课时作业21.doc

课时作业21　电流、电阻、电功、电功率
时间：45分钟　　满分：100分
一、选择题(8×8′＝64′ )
1.

图1
如图1所示，有A、B、C、D四个电阻，它们的I—U关系如图1所示，其中电阻最小的是(　　)
A．A　　　　　　　　　　 B．B
C．C D．D
解析：因为在I—U图象中，图线的斜率k＝＝，故斜率越大，电阻越小，因而A的电阻最小．
答案：A
2．一个标有“220 V,60 W”的白炽灯泡，加上的电压U由零逐渐增大到220 V，在此过程中，电压U和电流I的关系可用如下图所示的图象表示，题中给出的四个图象中肯定不符合实际的是(　　)

图2
解析：图象中的斜率表示电阻，斜率越大，电阻越大，如果是曲线，表示电阻在不同的电压、电流时它的电阻是变化的，这时的电阻可以用该点和原点的连线的斜率来表示，温度越高，电阻率越大，电阻也就越大．
灯泡在电压增大过程中的电流增大，温度升高，电阻变大，所以B正确．A图表示电阻不变，C表示电阻变小，D表示先变大后变小，故答案选ACD.
答案：ACD
3.家用电器即使没有使用，只要插头插在电源上处于待机状态，就会消耗电能．根据下表提供的数据，估算这些电器待机1天耗电约为(　　)
家用电器
1台台式电脑
1台平板电视机
1台空调
1台洗衣机
待功机率(瓦)
4
1
4
2
A.0.3度 B．0.6度
C．0.9度 D．1.2度
解析：1度＝103×3600 J＝3.6×106 J，这些用电器一天耗电W＝Pt＝(4＋1＋4＋2)×24×3600 J＝9.5×105 J＝0.3度．故A正确，B、C、D错误．
答案：A
4．对于常温下一根阻值为R的均匀金属丝，下列说法中正确的是(　　)
A．常温下，若将金属丝均匀拉长为原来的10倍，则电阻变为10 R
B．常温下，若将金属丝从中点对折起来，电阻变为R
C．给金属丝加上的电压逐渐从零增大到U0，则任一状态下的比值不变
D．把金属丝温度降低到绝对零度附近，电阻率会突然变为零
解析：设原电阻R＝ρ，当l′＝10 l时，由体积不变原理求得截面积变成S′＝ S，所以电阻变为R′＝ρ＝ρ＝100 R，A错误；从中点对折起来，相当于两个阻值为 R的电阻并联，其总阻值为 R，B正确；金属丝的电阻率ρ随温度升高而增大，当金属丝两端的电压逐渐增大时，由于电流的热效应会使电阻率ρ随温度升高而增大，因而R＝ρ＝将逐渐增加，C错误；这种现象叫超导现象，D正确．
答案：BD

图3
5．有四盏灯，如图3所示连接在电路中，L1和L2都标有“220 V,100 W”字样，L3和L4都标有“220 V,40 W”字样，把电路接通后，最暗的是(　　)
A．L1 B．L2
C．L3 D．L4
解析：由题目给出的额定电压和额定功率可以判断出R1＝R2＜R3＝R4，即R4＞R1＞.由串联电路功率的分配知P4＞P1＞(P2＋P3)，而P2与P3的大小可由并联电路的功率分配知P2＞P3，所以四只灯消耗的实际功率大小关系为P4＞P1＞P2＞P3，故最暗的灯是L3.
答案：C
6．不考虑温度对电阻的影响，对一个“220 V,40 W”的灯泡，下列说法正确的是(　　)
A．接在110 V的电路上时的功率为20 W
B．接在110 V的电路上时的功率为10 W
C．接在440 V的电路上时的功率为160 W
D．接在220 V的电路上时的功率为 40 W
解析：由P＝可知R一定时，P∝U2
所以当U＝110 V＝时，P＝＝10 W
当U＝440 V＞U额时，灯泡烧坏
当U＝220 V＝U额时，P＝P额＝40 W.
答案：BD

图4
7．如图4所示的电路中，理想电流表A1的读数为1.2 A，理想电流表A2的读数为2 A，则(　　)
A．R1＜R2，表A的读数为3.2 A
B．R1＞R2，表A的读数为3.2 A
C．R1＝R2，表A的读数为4 A
D．R1＞R2，表A的读数无法判断
解析：

图5
电流表为理想电流表，其等效电路图如图5所示．由图知四个电阻并联连接，A的读数为A1和A2的读数之和，因A1的读数小于A2的读数，则流过电阻R1的电流大于流过电阻R2的电流，又因R1与R2两端电压相同，故R1＜R2.
答案：A

图6
8．家用电熨斗为了适应不同衣料的熨烫，设计了调整温度的多挡开关，使用时转动旋钮即可使电熨斗加热到所需的温度．如图6所示是电熨斗的电路图．旋转多挡开关可以改变1、2、3、4之间的连接情况．现将开关置于温度最高挡，这时1、2、3、4之间的连接是下图中所示的哪一个(　　)

