内容正文:
课时提升训练(6) 电路的基本概念及规律
考点一 电流的理解和计算
1.有研究发现,某神经细胞传递信号时,离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流,若将该细胞膜视为1×10-8F的电容器,在2 ms内细胞膜两侧的电势差从-70 mV变为30 mV,则该过程中跨膜电流的平均值为( )
A.1.5×10-7A B.2×10-7A
C.3.5×10-7A D.5×10-7A
答案:D
2.如图所示,电解池内有一价离子的电解液,在时间t内通过溶液截面S的正离子数为n1,负离子数为n2。设元电荷为e,则以下说法正确的是( )
A.溶液内电流方向从A到B,电流大小为
B.溶液内电流方向从B到A,电流大小为
C.溶液内正、负离子反方向移动,产生的电流相互抵消
D.溶液内电流方向从A到B,电流大小为
答案:D
考点二 欧姆定律及电阻定律
3.(多选)对于一根常温下阻值为R的均匀金属丝,下列说法正确的是( )
A.常温下,若将金属丝长度均匀拉长为原来的10倍,则电阻变为10R
B.常温下,若将金属丝从中点对折起来,则电阻变为R
C.若加在金属丝两端的电压从零逐渐增大到U0,则任一状态下的的值不变
D.若把金属丝的温度降低到绝对零度附近,则电阻率可能会突然变为零
BD 解析:设金属丝的体积为V,原长为L,横截面积为S,由电阻定律可得R=ρ=ρ,常温下,若将金属丝长度均匀拉长为原来的10倍,则电阻变为100R,A错误;常温下,若将金属丝从中点对折起来,则电阻变为R,B正确;若加在金属丝两端的电压增大,金属丝发热,金属丝的电阻率随温度的升高而增大,由R=ρ可知,电阻变大,由R=可知,的比值变大,C错误;若把金属丝的温度降低到绝对零度附近,则电阻率可能会突然变为零,这种现象叫作超导,D正确。
4.一根细橡胶管中灌满盐水,两端用短粗铜丝塞住管口,管中盐水柱长为40 cm时测得电阻为R。若盐水柱的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同,现将管中盐水柱均匀拉长至50 cm(盐水体积不变,仍充满橡胶管),则盐水柱电阻变为( )
A.R B.R C.R D.R
D 解析:由于总体积不变,设40 cm长时盐水柱的横截面积为S,则盐水柱长度变为50 cm后,横截面积S′=S,根据电阻定律得R=ρ,R′=ρ,联立两式得R′=R,D正确。
考点三 串、并联电路的规律 电表的改装
5.如图所示,当A、B间加上电压时,R1、R2、R3三个电阻上消耗的功率相等,则三电阻的阻值之比R1∶R2∶R3为( )
A.1∶1∶4 B.1∶1∶1
C.1∶1∶2 D.2∶2∶1
A 解析:因R1和R2串联,电流相等,且消耗的功率相等,根据P=I2R可知R1=R2;因并联支路电压相等,上面支路的功率等于R3功率的2倍,根据P=可知,R3=2(R1+R2)=4R1,即R1∶R2∶R3=1∶1∶4,A正确。
考点四 电功 电功率 焦耳定律
6.(2024·强基联盟3月联考)某公司在2023年10月发布了一款据称可实现“一秒一公里”的全液冷超级充电桩,其最大输出电流为600 A,充电电压范围为200 V至1 000 V,并且该充电桩能根据很多电动汽车车型的充电需求智能分配所需充电功率。某天,小振开着自己的某款电动汽车来这种充电站体验,其车总质量为1.6 t,所用电池组规格为“360 V 150 A·h”(内阻不能忽略),车上显示屏显示此次充电电量由30%充到80%用时10分钟,本次充电共消费60元(充电计规则为每度电2元)。经他几天实测,显示屏电量由80%下降到50%共行驶了120公里,已知他的车行驶时所受的阻力为车重力的0.02,重力加速度为g取10 m/s2,则( )
A.已知充电桩上有“600 kW”的标识,“600 kW”表示给各车充电时的平均功率
B.小振本次充电的平均功率约为300 kW
C.小振本次充电的充电效率约为90%
D.小振汽车电机将电能转化为机械能的效率约为40%
C 解析:根据最大充电电流与最大充电电压可知,最大充电功率Pmax=UmaxImax=1 000×600 W=600 kW,即“600 kW”指的是最大充电功率,由于充电桩能根据很多电动汽车车型的充电需求智能分配所需充电功率,所以充电桩的平均充电功率必定小于最大充电功率,A错误;本次充电的平均功率约为P== W=162 kW(点拨:1 A·h=3 600 C),B错误;充电效率约为η1=×100%=90%(点拨:1 kW·h=3.6×106 J),C正确;电机的机械效率约为η2=×100%≈66%(点拨:当牵引力大小等于阻力大小时,汽车做匀速直线运动),D错误。
7.(多选)(2025·金华模拟)如图所示是某吊扇的相关参数,测得吊扇正常匀速转动时排风量为Q=720 m3/h,扇叶附近的风速为v=14.1 m/s,电机内阻R=496 Ω,重力加速度g取10 m/s2,空气密度为1.2 kg/m3,不计空气阻力,以下说法正确的是( )
