内容正文:
第32讲 电路和电阻定律
目录
2
01 电流的概念理解 2
02 电流的微观表达式 2
03 串并联电路计算 3
04 伏安曲线 4
05 电阻定律 5
6
9
01 电流的概念理解
1. 下列说法中正确的是( )
A.导体中电荷运动就形成了电流
B.在国际单位制中,电流的单位是安培(A)
C.电流有方向,它是一个矢量
D.任何物体,只要其两端电势差不为零,就有电流存在
2. 电路中有一电阻,通过电阻的电流为5 A,当通电5分钟时,通过电阻横截面的电子数为( )
A.1 500个 B.9.375×1019个 C.9.375×1021个 D.9.375×1020个
02 电流的微观表达式
3. 如图所示,在一根长为L,横截面积为S的金属导线两端加载恒定电压使之产生恒定电流。已知导线电阻率为ρ,导线内单位体积自由电子数目为n,电子电荷量为e。假设自由电子在导线内定向运动的速度为v,导线内的电场为匀强电场,则金属导线内的电流大小为________,电场强度大小为________。
4.(多选)图为一半径为R的绝缘盘,在盘的外缘均匀地分布着总电荷量为Q的正电荷。现使绝缘盘以角速度ω顺时针(从上向下看)匀速转动,绝缘盘中产生的电流大小为I。下列说法正确的是( )
A. 绝缘盘中的电流方向从上向下看为顺时针
B. 如果仅使绝缘盘所带的电荷量增大为原来的两倍,则I加倍
C. 如果仅使角速度ω加倍,则I不变
D. 如果仅使绝缘盘的半径加倍,则I加倍
03 串并联电路计算
5. 如图所示,三个完全相同的电阻阻值R1=R2=R3,接在电路中,则它们两端的电压之比为( )
A.1∶1∶1 B.1∶2∶2 C.1∶4∶4 D.2∶1∶1
6.(多选)三个阻值都为12 Ω的电阻,它们任意连接、组合,总电阻可能为( )
A.4 Ω B.24 Ω C.18 Ω D.36 Ω
7. 在如图所示电路中,R2=2R1,电路两端电压恒定,当S断开时,电流表的读数为0.5 A,电压表的读数为4 V,则当S闭合时,电流表和电压表的读数分别为( )
A.1.5 A,6 V B.0.75 A,4 V
C.1.5 A,0 V D.0 A,6 V
8.(多选)如图所示的电路中,若ab为输入端,AB为输出端,现把滑动变阻器的滑动触片置于变阻器的中央,则( )
A.空载时输出电压UAB=Uab B.当AB间接上负载R时,输出电压UAB<
C.AB间的负载R越大,UAB越接近 D.AB间的负载R越小,UAB越接近
04 伏安曲线
9. 在如图所示电路中,AB为粗细均匀、长为L的电阻丝,以A、B上各点相对A点的电压U为纵坐标,各点离A点的距离x为横坐标,则下列图像中正确的是( )
10. 如图所示的图像所对应的两个导体为R1、R2,则
(1)电阻R1∶R2为多少?
(2)若两个导体中的电流相等(不为零)时,电压之比U1∶U2为多少?
(3)若两个导体中的电压相等(不为零)时,电流之比I1∶I2为多少?
05 电阻定律
11. 如图所示,同种材料做成的均匀柱状导体a和b并联接入电路中、其长度相同,直径之比为,忽略温度对电阻的影响,则下列说法正确的是( )
A. a和b电阻之比为 B. a和b中自由电荷定向移动速率之比为
C. 通过a和b电流之比为 D. 相等时间内流过a和b中横截面的电荷量之比为
12. 工业上采用一种称为“电导仪”的仪器测量液体的电阻率,其中一个关键部件如图所示,A、B是两片面积均为1 cm2的正方形铂片,间距为d=1 cm,把它们浸没在待测液体中,若通过两根引线加上U=6 V的电压时,测出电流I=1 μA,则这种液体的电阻率为多少?
