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2022版高考物理一轮复习 课后练习23 电流、电阻、电功及电功率

2022版高考物理一轮复习 课后练习23 电流、电阻、电功及电功率

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电流、电阻、电功及电功率
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1．如图所示，a、b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀电阻丝的伏安特性曲线，下列判断中正确的是(　　)

A．a代表的电阻丝较粗
B．b代表的电阻丝较粗
C．a代表的电阻丝的电阻小于b代表的电阻丝的电阻
D．图线表示的电阻丝的电阻与电压成正比
B　[b图线的斜率大，表示电阻小，由电阻定律R＝ρ，可知b代表的电阻丝较粗，选项B正确，A、C错误；电阻是导体本身的性质，与电阻两端的电压无关，选项D错误。]
2．(2020·辛集市第二中学月考)在炎热的夏天我们可以经常看到，有的小朋友的太阳帽前有一小风扇(如图所示)，该小风扇与一小型的太阳能电池板相接，对其供电。经测量该电池能产生的电动势为E＝0.6 V，则关于该电池的描述正确的是(　　)

A．单位时间内可把0.6 J的太阳能转化为电能
B．通过1 C电荷量该电池能把0.6 J的太阳能转化为电能
C．该电池把其他形式能转化为电能的本领比一节7号电池的本领大得多
D．把该电池接入闭合电路后，电动势减小
B　[电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷从电源内部的负极移到正极所做的功，故通过1 C电荷量该电池能把0.6 J的太阳能转化为电能，A错误，B正确；电动势越大，将其他形式的能转化为电能的本领越大，一节7号电池的电动势为1.5 V，因此该电池把其他形式能转化为电能的本领比一节7号电池的本领小，C错误；电动势的大小为定值，与该电池是否接入电路无关，D错误。]
3．(2019·泉州模拟)某金属导线的电阻率为ρ，电阻为R，现将它均匀拉长到直径为原来的一半，那么该导线的电阻率和电阻分别变为(　　)
A．4ρ和4R B．ρ和4R C．ρ和16R D．16ρ和16R
C　[因温度和材料不变，所以电阻率不变；将导线均匀拉长到直径为原来的一半，则横截面积变为原来的，长度为原来的4倍，根据电阻定律公式：R0＝ρ＝16·ρ＝16R，选项C正确。]
4．有两个同种材料制成的导体，两导体为横截面为正方形的柱体，柱体高均为h，大柱体截面边长为a，小柱体截面边长为b，则(　　)

A．从图示电流方向看，大、小柱体电阻比为a∶b
B．从图示电流方向看，大、小柱体电阻比为1∶1
C．若电流方向竖直向下，大、小柱体电阻比为a∶b
D．若电流方向竖直向下，大、小柱体电阻比为a2∶b2
B　[由电阻定律得R＝ρ，所以大柱体的电阻为，小柱体的电阻为，所以大、小柱体的电阻之比为1∶1，A错误，B正确；若电流方向竖直向下，大、小柱体的电阻之比为b2∶a2，C、D错误。]
5．关于电阻的计算式R＝和决定式R＝ρ，下列说法中正确的是(　　)
A．导体的电阻与其两端电压成正比，与通过它的电流成反比
B．导体的电阻仅与导体的长度、横截面积和材料有关
C．导体的电阻不随工作温度的变化而变化
D．对一段确定的导体来说，在恒温下比值是恒定的，导体电阻不随U或I的变化而变化
D　[导体的电阻是导体本身的特性，与其两端电压和电流强度无关，故选项A不符合题意；根据电阻定律R＝ρ可知导体的电阻与导体的长度、横截面积和材料有关，导体的电阻率随温度变化而变化，所以电阻也随温度而变化，故选项B、C不符合题意；导体的电阻是导体本身的特性，对一段确定的导体来说，在恒温下比值是恒定的，导体电阻不随U或I的变化而变化，故选项D符合题意。]
6．两个电阻R1、R2的伏安特性曲线如图所示，由图可知(　　)

