2、n2+n1)e,則電流為I==,B錯(cuò)誤,D正確.
2.(多選)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( BD )
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=
C.對(duì)應(yīng)P點(diǎn),小燈泡的電阻為R=
D.對(duì)應(yīng)P點(diǎn),小燈泡的功率為圖中矩形PQOM所圍面積大小
解析:由于燈泡的電阻在圖線上的每一點(diǎn)都是R=,由圖線不難看出,隨電壓的增大,電流的增加變得越緩慢,I-U圖線的斜率逐漸減小,電阻變大,對(duì)應(yīng)P點(diǎn)燈泡電阻為R=,故選項(xiàng)B正確,A,C錯(cuò)誤;小燈泡的
3、功率P=I2U1,所以選項(xiàng)D正確.
3.(2019·浙江高考模擬)P1和P2是材料相同、上下表面為正方形的長(zhǎng)方體導(dǎo)體,P1的上下表面積大于P2的上下表面積,將P1和P2按如圖所示接到電源上,閉合開關(guān)后,下列說法正確的是( C )
A.若P1和P2的體積相同,則通過P1的電流大于通過P2的電流
B.若P1和P2的體積相同,則P1的電功率等于P2的電功率
C.若P1和P2的厚度相同,則流過P1的電流等于流過P2的電流
D.若P1和P2的厚度相同,則流過P1的電流大于流過P2的電流
解析:由于兩電阻并聯(lián)在電路中,因此兩電阻中電壓相等,設(shè)電阻的表面邊長(zhǎng)為a,厚度為d,則R=ρ=ρ=,則
4、可知電阻與厚度d有關(guān),與體積無關(guān),由V=Sd可知,如果兩導(dǎo)體的體積相同,則P1的厚度小于P2厚度,因此P1的電阻大于P2的電阻;由P=可知,P1的電功率小于P2的電功率,故B錯(cuò)誤;電流為I=,兩電阻中電壓相等,P1的電阻大于P2的電阻,所以通過P1的電流小于通過P2的電流,故A錯(cuò)誤;若厚度相同,則兩電阻阻值相同,由I=可知流過P1的電流等于流過P2的電流,故C正確,D錯(cuò)誤.
4.某個(gè)由導(dǎo)電介質(zhì)制成的電阻截面如圖所示,導(dǎo)電介質(zhì)的電阻率為ρ,制成內(nèi)外半徑分別為a和b的半球殼層形狀(圖中陰影部分),半徑為a、電阻不計(jì)的球形電極被嵌入導(dǎo)電介質(zhì)的球心成為一個(gè)引出電極,在導(dǎo)電介質(zhì)的外層球殼上鍍上一層電阻
5、不計(jì)的金屬膜成為另外一個(gè)電極,設(shè)該電阻的阻值為R.下面給出R的四個(gè)表達(dá)式中只有一個(gè)是合理的,你可能不會(huì)求解R,但是你可以通過一定的物理分析,對(duì)下列表達(dá)式的合理性做出判斷,根據(jù)你的判斷,R的合理表達(dá)式應(yīng)為( B )
A.R= B.R=
C.R= D.R=
解析:根據(jù)R=ρ,從單位上看,只有A,B符合,C,D錯(cuò)誤;再代入特殊值,若b=a,可看做球殼“長(zhǎng)度”為零,此時(shí)電阻為零,因此只有B正確,A錯(cuò)誤.
5.A,B兩盞電燈的額定電壓都是110 V,額定功率PA=100 W,PB=40 W,若接在電壓是220 V的下列電路上,則使兩盞電燈均能正常發(fā)光,且電路中消耗的電功率最小的電路是( C
6、)
解析:由P=可知,RA110 V,B燈被燒壞;對(duì)于B電路,由于RA110 V,B燈被燒壞;對(duì)于C電路,B燈與滑動(dòng)變阻器并聯(lián),并聯(lián)電阻可能等于RA,所以可能有UA=UB=110 V,兩燈可以正常發(fā)光;對(duì)于D電路,當(dāng)變阻器的有效電阻等于A,B的并聯(lián)電阻,則UA=UB=110 V,兩燈可以正常發(fā)光.比較C,D兩個(gè)電路,由于C電路中變阻器功率為P1=(IA-IB)×110 V,而D電路中變阻器功率為P2=(IA+IB)×110 V,所以C電路消耗的電功率最小.選項(xiàng)C正確.