1. 如图所示,在a、b两点间加恒定电压,已知R1:R2:R3=1:2:3。
(1)理想电流表、的示数之比为____
A.3:5 B.5:9 C.5:3 D.9:5
(2)若将、换成理想电压表、,则两电压表的示数之比为____
A.1:3 B.1:2 C.3:5 D.2:3
2. 某一导体的伏安特性曲线如图中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
3. 表中为一些金属材料的电阻率(20℃)。某同学用一根长1.22m、横截面积为的导体进行实验,测得当导体两端电压为0.60V时,通过导体的电流是0.10A。此导线的电阻为________Ω,是由________制成的。
材料(20℃)
铜
镍铜合金
铝
电阻率(Ω·m)
4. 某个同轴半圆柱形的电阻由均匀导电物质组成,其截面如图阴影部分所示,已知导电物质的电阻率为ρ,同轴半圆柱形的电阻的柱长为L,内半径为a,外半径为b,内外两侧均与导电性能良好、电阻不计的圆柱形和圆柱面形的电极相连,设电阻的阻值为R。试通过一定的物理分析,选出所给R的四个表达式中最为合理的一个是( )
A. B. C. D.
5. 在氢原子模型中,电子绕核运动可等效为一个环形电流。设氢原子中电子在半径为r的轨道上运动,其质量、电量分别用m和e来表示,则等效电流I等于多少(结合电流的定义式和圆周运动周期公式)
1.(2025·上海·一模)家用白炽灯和小灯泡一样,用钨丝制成。某同学用如图所示电路测定白炽灯的I-U图像,其操作过程如下:
①断开电键,调节滑动变阻器至某一位置;
②闭合电键,迅速记录电压传感器和电流传感器数据U和I,随即断开电键;
③待灯泡冷却后,改变滑动变阻器阻值,重复上述操作,测量多组数据;
④由实验数据,画出I-U图像。
根据以上操作过程可得,该同学得到的白炽灯的I-U图像应该是( )
A. B. C. D.
2.(2023·上海闵行·二模)将内阻为的电动机和阻值为R的电炉,分别接入电压为U0的稳压电源两端,两用电器都正常工作,且流经用电器的电流都为I0。电炉的伏安特性曲线如图所示,则以下说法正确的是( )
A.; B.;
C.; D.;
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第32讲 电路和电阻定律
目录
2
01 电流的概念理解 2
02 电流的微观表达式 2
03 串并联电路计算 3
04 伏安曲线 4
05 电阻定律 5
6
9
01 电流的概念理解
1. 下列说法中正确的是( )
A.导体中电荷运动就形成了电流
B.在国际单位制中,电流的单位是安培(A)
C.电流有方向,它是一个矢量
D.任何物体,只要其两端电势差不为零,就有电流存在
【答案】 B
【解析】 自由电荷定向移动才形成电流,仅有电荷移动但不是定向移动则不行,故选项A错误;
形成电流的条件是导体两端保持有电压,且必须是导体而非任何物体,故选项D错误;
电流有方向,但它是标量,故选项C错误。
2. 电路中有一电阻,通过电阻的电流为5 A,当通电5分钟时,通过电阻横截面的电子数为( )
A.1 500个 B.9.375×1019个 C.9.375×1021个 D.9.375×1020个
【答案】 C
【解析】 由公式q=It得,n===9.375×1021个,故选C。
02 电流的微观表达式
3. 如图所示,在一根长为L,横截面积为S的金属导线两端加载恒定电压使之产生恒定电流。已知导线电阻率为ρ,导线内单位体积自由电子数目为n,电子电荷量为e。假设自由电子在导线内定向运动的速度为v,导线内的电场为匀强电场,则金属导线内的电流大小为________,电场强度大小为________。
【答案】 ①. ②.
