1、第1讲欧姆定律、电阻定律、电功率及焦耳定律A组基础过关1.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。设元电荷电荷量为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n1etB.溶液内电流方向从B到A,电流大小为n2etC.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(n1+n2)et答案D溶液内正、负离子反方向移动,通过截面的电荷量为正、负离子电荷量绝对值之和,由电流的定义可算出,电流为(n1+n2)et,故选D。2.欧姆不仅发现了欧姆定律,还研究了电阻定律。有一个长方体金属电阻,材料
2、质量分布均匀,边长分别为a、b、c,且abc。电流沿以下方向流过该金属电阻,其中电阻的阻值最小的是()答案A根据电阻定律R=lS,结合题中各选项图可知,电阻的阻值最小的应该是横截面积最大、长度最短的A图所示的金属电阻,选项A正确。3.一根长为L、横截面积为S的金属棒,其材料的电阻率为,棒内单位体积自由电子数为n,电子的质量为m,电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时,棒内产生电流,自由电子定向运动的平均速率为v,则金属棒内的电场强度大小为()A.mv22eLB.mv2SneC.nevD.evSL答案C金属棒的电阻R=LS,自由电子定向移动形成的电流I=neSv,金属棒两端电压U=IR,故金属棒内
3、的电场强度E=UL=neSvLLS=nev,选项C正确。4.(多选)(2019河南周口检测)某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示,则下列说法中正确的是()A.加5 V电压时,导体的电阻是5 B.加12 V电压时,导体的电阻约是 1.4 C.由图可知,随着电压的增大,导体的电阻不断减小D.由图可知,随着电压的增大,导体的电阻不断增大答案AD对某些导电器材,其伏安特性曲线不是直线,但曲线上某一点的 UI 值仍表示该点所对应的电阻值。本题中给出的导体在加5 V电压时,UI 值为 5 ,所以此时电阻为5 ;加12 V电压时,UI 值为8 ,当电压增大时,UI 值增大,即电阻增大,故选项A、D正确。
4、5.用一个内电阻可以忽略的电源给装满绝缘圆管的水银供电,通过水银的电流为0.1 A。若把全部水银倒在一个内径大一倍的绝缘圆管内(恰好能装满圆管),那么通过水银的电流将是()A.0.4 AB.0.8 AC.1.6 AD.3.2 A答案C大圆管内径大一倍,则圆管内水银的横截面积为原来的4倍,由于水银的体积不变,故水银柱长度变为原来的14,根据电阻定律R=lS可知电阻变为原来的116;因水银两端所加电压不变,由欧姆定律知电流变为原来的16倍,C正确。6.(多选)我国已经禁止销售100 W及以上的白炽灯,以后将逐步淘汰白炽灯。假设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的U-I曲线如图所示。图像上A点与原点的连线
5、与横轴成角,A点的切线与横轴成角,则()A.白炽灯的电阻随电压的增大而减小B.在A点,白炽灯的电阻可表示为tan C.在A点,白炽灯的电功率可表示为U0I0D.在A点,白炽灯的电阻可表示为U0I0答案CD白炽灯的电阻为其U-I图线上各点与原点O连线的斜率,由图像可知,白炽灯的电阻随电压的增大而增大,A错误;在A点,白炽灯的电阻可表示为U0I0,即tan ,不能表示为tan 或1tan,故B错误,D正确;在A点,白炽灯的电功率可表示为U0I0,C正确。7.一个用半导体材料制成的电阻器D,其电流I随它两端电压U变化的关系图像如图甲所示,若将它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端,
6、3个用电器消耗的电功率均为P。现将它们连接成如图乙所示的电路,接在该电源的两端,设电阻器D和电阻R1、R2消耗的电功率分别是PD、P1、P2,它们之间的关系为()A.P1=4PDB.PD=P4C.PD=P2D.P1R1=R2,而D与R2并联,两端电压相等,根据 P=U2R,可知PDP2,C选项错误;按图乙方式连接后,由欧姆定律可知,电流IDI2,又I1=I2+ID,根据P=I2R,可知P1UR1,由P=U2R可知不能确定P1与4PD的大小关系,A选项错误,D选项正确;由于电阻器D与电阻R2的并联总电阻R并R1,所以D两端的电压小于 U2,且D阻值变大,则PDP4,B选项错误。8.(2018广东
7、六校联考)如图甲所示电路,其中R两端电压U随通过该电阻的直流电流I变化的关系如图乙所示,电源电动势为7.0 V(内阻不计),且R1=1 000 (不随温度变化)。若改变R2,使A、B与B、C间的电压相等,这时() 甲乙A.R的阻值为1 000 B.R的阻值为1 500 C.通过R的电流为1.5 mAD.通过R的电流为2.0 mA答案C要使A、B与B、C间的电压相等,即有E=UAB+UBC,UAB=UBC,解得UBC=3.5 V;而UBC=U+IR1,即得U=UBC-IR1,将UBC=3.5 V,R1=1 000 代入得U=3.5 V-1 000 I。在题给图像中作出函数关系U=3.5 V-1
8、000 I的图像如图所示,两图线的交点对应的横、纵坐标I=1.5 mA、U=2 V即公共解,由IR=U解得R=UI=1 300 ,故只有选项C正确。9.(2019湖北武汉质检)一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220 V的交流电源上(其内电阻可忽略不计),均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0 A,通过洗衣机电动机的电流是0.50 A,则下列说法中正确的是()A.电饭煲的电阻为44 ,洗衣机电动机线圈的电阻为440 B.电饭煲消耗的电功率为1 555 W,洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 WC.1 min内电饭煲消耗的电能为6.6104 J,洗衣机电动机消耗的电能为6.