6.(2018·
7、北京石景山區(qū)一模)兩個(gè)電壓表V1和V2是由完全相同的兩個(gè)電流表改裝而成的,V1量程是5 V,V2量程是15 V.現(xiàn)把V1和V2串聯(lián)起來測(cè)量15 V～20 V電壓.下列說法中正確的是( B )
A.V1和V2的示數(shù)相同
B.V1和V2指針偏轉(zhuǎn)的角度相同
C.V1和V2示數(shù)不同,指針偏轉(zhuǎn)的角度也不同
D.V1和V2的示數(shù)與V1和V2的內(nèi)阻成反比
解析:由電壓表內(nèi)部結(jié)構(gòu)可知,兩電壓表串聯(lián),流過兩表的電流相等,則兩表指針偏轉(zhuǎn)角度相等,由于它們的內(nèi)阻不同,因此兩表兩端電壓不同,則讀數(shù)不同,故B正確,A,C錯(cuò)誤;因是串聯(lián)關(guān)系,兩表的示數(shù)與內(nèi)阻成正比,即兩表讀數(shù)之比等于兩表內(nèi)阻之比,故D錯(cuò)誤.
8、7.(2019·安徽合肥六中高三測(cè)試)如圖所示,R1=R2=10 Ω,R為可變電阻,C為電容器,V為理想電壓表,增大R的阻值時(shí),下列說法正確的是( D )
A.C所帶電荷量減小
B.C所帶電荷量始終為0
C.V的示數(shù)增大
D.V的示數(shù)不變
解析:由于電路處于斷路,電容器兩端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì),電壓表的示數(shù)等于電源電動(dòng)勢(shì),增大R,電路無變化,C所帶電荷量不變,但不為零,電壓表示數(shù)仍不變,故D正確.
8.(2019·浙江杭州高考命題預(yù)測(cè))近年,杭州正式推出微公交,它是一零排放的純電動(dòng)汽車,這為杭州人綠色出行又提供一種方案.該電動(dòng)車配有一塊12 V三元鋰電池,容量達(dá)260 Ah;采用
9、220 V普通電壓充電,一次完全充電,約需8小時(shí);行駛時(shí),最大時(shí)速可達(dá)80 km/h,充滿電后,可最多行駛80 km.則以下判斷正確的是(在計(jì)算過程中不考慮各種能轉(zhuǎn)化的效率,可認(rèn)為電能的價(jià)格為0.8元/kW·h)( C )
A.充電電流為260 A
B.充滿電后儲(chǔ)存的電能為3 120 J
C.折合每公里的電能成本約為0.03元
D.勻速行駛時(shí)的阻力約為2.0×103 N
解析:充電的功率為P== W=390 W,
充電電流為I== A=1.8 A,故A錯(cuò)誤;
充滿電后儲(chǔ)存的電能為
W=12 V×260 Ah=3.12 kW·h=1.12×107 J,故B錯(cuò)誤;
折合每公里
10、的電能成本約為元=0.031 2元,故C正確;
由W=Fs可知,勻速行駛時(shí)的阻力f=F== N=140 N,故D錯(cuò)誤.
能力培養(yǎng)練
9.(2019·江蘇鹽城三模)(多選)安裝防電墻的熱水器,它的膽內(nèi)的水不直接流出,而是經(jīng)過比較長(zhǎng)的一段水管后再流出,在電熱水器漏電且接地線失效時(shí),能形成“防電墻”,保障人的安全.如圖所示,當(dāng)熱水器金屬內(nèi)膽與大地間電壓為220 V,由于長(zhǎng)管道中水具有電阻(簡(jiǎn)稱“隔電電阻”),因而人體兩端的電壓不高于12 V,下列說法正確的是( BC )
A.曲長(zhǎng)管道應(yīng)選用導(dǎo)電性能好的材料制成
B.曲長(zhǎng)管道應(yīng)選用不易導(dǎo)電的材料制成
C.“隔電電阻”大于“人體電阻”,且
11、兩者串聯(lián)
D.熱水器漏電且接地線失效時(shí),“防電墻”使人體內(nèi)無電流通過
解析:漏電電流通過曲長(zhǎng)管道、人體流入大地,為保證人身安全,通過人體的電流應(yīng)非常小,所以曲長(zhǎng)管道不能采用導(dǎo)體材料,而應(yīng)該使用絕緣材料,故A錯(cuò)誤,B正確;由圖可知,“隔電電阻”與“人體電阻”是串聯(lián)的,且隔電電阻能夠起到分壓作用,當(dāng)熱水器漏電且接地線失效時(shí),其金屬內(nèi)膽與大地間電壓為220 V,也就是隔電電阻與人體的總電壓為220 V,且兩者是串聯(lián)的,已知人體兩端的電壓不高于12 V,說明隔電電阻兩端電壓大于220 V-12 V=208 V;由串聯(lián)電路電壓與其阻值成正比可知,隔電電阻的阻值遠(yuǎn)大于人體電阻,故C正確;當(dāng)熱水器漏電且
12、接地線失效時(shí),由于“隔電電阻”的存在有電流通過人體流向大地,只不過電流非常小,故D錯(cuò)誤.