图7
解析：以U表示电源电压，R表示图中每根电阻丝的电阻，在图中所示的各种连接法中，由于接法不同，各种电路中电阻丝发热的情况不同，因而电熨斗可以得到多挡的温度．在图A所示的接法中，两根电阻丝并联接入电路，其总电阻为，则此时电熨斗得到的总功率为PA＝；在图B所示的接法中，仅有左侧一根电阻丝接入电路通电，右侧一根电阻丝中无电流，故此时电熨斗的总功率为PB＝；在图C所示的接法中，电源实际上被断开了．使整个电熨斗中无电流通过，此时电熨斗的总功率为PC＝0.在图D所示的接法中，是两根电阻丝串联接入电路，其总电阻为2R，则此时电熨斗消耗的总功率为PD＝.
答案：A
二、计算题(3×12′＝36′)
9．一般地说，用电器的工作电压并不等于额定电压，家庭里通常不备电压表，但可以借助电能表测出用电器的实际工作电压，现在电路中只接入一个电热水壶，壶的铭牌和电能表的铭牌分别如图8(a)和(b)所示．测得电能表的转盘转过125转的时间为121秒，求此时加在电热水壶上的实际电压．

图8
解析：设电热水壶的电阻为R
则R＝＝ Ω＝ Ω
电能表转1转的能量为： J＝1200 J
设电热水壶的实际电压为U
则t＝125×1200 J，∴U＝200 V.
答案：200 V
10．有一个用直流电动机提升重物的装置，重物的质量m＝50 kg，电路电压为120 V，当电动机以v＝0.9 m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I＝5 A，求：
(1)电动机线圈的电阻R等于多少．
(2)电动机对该重物的最大提升速度是多少．
(3)若因故障电动机不能转动，这时通过电动机的电流是多大，电动机消耗的电功率又为多大．(取g＝10 m/s2)
解析：电动机是非纯电阻，它从电路获取的电功率一部分转化为提升重物用的机械功率，另一部分则转化为线圈电阻上的发热功率，三者关系应满足能量守恒．
由于电动机线圈电阻及电路电压一定，调节输入电动机线圈的电流，则电动机就有可能获得最大机械功率．
因电动机工作时为非纯电阻，输入电压U＞IR.电动机因故不能转动时，电动机为纯电阻，输入电压U＝IR，故输入电流增大，电动机消耗的功率也增大，如果此时电动机消耗的功率比正常工作时消耗的功率大很多，电动机在这种状态下工作就有可能被烧坏．
答案：(1)设电动机输入功率为P，输出功率为P1，热消耗功率为P2，则有P＝P1＋P2＝mgv＋I2R
R＝＝ Ω ＝6 Ω
(2)P1＝P－P2＝UI－I2R＝－R(I－)2＋
当＝I时，P1有最大值为
当I＝＝10 A，电动机的输出最大功率P1大＝＝600 W
由于P1大＝mgv大，有v大＝＝1.2 m/s
(3)因电动机不能转动，此时电路中电流最大，最大电流为I大＝＝20 A，电动机消耗的功率也最大P2大＝I大2R＝2400 W

图9
11．如图9所示为检测某传感器的电路图，传感器上标有“3 V,0.9 W”的字样(传感器可看作一个纯电阻)，滑动变阻器R0上标有“10 Ω，1 A”的字样，电流表的量程为0.6 A，电压表的量程为3 V.
(1)根据传感器上的标注，计算传感器的电阻和额定电流．
(2)若电路元件均完好，检测时，为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压最大值是多少？
(3)根据技术资料可知，如果传感器的电阻变化超过了1 Ω，则该传感器就失去作用，实际检测时，将一个恒定的电源加在图中a、b之间(电源电压小于上述所求的电压的最大值)，闭合开关S，通过调节R0来改变电路中的电流和R0两端的电压，检测记录如下：

电压表示数U/V
电流表示数I/A
第一次
1.48
0.16
第二次
0.91
0.22
若不计检测电路对传感器电阻的影响，通过计算分析，你认为这个传感器是否还能使用？此时a、b间所加的电压是多少？
解析：1)传感器的电阻R传＝U传2/P传＝10 Ω，
传感器的额定电流I传＝P传/U传＝0.9/3 A＝0.3 A.
(2)要求电路各部分安全，则要求电路的最大电流I＝I传＝0.3 A
此时电源电压最大值Um＝U传＋U0
U传传感器的额定电压，U0为R0调至最大值R0m＝10 Ω时R0两端的电压，即：U0＝I传R0m＝0.3×10 V＝3 V
所以电源电压的最大值Um＝U传＋U0＝6 V.
(3)设实际检测时加在a、b间的电压为U，传感器的实际电阻为R′传，根据第一次实验记录数据由：U＝R′传I1＋U1，即：U＝0.16×R′传＋1.48
根据第二次实验记录数据由：U＝R′传I2＋U2
即：U＝0.22×R′传＋0.91，解得：R′传＝9.5 Ω，U＝3 V.
传感器的电阻变化为
ΔR＝R传－R′传＝10 Ω－9.5 Ω≤0.5 Ω
此传感器仍然可以使用．
答案：(1)10 Ω　0.3 A　(2)6 V　(3)可以使用　U＝3 V