专题06 恒定电流（期末复习专项训练）高一物理下学期沪科版

专题06 恒定电流（专项训练） 题型1 电流 题型2 电阻、电阻定律 题型3 电动势 题型4 闭合电路欧姆定律 题型5 电功率及其图像问题 题型6 闭合电路动态分析 题型7 含容电路的分析 题型1 电流 1．关于电流，下列说法正确的是（　　） A．电流是矢量，其方向为正电荷定向移动的方向 B．电路接通后，电子就由电源出发、只要经过一个极短的时间就能到达用电器 C．在电路不变的条件下，金属导体温度升高时，导体中自由电子热运动速度加快，电流也随之增大 D．由可知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比，与导体的电阻成反比 2．如图，2s内通过金属导体某截面S的电子总电荷量为5C，则该导线中电流强度的大小和方向分别为（　　） A．2.5A，向右 B．10A，向右 C．2.5A，向左 D．10A，向左 3．在某一示波管中，电子枪2s内发射了6×1013个电子，一个电子所带的电荷量为﹣1.6×10﹣19C，则该示波管中电子运动形成的电流大小为（　　） A．3.2×10﹣6A B．4.8×10﹣6A C．6.4×10﹣6A D．9.6×10﹣6A 4．下列关于金属导电的说法正确的是（　　） A．金属导电是金属中的原子核和自由电子共同作用的原因 B．金属中的电子做无规则热运动，从宏观上看形成电流 C．金属导体中自由电子的漂移速度比其热运动的速度小很多，但漂移速度的存在才形成了电流 D．金属导体中自由电子的漂移速度比其热运动的速度小很多，因此漂移速度不能形成电流 5．有一条横截面积为S的金属导线，单位长度内的自由电荷数量为n，自由电荷电量为q，通过导体的电流为I，定向移动的速率为v＝　　 。 题型2 电阻、电阻定律 6．对于公式的理解，下面说法中不正确的是（　　） A．由可知，电阻跟导体两端电压成正比，跟导体中的电流强度成反比 B．由可知，导体通过一定的电流所需电压越高，则导体的电阻越大 C．由可知，导体中电流强度跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比 D．由U＝IR可知，对于电阻一定的导体，通过的电流越大，导体两端的电压也越大 7．下列关于电阻说法正确的是（　　） A．导体的电阻由导体本身决定，与温度无关 B．电阻率ρ的单位是Ω•m C．两段长度不同的铜金属丝，长的一定比短的阻值大 D．电阻定律适用于计算任何材料的电阻 8．生活中我们经常看到，一只小鸟站在一条高压铝质裸导线上，没有被电伤或电死。一兴趣小组想探究其中的原因，于是查阅到相关数据：铝的电阻率为ρ＝2.7×10﹣8Ω/m，导线的横截面积为S＝1.8×10﹣4m2，导线上通过的电流约为100A。估算鸟两爪间的电压（V）数量级为（　　） A．10﹣2 B．10﹣4 C．10﹣6 D．10﹣8 9．如图所示，是一个小灯泡的电流强度随小灯泡两端电压变化的关系图，则根据小灯泡的伏安特性曲线可判定（　　） A．小灯泡的电阻随着所加电压的增加而减小 B．小灯泡灯丝的电阻率随着灯丝温度的升高而保持不变 C．若将该灯泡与电压恒为4V的电源相接，则灯泡电阻大于10Ω D．若将该灯泡与电压恒为4V的电源相接，则灯泡电阻等于10Ω 10．（多选）研究发现电解液导电时也满足欧姆定律。图甲为一测量电解液的电阻率的长方体玻璃容器，X、Y为电极，边长a＝40cm，b＝20cm，c＝10cm，当里面注满待测电解液，在X、Y间加上不同电压后，其U﹣I图线如图乙所示。则下列说法正确的是（　　） A．电压U增大时，电解液的电阻率减小 B．电压U＝15V时，通过电解液的电流为5A C．电压U＝15V时，电解液的电阻是1000Ω D．电压U＝15V时，电解液的电阻率是150Ω•m 11．如图甲所示为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P、Q为电极，设a＝1m，b＝0.2m，c＝0.1m，当里面注满某电解液，且P、Q加上电压后，其U﹣I图线如图乙所示，当U＝10V时，电解液的电阻为　 　 Ω，电阻率为　 　 Ω•m 题型3 电动势 12．关于电动势、内电压、外电压，正确的理解是（　　） A．外电压就是路端电压，内电压就是电源两极间的电压 B．同一电源接入不同的电路，电动势就会发生变化 C．电源断开时外电压的大小等于电动势的大小 D．电动势公式中W非与电压中W一样的，都是电场力做的功 13．关于电动势和电压的理解，下列说法正确的是（　　） A．电源两极间的电压就是电源的电动势 B．家用5号干电池的电动势大于7号干电池的电动势 C．两者单位都是伏特，故电动势与电压属于同一物理量 D．电动势的大小反映电源把其它形式能量转化为电能的本领 14．（多选）如图为一个闭合电路电势高低变化示意图，则下列说法正确的是（　　） A．回路中电流在电源外部由A流向B，电源内部由B流向A B．C至D电势的降低是由于电源内部存在内阻 C．若AD、CB、AB、CD间电势差分别为UAD、UCB、UAB、UCD，则UAD+UCB＝UAB D．BC、DA电势跃升越大，表示电源将其它能转化为电势能的本领越强 题型4 闭合电路欧姆定律 15．将电源与一定值电阻R相连，外电压为U，若改用阻值为其3倍的定值电阻，外电压变为2U，则此时电源电动势为　 　 ，电源内阻为　 　 。（R、U为已知量） 16．如图（a）所示电路中，改变滑动变阻器阻值，电源的外电压随电流变化的关系如图（b）所示，滑动变阻器的最大阻值为15Ω，定值电阻R0＝3Ω。其中R0的作用是　 　 ，由图像可知电源内阻为　 　 Ω。 17．如图为两个不同闭合电路中两个不同电源的I﹣U图象，则下述说法不正确的是（　　） A．电动势E1＝E2，发生短路时的电流强度I1＞I2 B．电动势E1＝E2，内阻r1＞r2 C．电动势E1＝E2，内阻r1＜r2 D．当两个电源工作电流变量相同时，电源2的路端电压变化较大 18．如图所示的U﹣I图像中，Ⅰ是电源的路端电压随电流变化的图像，Ⅱ是某电阻两端的电压随电流变化的图像。下列说法正确的是（　　） A．电源电动势为2V B．该电阻阻值为2Ω C．该电阻接入电源时，路端电压为1V D．电源效率约为67% 19．手机内的锂离子电池以碳材料为负极，以含锂的化合物为正极，依靠Li+在电池内部正极和负极之间移动来工作。 （1）图示为锂电池的内部结构，某过程中Li+从负极向正极移动。已知某锂电池的电动势为3.6V，下列说法正确的是 　 　 。 A.电池处于充电状态 B.在锂电池内部，依靠静电力搬运Li+ C.该电池单位时间，一定把3.6J化学能转化为电能 D.该电池未接入电路时，电池两端的电压为3.6V （2）若1s内有6.25×1018个锂离子通过隔膜，则电路中的电流大小是 　 　 。 （3）充电宝可以给手机充电。如图1所示，用内阻r的充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图2所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r，则时间t内 　 　 。 A.手机电池产生的焦耳热为 B.手机的输入功率为UI C.充电宝产生的热功率为I2r D.手机电池储存的化学能为UIt （4）机场严禁携带能量超过160W•h的充电宝搭乘飞机，160W•h相当于 　 kg重物下落1m所具有的动能（重力加速度g取10m/s2）。一标有“30000mA•h，5V”的充电宝 　 　 （选填“能”或“不能”）携带乘机。 题型5 电功率及其图像问题 20．如图所示是利用电动机提升重物的示意图，其中D是真流电动机，P是一个质量为m的重物，它用细绳拴在电动机的轴上，闭合开关S，重物P以速度v匀速上升，这时理想电流表和理想电压表的示数分别是I＝5A和U＝110V，重物P上升的速度v＝0.7m/s。