10.(2019·浙江余姚選考科目模擬)光伏產(chǎn)業(yè)是新能源產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向之一,光伏市場(chǎng)的發(fā)展對(duì)于優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命、推動(dòng)能源技術(shù)創(chuàng)新等方面都有重要的意義.如圖所示,是某戶居民樓頂平臺(tái)安裝的12塊太陽能電池板.據(jù)樓主介紹,利用這些電池板收集太陽能發(fā)電,發(fā)電總功率可達(dá)3 kW,工作電壓為380 V,設(shè)備使用年限在25年以上;發(fā)電總功率的30%供自家使用,還有富余發(fā)電以0.4元/度(1度=1 kW·h)價(jià)格并入國家電網(wǎng).則下列說法可能正確的是( C )
A.該光伏項(xiàng)目年發(fā)電量約為
13、2.6×104 kW·h
B.該光伏項(xiàng)目的工作總電流約為0.3 A
C.該光伏項(xiàng)目平均每天的發(fā)電量大約可供一盞60 W的白熾燈工作600小時(shí)
D.該光伏項(xiàng)目富余發(fā)電的年收入約為7 000元
解析:按照一天光照12 h計(jì)算,該光伏項(xiàng)目年發(fā)電量約為
W=Pt=3 kW×12 h×365=1.314×104 kW·h,故A錯(cuò)誤;
根據(jù)P=IU,該光伏項(xiàng)目的工作總電流
I== A=7.9 A,故B錯(cuò)誤;
根據(jù)能量守恒,該光伏項(xiàng)目平均每天的發(fā)電量大約可供一盞60 W的白熾燈工作時(shí)間
t===600 h,故C正確;
發(fā)電總功率的70%并入國家電網(wǎng),故該光伏項(xiàng)目富余發(fā)電的年收入為
(1
14、.314×104)×70%×0.4元=3 679.2元,故D錯(cuò)誤.
11.(2018·北京海淀區(qū)一模)常用的溫差發(fā)電裝置的主要結(jié)構(gòu)是半導(dǎo)體熱電偶.如圖所示,熱電偶由N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體串聯(lián)而成,N型半導(dǎo)體的載流子(形成電流的自由電荷)是電子,P型半導(dǎo)體的載流子是空穴,空穴帶正電且電荷量等于元電荷e.若兩種半導(dǎo)體相連一端和高溫?zé)嵩唇佑|,而另一端A,B與低溫?zé)嵩唇佑|,兩種半導(dǎo)體中的載流子都會(huì)從高溫端向低溫端擴(kuò)散,最終在A,B兩端形成穩(wěn)定的電勢(shì)差,且電勢(shì)差的大小與高溫?zé)嵩?、低溫?zé)嵩撮g的溫度差有確定的函數(shù)關(guān)系.下列說法正確的是( D )
A.B端是溫差發(fā)電裝置的正極
B.熱電偶內(nèi)部非靜電力
15、方向和載流子擴(kuò)散方向相反
C.溫差發(fā)電裝置供電時(shí)不需要消耗能量
D.可以利用熱電偶設(shè)計(jì)一種測(cè)量高溫?zé)嵩礈囟鹊膫鞲衅?
解析:N型半導(dǎo)體的載流子是電子,兩種半導(dǎo)體中的載流子都會(huì)從高溫端向低溫端擴(kuò)散,B端聚集電子,所以B端是溫差發(fā)電裝置的負(fù)極,故A錯(cuò)誤;熱電偶內(nèi)部非靜電力使載流子移動(dòng),其方向與載流子擴(kuò)散方向相同,故B錯(cuò)誤;溫差發(fā)電裝置供電時(shí)消耗了高溫?zé)嵩吹臒崃?故C錯(cuò)誤;熱電偶兩極間電壓與兩熱源溫差有關(guān),因此可設(shè)計(jì)一種測(cè)量高溫?zé)嵩礈囟鹊膫鞲衅?故D正確.
