‎2‎R，故C正确； D.根据楞次定律，可知，进入和离开磁场过程，通过导体框的电流方向不同，但它们的大小是相同，即为BLvR，故D错误。 故选ABC。 ‎ 1. 如图所示，在光滑水平面内，虚线右侧存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，一正方形金属线框质量为m，电阻为R，边长为L，从虚线处进入磁场时开始计时。在外力作用下，线框由静止开始，以垂直于磁场边界的恒定加速度a进入磁场区域，t‎1‎时刻线框全部进入磁场‎.‎规定顺时针方向为感应电流I的正方向‎.‎外力大小为F，线框中电功率的瞬时值为P，通过导体横截面的电荷量为q，其中p-t和q-t图象均为抛物线‎.‎则这些量随时间变化的图象正确的是 ‎ A. B. C. D. ‎ ‎（备课组整理）CD ‎（答案可编辑式）【分析】‎ 由线框进入磁场中切割磁感线，根据运动学公式可知速度与时间关系；由法拉第电磁感应定律E=BLv，可得出产生感应电动势与速度关系，由闭合电路欧姆定律来确定感应电流的大小，并由安培力公式可确定其大小与时间的关系；由牛顿第二定律来确定合力与时间的关系；最后得出电量、功率的表达式来分别得出各自与时间的关系。 解决本题的关键掌握运动学公式，并由各自表达式来进行推导，从而得出结论是否正确，以及掌握切割产生的感应电动势E=BLv.‎知道L为有效长度。‎ ‎【解答】‎ A.线框做匀加速运动，其速度v=at，感应电动势E=BLv，感应电流i=ER=‎BLatR，i与t成正比，故A错误；‎ B.线框进入磁场过程中受到的安培力FB‎=BiL=‎B‎2‎L‎2‎atR，由牛顿第二定律得：F-FB‎=ma，得F=ma+‎B‎2‎L‎2‎atR，F-t图象是不过原点的倾斜直线，故B错误；‎ C.线框的电功率P=i‎2‎R=B‎2‎L‎2‎‎2‎t‎2‎R∝‎t‎2‎，故C正确；‎ D.线框的位移x=‎1‎‎2‎at‎2‎，电荷量q=I∆t=BLat‎2‎‎2R∝‎t‎2‎，故q-t图象应是开口向上，过原点的抛物线，故D正确。‎ 故选CD。‎ 1. 如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R.‎线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω从中性面开始匀速转动，线框转过π‎6‎时的感应电流为I，下列说法正确的是‎(‎   ‎)‎ ‎ A. 线框中感应电流的有效值为2I B. 线框转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为‎2IRω ‎ C. 从中性面开始转过π‎2‎的过程中，通过导线横截面的电荷量为‎2Iω D. 线框转一周的过程中，产生的热量为‎8πI‎2‎Rω ‎ ‎（备课组整理）BC ‎（答案可编辑式）【分析】‎ 由线框转过π‎6‎时的感应电流为I，确定电流的最大值，由欧姆定律得到电动势的最大值；根据感应电动势最大值，E‎ ‎m‎=nBSω，得到BS，即为磁通量的最大值；由q=‎‎∆ΦR求电荷量‎.‎由焦耳定律求热量。 本题考查交变电流最大值、有效值的理解和应用的能力，对于交流电表的测量值、计算交流电功率、电功等都用到有效值，注意感应电动势的最大值的求法，并掌握交流电的最大值与有效值的关系。‎ ‎【解答】‎ A.线圈中产生感应电动势最大值E‎ ‎m‎=Bsω，线框转过π‎6‎时的感应电流为I=Imsin⁡π‎6‎=‎Bsω‎2R，感应电动势有效值E=‎Em‎2‎，感应电流为I则电流的有效值I‎'‎‎=ER=‎2‎Bsω‎2R=‎2‎I，故A错误；‎ B.由A可知，‎2‎Bsω‎2R‎=‎2‎I，则磁通量的最大值φ=BS=‎‎2IRω，故B正确；‎ C.从中性面开始转过π‎2‎的过程中，通过导线横截面的电荷量为：q=IΔt=ERΔt=ΔφRΔt⋅Δt=φ‎'‎‎-φR=BSR=‎‎2IW，故C正确；‎ D.线框转一周的过程中，产生的热量：Q=E‎2‎Rt=‎(BSW‎2‎)‎‎2‎R×‎2πω=‎‎4πI‎2‎Rω，故D错误。‎ 故选BC。‎ 三、填空题（本大题共1小题，共5分）‎ 1. 电源是把其他形式的能转化为电能的装置，这种转化是通过______ 来实现的，不同电源转化能量的本领不同，为了表示电源的这种特性，电学中引入了______ 的概念．‎ ‎（备课组整理）电流做功；电动势 ‎（答案可编辑式）解：电源是把其他形式的能转化为电能的装置，这种转化是通过电流做功来实现的； 不同电源转化能量的本领不同，为了表示电源的这种特性，电学中引入了电动势的概念；所以电动势的物理意义是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱． 故答案为：电流做功，电动势 电源通过电流做功把电能转化为其他形式的能；电源没有接入电路时两极间的电压在数值上等于电源的电动势‎.‎电动势的物理意义是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱． 本题考查对于电源的电动势的理解能力‎.‎电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能本领大小，与外电路无关． ‎ 四、计算题（本大题共4小题，共48分）‎ 2. 如图所示，倾角θ=‎‎30‎‎∘‎、宽L=1m的足够长的U形光滑金属导轨固定在磁感应强度大小B=1T、范围足够大的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上‎.‎一根质最m=0.2kg，电阻R=1Ω的金属棒ab垂直于导轨放置‎.‎现用一平行于导轨向上的牵引力F作用在棒上，使ab棒由静止开始沿导轨向上运动，运动中ab棒始终与导轨接触良好‎.‎导轨电阻不计，重力加速度g取‎10m/s‎2‎.‎求：‎ ‎(1)‎若牵引力恒定，定性论述ab棒的运动过程．‎ ‎(2)‎若牵引力的功率P恒为72W，则ab棒运动的最终速度v为多大？‎ ‎(3)‎当ab棒沿导轨向上运动到某一速度时撤去牵引力，从撤去牵引力到ab棒的速度为零，通过ab棒的电量q=0.48C，则撤去牵引力后ab棒滑动的距离S多大？‎ ‎（备课组整理）解：‎(1)ab棒先做加速度逐渐减小的加速运动，即图线的斜率逐渐减小，最终做匀速直线运动，即图线与时间轴平行，v-t图象如图所示‎.‎   ‎(2)‎当以恒定功率牵引ab棒时，P=Fv…①‎ I=BLvR…②‎ F安‎=BIL…③‎ F-(mgsinθ+F安)=0…④‎ 代入数据得：v=8m/s ‎(v=-9m/s舍去‎)…⑤‎ ‎(3)‎设撤去F后ab棒沿导轨向上运动到速度为零时滑动的距离为s，通过ab的电荷量q=‎