专题7-2+串并联电路、焦耳定律（押题专练）-2018年高考物理一轮复习精品资料 10页

专题 7.2+串并联电路、焦耳定律 1.某种材料的导体，其 I—U 图象如图所示，图象上 A 点与原点的连线与横轴成 α 角，A 点的切线与横轴成 β 角．下列说法正确的是(　　) A．导体的电功率随电压 U 的增大而增大 B．导体的电阻随电压 U 的增大而增大 C．在 A 点，导体的电阻为 tanα D．在 A 点，导体的电阻为 tanβ 【答案】　A 2．如图甲所示，在材质均匀的圆形薄电阻片上，挖出一个偏心小圆孔．在彼此垂直的直 径 AB 和 CD 两端引出四个电极 A、B、C、D.先后分别将 A、B 或 C、D 接在电压恒为 U 的电路 上，如图乙、丙所示．比较两种接法中电阻片的热功率大小，应有(　　) A．两种接法电阻片热功率一样大 B．接在 AB 两端电阻片热功率大 C．接在 CD 两端电阻片热功率大 D．无法比较 【解析】　可以设想将电阻片沿 AB、CD 直径分为四部分，AC、AD 部分电阻大于 BC、BD 部分电阻．接在 AB 两端可视为 AD 与 BD 串联，AC 与 BC 串联，然后并联；接在 CD 两端可视 为 AC 与 AD 串联，BC 与 BD 串联，然后并联；由串联、并联电路知识可知，接在 CD 两端电阻 小，接在 CD 两端电阻片热功率大，C 正确． 【答案】　C 3.如图所示，长方体发电导管的前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导 体电极，两极间距为 d，极板面积为 S，这两个电极与可变电阻 R 相连．在垂直前后侧面的方 向上，有一匀强磁场，磁感应强度大小为 B.发电导管内有电阻率为 ρ 的高温电离气体，气体 以速度 v 向右流动，并通过专用管道导出．由于运动的电离气体，受到磁场的作用，将产生大 小不变的电动势．若不计气体流动时的阻力，由以上条件可推导出可变电阻消耗的电功率 P＝ ( vBdS RS＋ρd)2R.调节可变电阻的阻值，根据上面的公式或你所学过的物理知识，可求得可变电阻 R 消耗电功率的最大值为(　　) A.v2B2dS 3ρ B.v2B2d2S 4ρ C.v2B2dS 4ρ D.v2B2dS 6ρ 【答案】　C 4．(多选)如图所示，把四个相同的灯泡接成甲、乙两种电路后，灯泡都正常发光，且两 个电路的总功率相等，则这两个电路中的 U 甲、U 乙，R 甲、R 乙之间的关系正确的是(　　) A．U 甲＝U 乙 B．U 甲>4U 乙 C．R 甲＝4R 乙 D．R 甲＝2R 乙 【解析】　设灯泡正常发光时的电压为 U，电流为 I，则 U 甲 I＝U 乙×2I，A 对，B 错；根 据 I2R 甲＝(2I)2R 乙可得，R 甲＝4R 乙，C 正确． 【答案】　AC 5．如表为某电热水壶铭牌上的一部分内容。根据表中的信息，可计算出在额定电压下通 过电热水壶的电流约为(　　) 型号 SP－988 额定功率 1 500 W 额定电压 220 V 额定容量 1.6 L A.4.4 A B．6.8 A C．0.15 A D．0.23 A 解析：　在额定电压下电热水壶的功率为额定功率，而电热水壶的额定电压为 220 V，额 定功率为 1 500 W，由公式 P＝IU 得 I＝P U ＝1 500 220 A≈6.8 A。选项 B 正确。 答案：　B 6. 如图所示，有一内电阻为 4.4 Ω 的电解槽和一盏标有“110 V　60 W”的灯泡串联后接在 电压为 220 V 的直流电路两端，灯泡正常发光，则(　　) A．电解槽消耗的电功率为 120 W B．电解槽的发热功率为 60 W C．电解槽消耗的电功率为 60 W D．电路消耗的总功率为 60 W 答案：　C 7．如图甲所示电路，小灯泡通电后其电压 U 随所加电流 I 变化的图线如图乙所示，P 为 图线上一点，PN 为图线的切线，PM 为 U 轴的垂线，PQ 为 I 轴的垂线，下列说法中不正确的 是(　　) A．