已知重物的质量m＝45kg，g取10m/s2。求： （1）电动机输入的电功率P电； （2）细绳对重物做功的机械功率P机； （3）忽略电动机运行时的摩擦损耗情况下电动机线圈的电阻R。 21．如图所示电路中，电源电动势E＝12V，内阻r＝2Ω，指示灯RL的阻值为16Ω，电动机M线圈电阻RM为2Ω．当开关S闭合时，指示灯RL的电功率P＝4W．求： （1）流过电流表A的电流。 （2）电动机M输出的机械功率。 22．白炽灯与电动机串联接入电路，两者均正常工作，白炽灯的电阻为R1，两端电压为U1，流过的电流为I1；电动机的内电阻为R2，两端电压为U2，流过的电流为I2。则（　　） A． B． C． D．I1＜I2 23．如图甲所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图乙所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为R，则时间t内（　　） A．充电宝输出的电功率为UI+I2R B．充电宝产生的热功率为I2R C．手机电池产生的焦耳热为 D．手机电池储存的化学能为UIt﹣I2Rt 24．一辆电动自行车的铭牌上给出了如表的技术参数表： 规格 车型 26电动自行车 整车质量 30kg 最大载重 120kg 后轮驱动直流电动机 额定电压下的输出功率 110W 额定电压 36V 额定电流 3.5A 根据图表信息，可知电动机在额定工作状态下的效率为 　 　 ，此电动机的线圈电阻为 　 　 Ω；若质量为M＝70kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻力f恒为车和人总重量的0.02倍，（g＝10m/s2），则在额定工作状态下，人骑车行驶的最大速度vm＝ 　 　 m/s；假设电机保持在额定电压下工作，动机的线圈电阻不变，某人骑车由静止出发，速度逐渐增大，则电机在理论上可能实现的最大输出功率为 　 　 W。 25．某实验小组使用一台直流电动机通过细绳提升重物，电路如图所示。电源电动势和内阻可调，已知定值电阻R0＝4Ω，电动机的内阻rM保持不变，电压表可视作理想电表。 （1）将电路接在电动势E1＝6V、内阻r1＝1Ω的电源上。闭合开关S，电动机未转动，电压表的示数为U1＝4V，则此时流过电动机的电流I1＝ 　 　 A，电动机的内阻rM＝ 　 　 Ω。 （2）（计算）将电路改接在电动势E2＝24V、内阻r2＝1Ω的电源上。闭合开关S，电动机正常工作，匀速提升质量m＝1.6kg的重物，此时电压表的示数为U2＝8V。 ①求电动机正常工作时两端的电压UM。 ②电动机输出的机械功率转化为重物机械能的效率为80%，求重物匀速上升时速度v的大小。 ③若电动机在匀速提升重物的过程中，转子突然被异物卡住而停止转动，求此时电动机的发热功率P热。 26．如图所示，抛物线C1、C2分别是一纯电阻直流电路中，内、外电路消耗的电功率随电流变化的图线。电源的电动势为 　 　 V，电源的内电阻为 　 　 Ω。 27．（多选）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的关系图像（电池电动势不变，内阻不是常量），图线b是某电阻的U﹣I图像，倾斜虚线是过a、b交点的切线。在该光照强度下将它们组成闭合回路时，下列相关叙述正确的是（　　） A．此时硅光电池的内阻为20Ω B．此时硅光电池的内阻为24.3Ω C．此时硅光电池的输出效率约为59% D．此时硅光电池的总功率为1.36W 28．某同学将一直流电源的总功率PE，电源内部的发热功率Pr和输出功率PR随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图所示。则图a是 　 ﹣I图像，图b是 　 ﹣I图像（前两空均选填“PE”，“Pr”或“PR”），电源的电动势为 　 　 V，内阻为 　 　 Ω。 29．如图甲所示的电路，其中电源电动势E＝6V，内阻r＝2Ω，定值电阻R＝4Ω，已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的阻值RP的关系如图乙所示。则下列说法中正确的是（　　） A．图乙中滑动变阻器的最大功率P2＝2W B．图乙中R1＝6Ω，R2＝12Ω C．滑动变阻器消耗功率P最大时，定值电阻R消耗的功率也最大 D．调整滑动变阻器RP的阻值从最右端滑到最左端，电源的效率先增大后减少 30．如图（a）所示电路，R1为滑动变阻器，R2为定值电阻。从左向右移动变阻器的滑片，根据电表数据得到U﹣I图像如图（b）所示，则（　　） A．R1的最大功率为4W B．R2的最大功率为3W C．电源的最大输出功率为4W D．电源的输出功率先增大后减小 题型6 闭合电路动态分析 31．校园内有一款节能路灯，可通过光控开关实现自动控制电灯亮度，图为电路简化原理图，电源电动势为E，内阻为r，Rt为光敏电阻（光照强度增加时，其电阻值减小），电流表为理想电流表，当光照强度增加时，下列判断正确的是（　　） A．电灯A变亮 B．电灯B功率变大 C．流经光敏电阻Rt的电流变大 D．电源内电压变小 32．如图所示，电表均为理想电表，其中电流表A1、A2、A3示数变化量的绝对值分别用ΔI1、ΔI2、ΔI3表示，电压表示数的变化量用ΔU表示，则（　　） A．滑动变阻器的滑片向a端移动过程中，电压表V示数变小 B．滑动变阻器的滑片向a端移动过程中，变大 C．滑动变阻器的滑片向a端移动过程中，ΔI1＞ΔI2 D．若R2发生断路，则电压表V示数变小，电流表A3示数变大 33．（多选）如图所示，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r，将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想电流表A示数变化量的绝对值ΔI，则（　　） A．电流表A的示数增大 B．电压表V3的示数增大 C．ΔU2与ΔI的比值大于r D．ΔU1大于ΔU2 34．在如图所示电路中，电源电动势E＝6V，内阻r＝1Ω，电阻R1＝5Ω，R2＝6Ω，滑动变阻器的阻值0～30Ω。闭合电键K，当滑动变阻器的滑动触头P由a端向b端滑动时，理想电流表和理想电压表示数变化量的绝对值分别用ΔI、ΔU表示。则 　 　 Ω。R1消耗的最小电功率为 　 　 W。 35．随着国家“碳达峰，碳中和”政策的出台，光伏领域成为最热门的领域之一。 （1）一辆用光伏电池驱动的小车，其电路总电阻为r，小车受到的阻力大小与其速率之比为k。某次运动中电池接收到的光照功率恒为P时，小车以速率v匀速行驶，通过电池的电流大小为I，则电池的光电转化效率为　 　 。 （2）在某电压区间内，光伏电池可视为一个恒流源（输出电流恒定）。某同学连接了如图所示的两个电路：电路a由干电池、阻值为R4的定值电阻、阻值为RT的热敏电阻（RT随温度升高而减小）和小灯连接而成；电路b由恒流源、三个阻值分别为R1、R2、R3（R1＜R2＜R3）的定值电阻和阻值为RL的光敏电阻（RL随光照强度增大而减小，且其阻值变化范围足够大）连接而成。RL受到灯L照射。当RT所处环境温度降低时： ①设电流表示数变化量为ΔI，R1两端电压变化量为ΔU1，RL两端电压变化量为ΔUL，则（　 　 ） A．ΔI＜0，|ΔU1|＞|ΔUL| B．ΔI＜0，|ΔU1|＜|ΔUL| C．ΔI＞0，|ΔU1|＞|ΔUL| D．ΔI＞0，|ΔUl|＜|ΔUL| ②设电压表的示数变化量为ΔU，电流表的示数变化量为ΔI，则　 ； ③当RL＝　 时，RL和R1的总功率P最大。 题型7 含容电路的分析 36．如图所示，电源电动势为E，内电阻为r，电阻R1＝R2＝R3＝r，电容器电容为C，当开关S由接a换到接b且电路达到稳定的过程中，通过R3的电荷量是（　　） A．