2020届高考物理一轮复习 第7章 1 第一节 欧姆定律、电阻定律、电功率及焦耳定律课后达标能力

2020届高考物理一轮复习 第7章 1 第一节 欧姆定律、电阻定律、电功率及焦耳定律课后达标能力

1 1 第一节 欧姆定律、电阻定律、电功率及焦耳定律 一、单项选择题 1．在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为 U 的加速电场，设其 初速度为零，经加速后形成横截面积为 S、电流为 I 的电子束．已知电子的电荷量为 e、质 量为 m，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl 的电子束内的电子个数是( ) A.IΔl eS m 2eU B．IΔl e m 2eU C. I eS m 2eU D．ISΔl e m 2eU 解析：选 B.设电子刚射出电场时的速度为 v，则 eU＝1 2 mv2，所以 v＝ 2eU m .加速后形成 横截面积为 S、电流为 I 的电子束，由 I＝neSv，可得 n＝ I eSv ＝ I eS m 2eU ，所以长度为Δ l 的电子束内的电子数 N＝ΔlSn＝IΔlS eS m 2eU ＝IΔl e · m 2eU . 2．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 解析：选 A.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U I 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＝U I ＝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，U I 值增大，导体为 非线性元件，C、D 错误． 3．一个内电阻可以忽略的电源，给一个绝缘的圆管子里装满的水银供电，电流为 0.1 A， 若把全部水银倒在一个内径大一倍的绝缘圆管子里，那么通过的电流将是( ) A．0.4 A B．0.8 A 2 C．1.6 A D．3.2 A 解析：选 C.因电阻 R＝ρl S ，内径大一倍，截面积就变为原来的四倍，又因水银体积不变， 所以长度 l 变为原来的1 4 ，故电阻变为原来的 1 16 ，所以电流变为原来的 16 倍，为 1.6 A. 4．(2018·南京检测)定值电阻 R1、R2、R3 的阻值均为 2 Ω，在电路中所消耗的电功率的最 大值分别为 10 W、10 W、2 W，现将这三个电阻按照如图所示的方式连接，则这部分电路消 耗的电功率的最大值为( ) A．22 W B．12 W C．15 W D．16 W 解析：选 B.由题意知 R1＝R2＝R3＝2 Ω，P1m＝10 W，P2m＝10 W，P3m＝2 W，首先分析两个并 联电阻 R2、R3 所允许消耗的最大功率．因为 R2 与 R3 并联，则两端电压相等，由公式 P＝U2 R 知 道，R2 与 R3 所消耗的功率一样．已知 R2 与 R3 本身允许的最大功率分别是 10 W 和 2 W，所以 R2、R3 在该电路中的最大功率都是 2 W，否则会超过 R3 的最大功率．再分析 R1 在电路中允许 的最大功率．把 R2 与 R3 看成一个并联电阻 R′，则电路就是 R1 与 R′串联，而串联电路所流 过的电流一样，再由 P＝I2R 知道，R1 与 R′所消耗功率之比为 R1∶R′，R2 与 R3 的并联阻值 R′＝R2 2 ，即 R1 R′ ＝2，所以 R1 消耗的功率是并联电阻 R′的两倍，则 R1 消耗的功率是 2×4 W ＝8 W＜10 W，所以这部分电路消耗的总功率最大为 2 W＋2 W＋8 W＝12 W. 5．某一导体的伏安特性曲线如图 AB 段(曲线)所示，关于导体的电阻，以下说法正确的是 ( ) A．B 点的电阻为 12 Ω B．B 点的电阻为 40 Ω C．导体的电阻因温度的影响改变了 1 Ω D．导体的电阻因温度的影响改变了 9 Ω 解析：选 B.A 点电阻 RA＝ 3 1.0×10－1 Ω＝30 Ω，B 点电阻 RB＝ 6 1.5×10－1 Ω＝40 Ω，故 A 错误、B 正确．ΔR＝RB－RA＝10 Ω，故 C、D 错误． 3 6．如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机 M 和电热丝 R 构成．当闭合 开关 S1、S2 后，电动机驱动风叶旋转，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从 出风口吹出．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．电热丝的电阻为 55 Ω B．电动机的电阻为1 210 3 Ω C．当电吹风吹冷风时，电热丝每秒钟消耗的电能为 1 000 J D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为 1 000 J 解析：选 A.根据题述，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，可知电热丝功率为 880 W，由 P＝U2 R 可得电热丝的电阻为 R＝55 Ω，电动 机为非纯电阻电器，R 电动≠ U2 P 电动 ＝1 210 3 Ω，选项 A 正确，B 错误；当电吹风吹冷风时，电 热丝每秒钟消耗的电能为 0，当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为 120 J，选项 C、D 错误． 二、多项选择题 7. 我国已经于 2012 年 10 月 1 日起禁止销售 100 W 及以上的白炽灯，以后将逐步淘汰白炽灯．假 设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的 U－I 曲线如图所示．图象上 A 点与原点的连线与横轴 成α角，A 点的切线与横轴成β角，则( ) A．白炽灯的电阻随电压的增大而减小 B．在 A 点，白炽灯的电阻可表示为 tan β C．在 A 点，白炽灯的电功率可表示为 U0I0 D．在 A 点，白炽灯的电阻可表示为U0 I0 解析：选 CD.白炽灯的电阻随电压的增大而增大，选项 A 错误；在 A 点，白炽灯的电阻可表 示为U0 I0 ，选项 B 错误，D 正确；在 A 点，白炽灯的电功率可表示为 U0I0，选项 C 正确． 4 8．在如图所示的电路中，输入电压 U 恒为 8 V，灯泡 L 标有“3 V，6 W”字样，电动机线 圈的电阻 RM＝1 Ω.若灯泡恰能正常发光，下列说法正确的是( ) A．电动机的输入电压是 5 V B．流过电动机的电流是 2 A C．电动机的效率是 80% D．整个电路消耗的电功率是 10 W 解析：选 AB.灯泡恰能正常发光，说明灯泡电压为 3 V，电流为 2 A，电动机的输入电压是 8 V－3 V＝5 V，流过电动机的电流是 I＝2 A，选项 A、B 正确；电动机内阻消耗功率 I2RM＝4 W， 电动机输入功率为 5×2 W＝10 W，输出功率为 6 W，效率为η＝60%，整个电路消耗的电功 率是 10 W＋6 W＝16 W，选项 C、D 错误． 9．(2018·淮安月考)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 两端的电压为 L2 两端电压的 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 解析：选 BD.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 L1 两端的电压为 3.0 V，L1 消耗的电功率为 P1＝U1I1＝0.75 W，选项 B 正确；根据并联电 路规律可知，L2 中的电流为 0.125 A，由小灯泡的伏安特性曲线可知其两端电压大约为 0.3 V， 故 L1 两端的电压约为 L2 两端电压的 10 倍，选项 A 错误；由欧姆定律可知，L2 的电阻为 R2＝ U2 I2 ＝ 0.3 0.125 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，即 L1、L2 消耗的电功率的比值大于 4，选项 D 正确． 10. 如图所示，用输出电压为 1.4 V、输出电流为 100 mA 的充电器对内阻为 2 Ω的镍—氢电池 5 充电．下列说法正确的是( ) A．电能转化为化学能的功率为 0.12 W B．充电器输出的电功率为 0.14 W C．充电时，电池消耗的热功率为 0.02 W D．充电器把 0.14 W 的功率储存在电池内 解析：选 ABC.充电器的输出功率为 P 出＝IU＝0.1×1.4 W＝0.14 W，故 B 正确；电池消耗的 热功率为：P 热＝I2r＝0.12×2 W＝0.02 W，故 C 正确；电能转化为化学能的功率为：P 转＝P 出－P 热＝0.12 W，故 A 正确、D 错误． 三、非选择题 11．在如图甲所示的电路中，电阻 R1 和 R2 都是纯电阻，它们的伏安特性曲线分别如图乙中 Oa、Ob 所示．现在电路两端 BC 之间加上恒定的电压 U0＝7.0 V．调节滑动变阻器 R3，使电 阻 R1 和 R2 消耗的电功率恰好相等，求此时电阻 R1 和 R2 的阻值为多大？R3 接入电路的阻值为 多大？ 解析：R1、R2 和 R3 串联，电流相等．当电阻 R1 和电阻 R2 消耗的电功率相等时，有 R1＝R2 由伏安特性曲线可知，此时电路中的电流 I＝2.5 mA 这时加在电阻 R1 和 R2 上的电压 U1＝U2＝2.5 V 由欧姆定律得 R1＝R2＝U1 I ＝1 000 Ω 滑动变阻器 R3 两端电压为 U3＝U0－U1－U2＝2 V 由欧姆定律得 R3＝U3 I ＝800 Ω. 答案：R1＝R2＝1 000 Ω R3＝800 Ω 12．如图所示，A 为电解槽，M 为电动机，N 为电炉子，恒定电压 U＝12 V，电解槽内阻 RA ＝2 Ω，当 S1 闭合，S2、S3 断开时，A 示数为 6 A；当 S2 闭合，S1、S3 断开时，A 示数为 5 A， 且电动机输出功率为 35 W；当 S3 闭合，S1、S2 断开时，A 示数为 4 A．求： (1)电炉子的电阻及发热功率； 6 (2)电动机的内阻； (3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少？ 解析：(1)电炉子为纯电阻元件，由欧姆定律得 R＝U I1 ＝12 6 Ω＝2 Ω 其发热功率为 P＝UI1＝12×6 W＝72 W. (2)电动机为非纯电阻元件，由能量守恒定律得 UI2＝I2 2RM＋P 输出 所以 RM＝UI2－P 输出 I2 2 ＝12×5－35 52 Ω＝1 Ω. (3)电解槽为非纯电阻元件，由能量守恒定律得 P 化＝UI3－I2 3RA 所以 P 化＝(12×4－42×2) W＝16 W. 答案：(1)2 Ω 72 W (2)1 Ω (3)16 W