2022届高三物理一轮复习课时跟踪检测(二十四)-电流-电阻-电功-电功率-.docx

课时跟踪检测(二十四)　电流　电阻　电功　电功率
对点训练：电流及其三个表达式的应用
1．(2021·黄山模拟)铜的摩尔质量为m，密度为ρ，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(　　)
A．光速c　　　　　　　　 　B.
C. D.
2．(多选)(2021·枣庄期末检测)如图1所示，R1和R2是同种材料、厚度相同、表面为正方形的导体，但R1的尺寸比R2的尺寸大。在两导体上加相同的电压，通过两导体的电流方向如图所示，则下列说法中正确的是(　　)

图1
A．R1中的电流小于R2中的电流
B．R1中的电流等于R2中的电流
C．R1中自由电荷定向移动的速率大于R2中自由电荷定向移动的速率
D．R1中自由电荷定向移动的速率小于R2中自由电荷定向移动的速率
对点训练：电阻及电阻定律的应用
3．(2021·山东省名校联考)欧姆不仅发觉了欧姆定律，还争辩了电阻定律。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a＞b＞c。电流沿以下方向流过该金属电阻，其中电阻阻值最小的是(　　)

图2
4．(多选)电位器是变阻器的一种，如图3所示，假如把电位器与灯泡串联起来，利用它转变灯泡的亮度，下列说法正确的是(　　)

图3
A．串接A、B使滑动触头顺时针转动，灯泡变暗
B．串接A、C使滑动触头逆时针转动，灯泡变亮
C．串接A、C使滑动触头顺时针转动，灯泡变暗
D．串接B、C使滑动触头顺时针转动，灯泡变亮
对点训练：欧姆定律、伏安特性曲线的应用
5．如图4所示，a、b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀电阻丝的伏安特性曲线，下列推断中正确的是(　　)

图4
A．a代表的电阻丝较粗
B．b代表的电阻丝较粗
C．a电阻丝的阻值小于b电阻丝的阻值
D．图线表示的电阻丝的阻值与电压成正比
6．某一导体的伏安特性曲线如图5中AB段(曲线)所示，关于导体的电阻，以下说法正确的是(　　)

图5
A．B点的电阻为12 Ω
B．B点的电阻为40 Ω
C．导体的电阻因温度的影响转变了1 Ω
D．导体的电阻因温度的影响转变了9 Ω
7．(2021·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变化的关系图像如图6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(　　)

图6
A．P1＝4PD　　　　　　　 　B．PD＝
C．PD＝P2 D．P1＜4P2
对点训练：电功、电功率及焦耳定律
8．(2021·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(　　)
A．电路中电流I＝
B．在时间t内，电池组消耗的化学能为IEt
C．在时间t内，电动机输出的机械能是IEt－I2rt
D．以上说法都不对
9．(2021·湖北武汉调研)如图7所示是某款理发用的电吹风的电路图，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1 000 W。关于该电吹风，下列说法正确的是(　　)

图7
A．电热丝的电阻为55 Ω
B．电动机线圈的电阻为 Ω
C．当电吹风吹热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为1 000 J
D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为1 000 J
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8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8
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×100%
考点综合训练
11．(多选)通常一次闪电过程历时约0.2～0.3 s，它由若干个相继发生的闪击构成。每个闪击持续时间仅40～80 μs，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1.0×109 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 μs。假定闪电前云地间的电场是均匀的。依据以上数据，下列推断正确的是(　　)
A．闪电电流的瞬时值可达到1×105A
B．整个闪电过程的平均功率约为1×1014 W
C．闪电前云地间的电场强度约为1×106 V/m
D．整个闪电过程向外释放的能量约为6×106 J
12.如图9所示，A为电解槽， 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 示数为6 A，当S2闭合，S1、S3断开时，电流表示数为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 示数为4 A。求：

图9
(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。

答 案
1．选D　由电流表达式I＝n′eSv可得v＝，其中n′＝＝nρ/m，故v＝，D对。
2．选BD　设正方形的边长为L、导体厚度为d，则I＝，R＝ρ＝ρ＝，得I＝，故R1、R2中的电流相等，A错误，B正确。由I＝nqSv＝nqLdv得，L大则v小，C错误，D正确。
3．选A　选项A中电阻横截面积最大，长度最小，依据R＝ρ可知，其电阻最小。
4．选AD　依据电位器结构和连线可知：串接A、B使滑动触头顺时针转动时回路电阻增大，回路电流减小，灯泡变暗，A正确；同理，D正确；串接A、C时，滑动触头不能转变回路电阻，灯泡亮度不变，故B、C错误。
5．选B　b图线的斜率大，表示电阻小，由电阻定律R＝ρ，可知b代表的电阻丝较粗，选项B正确，A、C错误；电阻是导体本身的性质，与电阻两端的电压无关，选项D错误。
6．选B　依据电阻的定义式可以求出A、B两点的电阻分别为RA＝ Ω＝30 Ω，RB＝ Ω＝40 Ω，所以ΔR＝RB－RA＝10 Ω，故B对，A、C、D错。
7．选D　由于电阻器D与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端时，三者功率相同，则此时三者电阻相同。当三者依据题图乙所示电路连接时，电阻器D两端的电压小于U，由题图甲图像可知，电阻器D的电阻增大，则有RD＞R1＝R2，而RD与R2并联，电压相等，依据P＝，PD＜P2，C错误；由欧姆定律可知，电流ID＜I2，又I1＝I2＋ID，依据P＝I2R，P1＞4PD，P1＜4P2，A错误、D正确；由于电阻器D与电阻R2的并联电阻R＜R1，所以D两端的电压小于，且D阻值变大，则PD＜，B错误。
8．选B　当电动机正常工作时，其电路是非纯电阻电路，I＜，故A错误。由电源定义知在时间t内，电池组消耗的化学能为IEt，B对；电动机的输出功率是机械功率，依据能量守恒定律得，P出＝P电－P热＝UI－I2R，在时间t内，电动机输出的机械能是IUt－I2Rt，故C、D错误。
9．选A　电吹风吹热风时电热丝消耗的功率为P＝1 000 W－120 W＝880 W，对电热丝，由P＝可得电热丝的电阻为R＝＝ Ω＝55 Ω，选项A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，选项B错误；当电吹风吹热风时，电热丝每秒消耗的电能为880 J，选项C错误；当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为120 J，选项D错误。
10．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×100%，所以选项A、C正确。
11．选AC　依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 μs，故平均电流为I平＝＝1×105A，闪击过程中的瞬时最大值确定大于平均值，故 A对；第一次闪击过程中电功约为W＝QU＝6×109 J，第一个闪击过程的平均功率P＝＝1×1014 W，由于一次闪电过程主要发生在第一个闪击过程中，但整个闪击过程中的时间远大于60 μs，故B错；闪电前云与地之间的电场强度约为E＝＝V/m＝1×106 V/m，C对；整个闪电过程向外释放的能量约为W＝6×109 J，D错。
12．解析：(1)电炉子为纯电阻元件，由欧姆定律得：R＝＝ Ω＝2 Ω
其发热功率为：P＝UI1＝12×6 W＝72 W。
(2)电动机为非纯电阻元件，由能量守恒定律得：UI2＝I rM＋P输出
所以：rM＝＝ 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－IrA
所以P化＝(12×4－42×2) W＝16 W。
答案：(1)2 Ω　72 W　(2)1 Ω　(3)16 W