0 B． C． D． 37．工业电气自动化是现代先进工业科学的核心技术，是工业现代化的重要组成部分。 （1）亚运“黑科技”赛场“场务”机器狗凭借满满科技感出圈，成为“智能亚运”里的一道亮丽风景线。现了解，该机器狗专用的充电电池其部分参数如图所示，则下列说法错误的是（　 　 ） 电池参数\版本 长续航版 产品名称 Go1专用电池 电池类型 聚合物锂离子电池 额定容量 9000mAh199.8Wh 充电跟制电压 DC25.2V 最大充电功率 151.2W A．若按充电限制电压给电池充电，则最大充电电流为6A B．该电池的电动势为22.2V C．若该电池以2A的电流工作，最多可使用4.5个小时 D．将已耗尽电能的电池充满，需消耗的电能约为7.19×104J （2）工业生产中需要物料配比的地方常用“吊斗式”电子秤，图甲所示是“吊斗式”电子秤的结构图，其中实现称质量的关键性元件是拉力传感器。拉力传感器的内部电路如图所示，R1、R2、R3是定值电阻，R1＝20kΩ、R2＝10kΩ，R0是对拉力敏感的应变片电阻，其电阻值随拉力变化的图像如图乙所示，已知料斗重1×103N，没装料时Uba＝0V，g取10m/s2。下列说法中正确的是（　 　 ） A．R3阻值为45kΩ B．装料时，R0的阻值逐渐变大，Uba的值逐渐变小 C．拉力越大应变片电阻阻值也变大，Uba传感器的示数也变大 D．应变片的直接作用是把物体形变转换为电压变化 （3）如图所示，电源电动势E＝3V，内阻不计。传感器可以记录电压、电流随时间变化关系，开始记录数据后闭合电键，待电容充电完毕后断开电键S。I﹣t图中阴影部分面积为3mA•s。求： ①电容C； ②小灯泡电阻Rx； ③断开电键S后小灯泡的焦耳热Q。 38．如图所示，电源电动势为E、内阻为r，R1为一定值电阻、R2为一滑动变阻器，电流表A1，A2的示数分别记为I1，I2。开关S闭合时，一带电油滴P恰好能静止在平行金属板之间。若将滑动变阻器R2的滑片向b端移动，则|ΔI1|　 　 |ΔI2|（填“＜”、“＞”或“＝”，Δ表示该物理量的变化），P将 　 　 移动。（填“向上”、“向下”或“不”） 39．一位荷兰的物理学家在1746年发明的菜顿瓶是世界上第一个电容器，因最先在荷兰莱顿试用故得名“莱顿瓶”。 （1）如图的电路，研究电容器的放电过程。实验时，先将开关S掷向1，充电完毕后，将开关掷向2，传感器将信号传入计算机屏幕上，显示出电流或电压随时间变化的图线。 ①电容的定义式是C，下列物理量的表达式中，也是用其他物理量的比来定义且为标量的是 　 　 。 A.电场强度E B.加速度a C.电势φ D.电阻R＝ρ ②实验中所使用的电容器电容大小为1500μF，额定电压为20V，所使用的电源输出电压为10V，则在该实验中电容器存储的最大电荷量为 　 　 。 ③（多选）用q表示电容器上极板所带的电荷量，UC表示电容器两端的电压，I表示电路中的电流，电容器在放电过程中的图像正确的有 　 　 。 ④由图可知，传感器1为 　 　 （选填A.电流、B.电压）传感器，为使得电容器的放电时间延长便于观察，实验中所使用的可变电阻阻值应适当 　 （选填A.调大、B.调小）。 （2）如图，平行板电容器的两个极板与水平面成一定角度，两极板与一直流电源相连（图中电源省略）。若一带电粒子恰能沿图中所示水平虚线向左通过电容器，则在此过程中，该粒子电势能逐渐 　 　 ，机械能逐渐 　 　 。（均选填“不变”、“增大”、“减小”） 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题06 恒定电流（专项训练） 题型1 电流 题型2 电阻、电阻定律 题型3 电动势 题型4 闭合电路欧姆定律 题型5 电功率及其图像问题 题型6 闭合电路动态分析 题型7 含容电路的分析 题型1 电流 1． 【答案】D 2． 【答案】C 3． 【答案】B 4． 【答案】C 5． 【答案】 题型2 电阻、电阻定律 6． 【答案】A 7． 【答案】B 8． 【答案】B 9． 【答案】D 10．（多选） 【答案】AD 11． 【答案】2000；40 题型3 电动势 12． 【答案】C 13． 【答案】D 14．（多选） 【答案】ABD 题型4 闭合电路欧姆定律 15． 【答案】4U，3R 16． 【答案】保护电路；7.5。 17． 【答案】B 18． 【答案】D 19． 【答案】（1）D；（2）1；（3）B；（4）5.76×104，能。 题型5 电功率及其图像问题 20． 【答案】（1）电动机输入的电功率P热为550W； （2）细绳对重物做功的机械功率P机为315W； （3）忽略电动机运行时的摩擦损耗情况下电动机线圈的电阻R为9.4Ω. 21． 【详解】解：（1）设流过指示灯RL的电流为I1，流过电流表A的电流为I 则指示灯RL的电功率P＝I12RL 代入数据解得I1＝0.5A 路端电压U＝I1RL＝8V 由闭合电路欧姆定律有E＝U+Ir 解得I＝2A 即流过电流表的电流为2A。 （2）设流过电动机M的电流为I2 根据并联电路的电流关系I2＝I﹣I1＝1.5A 电动机输出的机械功率P出＝I2U﹣I22RM 代入数据解得P出＝7.5W 电动机输出的机械功率为7.5W。 22． 【答案】A 23． 【答案】D 24． 【答案】87.3%，1.3，5.5，249。 25． 【答案】（1）1，1。 （2）①电动机正常工作时两端的电压UM为14V。 ②重物匀速上升时速度v的大小为1.2m/s。 ③电动机的发热功率P热为16W。 26． 【答案】4，1。 27．（多选） 【答案】CD 28． 【答案】PE，Pr，3，1。 29． 【答案】B 30． 【答案】B 题型6 闭合电路动态分析 31． 【答案】C 32． 【答案】C 33．（多选） 【答案】AD 34． 【答案】6，0.8。 35． 【答案】（1）；（2）①B；②R2；③R2﹣R1 题型7 含容电路的分析 36． 【答案】C 37． 【答案】（1）D； （2）C； （3）①电容C为1×10﹣3F； ②小灯泡电阻Rx为400Ω； ③断开电键S后小灯泡的焦耳热Q为1.8×10﹣3J。 38． 【答案】＜，向下。 39． 【答案】（1）①C；②1.5×10﹣2C；③BD；④A，A；（2）减小，增大。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题06 恒定电流（专项训练） 题型1 电流 题型2 电阻、电阻定律 题型3 电动势 题型4 闭合电路欧姆定律 题型5 电功率及其图像问题 题型6 闭合电路动态分析 题型7 含容电路的分析 题型1 电流 1．关于电流，下列说法正确的是（　　） A．电流是矢量，其方向为正电荷定向移动的方向 B．电路接通后，电子就由电源出发、只要经过一个极短的时间就能到达用电器 C．在电路不变的条件下，金属导体温度升高时，导体中自由电子热运动速度加快，电流也随之增大 D．由可知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比，与导体的电阻成反比 【答案】D 【详解】解：A．电流是标量，规定其方向为正电荷定向移动的方向，不满足矢量的运算规则，故A错误； B．电路接通后，电路内的电子均同时作定向移动形成电流，并不是只由电源出发的电子到达用电器，故B错误； C．电荷做的无规则热运动不能形成电流，故电流与自由电子的热运动无关，故C错误； D．由可知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比，与导体的电阻成反比，故D正确。 2．如图，2s内通过金属导体某截面S的电子总电荷量为5C，则该导线中电流强度的大小和方向分别为（　　） A．2.5A，向右 B．10A，向右 C．