A．R1、R2均为线性元件
B．R1的电阻R1＝tan 45°＝1 Ω
C．R2的电阻随电压的增大而减小
D．当U＝1 V时，R2的电阻等于R1的电阻
D　[由题图可知R1的伏安特性曲线为过原点的直线，故R1为线性元件，R2的伏安特性曲线为曲线，故R2是非线性元件，故A错误；R1的电阻不等于tan 45°，应为U与I的比值，大小为2 Ω，故B错误；R2为非线性元件，其中电阻大小仍等于某一时刻U与I的比值，D正确；由图可知R2的阻值随电压增大而增大，故C错误。]
7．(2019·沭阳期中)如图所示，理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动扇叶转动，电热丝给空气加热，利用热风将头发吹干。电动机的线圈电阻为R1，与电阻为R2的电热丝串联后接到输出电压为U的电源上，电路中电流为I，则(　　)

A．电动机的输出功率为
B．电动机两端的电压为U－IR2
C．电动机两端的电压为IR1
D．电吹风机消耗的电功率为I2(R1＋R2)
B　[电动机的输入功率为(U－IR2)I，电动机的输出功率为UI－I2(R1＋R2)，故A错误；含电动机电路是非纯电阻电路，电动机两端的电压为U－IR2，故B正确，C错误；电吹风机消耗的功率P＝IU要大于发热功率，D错误。]
8．(2020·黄冈期末)将两截阻值均为R、长度均为L的均匀铜棒A和铝棒B沿中轴线对接后串联接入电路中，已知两棒的横截面积分别为SA和SB，忽略温度变化对电阻的影响，下列说法正确的是(　　)

A．通过铜棒和铝棒的电流大小IA<IB
B．铜棒两端的电压与铝棒两端电压之比为SB∶SA
C．铜和铝的电阻率之比为SA∶SB
D．电路稳定后两棒中电场强度均为零
C　[由串联电路的特点知，IA＝IB＝I，故A错误；铜棒和铝棒的电阻相等，通过它们的电流相等，则根据U＝IR得铜棒两端的电压与铝棒两端电压相等，故B错误；铜棒和铝棒的电阻相等，由R＝ρ可知，铜和铝的电阻率之比为SA∶SB，故C正确；电路稳定后两棒中电场强度不为零，在电场力作用下电荷定向移动形成电流，故D错误。]

9．(2019·苏锡常镇二模)如图甲所示，电源E＝12 V，内阻不计，灯泡L的额定电压为9 V，其伏安特性曲线如图乙所示，滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω。则(　　)

甲　　　　　　　　乙　　　
A．灯泡L的阻值随电流的增大而减小
B．灯泡L的额定功率为13.5 W
C．灯泡L消耗电功率的最大值是2 W
D．滑动变阻器接入电路的阻值应至少为6 Ω
B　[由I­U图象可知，图象的斜率为灯泡的电阻的倒数，所以灯泡的电阻随电流的增大而增大，故A错误；由图象可知，当灯泡的电压U＝9 V时，电流I＝1.5 A，所以灯泡的额定功率为P＝UI＝9×1.5 W＝13.5 W，故B正确；当R＝10 Ω时，电流最小，灯泡消耗的电功率最小，如图所示，可得此时灯泡的电流I′＝1.0 A，电压U′＝2 V，所以灯泡的功率P′＝U′I′＝2×1 W＝2 W，故C错误；因灯泡的额定电流为I＝1.5 A，正常工作时的电阻RL＝＝ Ω＝6 Ω，根据闭合电路欧姆定律有I＝，可得R＝－RL＝ Ω＝2 Ω，即滑动变阻器接入电路的电阻至少为2 Ω，故D错误。]
10．(2019·西安高级中学高二期中)如图所示，R1＝2 Ω，R2＝10 Ω，R3＝10 Ω，A、B两端接在电压恒定的电源上，则(　　)

