1、第八章恒定电流第1讲电流、电阻、电功和电功率 一、选择题(每小题6分,共60分)1.(2015黄山模拟)铜的摩尔质量为m,密度为,每摩尔铜原子中有n个自由电子,今有一根横截面积为S的铜导线,当通过的电流为I时,电子平均定向移动的速率为(D)A.光速cB.C.D. 【解析】由电流表达式I=neSv可得v=,D项正确。2.(多选)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(AD)A.加5 V电压时,导体的电阻约是5 B.加11 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,随着电压的减小,导体的电阻不断减小【解析】对某些导体,其伏
2、安特性曲线不是直线,但曲线上某一点的值增大,即电阻增大,C项错误,D项正确。3.(2015江南十校联考)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,其中电阻阻值最小的是(A) 【解析】选项A中电阻横截面积最大,长度最小,根据R=可知,其电阻最小,A项正确。4.一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(C)A.电饭煲的电阻为44 ,洗衣机电动
3、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6.6103 JD.电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍 【解析】由于电饭煲是纯电阻元件,所以R1=111UI1t42,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,故只有C项正确。5.(多选)截面直径为d、长为L的导线,两端电压为U,当这三个量中的一个改变时,对自由电子定向移动平均速率的影响,下列说法
4、正确的是(ABC)A.电压U加倍时,自由电子定向移动的平均速率加倍B.导线长度L加倍时,自由电子定向移动的平均速率减为原来的一半C.导线截面直径d加倍时,自由电子定向移动的平均速率不变D.导线截面直径d加倍时,自由电子定向移动的平均速率加倍【解析】电压U加倍时,由欧姆定律得知,电流加倍,由电流的微观表达式I=nqSv可知,自由电子定向运动的平均速率v加倍,故A项正确;导线长度L加倍,由电阻定律可知,电阻加倍,电流减半,则由电流的微观表达式I=nqSv可知,自由电子定向运动的平均速率v减半,故B项正确;导线横截面的直径d加倍,由S=,电流变为原来的4倍,根据电流的微观表达式I=nqSv可知,自由
5、电子定向运动的平均速率v不变,故C项正确,D项错误。6.(多选)通常一次闪电过程历时约0.20.3 s,它由若干个相继发生的闪击构成。每个闪击持续时间仅4080 s,电荷转移主要发生在第一个闪击过程中。在某一次闪击前云地之间的电势差约为1.0109 V,云地间距离约为1 km;第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6 C,闪击持续时间约为60 s。假定闪电前云地间的电场是均匀的。根据以上数据,下列判断正确的是(AC)A.闪电电流的瞬时值可达到1105 AB.整个闪电过程的平均功率约为11014 WC.闪电前云地间的电场强度约为1106 V/mD.整个闪电过程向外释放的能量约为6106 J【解析
6、】根据题意第一个闪击过程中转移电荷量Q=6 C,时间约为t=60 s,故平均电流I平=59 14V/m=1106 V/m,C项正确;整个闪电过程向外释放的能量约为W=6109 J,D项错误。7.(2015杭州检测)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变化的关系图象如图甲所示,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,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(D)A.P1=4PDB.PD=C.PD=P2D.P1R1=R2,而RD与R2并联,电
7、压相等,根据P=D2D212D21D12, 2 1, D,B项错误。8.(2015济南外国语学校测试)用电动势为E、内电阻为r的电池组直接向线圈电阻为R的电动机供电,电动机正常工作后,测得通过的电流为I、电动机两端的电压为U,则(B)A.电路中电流I=B.在时间t内,电池组消耗的化学能为IEtC.在时间t内,电动机输出的机械能是IEt-I2rtD.以上说法都不对 【解析】当电动机正常工作时,其电路是非纯电阻电路,I,故A项错误;由电源定义知在时间t内,电池组消耗的化学能为IEt,故B项正确;电动机的输出功率是机械功率,根据能量守恒定律得,P出=P电-P热=UI-I2R,在时间t内,电动机输出的
8、机械能是IUt-I2Rt,故C、D项错误。9.(2015武汉调研)如图所示是某款理发用的电吹风电路图,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,吹热风时的功率为1000 W。关于该电吹风,下列说法正确的是(A)A.电热丝的电阻为55 B.电动机线圈的电阻为C.当电吹风吹热风时,电热丝每秒钟消耗的电能为1000 JD.当电吹风吹热风时,电动机每秒钟消耗的电能为1000 J 【解析】电吹风吹热风时电热丝消耗的功率P=1000 W-120 W=88
9、0 W,对电热丝,由P= =55 ,A项正确;由于不知道电动机线圈的发热功率,所以电动机线圈的电阻无法计算,B项错误;当电吹风吹热风时,电热丝每秒消耗的电能为880 J,C项错误;当电吹风吹热风时,电动机每秒钟消耗的电能为120 J,D项错误。10.(多选)锂电池因能量密度高、绿色环保而广泛使用在手机等电子产品中。现用充电器为一手机锂电池充电,等效电路如图所示,充电器电源的输出电压为U,输出电流为I,手机电池的内阻为r,下列说法正确的是(AC)A.电能转化为化学能的功率为UI-I2rB.充电器输出的电功率为UI+I2rC.电池产生的热功率为I2rD.充电器的充电效率为100% 【解析】充电器将
10、电能转化为锂电池的化学能和内能,即UIt=E化+I2rt,充电器输出的电功率为UI,电池产生的热功率为I2r,据此可知,电能转化为化学能的功率为UI-I2r,充电器的充电效率为100%,A、C项正确,B,D项错误。二、计算题(每小题20分,共40分)11.(2016福建泉州一中月考)如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图。电动机内电阻r=0.8 ,电路中另一电阻R=10 ,直流电压U=160 V,电压表示数UV=110 V。试求:(1)通过电动机的电流;(6分)(2)输入电动机的电功率;(6分)(3)若电动机以v=1 m/s匀速竖直向上提升重物,求该重物的质量(g取10 m/s2)。
11、(8分)解:(1)由电路中的电压关系可得电阻R的分压UR=U-UV=(160-110) V=50 V流过电阻R的电流IR= A=5 A即通过电动机的电流IM=IR=5 A(2)电动机的分压UM=UV=110 V输入电动机的功率P电=IMUM=550 W(3)电动机的发热功率P热=r=20 W电动机输出的机械功率P出=P电-P热=530 W又因P出=mgv所以m=53 kg12.(2015江苏高考)做磁共振(MRI)检查时,对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流。某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响,将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织等效成单匝线圈,线圈的半径r=5.0 cm,线圈导线的截面积A=0.80 cm2,电阻率=1.5 m。如图所示,匀强磁场方向与线圈平面垂直,若磁感应强度B在0.3 s内从1.5 T均匀地减为零,求(计算结果保留一位有效数字):(1)该圈肌肉组织的电阻R;(6分)(2)该圈肌肉组织中的感应电动势E;(6分)(3)0.3 s内该圈肌肉组织中产生的热量Q。(8分)解:(1)由电阻定律得R=,代入数据得R=6103 (2)由法拉第电磁感应定律,得感应电动势为E=,代入数据得E=410-2 V(3)由焦耳定律得Q=t,代入数据得Q=810-8 J