2.5A，向左 D．10A，向左 【答案】C 【详解】解：电子带负电，电流方向与负电荷定向移动方向相反，所以电流向左； 电流大小IA＝2.5A，故C正确，ABD错误。 3．在某一示波管中，电子枪2s内发射了6×1013个电子，一个电子所带的电荷量为﹣1.6×10﹣19C，则该示波管中电子运动形成的电流大小为（　　） A．3.2×10﹣6A B．4.8×10﹣6A C．6.4×10﹣6A D．9.6×10﹣6A 【答案】B 【详解】解：根据电流的定义式I，得 4．下列关于金属导电的说法正确的是（　　） A．金属导电是金属中的原子核和自由电子共同作用的原因 B．金属中的电子做无规则热运动，从宏观上看形成电流 C．金属导体中自由电子的漂移速度比其热运动的速度小很多，但漂移速度的存在才形成了电流 D．金属导体中自由电子的漂移速度比其热运动的速度小很多，因此漂移速度不能形成电流 【答案】C 【详解】解：A．金属导电是由于金属中不受特定原子核束缚的自由电子定向移动形成电流，从而使金属具有导电性，与原子核对自由电子的作用无关，故A错误。 B．金属中的电子做定向运动，从宏观上看形成电流，故B错误； CD．金属导体中自由电子定向移动的漂移速度比其热运动的速度小很多，但定向移动的漂移速度的存在才形成了电流，故C正确，D错误。 5．有一条横截面积为S的金属导线，单位长度内的自由电荷数量为n，自由电荷电量为q，通过导体的电流为I，定向移动的速率为v＝　　 。 【答案】 【详解】解：根据电流的微观表达式I＝nqv 可得 题型2 电阻、电阻定律 6．对于公式的理解，下面说法中不正确的是（　　） A．由可知，电阻跟导体两端电压成正比，跟导体中的电流强度成反比 B．由可知，导体通过一定的电流所需电压越高，则导体的电阻越大 C．由可知，导体中电流强度跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比 D．由U＝IR可知，对于电阻一定的导体，通过的电流越大，导体两端的电压也越大 【答案】A 【详解】解：A、导体的电阻由电阻本身的性质决定，与导体两端电压和导体中的电流强度无关，故A错误； B、由欧姆定律可知，导体通过一定的电流所需电压越高，则导体的电阻越大，故B正确； C、由欧姆定律可知，导体中电流强度跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比，故C正确； D、由U＝IR可知，对于电阻一定的导体，U与R成正比，通过导体的电流越大，导体两端的电压也越大，故D正确。 7．下列关于电阻说法正确的是（　　） A．导体的电阻由导体本身决定，与温度无关 B．电阻率ρ的单位是Ω•m C．两段长度不同的铜金属丝，长的一定比短的阻值大 D．电阻定律适用于计算任何材料的电阻 【答案】B 【详解】解：A、导体的电阻除了与导体本身有关，还与温度有关，故A错误； B、根据电阻定律R可得，可知电阻率的单位是Ω•m，故B正确； C、根据电阻定律R可知，同种材料组成的电阻的大小取决于长度和截面积，所以长的不一定比短的电阻大，故C错误； D、电阻定律只适用于金属导体或电解液导电，故D错误。 8．生活中我们经常看到，一只小鸟站在一条高压铝质裸导线上，没有被电伤或电死。一兴趣小组想探究其中的原因，于是查阅到相关数据：铝的电阻率为ρ＝2.7×10﹣8Ω/m，导线的横截面积为S＝1.8×10﹣4m2，导线上通过的电流约为100A。估算鸟两爪间的电压（V）数量级为（　　） A．10﹣2 B．10﹣4 C．10﹣6 D．10﹣8 【答案】B 【详解】解：根据题意可知，鸟两爪间的距离大约是5cm，则鸟两爪间的电压由欧姆定律I可知， 故B正确，ACD错误。 9．如图所示，是一个小灯泡的电流强度随小灯泡两端电压变化的关系图，则根据小灯泡的伏安特性曲线可判定（　　） A．小灯泡的电阻随着所加电压的增加而减小 B．小灯泡灯丝的电阻率随着灯丝温度的升高而保持不变 C．若将该灯泡与电压恒为4V的电源相接，则灯泡电阻大于10Ω D．若将该灯泡与电压恒为4V的电源相接，则灯泡电阻等于10Ω 【答案】D 【详解】解：A.由图可知，图中电流随电压的增大而增大，图线上每一点与原点连线的斜率表示该点电阻的倒数，故可知小灯泡的电阻随电压的增大而增大，故A错误； B.因小灯泡灯丝的形状没有发生变化，电阻随电压增大，温度是升高的，所以小灯泡灯丝的电阻率随着灯丝温度的升高而增大，故B错误； CD.若将该灯泡与电压恒为4V的电源相接，由图可知对应的电流为0.4A，则电阻为，故C错误，D正确。 10．（多选）研究发现电解液导电时也满足欧姆定律。图甲为一测量电解液的电阻率的长方体玻璃容器，X、Y为电极，边长a＝40cm，b＝20cm，c＝10cm，当里面注满待测电解液，在X、Y间加上不同电压后，其U﹣I图线如图乙所示。则下列说法正确的是（　　） A．电压U增大时，电解液的电阻率减小 B．电压U＝15V时，通过电解液的电流为5A C．电压U＝15V时，电解液的电阻是1000Ω D．电压U＝15V时，电解液的电阻率是150Ω•m 【答案】AD 【详解】解：A．U﹣I图像中，图线上某点与坐标原点连线的斜率表示电阻，根据图乙可知，电压U增大时，电解液的电阻减小，根据电阻定律可知电解液的电阻率减小，故A正确； B．根据图乙可知，电压U＝15V时，通过电解液的电流为5×10﹣3A，故B错误； C．根据图乙可知，电压U＝15V时，电解液的电阻 故C错误； D．根据电阻定律可得 结合题中所给数据解得ρ＝150Ω•m 故D正确。 11．如图甲所示为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P、Q为电极，设a＝1m，b＝0.2m，c＝0.1m，当里面注满某电解液，且P、Q加上电压后，其U﹣I图线如图乙所示，当U＝10V时，电解液的电阻为　 　 Ω，电阻率为　 　 Ω•m 【答案】2000；40 【详解】解：由图象可知，当U＝10V时，I＝5×10﹣3A， ∵I， ∴电解液的电阻R2000Ω； 由R＝ρ可得，电解液的电阻率ρ40Ω•m； 题型3 电动势 12．关于电动势、内电压、外电压，正确的理解是（　　） A．外电压就是路端电压，内电压就是电源两极间的电压 B．同一电源接入不同的电路，电动势就会发生变化 C．电源断开时外电压的大小等于电动势的大小 D．电动势公式中W非与电压中W一样的，都是电场力做的功 【答案】C 【详解】解：A.外电压就是路端电压，即电源两极之间的电压，内电压是电源内阻承担的电压，并不是电源两极间的电压，故A错误； B.电动势由电源自身决定，同一电源接入不同的电路，电动势不会发生变化，故B错误； C.根据U＝E﹣Ir可知，开路时I＝0，此时外电压的大小等于电动势的大小，故C正确； D.电动势公式中的W非是非静电力做功，电压中的W是静电力做功，两者不一样，故D错误。 13．关于电动势和电压的理解，下列说法正确的是（　　） A．电源两极间的电压就是电源的电动势 B．家用5号干电池的电动势大于7号干电池的电动势 C．两者单位都是伏特，故电动势与电压属于同一物理量 D．电动势的大小反映电源把其它形式能量转化为电能的本领 【答案】D 【详解】解：A.电源两极间的电压是路端电压，不是电源的电动势，故A错误； B.家用5号干电池的电动势等于7号干电池的电动势，都是1.5V，故B错误； CD.电动势和电压的单位都是伏特，但它们的物理意义不同，电动势反映的是电源把其它形式能量转化为电能的本领大小，即非静电力做功本领大小的物理量，电压反映的电场力做功本领的大小，故C错误，D正确。 14．（多选）如图为一个闭合电路电势高低变化示意图，则下列说法正确的是（　　） A．回路中电流在电源外部由A流向B，电源内部由B流向A B．C至D电势的降低是由于电源内部存在内阻 C．