【详解】[1]金属导线内的电流大小为
[2]导线两端的电压 ,电场强度大小为
4.(多选)图为一半径为R的绝缘盘,在盘的外缘均匀地分布着总电荷量为Q的正电荷。现使绝缘盘以角速度ω顺时针(从上向下看)匀速转动,绝缘盘中产生的电流大小为I。下列说法正确的是( )
A. 绝缘盘中的电流方向从上向下看为顺时针
B. 如果仅使绝缘盘所带的电荷量增大为原来的两倍,则I加倍
C. 如果仅使角速度ω加倍,则I不变
D. 如果仅使绝缘盘的半径加倍,则I加倍
【答案】 AB
【解析】 正电荷运动的方向为电流方向,故盘中的电流方向从上向下看为顺时针,A正确;
截取圆盘的外缘任一截面S,则在圆盘运动一周的时间内通过这个截面的电荷量为Q,即
,所以B正确,CD错误。
03 串并联电路计算
5. 如图所示,三个完全相同的电阻阻值R1=R2=R3,接在电路中,则它们两端的电压之比为( )
A.1∶1∶1 B.1∶2∶2 C.1∶4∶4 D.2∶1∶1
【答案】 D
【解析】 并联电压相等,U2=U3,U1=2U2,所以U1:U2:U3=2:1:1。
6.(多选)三个阻值都为12 Ω的电阻,它们任意连接、组合,总电阻可能为( )
A.4 Ω B.24 Ω C.18 Ω D.36 Ω
【答案】 ACD
【解析】 若三个电阻并联,R总=R=4 Ω,A正确;
若三个电阻串联,R总=3R=36 Ω,D正确;
若两个电阻并联后和第三个电阻串联。R总=R+R=12 Ω+6 Ω=18 Ω,C正确;
若两个电阻串联后和第三个电阻并联,R总= Ω=8 Ω,B错误。
7. 在如图所示电路中,R2=2R1,电路两端电压恒定,当S断开时,电流表的读数为0.5 A,电压表的读数为4 V,则当S闭合时,电流表和电压表的读数分别为( )
A.1.5 A,6 V B.0.75 A,4 V
C.1.5 A,0 V D.0 A,6 V
【答案】 D
【解析】 当S断开时,电阻R1和R2串联,U2=U=U=4 V,解得U=6 V,
当S闭合时,R1和电流表被短路,电路中只有R2,电流表为0 A,电压表读数为6 V,D正确。
8.(多选)如图所示的电路中,若ab为输入端,AB为输出端,现把滑动变阻器的滑动触片置于变阻器的中央,则( )
A.空载时输出电压UAB=Uab B.当AB间接上负载R时,输出电压UAB<
C.AB间的负载R越大,UAB越接近 D.AB间的负载R越小,UAB越接近
【答案】 BC
【解析】 空载时,UAB=Uab,A错误;
AB间接入R时,R与变阻器一半电阻并联,并联后电阻小于变阻器阻值一半,所以UAB<,B正确;
R越大,并联电阻越接近变阻器阻值一半,UAB越接近,C正确,D错误。
04 伏安曲线
9. 在如图所示电路中,AB为粗细均匀、长为L的电阻丝,以A、B上各点相对A点的电压U为纵坐标,各点离A点的距离x为横坐标,则下列图像中正确的是( )
【答案】 A
【解析】 由U=IRx=I·x=x,其中I、R、L均不变,故U与x成正比,A项正确。
10. 如图所示的图像所对应的两个导体为R1、R2,则
(1)电阻R1∶R2为多少?
(2)若两个导体中的电流相等(不为零)时,电压之比U1∶U2为多少?
(3)若两个导体中的电压相等(不为零)时,电流之比I1∶I2为多少?
【答案】 (1)3∶1 (2)3∶1 (3)1∶3
【解析】 (1)由电阻定义式R=
知R1= Ω=2 Ω,R2= Ω= Ω。 所以R1∶R2=2∶()=3∶1。
(2)由欧姆定律得U1=I1R1,U2=I2R2,由于I1=I2,则U1∶U2=R1∶R2=3∶1。
(3)由欧姆定律得I1=,I2=,由于U1=U2,则I1∶I2=R2∶R1=1∶3。
05 电阻定律
11. 如图所示,同种材料做成的均匀柱状导体a和b并联接入电路中、其长度相同,直径之比为,忽略温度对电阻的影响,则下列说法正确的是( )
A. a和b电阻之比为 B. a和b中自由电荷定向移动速率之比为
C. 通过a和b电流之比为 D. 相等时间内流过a和b中横截面的电荷量之比为
【答案】D
【解析】A.根据题意可知,直径之比为,则横截面积之比为,由电阻定律可得,导体a和b电阻之比为 故A错误;
BCD.由于导体a和b并联接入电路中,则电压相等,由可得,通过a和b电流之比为
由电流的定义式可得,相等时间内流过a和b中横截面的电荷量之比为
由电流的微观表达式可得
则a和b中自由电荷定向移动速率之比为 故BC错误,D正确。 故选D。
12. 工业上采用一种称为“电导仪”的仪器测量液体的电阻率,其中一个关键部件如图所示,A、B是两片面积均为1 cm2的正方形铂片,间距为d=1 cm,把它们浸没在待测液体中,若通过两根引线加上U=6 V的电压时,测出电流I=1 μA,则这种液体的电阻率为多少?
