资源描述
恒定电流提升B卷一、单选1如图所示，是电阻R的IU图象，图中45，由此得出 A. 电阻R0.5 B. 电阻R2.0 C. 因IU图象的斜率表示电阻的倒数，故R1.0 D. 在R两端加上6.0 V的电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量是2.0C【答案】B【解析】根据电阻的定义式R=U/I可知，I-U图象斜率的倒数等于电阻R，但不能根据直线倾角的正切的倒数求解，则得R=10/5=2，故BC错误，B正确由图知，当U=6V时，I=3A，则每秒通过电阻横截面的电荷量是q=It=31C=3.0C，故D错误故选B2如图所示，均匀的长方形金属板，边长为，边长为，当接点、接入电路时电阻阻值为，当接点、接入电路时电阻阻值为，则等于（ ） A. B. C. D. 【答案】D【解析】设金属板的电阻率为，厚度为d，当接点A、B接入电路时，由电阻定律知，当接点C、D接入电路时，由电阻定律知，联立得，故D正确故选D3一个直流电动机，其线圈的电阻是0.5 ，当它两端所加电压为6 V时，通过电动机的电流是2 A由此可知( )A. 电动机消耗的电功率为10WB. 电动机的发热功率为12WC. 电动机输出的机械功率为10WD. 电动机的工作效率为20%【答案】C 4如图所示为一小灯泡的伏安特性曲线，横轴和纵轴分别表示电压U和电流I。图线上点A的坐标为（U1，I1），过点A的切线与纵轴交点的纵坐标为（0，I2）。当小灯泡两端电压为U1时，其电阻等于（ ） A. B. C. D. 【答案】B【解析】小灯泡两端电压为U1时，通过小灯泡的电流为I1，根据欧姆定律得：。故B正确。5一根长为L、横截面积为S的金属棒，其电阻率为。棒内单位体积内的自由电子数为n，电子的电量为e，在棒两端加上恒定电压U时，棒内产生电流，则自由电子定向移动的速率为A. B. C. D. 【答案】A【解析】导体中的电流为I=neSv导体的电阻为 导体两端的电压为U=RI解得： ，故选A.6将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线如图所示，由此可知( ) A. 电源最大输出功率可能大于45WB. 电源内阻一定等于5C. 电源电动势为45VD. 电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率大于50%【答案】B【解析】A.由电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数P变化的曲线可知，电阻箱所消耗功率P最大为45W，所以电源最大输出功率为45W，选项A错误；B.电源输出功率最大的条件可知，电源输出功率最大时，外电路电阻等于电源内阻，所以电源内阻一定等于5，选项B正确；C.由电阻箱所消耗功率P最大值为45W可知，此时电阻箱读数为R=5， ,解得：E=30V，故C错误；D.电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率为50%，选项D错误。故选B。7如图，直线A为电源的UI图线，直线B和C分别为电阻R1、R2的UI图线。现用该电源分别与R1、R2组成闭合电路甲和乙。由图像一定能确定的是 A. 电阻R1R2B. 电源输出功率P1P2C. 电源内阻消耗的功率Pr1Pr2D. 电源效率12【答案】C 8传感器可将非电学量转换为电学量，起自动控制作用如计算机鼠标中有位移传感器，电熨斗、电饭煲中有温度传感器，电视机、录像机、影碟机中有光传感器演示位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x.假设电压表是理想的，则下列说法正确的是( ) A. 物体M运动时，电源内的电流会发生变化B. 物体M运动时，电压表的示数会发生变化C. 物体M不动时，电路中没有电流D. 