若AD、CB、AB、CD间电势差分别为UAD、UCB、UAB、UCD，则UAD+UCB＝UAB D．BC、DA电势跃升越大，表示电源将其它能转化为电势能的本领越强 【答案】ABD 【详解】解：A、根据题图，可知回路中电流在电源外部由A流向B，电源内部由B流向A，故A正确； B、C至D电势的降低是由于电源内部存在内阻，电流通过内阻时电势降低，故B正确； C、A、B两点的高度差类似于路端电压，而图中A与D，C与B高度差的总和为电动势，保持不变，C、D间高度差相当于内阻上的电压，电动势等于内外电压之和，则若AD、CB、AB、CD间电势差分别为UAD、UCB、UAB、UCD，则UAD+UCB＝UAB+UCD，故C错误； D、BC、DA电势跃升越大，则表示电源将其它能转化为电势能的本领越强，故D正确。 题型4 闭合电路欧姆定律 15．将电源与一定值电阻R相连，外电压为U，若改用阻值为其3倍的定值电阻，外电压变为2U，则此时电源电动势为　 　 ，电源内阻为　 　 。（R、U为已知量） 【答案】4U，3R 【详解】解：根据闭合电路欧姆定律E＝U+Ir，在第一种情况下，电路电流，可得方程；当改用阻值为3R的定值电阻时，路端电压变为2U，此时电路电流，可得方程；联立上述两式，解得电源内阻r＝3R；将内阻结果代入第一个方程，解得电源电动势E＝4U。 16．如图（a）所示电路中，改变滑动变阻器阻值，电源的外电压随电流变化的关系如图（b）所示，滑动变阻器的最大阻值为15Ω，定值电阻R0＝3Ω。其中R0的作用是　 　 ，由图像可知电源内阻为　 　 Ω。 【答案】保护电路；7.5。 【详解】解：根据闭合电路欧姆定律，可得到电流表达式：，可知有定值电阻的存在，会将电流减小，避免电流过大导致损坏电路，即定值电阻可保护电路； 由闭合电路欧姆定律，结合图（b）的特殊值坐标，可得到不同状态下，闭合电路欧姆定律表达式分别为：E＝20V+0×r，E＝5V+2A•r，解得电源内阻值为：r＝7.5Ω。 17．如图为两个不同闭合电路中两个不同电源的I﹣U图象，则下述说法不正确的是（　　） A．电动势E1＝E2，发生短路时的电流强度I1＞I2 B．电动势E1＝E2，内阻r1＞r2 C．电动势E1＝E2，内阻r1＜r2 D．当两个电源工作电流变量相同时，电源2的路端电压变化较大 【答案】B 【详解】解：A．U﹣I图象中与U轴的交点表示电源的电动势，与I轴的交点表示短路电流，故电动势E1＝E2，发生短路时的电流I1＞I2，故A不符合题意； B．U﹣I图象中与U轴的交点表示电源的电动势，斜率表示内阻，电动势E1＝E2，内阻r1＜r2，故B符合题意； C．由B的分析可知C不符合题意； D．电动势E1＝E2，内阻r1＜r2，根据U＝E﹣Ir可知，当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化大，故D不符合题意。 18．如图所示的U﹣I图像中，Ⅰ是电源的路端电压随电流变化的图像，Ⅱ是某电阻两端的电压随电流变化的图像。下列说法正确的是（　　） A．电源电动势为2V B．该电阻阻值为2Ω C．该电阻接入电源时，路端电压为1V D．电源效率约为67% 【答案】D 【详解】解：A、由闭合电路欧姆定律U＝E﹣Ir可知，图象I与纵轴的交点表示电源的电动势，故电动势E＝3V，故A错误； B、该电阻的阻值等于图象Ⅱ的斜率大小，为R1Ω，故B错误； CD、两图线的交点表示该电源直接与电阻R组成闭合电路时工作状态，由图读出路端电压U＝2V，效率η100%100%＝67%，故C错误，D正确； 19．手机内的锂离子电池以碳材料为负极，以含锂的化合物为正极，依靠Li+在电池内部正极和负极之间移动来工作。 （1）图示为锂电池的内部结构，某过程中Li+从负极向正极移动。已知某锂电池的电动势为3.6V，下列说法正确的是 　 　 。 A.电池处于充电状态 B.在锂电池内部，依靠静电力搬运Li+ C.该电池单位时间，一定把3.6J化学能转化为电能 D.该电池未接入电路时，电池两端的电压为3.6V （2）若1s内有6.25×1018个锂离子通过隔膜，则电路中的电流大小是 　 　 。 （3）充电宝可以给手机充电。如图1所示，用内阻r的充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图2所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r，则时间t内 　 　 。 A.手机电池产生的焦耳热为 B.手机的输入功率为UI C.充电宝产生的热功率为I2r D.手机电池储存的化学能为UIt （4）机场严禁携带能量超过160W•h的充电宝搭乘飞机，160W•h相当于 　 kg重物下落1m所具有的动能（重力加速度g取10m/s2）。一标有“30000mA•h，5V”的充电宝 　 　 （选填“能”或“不能”）携带乘机。 【答案】（1）D；（2）1；（3）B；（4）5.76×104，能。 【详解】解：（1）A、在电池内部电流方向从负极到正极，所以此时电池处于放电状态，故A错误； B、在锂电池内部，依靠非静电力搬运Li+，故B错误； C、该电池内每经过1C的电荷，一定把3.6J化学能转化为电能，故C错误； D、该电池未接入电路时，电池两端的电压等于电池的电动势为3.6V，故D正确。 故选：D。 （2）电路中的电流大小为I （3）A.手机电池产生的焦耳热为I2rt，故A错误； B.手机的输入功率为UI，故B正确； C.因为不知道充电宝的内阻，所以无法计算充电宝产生的热功率，故C错误； D.手机电池储存的化学能为UIt﹣I2rt，故D错误。 故选：B。 （4）W＝160W•h＝160×3600J＝5.76×105J，根据功能关系有W ＝mgh，解得m＝5.76×104kg。 “30000mA•h，5V”的能量为W'＝30000×10﹣3×5W•h＝150W•h＜160W•h，所以可以登机。 题型5 电功率及其图像问题 20．如图所示是利用电动机提升重物的示意图，其中D是真流电动机，P是一个质量为m的重物，它用细绳拴在电动机的轴上，闭合开关S，重物P以速度v匀速上升，这时理想电流表和理想电压表的示数分别是I＝5A和U＝110V，重物P上升的速度v＝0.7m/s。已知重物的质量m＝45kg，g取10m/s2。求： （1）电动机输入的电功率P电； （2）细绳对重物做功的机械功率P机； （3）忽略电动机运行时的摩擦损耗情况下电动机线圈的电阻R。 【答案】（1）电动机输入的电功率P热为550W； （2）细绳对重物做功的机械功率P机为315W； （3）忽略电动机运行时的摩擦损耗情况下电动机线圈的电阻R为9.4Ω. 【详解】解：（1）电动机消耗的电功率为：P＝UI＝110×5W＝550W （2）绳对重物做功的机械功率为：P机＝mgv＝45×10×0.70W＝315W （3）电动机线圈的电阻R的发热功率为；P热＝P﹣P机＝550W﹣315W＝235W 由 得电动机线圈的电阻： 21．如图所示电路中，电源电动势E＝12V，内阻r＝2Ω，指示灯RL的阻值为16Ω，电动机M线圈电阻RM为2Ω．当开关S闭合时，指示灯RL的电功率P＝4W．求： （1）流过电流表A的电流。 （2）电动机M输出的机械功率。 【答案】见试题详解内容 【详解】解：（1）设流过指示灯RL的电流为I1，流过电流表A的电流为I 则指示灯RL的电功率P＝I12RL 代入数据解得I1＝0.5A 路端电压U＝I1RL＝8V 由闭合电路欧姆定律有E＝U+Ir 解得I＝2A 即流过电流表的电流为2A。 （2）设流过电动机M的电流为I2 根据并联电路的电流关系I2＝I﹣I1＝1.5A 电动机输出的机械功率P出＝I2U﹣I22RM 代入数据解得P出＝7.5W 电动机输出的机械功率为7.5W。 22．白炽灯与电动机串联接入电路，两者均正常工作，白炽灯的电阻为R1，两端电压为U1，流过的电流为I1；电动机的内电阻为R2，两端电压为U2，流过的电流为I2。