高考物理 一輪復(fù)習(xí) 考點(diǎn)整合練習(xí)專題（35）電路的基本概念和規(guī)律（解析版）

高考物理一輪復(fù)習(xí)必?zé)峥键c(diǎn)整合回扣練專題（35）電路的基本概念和規(guī)律（解析版）考點(diǎn)一eq\a\vs4\al(電流微觀表達(dá)式的應(yīng)用)利用“柱體微元”模型求解電流的微觀問題時(shí)，注意以下基本思路：設(shè)柱體微元的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，橫截面積為S，單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電荷量為q，電荷定向移動(dòng)的速率為v，則：(1)柱體微元中的總電荷量為Q＝nLSq.(2)電荷通過橫截面的時(shí)間t＝eq\f(L,v).(3)電流的微觀表達(dá)式I＝eq\f(Q,t)＝nqvS.1.如圖所示，一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、橫截面積為S的金屬棒，其材料的電阻率為ρ，棒內(nèi)單位體積自由電子數(shù)為n，電子的質(zhì)量為m、電荷量為e.在棒兩端加上恒定的電壓時(shí)，棒內(nèi)產(chǎn)生電流，自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速率為v，則金屬棒內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為()A.eq\f(mv2,2eL) B.eq\f(mv2Sn,e)C．ρnev D.eq\f(ρev,SL)【答案】C【解析】由電流定義可知：I＝eq\f(q,t)＝eq\f(nvtSe,t)＝neSv.由歐姆定律可得：U＝IR＝neSv·ρeq\f(L,S)＝ρneLv，又E＝eq\f(U,L)，故E＝ρnev，選項(xiàng)C正確．2.如圖所示，厚薄均勻的矩形金屬薄片邊長(zhǎng)ab＝10cm，bc＝5cm，若將A與B接入電壓為U的電路中時(shí)，電流為1A；若將C與D接入電壓為U的電路中時(shí)，則電流為()A．4AB．2AC.eq\f(1,2)AD.eq\f(1,4)A【答案】A【解析】根據(jù)電阻定律公式R＝ρeq\f(L,S)得，RAB＝ρeq\f(Lab,Sad)，RCD＝ρeq\f(Lad,Sab)，故eq\f(RAB,RCD)＝eq\f(4,1).接入電壓相同的電路，兩次電流之比為1∶4，故將C與D接入電壓為U的電路中時(shí)電流為4A.3.用兩個(gè)相同的小量程電流表，分別改裝成了兩個(gè)量程不同的大量程電流表A1、A2，若把A1、A2分別采用并聯(lián)或串聯(lián)的方式接入電路，如圖所示，則閉合開關(guān)后，下列有關(guān)電表的示數(shù)和電表指針偏轉(zhuǎn)角度的說法正確的是 ()A.圖甲中的A1、A2的示數(shù)相同B.圖甲中的A1、A2的指針偏角相同C.圖乙中的A1、A2的示數(shù)和偏角都不同D.圖乙中的A1、A2的指針偏角相同【答案】B【解析】圖甲中A1、A2并聯(lián)，表頭的電壓相等，電流相等，指針偏轉(zhuǎn)的角度相同，量程不同的電流表讀數(shù)不同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確。圖乙中的A1、A2串聯(lián)，A1、A2的示數(shù)相同，由于量程不同，內(nèi)阻不同，電表兩端的電壓不同，流過表頭的電流不同，指針偏轉(zhuǎn)的角度不同，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤?！咎岱止P記】電流的三種表達(dá)方式及其比較考點(diǎn)二eq\a\vs4\al(對(duì)伏安特性曲線的理解)1．定義：用縱坐標(biāo)表示電流I、橫坐標(biāo)表示電壓U，畫出的I-U圖象．2．圖線的意義(1)由于導(dǎo)體的導(dǎo)電性能不同，所以不同的導(dǎo)體有不同的伏安特性曲線．(2)伏安特性曲線上每一點(diǎn)的電壓坐標(biāo)與電流坐標(biāo)的比值，對(duì)應(yīng)這一狀態(tài)下的電阻．3．應(yīng)用：I-U圖象中圖線上某點(diǎn)與O點(diǎn)連線的斜率表示電阻的倒數(shù)，斜率越大，電阻越?。?．兩類圖線(1)線性元件的伏安特性曲線(圖甲中a、b)是過原點(diǎn)的直線，表明它的電阻是不變的．(2)非線性元件的伏安特性曲線(圖乙中c、d)是曲線，表明它的電阻是變化的．4.小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖所示，P為圖線上一點(diǎn)，PN為圖線在P點(diǎn)的切線，PQ為U軸的垂線，PM為I軸的垂線，則下列說法中正確的是()A．隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻減小B．對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻為R＝eq\f(U1,I1)C．對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻為R＝eq\f(U1,I2－I1)D．對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的功率為圖中矩形PQOM所圍面積【答案】D【解析】由圖可知流過小燈泡的電流I隨所加電壓U變化的圖線為非線性關(guān)系，可知小燈泡的電阻隨所加電壓的增大而逐漸增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)歐姆定律，對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻應(yīng)為R＝eq\f(U1,I2)，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的功率為P＝U1I2，也就是圖中矩形PQOM所圍面積，選項(xiàng)D正確．5.某一熱敏電阻其阻值隨溫度的升高而減小，在一次實(shí)驗(yàn)中，將該熱敏電阻與一小燈泡串聯(lián)，通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖所示，M為兩元件伏安曲線的交點(diǎn)。則下列關(guān)于熱敏電阻和小燈泡的說法正確的是 ()A.圖線a是小燈泡的伏安曲線，圖線b是熱敏電阻的伏安曲線B.圖線b是小燈泡的伏安曲線，圖線a是熱敏電阻的伏安曲線C.圖線中的M點(diǎn)表示該狀態(tài)時(shí)小燈泡的電阻大于熱敏電阻的阻值D.圖線中M點(diǎn)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)，小燈泡的功率與熱敏電阻的功率相等【答案】BD【解析】小燈泡的燈絲是一個(gè)純電阻，其燈絲溫度會(huì)隨著通電電流的增大而增大，阻值也隨著增大，所以圖線b是小燈泡的伏安曲線；熱敏電阻的溫度隨著通電電流的增大而增大，其阻值會(huì)逐漸減小，圖線a是熱敏電阻的伏安曲線，選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤；兩圖線的交點(diǎn)M表示此狀態(tài)下兩元件不僅電流相同，電壓也相同，所以此時(shí)兩者阻值相同，功率也相同，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。6.(多選)標(biāo)有“6V3W”、“6V6W”的兩燈泡L1、L2的伏安特性曲線如圖甲所示．現(xiàn)將兩燈泡與理想電壓表和理想電流表連接成如圖乙所示的電路，其中電源電動(dòng)勢(shì)E＝9V．閉合開關(guān)，其中一個(gè)燈泡正常發(fā)光，下列說法正確的是()A．電壓表的示數(shù)為6VB．電流表的示數(shù)為0.5AC．電源內(nèi)阻為2ΩD．電源輸出功率為6W【答案】BC【解析】由題意可知燈泡L1的額定電流為I1＝eq\f(P1,U1)＝eq\f(3,6)A＝0.5A，燈泡L2的額定電流為I2＝eq\f(P2,U2)＝eq\f(6,6)A＝1A，當(dāng)電路接通后，燈泡L1與燈泡L2串聯(lián)，燈泡L1正常發(fā)光，則電流表的示數(shù)為0.5A，B選項(xiàng)正確；由伏安特性曲線可知此時(shí)燈泡L2兩端的電壓為U2′＝2V，則電壓表的示數(shù)為2V，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；由閉合電路的歐姆定律E＝U1＋U2′＋I(xiàn)1r，代入數(shù)據(jù)可解得r＝2Ω，C選項(xiàng)正確；此時(shí)燈泡L2消耗的功率為P2′＝U2′I1＝2×0.5W＝1W，則電源的輸出功率為P＝P1＋P2′＝3W＋1W＝4W，D選項(xiàng)錯(cuò)誤．7.如圖所示，圖中直線①表示某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線，圖中曲線②表示該電源的輸出功率與電流的關(guān)系圖線，則下列說法正確的是()A.電源的電動(dòng)勢(shì)為50VB.電源的內(nèi)阻為253C.電流為2.5A時(shí)，外電路的電阻為15ΩD.輸出功率為120W時(shí)，輸出電壓是30V【答案】ACD【解析】電源的路端電壓和電流的關(guān)系為U=E-Ir，顯然直線①的斜率的絕對(duì)值等于r，縱軸的截距為電源的電動(dòng)勢(shì)，從題圖中看出E=50V，r=50-206-0Ω=5Ω，A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)電流為I1=2.5A時(shí)，由回路中電流I1【提分筆記】I-U圖象與U-I圖象I-U圖象(伏安特性曲線)考點(diǎn)三eq\a\vs4\al(電功電功率焦耳定律)純電阻電路與非純電阻電路的比較8.