A．S断开时，R1与R2的功率之比为2∶5
B．S闭合时通过R1与R2的电流之比为2∶1
C．S断开与闭合两情况下，电阻R1两端的电压之比为2∶1
D．S断开与闭合两情况下，电阻R2的功率之比为7∶12
B　[S断开时，R1与R2串联，功率P＝I2R，与电阻成正比，则功率之比为2∶10＝1∶5，A错；S闭合时，R2和R3电阻相等，则分得的电流相等，R1在干路，所以通过R1与R2的电流之比为2∶1，B对；S断开与闭合两情况下，电阻R1两端的电压之比＝7∶12，C错；S断开与闭合两情况下，电阻R2两端的电压之比＝7∶6，则电阻R2的功率P＝，之比为49∶36，D错。]
11．(2019·山东省鄄城县第一中学高一期末)某直流电动机提升重物的装置如图所示，重物的质量m＝50 kg，电源的电压为120 V。不计内阻，当电机以v＝0.9 m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度I＝5 A，(g取10 m/s2)求：

(1)电动机线圈的电阻为多少？
(2)电动机对该重物提升的最大提升速度是多少？
(3)若因电动机发生故障不能转动，这时通过电动机线圈的电流为多大？电动机消耗的电功率是多少？
[解析]　 (1)设电动机输入功率为P，输出功率为P1，热消耗功率为P2，则有
P＝P1＋P2＝mgv＋I2R
R＝＝6 Ω。
(2) P1＝P－P2＝UI－I2R＝－R＋
当＝I时，P1有最大值为
即电动机的最大输出功率P1大＝＝600 W
由于P1大＝mgv，有v大＝＝1.2 m/s。
(3)因电动机不能转动，此时电路中电流最大，最大电流为I大＝＝20 A
电动机消耗的功率也最大，P2大＝IR＝2 400 W。
[答案]　 (1) 6 Ω　(2) 1.2 m/s　(3) 20 A　2 400 W
12．如图所示，电源电动势E＝10 V，内阻r＝1 Ω，闭合开关S后，标有“8 V，12 W”的灯泡恰能正常发光，电动机M绕线的电阻R0＝4 Ω，求：

(1)电源的输出功率P出；
(2)10 s内电动机产生的热量Q；
(3)电动机的机械功率。
[解析]　(1)由题意知，并联部分电压为U＝8 V，内电压应为U内＝E－U＝2 V
总电流I＝＝2 A
电源的输出功率P出＝UI＝16 W。
(2)流过灯泡的电流I1＝＝1.5 A
则流过电动机的电流I2＝I－I1＝0.5 A
电动机的热功率P0＝IR0＝1 W
10 s内产生的热量Q＝P0t＝10 J。
(3)电动机的总功率P＝UI2＝4 W
电动机的机械功率P机＝P－P0＝3 W。
[答案]　(1)16 W　(2)10 J　(3)3 W
13．一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数：
规格
后轮驱动直流电机
车型
26″电动自行车
额定输出功率
120 W
整车质量
30 kg
额定电压
40 V
最大载重
120 kg
额定电流
4 A
请根据上表计算：
(1)此电动机的内阻和电动机正常工作时的效率；
(2)当电动自行车以额定功率在平直公路上满载匀速行驶时，若其受到的阻力为车重的0.01倍，则此时其速度为多少？(取g＝10 m/s2)
[解析]　(1)根据题意，电动机的输入功率
P入＝UI＝160 W
电动机的热功率P热＝I2R
电动机的输出功率P出＝120 W
又P出＝P入－P热
联立解得R＝2.5 Ω
电动机正常工作时的效率
η＝×100%＝75%。
(2)电动自行车满载时，受到的阻力
f＝0.01mg＝15 N
电动自行车以额定功率在平直公路上满载匀速行驶时，P出＝fv
解得v＝8 m/s。
[答案]　(1)2.5 Ω　75%　(2)8 m/s