则（　　） A． B． C． D．I1＜I2 【答案】A 【详解】解：D.由于两个用电器串联在电路中，因此I1＝I2，故D错误； ABC.白炽灯为纯电阻，满足欧姆定律，而电动机是非纯电阻，不满足欧姆定律，即，由于电动机是非纯电阻性元件，输入功率和输出功率的关系为，因此，整理得，因此可得，故A正确，BC错误。 23．如图甲所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图乙所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为R，则时间t内（　　） A．充电宝输出的电功率为UI+I2R B．充电宝产生的热功率为I2R C．手机电池产生的焦耳热为 D．手机电池储存的化学能为UIt﹣I2Rt 【答案】D 【详解】解：A．充电宝的输出电压为U、输出电流为I，所以充电宝输出的电功率为P＝UI，故A错误； B．手机电池充电电流为I，所以手机电池产生的热功率为，I2R不是充电宝产生的热功率，故B错误； C．由于手机电池是非纯电阻元件，不能用计算手机电池产生的焦耳热，手机电池产生的焦耳热为Q＝I2Rt，故C错误； D．根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能W＝UIt﹣I2Rt，故D正确。 24．一辆电动自行车的铭牌上给出了如表的技术参数表： 规格 车型 26电动自行车 整车质量 30kg 最大载重 120kg 后轮驱动直流电动机 额定电压下的输出功率 110W 额定电压 36V 额定电流 3.5A 根据图表信息，可知电动机在额定工作状态下的效率为 　 　 ，此电动机的线圈电阻为 　 　 Ω；若质量为M＝70kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻力f恒为车和人总重量的0.02倍，（g＝10m/s2），则在额定工作状态下，人骑车行驶的最大速度vm＝ 　 　 m/s；假设电机保持在额定电压下工作，动机的线圈电阻不变，某人骑车由静止出发，速度逐渐增大，则电机在理论上可能实现的最大输出功率为 　 W。 【答案】87.3%，1.3，5.5，249。 【详解】解：电动机的额定功率为P＝UI＝36×3.5W＝126W，所以电动机的效率为η，此电动机的发热功率为P热＝P﹣P出＝126W﹣110W＝16W，根据P热＝I2r可得，此电动机的线圈电阻为r；车所受阻力为f＝k（M+m）g＝0.02×（30+70）×10N＝20N，当电动机的牵引力和阻力相等时，人骑车的速度最大，即 电动机的输出功率为P'出＝UI﹣I2r＝36I﹣1.3I2 根据数学关系可知当I时输出功率最大，最大输出功率为Pm＝249W 25．某实验小组使用一台直流电动机通过细绳提升重物，电路如图所示。电源电动势和内阻可调，已知定值电阻R0＝4Ω，电动机的内阻rM保持不变，电压表可视作理想电表。 （1）将电路接在电动势E1＝6V、内阻r1＝1Ω的电源上。闭合开关S，电动机未转动，电压表的示数为U1＝4V，则此时流过电动机的电流I1＝ 　 　 A，电动机的内阻rM＝ 　 　 Ω。 （2）（计算）将电路改接在电动势E2＝24V、内阻r2＝1Ω的电源上。闭合开关S，电动机正常工作，匀速提升质量m＝1.6kg的重物，此时电压表的示数为U2＝8V。 ①求电动机正常工作时两端的电压UM。 ②电动机输出的机械功率转化为重物机械能的效率为80%，求重物匀速上升时速度v的大小。 ③若电动机在匀速提升重物的过程中，转子突然被异物卡住而停止转动，求此时电动机的发热功率P热。 【答案】（1）1，1。 （2）①电动机正常工作时两端的电压UM为14V。 ②重物匀速上升时速度v的大小为1.2m/s。 ③电动机的发热功率P热为16W。 【详解】解：（1）电动机未工作时相当于纯电阻，此时回路中的电流为A＝1A，根据闭合电路欧姆定律，有E1＝U1+I1（r1+rM），解得rM＝1Ω。 （2）①此时电流大小为A＝2A，电动机的电压UM＝E2﹣I2r2﹣U2＝24V﹣2×1V﹣8V＝14V。 ②此电动机的输出功率为，解得P出＝24W，所以提起重物的机械功率为P机＝80%P出＝mgv，联立可解得v＝1.2m/s。 ③转子卡住后，电动机可视为纯电阻，此时的电流为，解得I3＝4A，此时的，解得P热＝16W。 26．如图所示，抛物线C1、C2分别是一纯电阻直流电路中，内、外电路消耗的电功率随电流变化的图线。电源的电动势为 　 　 V，电源的内电阻为 　 　 Ω。 【答案】4，1。 【详解】解：内电路消耗的电功率为，外电路消耗的电功率为，结合图线可知，曲线C1为内电路消耗的电功率随电流变化的图像，C2为外电路消耗的电功率随电流变化的图像，根据图像可知，曲线 C1、C2的交点表示内外电路消耗的功率相等，则有I2r＝EI﹣I2r＝4W，图中I＝2A，解得E＝4V，r＝1Ω。 27．（多选）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的关系图像（电池电动势不变，内阻不是常量），图线b是某电阻的U﹣I图像，倾斜虚线是过a、b交点的切线。在该光照强度下将它们组成闭合回路时，下列相关叙述正确的是（　　） A．此时硅光电池的内阻为20Ω B．此时硅光电池的内阻为24.3Ω C．此时硅光电池的输出效率约为59% D．此时硅光电池的总功率为1.36W 【答案】CD 【详解】解：由图线a知，此硅光电池的电动势 E＝6.8V，由图线b知，电阻 ，当电阻接在硅光电池上，在该光照强度下 U水＝4V，I＝0.2A，由 E＝U+Ir得 r＝14Ω；电池总功率 P＝EI＝6.8×0.2W＝1.36W，电池的输出功率 P出＝U完I＝4×0.2W＝0.8W，效率，故AB错误，CD正确。 28．某同学将一直流电源的总功率PE，电源内部的发热功率Pr和输出功率PR随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图所示。则图a是 　 ﹣I图像，图b是 　 ﹣I图像（前两空均选填“PE”，“Pr”或“PR”），电源的电动势为 　 　 V，内阻为 　 　 Ω。 【答案】PE，Pr，3，1。 【详解】解：根据题意，由公式PE＝EI可知，图像中a表示电源的总功率，由图可得，电源的电动势为V＝3V，由公式可知，图像中b表示电源内部的发热功率，由公式可知，图像中c表示电源的输出功率，由图可知，当I＝3A，PR＝0，说明外电路短路，则有电源内阻为。 29．如图甲所示的电路，其中电源电动势E＝6V，内阻r＝2Ω，定值电阻R＝4Ω，已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的阻值RP的关系如图乙所示。则下列说法中正确的是（　　） A．图乙中滑动变阻器的最大功率P2＝2W B．图乙中R1＝6Ω，R2＝12Ω C．滑动变阻器消耗功率P最大时，定值电阻R消耗的功率也最大 D．调整滑动变阻器RP的阻值从最右端滑到最左端，电源的效率先增大后减少 【答案】B 【详解】A、根据“等效法”，将定值电阻也看作电源内阻，当外电阻等于内电阻时，即电源的输出功率最大，同时滑动变阻器的功率也是最大，此时有RP＝r+R＝2Ω+4Ω＝6Ω，此时PW＝1.5W，故A错误； B、结合图乙可知，当滑动变阻器阻值为R1时候，滑动变阻器的功率最大，再结合对A选项的分析，所以可以得知R1＝6Ω 当滑动变阻器接入电路的有效阻值为3Ω与阻值为R2时消耗的功率相等，则有 （）2×3＝（）2R2，解得：R2＝12Ω（或3Ω，舍去），故B选项正确； C、当回路中电流最大时，即RP＝0时定值电阻R消耗的功率最大，故C错误； D、电源的效率η，当外电阻越大，效率越高，所以从最右端滑倒最左端，电源效率一直增大，故D错误。 