9、6103 JD.电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍答案C由于电饭煲是纯电阻用电器,所以电饭煲的电阻R1=UI1=44 ,电饭煲消耗的电功率P1=UI1=1 100 W,其在1 min内消耗的电能W1=UI1t=6.6104 J;洗衣机为非纯电阻用电器,所以洗衣机电动机的电阻R2UI2=440 ,洗衣机电动机消耗的电功率P2=UI2=110 W,其在1 min内消耗的电能W2=UI2t=6.6103 J,其热功率P热P2,所以电饭煲发热功率不是洗衣机电动机发热功率的10倍。综上可知,故只有选项C正确。10.一个直流电动机,线圈电阻是0.5 ,当它两端所加电压为6 V时,通过电动机的电流
10、是2 A。由此可知()A.电动机消耗的电功率为10 WB.电动机发热的功率为10 WC.电动机输出的机械功率为10 WD.电动机的工作效率为20%答案C电动机是非纯电阻器件,电动机消耗的电功率P总=UI=12 W,A项错误;发热功率P热=I2R=2 W,B项错误;输出的机械功率P机=P总-P热=10 W,C项正确;电动机的工作效率=P机P总=83%,D项错误。11.如图所示是某款理发用的电吹风的电路图,它主要由电动机M和电热丝R构成。当闭合开关S1、S2后,电动机驱动风叶旋转,将空气从进风口吸入,经电热丝加热,形成热风后从出风口吹出。已知电吹风的额定电压为220 V,吹冷风时的功率为120 W
11、,吹热风时的功率为1 000 W。关于该电吹风,下列说法正确的是()A.电热丝的电阻为55 B.电动机的电阻为1 2103 C.当电吹风吹冷风时,电热丝每秒钟消耗的电能为1 000 JD.当电吹风吹热风时,电动机每秒钟消耗的电能为1 120 J答案A根据题述,电吹风的额定电压为220 V,吹冷风时的功率为120 W,吹热风时的功率为1 000 W,可知电热丝的功率为880 W,由P=U2R可得电热丝的电阻为R=55 ,选项A正确;因电动机不是纯电阻用电器,故其电阻RMU2PM=1 2103 ,B错误;当电吹风吹冷风时,电热丝每秒钟消耗的电能为0,当电吹风吹热风时,电动机每秒钟消耗的电能为120
12、 J,选项C、D错误。B组能力提升12.用如图所示的电路可以测量电阻的阻值。图中Rx是待测电阻,R0是定值电阻,G是灵敏度很高的电流表,MN是一段均匀的电阻丝。闭合开关,改变滑动头P的位置,当通过电流表G的电流为零时,测得MP=l1,PN=l2,则Rx的阻值为()A.l1l2R0B.ll1+l2R0C.l2l1R0D.l2l1+l2R0答案C通过电流表G的电流为零时,P点的电势与R0和Rx连接点的电势相等,即U0=UMP,根据欧姆定律有U0=UMNR0+RxR0,UMP=UMNRMP+RPNRMP,则R0R0+Rx=RMPRMP+RPN,由此得R0Rx=RMPRPN,根据电阻定律得,电阻丝的电
13、阻Rl,故R0Rx=l1l2,所以Rx=l2l1R0,正确选项为C。13.汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗,如图所示,在打开车灯的情况下,电动机未启动时电流表读数为10 A,电动机启动时电流表读数为58 A。若电源电动势为12.5 V,内阻为0.05 ,电流表内阻不计,则因电动机启动,车灯的电功率降低了()A.35.8 WB.43.2 WC.48.2 WD.76.8 W答案B电动机未启动时,灯泡两端的电压等于路端电压,设为UL,电动机启动后灯泡两端电压仍等于路端电压,设为UL。电动机未启动时,由欧姆定律得I=ERL+r,求得RL=1.2 ,灯泡消耗功率为PL=EI-I2r=120 W;电动机启动
14、后,路端电压UL=E-Ir=9.6 V,灯泡消耗的电功率为PL=UL2RL=9.621.2 W=76.8 W。所以灯泡的电功率降低了P=120 W-76.8 W=43.2 W。14.(多选)下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数,不计其自身机械损耗。若该车在额定状态下以最大运行速度行驶,则()自重40 kg额定电压48 V载重75 kg额定电流12 A最大行驶速度20 km/h额定输出功率350 WA.电动机的输入功率为576 WB.电动机的内电阻为4 C.该车获得的牵引力为104 ND.该车受到的阻力为63 N答案AD电动机的输入功率为P入=U额I额=4812 W=576 W,A项正确;电动机的发热功率为PQ=I2r=P入-P出,代入数据解得r=1.6 ,B项错误;由v大=20 km/h=509 m/s,根据P出=Fv大解得牵引力F=63 N,且当该车行驶速度最大时,f=F=63 N,故C项错误,D项正确。