物体M不动时，电压表没有示数【答案】B【解析】当物体M移动时，接入电路的电阻不变，电阻上的滑片的移动，改变P点左侧部分的长度，根据欧姆定律，电流不变，左侧电阻发生变化，则电压表示数发生变化，而电流表A示数不变，故应选B。9电源的两个重要参数分别是电动势E和内电阻r。对一个电路有两种特殊情况：当外电路断开时，电源两端的电压等于电源电动势；当外电路短路时，短路电流等于电动势和内电阻的比值。现有一个电动势为E、内电阻为r的电源和一阻值为R的定值电阻，将它们串联或并联组成的系统视为一个新的等效电源，这两种连接方式构成的等效电源分别如图甲和乙中虚线框所示。设新的等效电源的电动势为E，内电阻为r。试根据以上信息，判断下列说法中正确的是 A. 甲图中的， r=R+rB. 甲图中的， r=R+rC. 乙图中的E=E， D. 乙图中的， 【答案】D【解析】电源的电动势等于外电路断路时的路端电压，则对甲图可知 , ,选项AB错误；图乙中， ; ，故选项C错误，D正确；故选D.10如图所示是某电路的示意图，虚线框内是超导限流器。超导限流器是一种短路故障电流限制装置，它由超导部件和限流电阻并联组成。当通过超导部件的电流大于其临界电流IC时，超导部件由超导态（可认为电阻为零）转变为正常态（可认为是一个纯电阻），以此来限制故障电流。超导部件正常态电阻R16，临界电流IC0.6A，限流电阻R212，灯泡L上标有“6V，3W”字样，电源电动势E=6V，内阻忽略不计，则下列判断不正确的是 A. 当灯泡正常发光时，通过灯L的电流为0.5AB. 当灯泡正常发光时，通过R2的电流为0.5AC. 当灯泡L发生故障短路时，通过R1的电流为1AD. 当灯泡L发生故障短路时，通过R2的电流为0.5A【答案】B【解析】当灯泡正常发光时，通过灯L的电流为,选项A正确；当灯泡正常发光时，超导部件处于超导状态，则通过超导部件的电流为0.5A，通过R2的电流为零，选项B错误；当灯泡L发生故障短路时，超导部件处于正常状态，此时R16，通过R1的电流为 ，通过R2的电流为，选项CD正确；此题选择错误的选项，故选B.二、多选11硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I变化的关系图象(电池电动势不变，内阻不是定值)，图线b是某电阻R的UI图象在该光照强度下将它们组成闭合回路时，下列说法中正确的是( ) A. 硅光电池的内阻为8B. 硅光电池的总功率为0.4WC. 硅光电池的内阻消耗的热功率为0.32WD. 若将R换成阻值更大的电阻，硅光电池的输出功率增大【答案】AC【解析】A、由图可知该电池的电源电动势为3.6V，由可知内电压为1.6V，硅光电池的内阻为，故A正确；B、硅光电池的总功率为，故B错误；C、硅光电池的内阻消耗的热功率为，故C正确；D、若将R换成阻值更大的电阻，电路中电阻两端的电压变大，但电流变小，硅光电池的输出功率不一定增大，故D错误；故选AC。12如图甲所示，电动势为E、内阻为r的电源与R=6 的定值电阻、滑动变阻器RP、开关S组成串联回路，已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效阻值RP的关系如图乙所示。下列说法正确的是 ( ) A. 电源的电动势E=V，内阻r=4B. 图乙中Rx=25C. 定值电阻R消耗的最大功率为0.96WD. 调整滑动变阻器RP的阻值可以得到该电源的最大输出功率为1W【答案】BC【解析】当RP=R+r=10时，滑动变阻器消耗的功率最大，R=6，可得内阻r=4，最大功率,解得E=4V，选项A错误；滑动变阻器的阻值为4时消耗的功率与阻值Rx时消耗的功率相等，有4Rx=(R+r)2，解得Rx=25，选项B正确；当回路的电流最大时，定值电阻R消耗的功率最大，故最大功率为，选项C正确；当外电路电阻与内阻相等时，电源输出功率最大，本题中定值电阻R的阻值已经大于内阻的阻值，故滑动变阻器RP的阻值为零时，电源的输出功率最大，最大功率为，选项D错误；故选BC.13如图所示，电源电动势为E，内电阻为r，理想电压表示数为，其变化量的绝对值分别为；流经电源的电流为I，其变化量的绝对值为，在滑动变阻器的触片从右端滑到左端的过程中（灯泡电阻不变化） A. 