A.启动过程消耗的电能等于扇叶和空气的动能增加量
B.正常工作时吊扇电机的发热功率为24 W
C.正常工作时电机的输出功率为24 W
D.正常工作时天花板对吊杆的拉力约为46.6 N
CD 解析:吊扇启动过程消耗的电能等于扇叶和空气的动能增加量与产生的热量之和,A错误;正常工作时电流I== A=0.25 A,吊扇电机的电热功率P热=I2R=31 W,B错误;正常工作时电机的输出功率P出=P-P热=55 W-31 W=24 W,C正确;对空气,由动量定理FΔt=mΔv,其中m=ρQt,代入数据解得F≈3.4 N,由牛顿第三定律可知,空气对吊扇向上的作用力为F′=F=3.4 N,所以正常工作时天花板对吊杆的拉力约为F拉=m′g-F′=5.0×10 N-3.4 N=46.6 N,D正确。
8.(2024·湖丽衢二模)如图所示为某品牌电动牙刷,用充电器对牙刷电池充电,10 h即可从零电量至充满。已知电池的电动势为2.4 V,内阻为0.5 Ω,容量为800 mA·h,电池剩余电量为总电量的20%时就无法正常使用而需要充电。充满电后每天使用两次,每次平均2分钟,可以连续正常使用30天。则( )
A.充电时通过电池的平均电流为64 mA
B.正常工作时,电池平均输出功率约为0.72 W
C.正常工作时,电池每天消耗的电能约为230 J
D.充满电到无法正常使用过程中,电池内阻消耗的总电能约为460 J
B 解析:由题意知,10 h即可从零电量至充满,则根据q=It得,充电时通过电池的平均电流I===80 mA,A错误;由于q′=q(1-20%)=640 mA·h,而充一次电能正常工作的时间t′= h=2 h,正常工作时的平均电流I′===320 mA=0.32 A,正常工作时,电池平均输出功率P出=EI′-I′2r=2.4×0.32 W-0.322×0.5 W≈0.72 W,B正确;正常工作时,电池每天消耗的电能约为E电=EI′t″=2.4×0.32×4×60 J=184.32 J,C错误;充满电到无法正常使用过程中,电池内阻消耗的总电能约为E′=I′2rt′=0.322×0.5×2×2×30×60 J=368.64 J,D错误。
9.电阻R1、R2的IU图像如图所示,则下列说法正确的是( )
A.R1∶R2=3∶1
B.将R1与R2串联后接于电源上,则电压比U1∶U2=1∶3
C.将R1与R2并联后接于电源上,则电流比I1∶I2=1∶3
D.将R1与R2并联后接于电源上,则功率比P1∶P2=1∶3
B 解析:由题图可知,当I=1 A时,U1=1 V,U2=3 V,所以R1==1 Ω,R2==3 Ω,则R1∶R2=1∶3,A错误;R1与R2串联时,U1∶U2=R1∶R2=1∶3,B正确;R1与R2并联时,I1∶I2=R2∶R1=3∶1,P1∶P2=R2∶R1=3∶1,C、D错误。
10.(多选)(2024·湖南长郡中学月考)如图所示,有一个半径为r的金属球远离其他物体,通过电阻R与大地相连。电子束从远处以速度v落到球上且不反弹,在各物理量达到稳定后每秒有n个电子落到球上。已知电子的质量为m,电子电荷量的绝对值为e。下列说法正确的是( )
A.通过电阻的电流大小为ne
B.通过电阻的电流由金属球流向大地
C.取地面的电势为0,则球的电势φ=neR
D.每秒金属球产生的热量为
AD 解析:稳定后,落到球面上的电子数等于通过电阻流向大地的电子数,则I=ne,通过电阻的电流由大地流向金属球,A正确,B错误;因为电阻R两端的电压为neR,取地面的电势为0,则球的电势φ=-neR,C错误;电子束从远处以速度v落到球上且不反弹,每秒有n个电子落到球上,这些电子的总动能Ek=,在电阻上转化为焦耳热的功率P=I2R=n2e2R,由能量守恒可知每秒金属球产生的热量Q=Ek-Pt=(点拨:电子的动能全部损耗,一部分因撞击而生热,另一部分通过电流做功产生焦耳热),D正确。
11.(多选)额定电压均为220 V的白炽灯L1和L2的UI图像如图甲所示,现将和L2完全相同的L3与L1和L2一起按如图乙所示电路接入220 V电路中。则下列说法正确的是( )
甲 乙
A.L2的额定功率约为99 W
B.L2的实际功率约为17 W
C.L2的实际功率比L3的实际功率小17 W
D.L2的实际功率比L3的实际功率小82 W
ABD 解析:由L2的UI图像可得,在额定电压220 V时的电流为0.45 A,则L2的额定功率P额=U额I额=99 W,A正确;题图乙所示电路为L1和L2串联再与L3并联,所以L1和L2串联后两端的总电压为220 V,那么流过L1和L2的电流及两灯的电压满足I1=I2,U1+U2=220 V,由L1和L2的UI图线可知,I1=I2=0.25 A,U1=152 V,U2=68 V,故灯L2的实际功率P2=I2U2=17 W,B正确;由于L3两端的电压为220 V,故P3=P额=99 W,则P3-P2=82 W,C错误,D正确。
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