如圖所示，A和B為豎直放置的平行金屬板，在兩極板間用絕緣線懸掛一帶電小球。開始時(shí)開關(guān)S閉合且滑動(dòng)變阻器的滑片P在a處，此時(shí)絕緣線向右偏離豎直方向。(電源的內(nèi)阻不能忽略)下列判斷正確的是 ()A.小球帶負(fù)電B.當(dāng)滑片從a向b滑動(dòng)時(shí)，絕緣線的偏角θ變大C.當(dāng)滑片從a向b滑動(dòng)時(shí)，電流表中有電流，方向從上向下D.當(dāng)滑片停在b處時(shí)，電源的輸出功率一定大于滑片在a處時(shí)電源的輸出功率【答案】C【解析】根據(jù)電路可知A板電勢(shì)高于B板電勢(shì)，AB間電場(chǎng)強(qiáng)度方向水平向右，小球受電場(chǎng)力也水平向右，故小球帶正電，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)滑片從a向b滑動(dòng)時(shí)，路端電壓減小，故R1兩端的電壓減小，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度隨之減小，故絕緣線的偏角變小，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)極板間電壓減小，極板的帶電量將減小而放電，又由于A板帶正電，故放電電流從上向下流過電流表，故C項(xiàng)正確；由于電源的內(nèi)電阻與外電阻的關(guān)系不確定，所以無法判斷電源的輸出功率變化的規(guī)律，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。9.如圖所示，把兩個(gè)相同的燈泡分別接在甲、乙電路中，甲電路兩端的電壓為8V，乙電路兩端的電壓為16V．調(diào)節(jié)變阻器R1和R2使兩燈泡都正常發(fā)光，此時(shí)變阻器消耗的功率分別為P1和P2，兩電路中消耗的總功率分別為P甲和P乙，則下列關(guān)系中正確的是()A．P甲<P乙 B．P甲>P乙C．P1>P2 D．P1＝P2【答案】D【解析】設(shè)燈泡的額定電流為I，則兩燈泡都正常發(fā)光，電流均為額定電流I，甲電路中總電流I甲＝2I，乙電路中總電流I乙＝I，所以P甲＝U甲I甲＝8×2I＝16I，P乙＝U乙I乙＝16×I＝16I，所以P甲＝P乙，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；R1消耗的功率P1＝P甲－2P燈，R2消耗的功率P2＝P乙－2P燈，故P1＝P2，選項(xiàng)D正確，C錯(cuò)誤．10.如圖所示是一提升重物用的直流電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的電路圖，電動(dòng)機(jī)內(nèi)電阻r＝0.8Ω，電路中另一電阻R＝10Ω，直流電壓U＝160V，電壓表示數(shù)UV＝110V．試求：(1)通過電動(dòng)機(jī)的電流；(2)輸入電動(dòng)機(jī)的電功率；(3)若電動(dòng)機(jī)以v＝1m/s勻速豎直向上提升重物，求該重物的質(zhì)量．(取g＝10m/s2)【答案】(1)5A(2)550W(3)53kg【解析】(1)由電路中的電壓關(guān)系可得電阻R的分壓UR＝U－UV＝(160－110)V＝50V，通過電阻R的電流IR＝eq\f(UR,R)＝eq\f(50,10)A＝5A，即通過電動(dòng)機(jī)的電流IM＝IR＝5A.(2)電動(dòng)機(jī)的分壓UM＝UV＝110V，輸入電動(dòng)機(jī)的功率P電＝IMUM＝550W.(3)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率P熱＝Ieq\o\al(2,M)r＝20W，電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率P出＝P電－P熱＝530W，又因P出＝mgv，所以m＝eq\f(P出,gv)＝53kg.【提分筆記】電動(dòng)機(jī)的三個(gè)功率及關(guān)系輸入功率電動(dòng)機(jī)的總功率由電動(dòng)機(jī)電路中的電流和電壓決定，即P總＝P入＝UI輸出功率電動(dòng)機(jī)做有用功的功率，也叫做機(jī)械功率熱功率電動(dòng)機(jī)線圈上有電阻，電流通過線圈時(shí)會(huì)發(fā)熱，熱功率P熱＝I2r三者關(guān)系P總＝P出＋P熱效率η＝eq\f(P出,P入)×100%＝eq\f(P出,P總)×100%特別說明正常工作的電動(dòng)機(jī)是非純電阻元件；電動(dòng)機(jī)因故障或其他原因不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)純電阻元件11.