30．如图（a）所示电路，R1为滑动变阻器，R2为定值电阻。从左向右移动变阻器的滑片，根据电表数据得到U﹣I图像如图（b）所示，则（　　） A．R1的最大功率为4W B．R2的最大功率为3W C．电源的最大输出功率为4W D．电源的输出功率先增大后减小 【答案】B 【详解】解：根据欧姆定律可知 所以图（b）中斜率为正的图线反映R2的伏安特性。 设电源电动势为E，内阻为r。 根据闭合电路欧姆定律有U3＝E﹣Ir，U1＝E﹣I（r+R2）， 所以， ， 所以图（b）中斜率为负的两条图线中，斜率绝对值较大的图线反映了V1表示数随I的变化，则r+R2＝4Ω 斜率绝对值较小的图线反映了V3表示数随I的变化，则r＝1Ω，E＝4V A、R1的输出功率为 根据数学知识可知当R1＝R2+r时，P1有最大值为P1max＝1W，故A错误； B、当电路中电流最大时，R2的功率最大，此时R1接入电路的阻值为零，所以，故B正确； CD、电源的输出功率为 从左向右移动变阻器的滑片，R1增大，根据数学知识可知当R1+R2＞r时，P随R1的增大而减小，当R1＝0时，P有最大值为Pmax＝P2max＝3W，故CD错误。 题型6 闭合电路动态分析 31．校园内有一款节能路灯，可通过光控开关实现自动控制电灯亮度，图为电路简化原理图，电源电动势为E，内阻为r，Rt为光敏电阻（光照强度增加时，其电阻值减小），电流表为理想电流表，当光照强度增加时，下列判断正确的是（　　） A．电灯A变亮 B．电灯B功率变大 C．流经光敏电阻Rt的电流变大 D．电源内电压变小 【答案】C 【详解】解：光照强度增加时，Rt减小，总电阻变小，根据闭合电路的欧姆定律可知总电流I增大，灯泡A两端电压UA＝E﹣Ir减小，则灯泡A变暗，R0的电流为I0＝I﹣IA增大，I0R0增大，B灯两端电压减小，则B灯功率减小，Rt的电流为I0﹣IB增大，电源内电压U内＝Ir增大，故C正确，ABD错误。 32．如图所示，电表均为理想电表，其中电流表A1、A2、A3示数变化量的绝对值分别用ΔI1、ΔI2、ΔI3表示，电压表示数的变化量用ΔU表示，则（　　） A．滑动变阻器的滑片向a端移动过程中，电压表V示数变小 B．滑动变阻器的滑片向a端移动过程中，变大 C．滑动变阻器的滑片向a端移动过程中，ΔI1＞ΔI2 D．若R2发生断路，则电压表V示数变小，电流表A3示数变大 【答案】C 【详解】解：A、滑动变阻器的滑片向a端移动过程中，R1接入电路的阻值变大，电路总电阻R总变大，根据闭合电路欧姆定律可知总电流减小，电源的内电压减小，则外电压增大，电压表V的示数增大，故A错误； B、根据闭合电路欧姆定律可得 U＝E﹣I3r 则，不变，故B错误； C、根据闭合电路欧姆定律可得 U并＝E﹣I3（R3+r） 可知U并增大，则A2示数变大，且有I3＝I1+I2 而A3示数变小，所以A1示数减变小更多，即ΔI1＞ΔI2，故C正确； D、若R2发生断路，则外电路总电阻R总变大，根据闭合电路欧姆定律可知，电流表A3示数减小，电源的内电压减小，则外电压增大，电压表V的示数增大，故D错误。 33．（多选）如图所示，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r，将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想电流表A示数变化量的绝对值ΔI，则（　　） A．电流表A的示数增大 B．电压表V3的示数增大 C．ΔU2与ΔI的比值大于r D．ΔU1大于ΔU2 【答案】AD 【详解】解：定值电阻 R、滑动变阻器与电源串联，电压表 V1 测量定值电阻 R 两端电压，V2 测量电源路端电压，V3 测量滑动变阻器两端电压；滑片向下滑动对应滑动变阻器接入电路阻值减小。 AB、滑片向下滑动，滑动变阻器接入电阻减小，外电路总电阻减小。由闭合电路欧姆定律 可知，电路电流 I 增大，即电流表 A 示数增大；电压表 V3 示数 U3＝E﹣I（R+r），因 I 增大，故 U3 减小，故A正确，B错误； CD、根据欧姆定律分析电压变化量与电流变化量的关系：对于测量路端电压的 V2，由 U2＝E﹣Ir 可知变化量绝对值 ΔU2＝rΔI，则 ；对于测量定值电阻电压的 V1，由 U1＝IR 可知变化量绝对值 ΔU1＝RΔI。已知 R＞r，则 RΔI＞rΔI，即 ΔU1＞ΔU2，故C错误，D正确。 34．在如图所示电路中，电源电动势E＝6V，内阻r＝1Ω，电阻R1＝5Ω，R2＝6Ω，滑动变阻器的阻值0～30Ω。闭合电键K，当滑动变阻器的滑动触头P由a端向b端滑动时，理想电流表和理想电压表示数变化量的绝对值分别用ΔI、ΔU表示。则 　 　 Ω。R1消耗的最小电功率为 　 　 W。 【答案】6，0.8。 【详解】解：根据闭合电路欧姆定律可得，电压表示数为U＝E﹣I（R1+r） 则R1+r＝5Ω+1Ω＝6Ω 当RaP＝RbP+R2时，外电阻最大，干路电流最小，R1消耗的电功率最小 结合RaP+RbP＝30Ω，解得RaP＝18Ω 干路电流最小值为Imin R1消耗的最小电功率为PminR1 联立解得Pmin＝0.8W 35．随着国家“碳达峰，碳中和”政策的出台，光伏领域成为最热门的领域之一。 （1）一辆用光伏电池驱动的小车，其电路总电阻为r，小车受到的阻力大小与其速率之比为k。某次运动中电池接收到的光照功率恒为P时，小车以速率v匀速行驶，通过电池的电流大小为I，则电池的光电转化效率为　 　 。 （2）在某电压区间内，光伏电池可视为一个恒流源（输出电流恒定）。某同学连接了如图所示的两个电路：电路a由干电池、阻值为R4的定值电阻、阻值为RT的热敏电阻（RT随温度升高而减小）和小灯连接而成；电路b由恒流源、三个阻值分别为R1、R2、R3（R1＜R2＜R3）的定值电阻和阻值为RL的光敏电阻（RL随光照强度增大而减小，且其阻值变化范围足够大）连接而成。RL受到灯L照射。当RT所处环境温度降低时： ①设电流表示数变化量为ΔI，R1两端电压变化量为ΔU1，RL两端电压变化量为ΔUL，则（　 　 ） A．ΔI＜0，|ΔU1|＞|ΔUL| B．ΔI＜0，|ΔU1|＜|ΔUL| C．ΔI＞0，|ΔU1|＞|ΔUL| D．ΔI＞0，|ΔUl|＜|ΔUL| ②设电压表的示数变化量为ΔU，电流表的示数变化量为ΔI，则　 ； ③当RL＝　 时，RL和R1的总功率P最大。 【答案】（1）；（2）①B；②R2；③R2﹣R1 【详解】解：（1）小车受到的阻力大小与其速率之比为k，小车以速率v匀速行驶时牵引力等于阻力，则有：F＝f阻＝kv 车的机械功率机械功率为： 电路总电阻的热功率为： 电池单位时间转化的电能为：E0＝P机械+P热 电池的光电的转化效率为： （2）①根据图a可知，当温度降低时RT电阻增大，则电路总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可知电路中的电流减小，故灯泡变暗，光照强度降低，则RL增大。再对电路图b进行分析，因为是恒流源，干路电流保持不变，但是并联电路的电阻增大，导致并联电路的电压UR2增大，由，可知流过R2的电流增大，由于干路电流不变，所以流过RL的电流会减小，即ΔI＜0。由于流过RL支路的电流减小，可知R1两端电压U1减小，即ΔU1＜0，根据：UR2＝U1+UL，可知RL两端电压UL增大，即ΔUL＞0，且有|ΔU1|＜|ΔUL|。故B正确，ACD错误。 故选B。 ②设恒流源输出的恒定电流为I0，由电路联接结构可得出电压表示数U和与电流表的示数I满足的关系式为： 整理得：U＝I0（R2+R3）﹣IR2 可得：R2 ③因为RL+R1与R2并联，且电路为恒流源，所以P并=P1+L+P2 所以P1+L=P并-P2=,为一个与U有关的二次函数，通过对称轴解得当RL+R1=R2时，RL和R1的总功率P最大 即：RL＝R2﹣R1（已知：R1＜R2）时，RL、R1的总功率最大。 