随着所加电流的增大，小灯泡的电阻增大 B．对应 P 点，小灯泡的电阻为 R＝U1 I2 C．在电路中灯泡 L 两端的电压为 U1 时，电阻 R 两端的电压为 I1R D．对应 P 点，小灯泡的功率为图中矩形 PQOM 所围的“面积” 答案：　C 8．某同学利用图甲所示装置测定某小电动机的效率。分别用电压传感器和电流传感器测 量电动机的输入电压和输入电流。当重物匀速上升时用位移传感器测得重物上升的位移与时 间的关系图线如图乙所示，而电压传感器的示数为 3.30 V，电流传感器的示数为 0.14 A。重物 的质量为 0.05 kg，g 取 10 m/s2。则该小电动机在 2.40～2.80 s 时间内的效率为(　　) A．50% B．54% C．68% D．70% 解析：　电动机的输入功率为 P 入＝UI， 由题图乙可知重物匀速上升时的速度为 v＝Δh Δt ， 电动机的输出功率为 P 出＝mgv， 电动机的效率为 η＝P出 P入×100%， 联立解得 η＝54%。故选项 B 正确。 答案：　B 9. 如图所示为一未知电路，现测得两个端点 a、b 之间的电阻为 R，若在 a、b 之间加上电压 U，测得通过电路的电流为 I，则该未知电路的电功率一定为(　　) A．I2R B．U2 R C．UI D．UI－I2R 答案：　C 10．一台直流电动机的电阻为 R，额定电压为 U，额定电流为 I，当其正常工作时，下述 正确的是(　　) A．电动机所消耗的电功率为 I2R B．t s 内所产生的电热为 UIt C．t s 内所产生的电热为 I2Rt D．t s 内输出的机械能为(U－IR)It 解析：　电动机所消耗的电功率为 UI，A 错误；t s 内产生的电热为 I2Rt，B 错误，C 正确； t s 内输出的机械能为 UIt－I2Rt，D 正确。 答案：　CD 11．一横截面积为 S 的铝导线，当有电压加在该导线上时，导线中的电流为 I。设每单位 体积的导线中有 n 个自由电子，电子的电荷量为 e，此时电子定向移动的速度为 v，则在 Δt 时间内，通过导体横截面的自由电子数目可表示为(　　) A．nvSΔt B．nvΔt C.IΔt e D．IΔt Se 解析：　由电流的微观表达式 I＝neSv、电流的定义式 I＝q t 和带电体所带的电荷量 q＝ne， 可得 Δt 时间内通过导体横截面的自由电子数目 N＝nvSΔt＝IΔt e 。 答案：　AC 12．一台直流电动机额定电压为 100 V，正常工作时电流为 20 A，线圈内阻为 0.3 Ω，那 么在 1 min 内(　　) A．电动机线圈产生的热量为 1.2×105 J B．电动机消耗的电能为 1.2×105 J C．电动机的机械功率不大于 1.88×103 W D．电源输给电动机的功率为 2.0 kW 解析：　由 P 总＝UI，P 热＝I2R，P 机＝P 总－P 热。代入数据计算，即可得出。 答案：　BCD 13．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 W A.电动机的输入功率为 576 W B．电动机的内电阻为 4 Ω C．该车获得的牵引力为 104 N D．该车受到的阻力为 63 N 解析：　由于 U＝48 V，I＝12 A 则 P＝IU＝576 W，故选项 A 正确；因 Pλ＝P 出＋I2r，r＝ 576－350 122 Ω＝113 72 Ω，故选项 B 错；由 P 出＝Fv＝Ffv 得，F 阻＝Ff＝63 N，故选项 C 错，D 正 确。 答案：　AD 14. 电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧开前的加热状态，另一种是锅内水烧开后的 保温状态，如图所示是一学生设计的电饭锅电路原理示意图，S 是用感温材料制造的开关。下 列说法中正确的是(　　) A．加热状态时是用 R1、R2 同时加热的 B．