12.(2019·北京海淀區(qū)模擬)由某種金屬材料制成的圓柱形導(dǎo)體,將其兩端與電源連接,會(huì)在導(dǎo)體內(nèi)部形成勻強(qiáng)電場(chǎng),金屬中的自由電子會(huì)在電場(chǎng)力
16、作用下發(fā)生定向移動(dòng)形成電流.已知電子質(zhì)量為m,電荷量為e,該金屬單位體積的自由電子數(shù)為n.
(1)若電源電動(dòng)勢(shì)為E,且內(nèi)阻不計(jì),
a.求電源從正極每搬運(yùn)一個(gè)自由電子到達(dá)負(fù)極過程中非靜電力所做的功W非;
b.從能量轉(zhuǎn)化與守恒的角度推導(dǎo):導(dǎo)體兩端的電壓U等于電源的電動(dòng)勢(shì)E;
(2)經(jīng)典的金屬電子論認(rèn)為:在外電場(chǎng)(由電源提供的電場(chǎng))中,金屬中的自由電子受到電場(chǎng)力的驅(qū)動(dòng),在原熱運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)上疊加定向移動(dòng),如圖所示.在定向加速運(yùn)動(dòng)中,自由電子與金屬正離子發(fā)生碰撞,自身停頓一下,將定向移動(dòng)所獲得的能量轉(zhuǎn)移給金屬正離子,引起正離子振動(dòng)加劇,金屬溫度升高.自由電子在定向移動(dòng)時(shí)由于被頻繁碰撞受到阻礙作用
17、,這就是電阻形成的原因.自由電子定向移動(dòng)的平均速率為v,熱運(yùn)動(dòng)的平均速率為u,發(fā)生兩次碰撞之間的平均距離為x.由于
v?u,所以自由電子發(fā)生兩次碰撞的時(shí)間間隔主要由熱運(yùn)動(dòng)決定.自由電子每次碰撞后的定向移動(dòng)速率均變?yōu)榱?
a.求該金屬的電阻率ρ,并結(jié)合計(jì)算結(jié)果至少說明一個(gè)與金屬電阻率有關(guān)的宏觀因素;
b.該導(dǎo)體長(zhǎng)度為L(zhǎng),截面積為S.若將單位時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體中所有自由電子因與正離子碰撞而損失的動(dòng)能之和設(shè)為ΔEk,導(dǎo)體的發(fā)熱功率設(shè)為P,試證明P=ΔEk.
解析:(1)a.由E=可知,W非=eE;
b.由能量轉(zhuǎn)化與守恒定律可知,電場(chǎng)力做功等于非靜電力做功,即W電=W非;
設(shè)電路中的電流為I,則在
18、t時(shí)間內(nèi)W電=IUt,W非=EIt,
所以有UIt=EIt,即U=E;
(2)a.設(shè)導(dǎo)體長(zhǎng)度為L(zhǎng),截面積為S,兩端電壓為U,通過的電流為I.電子發(fā)生兩次碰撞之間,在原有的勻速運(yùn)動(dòng)(熱運(yùn)動(dòng))的同時(shí),疊加在外電場(chǎng)作用下由靜止開始的勻加速運(yùn)動(dòng)(定向移動(dòng)),但因v?u,所以兩次碰撞的平均時(shí)間間隔t=,電子在外電場(chǎng)中做定向移動(dòng)的加速度a=,電子碰撞前瞬間的定向移動(dòng)速度vt=2v,且vt=at,整理可得導(dǎo)體兩端電壓U=;設(shè)在Δt時(shí)間內(nèi)流過導(dǎo)體的電荷量Δq=neSvΔt;由I=可知:I=neSv,
代入R==,
與電阻定律R=ρ比較,
有ρ=;
從計(jì)算結(jié)果可知,金屬的電阻率與金屬中單位體積的自由電子數(shù)n、自由電子熱運(yùn)動(dòng)平均速率u和碰撞的平均距離x有關(guān),所以在宏觀上,電阻率與金屬的種類和溫度有關(guān).(只要說出一種因素即可)
b.導(dǎo)體的發(fā)熱功率P=I2R=;
單位時(shí)間內(nèi)一個(gè)自由電子因與正離子碰撞而損失的動(dòng)能
ΔE==
導(dǎo)體中所有自由電子在單位時(shí)間內(nèi)損失的動(dòng)能之和ΔEk=NΔE=
nSLΔE
所以ΔEk=P=.
答案:(1)a.eE b.見解析
(2)a. 金屬的電阻率ρ與n,u有關(guān),所以在宏觀上,電阻率與金屬的種類和溫度有關(guān) b.見解析
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2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第八章 第1節(jié) 電路的基本概念及規(guī)律練習(xí)（含解析）