如圖所示，電解池內(nèi)有一價(jià)離子的電解液，在時(shí)間t內(nèi)通過溶液截面S的正離子數(shù)為n1，負(fù)離子數(shù)為n2.設(shè)元電荷電荷量為e，則以下說法正確的是()A．溶液內(nèi)電流方向從A到B，電流大小為eq\f(n1e,t)B．溶液內(nèi)電流方向從B到A，電流大小為eq\f(n2e,t)C．溶液內(nèi)正、負(fù)離子反方向移動(dòng)，產(chǎn)生的電流相互抵消D．溶液內(nèi)電流方向從A到B，電流大小為eq\f(n1＋n2e,t)【答案】D【解析】電解液中通過一截面的電荷量應(yīng)為n1e＋n2e，則電流為I＝eq\f(q,t)＝eq\f(n1＋n2e,t).電流方向?yàn)檎姾啥ㄏ蛞苿?dòng)方向，為A→B，D正確，A、B、C錯(cuò)誤．12.(多選)對(duì)歐姆定律公式I＝eq\f(U,R)的理解，下列說法正確的是()A．對(duì)某一段導(dǎo)體來說，導(dǎo)體中的電流跟它兩端的電壓成正比B．在電壓相同的條件下，不同導(dǎo)體中的電流跟電阻成反比C．導(dǎo)體中的電流既與導(dǎo)體兩端的電壓有關(guān)，也與導(dǎo)體的電阻有關(guān)D．因?yàn)殡娮枋菍?dǎo)體本身的屬性，所以導(dǎo)體中的電流只與導(dǎo)體兩端電壓有關(guān)，與導(dǎo)體的電阻無關(guān)【答案】ABC【解析】由歐姆定律公式I＝eq\f(U,R)可知，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體的電阻均有關(guān)，故C正確，D錯(cuò)誤；對(duì)某一段導(dǎo)體來說，導(dǎo)體中的電流跟它兩端的電壓成正比，而在電壓相同的條件下，不同導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比，故A、B正確．13.如圖所示為一小燈泡的伏安特性曲線，橫軸和縱軸分別表示電壓U和電流I.圖線上點(diǎn)A的坐標(biāo)為(U1，I1)，過點(diǎn)A的切線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)為I2.小燈泡兩端電壓為U1時(shí)，電阻等于()A.eq\f(I1,U1) B.eq\f(U1,I1)C.eq\f(U1,I2) D.eq\f(U1,I1－I2)【答案】B【解析】由于小燈泡的伏安特性曲線上，每一點(diǎn)的電壓坐標(biāo)與電流坐標(biāo)的比值，對(duì)應(yīng)這一狀態(tài)下的電阻，所以小燈泡兩端電壓為U1時(shí)，電阻等于eq\f(U1,I1)，B正確．14.如圖為一種服務(wù)型機(jī)器人，其額定功率為48W，額定工作電壓為24V．機(jī)器人的鋰電池容量為20A·h，則機(jī)器人()A．額定工作電流為20AB．充滿電后最長(zhǎng)工作時(shí)間為2hC．電池充滿后總電荷量為7.2×104CD．以額定電流工作時(shí)每秒消耗能量為20J【答案】C【解析】根據(jù)P＝UI可知，機(jī)器人額定工作電流為2A，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；機(jī)器人的鋰電池容量為20A·h，則在額定電流2A下工作時(shí)，能夠工作最長(zhǎng)時(shí)間為10h，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電池充滿電后的總電荷量Q＝It＝20×3600C＝7.2×104C，選項(xiàng)C正確；在額定電流下，機(jī)器人功率為48W，即每秒消耗能量48J，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．15.一根細(xì)橡膠管中灌滿鹽水，兩端用短粗銅絲塞住管口，管中鹽水柱長(zhǎng)為16cm時(shí)，測(cè)得電阻為R，若溶液的電阻隨長(zhǎng)度、橫截面積的變化規(guī)律與金屬導(dǎo)體相同．現(xiàn)將管中鹽水柱均勻拉長(zhǎng)至20cm(鹽水體積不變，仍充滿橡膠管)，則鹽水柱電阻為()A.eq\f(4,5)R B.eq\f(5,4)RC.eq\f(16,25)R D.eq\f(25,16)R【答案】D【解析】拉長(zhǎng)前，鹽水柱的電阻R＝ρeq\f(L,S)，拉長(zhǎng)后，鹽水柱的電阻R1＝ρeq\f(L1,S1)，拉長(zhǎng)前后鹽水的體積不變，則LS＝L1S1，由以上各式解得，R1＝eq\f(25,16)R，選項(xiàng)D正確，A、B、C錯(cuò)誤．16.如圖所示是某直流電路中電壓隨電流變化的圖象，其中a、b分別表示路端電壓、負(fù)載電阻上電壓隨電流變