当开关 S 接通时电饭锅为加热状态，S 断开时为保温状态 C．当R1 R2 ＝7，R2 在保温状态时的功率为加热状态时的1 8 D．当R1 R2 ＝2 2－1，R2 在保温状态时的功率为加热状态时的1 8 答案：　BD 15. (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 12 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(　　) 图 12 A．电能转化为化学能的功率为 UI－I2r B．充电器输出的电功率为 UI＋I2r C．电池产生的热功率为 I2r D．充电器的充电效率为Ir U ×100% 解析：选 AC　充电器将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U－Ir U ×100%，所以选项 A、C 正确。 16.如图 13 所示，A 为电解槽，○M 为电动机，N 为电炉子，恒定电压 U＝12 V，电 解槽内阻 rA＝2 Ω，S1 闭合，S2、S3 断开时，电流表○A 示数为 6 A，当 S2 闭合，S1、S3 断 开时，电流表○A 示数为 5 A，且电动机输出 功率为 35 W；当 S3 闭合，S1、S2 断开时，电流表○A 示数为 4 A。求： (1)电炉子的电阻及发热功率； (2)电动机的内阻； (3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少。 图 13 (2)电动机为非纯电阻元件，由能量守恒定律得： UI2＝I22 rM＋P 输出 所以：rM＝UI2－P输出 I22 ＝12 × 5－35 52 Ω＝1 Ω。 (3)电解槽为非纯电阻元件，由能量守恒定律得： P 化＝UI3－I32rA 所以 P 化＝(12×4－42×2) W＝16 W。 答案：(1)2 Ω　72 W　(2)1 Ω　(3)16 W 17．如图所示，A 为电解槽，M 为电动机，N 为电炉子，恒定电压 U＝12 V，电解槽内阻 rA＝2 Ω，当 S1 闭合、S2、S3 断开时，电流表 A 示数为 6 A；当 S2 闭合、S1、S3 断开时，A 示数 为 5 A，且电动机输出功率为 35 W；当 S3 闭合、S1、S2 断开时，A 示数为 4 A．求： (1)电炉子的电阻及发热功率各多大？ (2)电动机的内阻是多少？ (3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少？ 【答案】　(1)2 Ω　72 W　(2)1 Ω　(3)16 W 18. 有一种“电测井”技术，用钻头在地上钻孔，通过在钻孔中进行电特性测量，可以反映 地下的有关情况，如图所示为一钻孔，其形状为圆柱体，半径为 10 cm，设里面充满浓度均匀 的盐水，其电阻率 ρ＝0.314 Ω·m，现在钻孔的上表面和底部加上电压，测得 U＝100 V，I＝ 100 mA.求该钻孔的深度．(π 取 3.14) 【解析】　盐水电阻 R＝U I ＝1 000 Ω，由电阻定律知，R＝ρh S ，S＝πr2＝3.14×10－2 m2. 解得 h＝100 m. 【答案】　100 m 19.某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量 m＝3×103 kg.当它在水平路面上以 v＝ 36 km/h 的速度匀速行驶时，蓄电池的输出电流 I＝50 A，输出电压 U＝200 V．在此行驶状态 下，该环保汽车能够将蓄电池输出功率的 90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率 P 机．(g 取 10 m/s2) (1)求汽车所受阻力； (2)若该环保汽车的驱动电机的内部结构如图所示，其中 R1＝0.1 Ω，R2＝1 950 Ω，求电 动机 M 的热功率． 【答案】　(1)900 N　(2)730.5 W