小灯泡L3变暗，L1、L2变亮 B. C. 增大 D. 不变【答案】ABD【解析】A、当滑动变阻器的触片P从右端滑到左端时，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，总电流增大，路端电压减小，则变亮。变阻器的电阻减小，并联部分的电阻减小，则并联部分的电压减小，则变暗。总电流增大，而的电流减小，则的电流增大，则变亮，故A正确；B、由上分析可知，电压表的示数减小，电压表的示数增大，由于路端电压减小，即两电压表示数之和减小，所以，故B正确；C、由得： ，不变，故C错误；D、根据欧姆定律得： ，不变，D正确。14两位同学在实验室利用如图a所示的电路测定定值电阻R0，电源的电动势E和内阻r，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一个同学记录了 A. 滑动变阻器的滑动头P滑到了最右端B. 电源的输出功率最大C. 定值电阻R上消耗的功率为0.5WD. 电源的效率达到最大值【答案】BC【解析】由题意可知图象1表示电源的路端电压随电流的变化关系；图象2表示电阻两端的电压随电流的变化关系；交点处说明两图象表示的电流相等，并且电压相等，故说明此时滑动变阻器短路，即滑片滑到了最左端，故A错误；当电路中外电阻等于内电阻时，电源输出功率最大，但本题R0r，改变滑动变阻器时无法达到电路中内、外电阻相等，此时当外电阻越接近内电阻时，电源输出功率最大，故B正确；由图可知，此时电源的路端电压为1.0V，电流为0.5A，定值电阻上消耗的电功P=UI=0.5W，故C正确；电源的效率，由此可知电流越小功率越大，可见滑动变阻器的滑动头P滑到最右端时效率最大，故D错误。故选BC.15如图所示，一电荷量q=+310-5C的小球，用绝缘细线悬挂于竖直放置足够大的平行金属板中的O点，开关S合上后，小球静止时细线与竖直方向的夹角=37已知两板间距d=0.1m，电源电动势E=15V，内阻r=0.5，电阻R1=3，R2=R3=R4=8，取g=10m/s2，已知sin37=0. 6，cos37=0.8则以下说法正确的是( ) A. 电源的输出功率为14WB. 两板间的电场强度的大小为140V/mC. 带电小球的质量5.6毫克D. 若增加R1的大小，会有瞬时电流从左向右流过R4【答案】BD【解析】与并联后的电阻值，由闭合电路欧姆定律得，电源的输出功率，A错误；两板间的电压，两板间的电场强度，B正确；小球处于静止状态，所受电场力为F，又，由平衡条件得：水平方向，竖直方向，所以， C错误；若增加的大小，路端电压增大，即电容器两端电压增大，电容器充电，故会有瞬时电流从左向右流过，D正确三、实验16电流表G的满偏电流Ig100 mA，内阻Rg未知，某同学欲将其改装为量程较大的电流表，并用改装好的电流表测量一未知电阻Rx的阻值 （1）如图甲所示，该同学首先将一阻值为R20 的电阻并联在电流表G的两端进行电流表改装，然后通以I0.3 A的电流，发现电流表G的指针正好指在50 mA刻度处，由此可得到电流表G的内阻为Rg_ ，改装后的电流表量程为_ A.（2）该同学将改装后的电流表接入如图乙所示的电路测量未知电阻Rx的阻值，已知电源的电动势E4.5 V，闭合开关K后，电压表的读数为3.60 V，而改装后的电流表的读数如图丙所示，则Rx_ .（3）由此测得的未知电阻Rx的阻值与其真实值相比_(选填“偏大”、“偏小”或“相等”)【答案】 100 0.6 30 偏小【解析】（1）电流表的内阻：；当电流是0.3A时，通过电流表的电流为50mA，可知电流表的量程为0.6A； （2）电流表的读数为20mA，可知此时通过电阻的电流为0.12A，待测电阻的阻值为.（3）由于电压表的分流作用，使得电阻上的电流的测量值偏大，电阻的测量值偏小.17市场上销售的铜质电线电缆产品中，部分存在导体电阻不合格问题，质检部门检验发现一个是铜材质量不合格，使用了再生铜或含杂质很多的铜；再一个就是铜材质量可能合格，但横截面积较小。某兴趣小组想应用所学的知识来检测实验室中一捆铜电线的电阻率是否合格。小组成员经查阅，纯铜的电阻率为。现取横截面积约为1 mm2、长度为100m（真实长度）的铜电线，进行实验测量其电阻率，实验室现有的器材如下：A电源（电动势约为5V，内阻不计）；B待测长度为100m的铜电线，横截面积约1 mm2；C电压表V1（量程为3V，内阻约为05 k）；D电压表V2（量程为5V，内阻约为3 k）；E电阻箱R（阻值范围09999）；F定值电阻G开关、导线若干。 （1）小组成员先用螺旋测微器测量该铜电线的直径d，如图甲所示，则_mm。（2）小组设计的测量电路如图乙所示，则P是_，N是_，（填器材名称及对应符号）通过实验作出的图象如图丙所示。（3）图乙电路测得铜电线的电阻测量值比真实值_（选填“偏大”、“不变”或“偏小”），原因是_。（4）这捆铜电线的电阻率_（结果保留三位有效数字）；从铜电线自身角度，你认为电阻率大的可能原因是_。【答案】 1.125 电压表V2（ 电压表V1 偏大 电压表V1的分流 可能是再生铜或含过多杂质的次铜【解析】（1）铜电线的直径；（2）P测量的电压大于N测量的电压，故P是电压表V2，N是电压表V2；（3）偏大，由于没考虑电压表V1的分流，使测得的铜电线的电阻偏大。（4）分析电路可知，通过铜电线的电流，整理得，根据题图丙可知斜率，故电阻率达不到要求，使用的有可能是再生铜或含过多杂质的次铜四、解答18如图所示，线段A为某电源的UI图线，线段B为某电阻R的UI图线，由上述电源和电阻组成闭合电路时，求： （1）电源的输出功率P出是多大？（2）电源内部损耗的电功率P内是多少？（3）电源的效率是多大？【答案】（1）4W，（2）2W，（3）66.7% 19在如图所示的电路中，电源电动势E6.0V，内阻r2，定值电阻R1R210，R330，R435，电容器的电容C100F，电容器原来不带电求: (1)闭合开关S 后，电路稳定时，流过R3 的电流大小I3；(2)闭合开关S 后，直至电路稳定过程中流过R4的总电荷量Q。【答案】(1)(2)【解析】试题分析：（1）闭合开关S后电路稳定时，外电阻总电流路端电压U外=IR外=068=48V 流过R3的电流为（2）闭合开关S后，电路稳定时，加在电阻R3的电压U3=I3R3=36V 电容充电完毕所带的电荷量Q=CU3=3610-4C 闭合开关S直至电路稳定流过R4的总电荷量Q=3610-4C 20某同学设计了一种测定风力的装置，其原理如图所示，迎风板与一轻弹簧的一端N相接，穿在光滑的金属杆上弹簧是绝缘材料制成的，其劲度系数k = 1300 N/m，自然长度L0= 0. 5 m，均匀金属杆用电阻率较大的合金制成，迎风板面积为S=0.5 m2，工作时总是正对着风吹来的方向电路中左端导线与金属杆M端相连，右端导线接在N点并可随迎风板在金属杆上滑动，且与金属杆接触良好限流电阻的阻值R=1，电源电动势E=12 V，内阻r=0.5合上开关，没有风吹时，弹簧处于原长，电压表的示数U1=3.0 V；如果某时刻由于风吹使迎风板向左压缩弹簧，电压表的示数变为U2=2.0V，求： （1）金属杆单位长度的电阻；（2）此时作用在迎风板上的风力；（3）若风（运动的空气）与迎风板作用后速度变为零，已知装置所在处的空气密度为1. 3 kg/m3，求风速为多大？【答案】（1） （2）260 N （3）20m/s【解析】（1）无风时，金属杆电阻，则有：解得：故单位长度电阻：（2）有风时，解得：此时弹簧长度则形变量由平衡条件得，此时风力：（3）根据动量定理，有：解得：21对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。一段横截面积为S、长为l的直导线，单位体积内有n个自由电子，一个电子电量为e。该导线通有恒定电流时，导线两端的电势差为U，假设自由电子定向移动的速率均为v。（1）求导线中的电流I；（2）所谓电流做功，实质上是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。为了求解在时间t内电流做功W为多少，小红和小明给出了不同的想法：小红记得老师上课讲过，W=UIt，因此将第（1）问求出的I的结果代入，就可以得到W的表达式。但是小红不记得老师是怎样得出W=UIt这个公式的。小明提出，既然电流做功是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功，那么应该先求出导线中的恒定电场的场强，即，设导体中全部电荷为q后，再求出电场力做的功，将q代换之后，小明没有得出W=UIt的结果。请问你认为小红和小明谁说的对？若是小红说的对，请给出公式的推导过程；若是小明说的对，请补充完善这个问题中电流做功的求解过程。（3）为了更好地描述某个小区域的电流分布情况，物理学家引入了电流密度这一物理量，定义其大小为单位时间内通过单位面积的电量。若已知该导线中的电流密度为j，导线的电阻率为，试证明：。【答案】（1）（2）见解析（3）见解析【解析】（1）电流定义式，在t时间内，流过横截面的电荷量，因此；（2）小红和小明说的都有一定道理a.小红说的对。由于，在t时间内通过某一横截面的电量Q=It，对于一段导线来说，每个横截面通过的电量均为Q，则从两端来看，相当于Q的电荷电势降低了U，则。b.小明说的对。恒定电场的场强，导体中全部电荷为，电场力做的功；又因为，则。（3）由欧姆定律：、，、由电阻定律：；则，则；由电流密度的定义：；故；22电荷的定向移动形成电流，电流是物理量中的基本量之一。电流载体称为载流子，大自然有很多种承载电荷的载流子，例如，金属导体内可自由移动的电子、电解液内的离子、等离子体内的正负离子，半导体中的空穴，这些载流子的定向移动，都可形成电流。（1）电子绕氢原子核做圆周运动时，可等效为环形电流，已知静电力常量为k，电子的电荷量为e，质量为m，电子在半径为r的轨道上做圆周运动。试计算电子绕氢原子核在该轨道上做圆周运动形成的等效电流大小；（2）如图，AD表示一段粗细均匀的一段导体，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v，设导体的横截面积为s，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷所带的电荷量为e试证明导体中电流强度I=nesv；（3）有一圆柱形的纯净半导体硅，其横截面积为2.5cm2，通有电流2mA时，其内自由电子定向移动的平均速率为7.510-5m/s，空穴定向移动的平均速率为2.510-5m/s。已知硅的密度2.4103kg/m3，摩尔质量是28。电子的电荷量e=1.610-19C，空穴和电子总是成对出现，它们所带电荷量相等，但电性相反，阿伏伽德罗常数为N0=6.021023mol-1。若一个硅原子至多只释放一个自由电子，试估算此半导体材料平均多少个硅原子才有一个硅原子释放出自由电子？【答案】（1）（2）见解析（3）1105 （2）导体中电流大小，t时内所电荷定向移动的距离长度为vt，则其体积为Svt，通过导体某一截面的自由电子数为nSvt，该时间内通过导体该截面的电量：q=nSvte，则 I=nesv（3）设此半导体单位体积内有n个自由电子，同时也将有n个空穴；以S表示截面积体积，v1，v2分别表示半导体中空穴和自由电子的定向移动速率，I1和I2分别表示半导体中空穴和自由电子形成的电流，则有： 总电流I=I1+I2 由此可得：设单位体积内有n个硅原子放出一个自由电子；单位体积内硅原子的个数则：，代入数据解得=110-5 说明每1105个原子才放出一个自由电子
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