题型7 含容电路的分析 36．如图所示，电源电动势为E，内电阻为r，电阻R1＝R2＝R3＝r，电容器电容为C，当开关S由接a换到接b且电路达到稳定的过程中，通过R3的电荷量是（　　） A．0 B． C． D． 【答案】C 【详解】解：电路稳定时，电容器相当于开关断开，R1与R2串联，R3起导线作用。 当开关S接a时，电容器与电阻R1并联，电容器两极板间电压为 此时电容器所带电荷量为 下极板带正电，上极板带负电； 当开关S接b时，电容器与电阻R2并联，电容器两极板电压为 此时电容器所带电荷量为 上极板带正电，下极板带负电，所以通过R3的电荷量为，故ABD错误，C正确。 37．工业电气自动化是现代先进工业科学的核心技术，是工业现代化的重要组成部分。 （1）亚运“黑科技”赛场“场务”机器狗凭借满满科技感出圈，成为“智能亚运”里的一道亮丽风景线。现了解，该机器狗专用的充电电池其部分参数如图所示，则下列说法错误的是（　 　 ） 电池参数\版本 长续航版 产品名称 Go1专用电池 电池类型 聚合物锂离子电池 额定容量 9000mAh199.8Wh 充电跟制电压 DC25.2V 最大充电功率 151.2W A．若按充电限制电压给电池充电，则最大充电电流为6A B．该电池的电动势为22.2V C．若该电池以2A的电流工作，最多可使用4.5个小时 D．将已耗尽电能的电池充满，需消耗的电能约为7.19×104J （2）工业生产中需要物料配比的地方常用“吊斗式”电子秤，图甲所示是“吊斗式”电子秤的结构图，其中实现称质量的关键性元件是拉力传感器。拉力传感器的内部电路如图所示，R1、R2、R3是定值电阻，R1＝20kΩ、R2＝10kΩ，R0是对拉力敏感的应变片电阻，其电阻值随拉力变化的图像如图乙所示，已知料斗重1×103N，没装料时Uba＝0V，g取10m/s2。下列说法中正确的是（　 　 ） A．R3阻值为45kΩ B．装料时，R0的阻值逐渐变大，Uba的值逐渐变小 C．拉力越大应变片电阻阻值也变大，Uba传感器的示数也变大 D．应变片的直接作用是把物体形变转换为电压变化 （3）如图所示，电源电动势E＝3V，内阻不计。传感器可以记录电压、电流随时间变化关系，开始记录数据后闭合电键，待电容充电完毕后断开电键S。I﹣t图中阴影部分面积为3mA•s。求： ①电容C； ②小灯泡电阻Rx； ③断开电键S后小灯泡的焦耳热Q。 【答案】（1）D； （2）C； （3）①电容C为1×10﹣3F； ②小灯泡电阻Rx为400Ω； ③断开电键S后小灯泡的焦耳热Q为1.8×10﹣3J。 【详解】解：（1）A、已知给机器狗充电的限制电压为Um＝25.2V 最大充电功率为Pm＝151.2V 则最大充电电流为6A 故A正确； B、已知电池的额定电量为q＝9000mA•h 额定电能为W电＝199.8W•h 则该电池的电动势为 解得E＝22.2V 故B正确； C、若该电池以2A的电流工作，最多可使用的时间为 故C正确； D、电池能够储存的电能为 考虑充电时有充电器和电池的发热损耗，则将已耗尽电能的电池充满，需消耗的电能一定大于7.19×104J，故D错误。 本题选择错误的。 故选：D。 （2）A、电路中，当没装料时Uba＝0，此时拉力等于料斗重，为1×103N，故应变片电阻为20kΩ，根据串并联电压关系，有 解得R3＝40kΩ 故A错误； BC、装料时，则拉力逐渐变大，应变片电阻R0的阻值逐渐变大，则R0两端电压逐渐增加，b点电势升高，故Uba的值逐渐增加，故B错误，C正确； D、应变片作用是把物体拉力这个力学量转换为电压这个电学量，故D错误。 故选：C。 （3）①由图2可知，电路稳定时电容器两端电压为U＝3V；由图3可知，电路断开时，电容器放电电量为q＝3mA•s，由电容定义式 可得电容器的电容为C＝1×10﹣3F ②由图3可知电路稳定时电路中的电流为I1＝5mA，由欧姆定律600Ω 电路断开瞬间电流为I2＝3mA，由欧姆定律 解得Rx＝400Ω ③由电容器的定义式可知q＝CU 即电容器储存的电荷与两极板间的电压成正比，图像为 由微元法可知，q﹣U图像的面积为电容器储存的电能，故电容器放电时释放的电能为 代入数据得W＝4.5×10﹣3J 故断开电键S后小灯泡的焦耳热Q为 代入数据得Q＝1.8×10﹣3J 38．如图所示，电源电动势为E、内阻为r，R1为一定值电阻、R2为一滑动变阻器，电流表A1，A2的示数分别记为I1，I2。开关S闭合时，一带电油滴P恰好能静止在平行金属板之间。若将滑动变阻器R2的滑片向b端移动，则|ΔI1|　 　 |ΔI2|（填“＜”、“＞”或“＝”，Δ表示该物理量的变化），P将 　 　 移动。（填“向上”、“向下”或“不”） 【答案】＜，向下。 【详解】解：滑动变阻器R2的滑片向b端移动时，其接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，则干路电流I增大，电容器的电压UC＝E﹣I（R+r），可知电容器的电压减小，板间场强减小，油滴受到的电场力减小，则油滴将向下运动。 R1的电压等于电容器的电压，则R1的电压减小。根据I＝I1+I2，I增大，可知流过R2的电流I2增大，且有|ΔI1|＜|ΔI2|。 39．一位荷兰的物理学家在1746年发明的菜顿瓶是世界上第一个电容器，因最先在荷兰莱顿试用故得名“莱顿瓶”。 （1）如图的电路，研究电容器的放电过程。实验时，先将开关S掷向1，充电完毕后，将开关掷向2，传感器将信号传入计算机屏幕上，显示出电流或电压随时间变化的图线。 ①电容的定义式是C，下列物理量的表达式中，也是用其他物理量的比来定义且为标量的是 　 　 。 A.电场强度E B.加速度a C.电势φ D.电阻R＝ρ ②实验中所使用的电容器电容大小为1500μF，额定电压为20V，所使用的电源输出电压为10V，则在该实验中电容器存储的最大电荷量为 　 　 。 ③（多选）用q表示电容器上极板所带的电荷量，UC表示电容器两端的电压，I表示电路中的电流，电容器在放电过程中的图像正确的有 　 　 。 ④由图可知，传感器1为 　 　 （选填A.电流、B.电压）传感器，为使得电容器的放电时间延长便于观察，实验中所使用的可变电阻阻值应适当 　 （选填A.调大、B.调小）。 （2）如图，平行板电容器的两个极板与水平面成一定角度，两极板与一直流电源相连（图中电源省略）。若一带电粒子恰能沿图中所示水平虚线向左通过电容器，则在此过程中，该粒子电势能逐渐 　 　 ，机械能逐渐 　 　 。（均选填“不变”、“增大”、“减小”） 【答案】（1）①C；②1.5×10﹣2C；③BD；④A，A；（2）减小，增大。 【详解】解：（1）①A.该式为电场强度的定义式，采用比值定义法，但电场强度为矢量，故A错误； B.该式为加速度的决定式，即牛顿第二定律表达式，不是比值定义法，故B错误； C.该式为电势的定义式，为比值定义法，且电势为标量，故C正确； D.该式为电阻定律，不是比值定义法，故D错误。 故选：C。 ②由于电源所使用的输出电压为10V，根据电容的定义式可得该实验中电容器存储的最大电荷量为Q＝CU＝1500×10﹣6×10C＝1.5×10﹣2C； ③电容器在放电过程中其所带电荷量逐渐减小，两极板电压减小，电流减小，且均减小的越来越慢，故AC错误，BD正确。 故选：BD。 ④由图可知，传感器1串联在电路中，是电流传感器，传感器2与电阻并联，是电压传感器；若调大定值电阻阻值，使得回路中电流减小，从而延长放电时间。 （2）根据题意，带电粒子受到竖直向下的重力和垂直于极板指向左上方的电场力，如图 带电粒子向左运动时，电场力方向匀位移方向夹角为锐角，则电场力做正功，根据功能关系可知，电势能减小，机械能增大。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $