内容正文:
课后跟踪训练(48) 电路及其应用
基础巩固练
1.(多选)电热水器金属内胆出水口加接一段曲长管道,在电热水器漏电且接地线失效时,能形成“防电墙”,保障人的安全。如图所示,当热水器漏电且接地线失效时,其金属内胆与大地间电压为220 V,由于曲长管道中的水具有电阻(简称“隔电电阻”),因而人体两端的电压不高于12 V,下列说法正确的是( )
A.曲长管道应选用不易导电的材料制成
B.曲长管道应选用导电性能好的材料制成
C.“隔电电阻”大于“人体电阻”,且两者串联
D.热水器漏电且接地线失效时,“防电墙”使人体内无电流通过
AC 解析:当出现题中所述故障时,曲管中水的电阻与人体电阻串联,由串联电路电压与电阻成正比可知,“隔电电阻”大于“人体电阻”,C正确;曲长管道应选用不易导电的材料制成,否则管道和管道中水的总电阻会大大减小,人体会不安全,A正确,B错误;热水器漏电且接地线失效时,人体中有电流,但是较小,D错误。
2.如图所示,长方体金属块各处的电阻率相同,三边长分别为a、b、c,当M、N两端的电压为U时,金属块中的电流为I;当P、Q两端的电压为U时,金属块中的电流为( )
A.I B.I
C.I D.I
B 解析:当M、N两端的电压为U时,根据电阻定律和欧姆定律可知RMN=ρ,U=IRMN;同理,当P、Q两端的电压为U时,有RPQ=ρ,U=I′RPQ,解得I′=I,B正确。
3.(2024·广西玉林模拟)在如图所示的电路中,小量程电流表G的内阻Rg=100 Ω,满偏电流Ig=1 mA,R1=900 Ω,R2= Ω。下列说法正确的是( )
A.当S1和S2均断开时,改装成的电表是电流表
B.当S1和S2均断开时,改装成的是量程为10 V的电压表
C.S1和S2均闭合时,改装成的电表是电压表
D.S1和S2均闭合时,改装成的是量程为1 A的电流表
D 解析:当S1和S2均断开时,R1与G串联,R2断路,故改装成的电表是电压表,改装后的量程为U=Ig(Rg+R1)=1 V,A、B错误;当S1和S2均闭合时,R1被短接,R2与G并联,故改装成的电表是电流表,改装后的量程为I=Ig+=1 mA+ mA=1 A,C错误,D正确。
4.电线是家庭装修中不可或缺的基础建材,电线的质量直接关系到用电安全。某型号电线每卷长度为100 m,铜丝直径为1.6 mm。为检验其是否采用了导电性能比较差的劣质铜,现给整卷电线加上1.50 V恒定电压,测得通过电线的电流为1.20 A,由此可知此电线所用铜的电阻率约为( )
A.1.7×10-9 Ω·m B.2.5×10-8 Ω·m
C.1.1×10-7 Ω·m D.5.0×10-6 Ω·m
B 解析:给整卷电线加上1.50 V恒定电压,测得通过电线的电流为1.20 A,则导线的电阻值为R== Ω=1.25 Ω;又因为R=ρ=ρ=;代入数据可得ρ≈2.5×10-8 Ω·m,B正确。
5.在神经系统中,神经纤维分为有髓鞘和无髓鞘两大类。现代生物学认为,髓鞘是由多层类脂物质——髓质累积而成的,具有很大的电阻,经实验测得髓质的电阻率ρ=8×106 Ω·m。某生物体中某段髓质神经纤维可视为高20 cm、半径4 cm的圆柱体,当在其两端所加电压U=100 V时,该神经纤维发生反应,则引起神经纤维产生感觉的最小电流为( )
A.0.31 μA B.0.62 μA
C.0.15 μA D.0.43 μA
A 解析:根据电阻定律,可得神经纤维的电阻为:R=ρ=8×106× Ω≈3.18×108 Ω,根据部分电路的欧姆定律可知:I=≈0.31×10-6 A=0.31 μA,A正确。
6.(2024·北京海淀区模拟)甲、乙、丙三个长度、横截面积都相同的金属导体分别接入电路后各自进行测量,把通过上述导体的电流I,导体两端电压U在UI坐标系中描点,O为坐标原点,甲、乙、丙三个点恰好在一条直线上,如图所示,则下列表述正确的是( )
A.甲电阻率最大 B.乙电阻率最大
C.丙电阻率最大 D.三个电阻率一样大
A 解析:根据U=IR可知,UI图像上各点与原点连线的斜率的大小表示电阻,由题图可知,甲的电阻最大,丙的电阻最小;对于三个长度、横截面积均相同的金属导体,由电阻定律R=可知,电阻率ρ=,因此甲的电阻率最大,丙的电阻率最小,A正确。
7.(2024·广东汕尾模拟)某研究性学习小组描绘了三种电学元件的伏安特性曲线,如图所示,下列判断正确的是( )
A.图甲反映该电学元件的导电性能随电压的增大而增强
B.图乙反映该电学元件的导电性能随电压的升高而增强
C.图丙反映该电学元件加正向电压和反向电压时导电性能一样
D.图丙反映该电学元件加上较高的反向电压(大于40 V)时,反向电流才急剧变大
D 解析:由题图甲可知随着电压增加,图线上的点的横坐标和纵坐标的比值不变,阻值不变,导电性能不变,A错误;由题图乙可知随着电压增加,图线上的点的横坐标与纵坐标的比值逐渐增大,阻值增加,导电性能随电压的增大而减弱,B错误;由题图丙可知加正向电压和反向电压时图线关于原点不对称,故导电性能不一样,C错误;根据题图丙可知该电学元件加上较高的反向电压(大于40 V)时,反向电流才急剧变大,D正确。
综合提升练
8.(2023·海南卷)如图所示电路,已知电源电动势为E,内阻不计,电容器电容为C,闭合开关K,待电路稳定后,电容器上电荷量为( )
A.CE B.CE
C.CE D.CE
C 解析:电路稳定后,由于电源内阻不计,则整个回路可看成3R、2R的串联部分与R、4R的串联部分并联,若取电源负极为零电势点,则电容器上极板的电势为φ上=·2R=,电容器下极板的电势为φ下=·4R=,则电容两端的电压U下上=,则电容器上的电荷量为Q=CU下上=CE,C正确。
9.(2020·全国卷Ⅰ)图(a)所示的电路中,K与L间接一智能电源,用以控制电容器C两端的电压UC。如果UC随时间t的变化如图(b)所示,则下列描述电阻R两端电压UR随时间t变化的图像中,正确的是( )
A 解析:根据电容器的定义式C=可知UC==t,结合题图(b)可知,图像的斜率为,则1~2 s内的电流I12与3~5 s内的电流I35关系为I12=2I35,且两段时间中的电流方向相反,根据欧姆定律I= 可知R两端电压大小关系满足UR12=2UR35,由于电流方向不同,所以电压方向不同,A正确。
10.(2024·湖北黄冈测试)如图所示,其中电流表A的量程为0.6 A,表盘均匀划分为30个小格,每一小格表示0.02 A;R1的阻值等于电流表内阻的;R2的阻值等于电流表内阻的2倍。若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值,则下列分析正确的是( )
A.将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.04 A
B.将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.02 A
C.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.06 A
D.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.01 A
C 解析:将接线柱1、2接入电路时,R1的阻值等于电流表内阻的,通过电流表的电流为通过R1的,接线柱1、2间流过的电流为电流表示数的3倍,每一小格表示0.06 A,A、B错误;将接线柱1、3接入电路时,电流表先与R1并联,再与R2串联,而串联对电流没影响,故每一小格仍表示0.06 A,C正确,D错误。
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