【答案】 6×104 Ω·m
【解析】 R== Ω=6×106 Ω
由题意知l=d=10-2 m,S=10-4 m2
由电阻定律R=ρ得: ρ== Ω·m=6×104 Ω·m。
1. 如图所示,在a、b两点间加恒定电压,已知R1:R2:R3=1:2:3。
(1)理想电流表、的示数之比为____
A.3:5 B.5:9 C.5:3 D.9:5
(2)若将、换成理想电压表、,则两电压表的示数之比为____
A.1:3 B.1:2 C.3:5 D.2:3
【答案】(1)B (2) C
【解析】(1)简化电路图如图所示
并联电路中各支路两端的电压相等,且干路电流等于各支路电流之和 ,故选B。
(2)将A1、A2换成理想电压表,电阻串联 UR1:UR2:UR3=1:2:3
则 故选C。
2. 某一导体的伏安特性曲线如图中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
【答案】 B
【解析】 B点的电阻为:RB== Ω=40 Ω,故A错误,B正确;
A点的电阻为RA= Ω=30 Ω,故两点间的电阻改变了(40-30) Ω=10 Ω,故C、D错误。
3. 表中为一些金属材料的电阻率(20℃)。某同学用一根长1.22m、横截面积为的导体进行实验,测得当导体两端电压为0.60V时,通过导体的电流是0.10A。此导线的电阻为________Ω,是由________制成的。
材料(20℃)
铜
镍铜合金
铝
电阻率(Ω·m)
【答案】 ①. 6.0 ②. 镍铜合金
【解析】根据公式可得电阻 R=
根据R=ρ得 ρ==Ω·m=4.9×10-7Ω·m 所以导线是由镍铜合金制成的。
4. 某个同轴半圆柱形的电阻由均匀导电物质组成,其截面如图阴影部分所示,已知导电物质的电阻率为ρ,同轴半圆柱形的电阻的柱长为L,内半径为a,外半径为b,内外两侧均与导电性能良好、电阻不计的圆柱形和圆柱面形的电极相连,设电阻的阻值为R。试通过一定的物理分析,选出所给R的四个表达式中最为合理的一个是( )
A. B. C. D.
【答案】 A
【解析】 可知分子上是长度,分母是面积,由图可知,圆柱长L是求面积的一个边,所以L在分母上,
故D错误,C单位错误,而由题意可知b大于a,故A正确,BCD错误。
5. 在氢原子模型中,电子绕核运动可等效为一个环形电流。设氢原子中电子在半径为r的轨道上运动,其质量、电量分别用m和e来表示,则等效电流I等于多少(结合电流的定义式和圆周运动周期公式)
【答案】
【解析】电子绕核做匀速圆周运动,库仑力提供向心力为
所以电子运动周期为
根据电流的定义式 解得:
1.(2025·上海·一模)家用白炽灯和小灯泡一样,用钨丝制成。某同学用如图所示电路测定白炽灯的I-U图像,其操作过程如下:
①断开电键,调节滑动变阻器至某一位置;
②闭合电键,迅速记录电压传感器和电流传感器数据U和I,随即断开电键;
③待灯泡冷却后,改变滑动变阻器阻值,重复上述操作,测量多组数据;
④由实验数据,画出I-U图像。
根据以上操作过程可得,该同学得到的白炽灯的I-U图像应该是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】每次操作都是等待灯泡冷却后,即灯泡的电阻不变,则I-U图像成线性关系。故选A。
2.(2023·上海闵行·二模)将内阻为的电动机和阻值为R的电炉,分别接入电压为U0的稳压电源两端,两用电器都正常工作,且流经用电器的电流都为I0。电炉的伏安特性曲线如图所示,则以下说法正确的是( )
A.; B.;
C.; D.;
【答案】B
【详解】因为电炉是纯电阻电路,根据欧姆定律可得
电动机是非纯阻电路,所以 故选B。
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