1、【 精品教育资源文库 】 第 1 讲 电流电阻电功及电功率 基础巩固 1.(2016北京通州潞河中学期中 ,7)如图所示 ,一根截面积为 S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷 ,单位体积内的电荷量为 q,当此棒沿轴线方向做速度为 v的匀速直线运动时 ,由于棒运动而形成的等效电流大小为 ( ) A.vq B. C.qvS D. 2.在长度为 l、横截面积为 S、单位体积内的自由电子数为 n的金属导体两端加上电压 ,导体中就会产生匀强电场。导体内电荷量为 e的自由电子受电场力作用先做加速运动 ,然后与阳离子碰撞而 减速 ,如此往复 ? 所以 ,我们通常将自由电子的这种运动简化成速率为 v(不随时间
2、变化 )的定向运动。已知阻碍电子运动的阻力大小与电子定向移动的速率 v成正比 ,即 f=kv(k是常数 ),则该导体的电阻应该等于 ( ) A. B. C. D. 3.(多选 )如图所示电路 ,电源电动势为 E,内阻为 r。当开关 S闭合后 ,小型直流电动机 M和指示灯 L都恰能正常工作。已知指示灯 L的电阻为 R0,额定电流为 I,电动机 M的线圈电阻为 R,则下列说法中正确的是( ) A.电动机的额定电压 为 IR B.电动机的输出功率为 IE-I2R C.电源的输出功率为 IE-I2r D.整个电路的热功率为 I2(R+R0+r) 4.(2017 北京朝阳期末 ,5)现有规格为 “220
3、 V,36 W” 的排气扇 ,如图所示 ,排气扇电动机的线圈电阻为40 。当正常工作时 ,排气扇的 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A.通电电流计算式为 I= A B.输出功率计算式为 P 出 =(36- ) W C.发热功率计算式为 P 热 =( )240 W D.电功率大于 36 W 5.(2015 北京理综 ,19,6分 )如图所示 ,其中电流表 A的量程为 0.6 A,表盘均 匀划分为 30个小格 ,每一小格表示 0.02 A;R1的阻值等于电流表内阻的 ;R2的阻值等于电流表内阻的 2倍。若用电流表 A的表盘刻度表示流过接线柱 1的电流值 ,则下列分析正确的是 ( ) A.将接线
4、柱 1、 2接入电路时 ,每一小格表示 0.04 A B.将接线柱 1、 2接入电路时 ,每一小格表示 0.02 A C.将接线柱 1、 3接入电路时 ,每一小格表示 0.06 A D.将接线柱 1、 3接入电路时 ,每一小格表示 0.01 A 6.(2018 北京西城期末 )在如图所示的电路中 ,电压表、电流表均为理想电表。电源电动势为 12 V,内 阻为 1 , 电动机线圈电阻为 0.5 。开关闭合 ,电动机正常工作 ,电压表示数为 10 V。则 ( ) A.电源两端的电压为 12 V B.电源的输出功率为 24 W C.电动机消耗的电功率为 80 W 【 精品教育资源文库 】 D.电动
5、机所做机械功的功率为 18 W 7.(2017 北京丰台二模 ,20)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 I0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 R1=6 , 临界电流 I0=0.6 A,限流电阻 R2=12 , 灯泡 L上标有 “6 V,3 W” 字样 ,电源电动势 E=6 V,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 ,通过灯泡 L的电流为 0.5 A
6、 B.当灯泡正常发光时 ,通过 R2的电流为 0.5 A C.当灯泡 L发生故障短路时 ,通过 R1的电流为 1 A D.当灯泡 L发生故障短路时 ,通过 R2的电流为 0.5 A 8.四川省 “ 十二五 ” 水利发展规划指出 ,若按现有供水能力测算 ,我省供水缺口极大 ,蓄引提水是目前解决供水问题 的重要手段之一。某地要把河水抽高 20 m,进入蓄水池 ,用一台电动机通过传动效率为 80% 的皮带 ,带动效率为 60% 的离心水泵工作。工作电压为 380 V,此时输入电动机的电功率为 19 kW,电动机的内阻为 0.4 。已知水的密度为 110 3 kg/m3,重力加速度取 10 m/s2。
7、求 : (1)电动机内阻消耗的热功率 ; (2)将蓄水池蓄入 864 m3的水需要的时间 (不计进、出水口的水流速度 )。 【 精品教育资源文库 】 综合提能 1.两根不同金属导体制成的长度相等、横截面积相同的圆柱形杆 ,串联后接在某一直流电源两 端 ,如图所示。已知杆 a的质量小于杆 b的质量 ,杆 a金属的摩尔质量小于杆 b金属的摩尔质量 ,杆 a的电阻大于杆b 的电阻 ,假设每种金属的每个原子都提供相同数目的自由电子 (载流子 )。当电流达到稳恒时 ,若 a、 b内存在电场 ,则该电场可视为匀强电场。下面结论中正确的是 ( ) A.两杆内的电场强度都不等于零 ,且 a内的场强大于 b内
8、的场强 B.两杆内的电场强度都等于零 C.两杆内载流子定向运动的速率一定相等 D.a 内载流子定向运动的速率一定大于 b内载流子定向运动的速率 2.如图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 ( ) A.电热丝的电阻为 55 B.电动机线圈的电阻为 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.
9、当电吹风吹热风时 ,电动机每秒钟消耗的电能为 1 000 J 3.(2017 北京西城期末 ,14)(多选 )电饭锅工作时有两种状态 :一种是 锅内的水烧开以前的加热状态 ,另一种是水烧开以后的保温状态。如图所示是电饭锅的电路图 ,R1是电阻 ,R2是加热用的电热丝 ,S是自动开关。下列说法正确的是 ( ) A.开关 S接通时 ,电饭锅处于保温状态 【 精品教育资源文库 】 B.开关 S接通时 ,电饭锅处于加热状态 C.当 R1R 2=11 时 ,R2在保温状态下的功率是加热状态下功率的一半 D.当 R1R 2=11 时 ,R2在保温状态下的功率是加热状态下功率的四分之一 4.(2016 北
10、京丰台一模 ,24)经典电磁理论认为 :当金属导体两端电压稳定后 ,导体中产生恒定电场 ,这种恒定电场的性质与静电 场相同。由于恒定电场的作用 ,导体内自由电子定向移动的速率增加 ,而运动过程中会与导体内不动的粒子发生碰撞从而减速 ,可认为自由电子定向移动的平均速率不随时间变化。金属电阻反映的是定向移动的自由电子与不动的粒子的碰撞。假设碰撞后自由电子定向移动的速度全部消失 ,碰撞时间不计。 某种金属中单位体积内的自由电子数量为 n,自由电子的质量为 m,带电荷量为 e。 现取由该种金属制成的长为 L,横截面积为 S的圆柱形金属导体 ,将其两端加上恒定电压 U,自由电子连续两次与不动的粒子碰撞的
11、时间间隔平均值为 t0。如图所示。 (1)求金属导体 中自由电子定向移动受到的电场力大小 ; (2)求金属导体中的电流 I; (3)电阻的定义式为 R= ,电阻定律 R= 是由实验得出的。事实上 ,不同途径认识的物理量之间存在着深刻的本质联系 ,请从电阻的定义式出发 ,推导金属导体的电阻定律 ,并分析影响电阻率 的因素。 【 精品教育资源文库 】 答案精解精析 基础巩固 1.C 电流的定义式 I= ,即单位时间通过导体截面的电荷量 ,由题意知整段导体总电荷量 Q=qLS,L为导体长度 ,t= ,所以等效电流大小 I= = =qvS,C项正确。 2.B 由题意可知 ,对于电子有 Ee=kv,又
12、 E= ,U=IR,I=nevS,联立解得 R= 。 3.CD 电动机属非纯电阻电器 ,欧姆定律不适用 ,其电压不能用 U=IR计算 ,电动机额定电压应为E-I(r+R0);选项 A错误。电动机的输出机械功率为 IE-I2(r+R0+R),故 B选项错误 ;电源的输出功率为 IE-I2r,整个电路的热功率为 I2(R+R0+r),故 C、 D项正确。 4.C 由于排气扇为非纯电阻电器 ,不满足欧姆定律 R= ,根据公式 P=UI知 ,该排气扇正常工作时的电流I= = A,A错误。发热功率 P 热 =( )240 W, 输出功率 P 出 =P 总 -P 热 =36-( )240W,B 错误 ,C
13、正确 ;因为排气扇正常工作 ,电功率等于 36 W,D错误。 5.C 设电流表的内阻为 RA,则 R1= RA,R2=2RA,将接线柱 1、 2接入电路时 ,流过接线柱 1 的电流 I1=3I0,其中I0为流过电流表 A的电流 ,因此每一小格表示 0.06 A;将接线柱 1、 3接入电路时 ,流过接线柱 1的电流I1=3I0,其中 I0为流过电流表 A的电流 ,因此每一小格表示 0.06 A。选项 A、 B、 D错误 ,C正确。 6.D 电源两端的电压 U=E-Ir=10 V,可得 I=2 A,电源的输出功率 P 出 =UI=20 W,A、 B错误。电动机消耗的电功率 P=UI=20 W,电动
14、机所做机械功的功率 P 机 =P-P 热 =UI-I2R=18 W,C错误、 D正确。 7.B 若灯泡正常发光 ,通过灯泡的额定电流 I= = =0.5 A,电阻 R2被短路 ,A对 ,B错。 若灯泡被短路 ,电源内阻忽略不计 ,电路中电流无穷大 ,大于 I0=0.6 A,超导部件由超导态转变为正常态 ,则 R1=6 ,I 干 = = =1.5 A,则通过 R1的电流为 1 A,通过 R2的电流为 0.5 A,C、 D对。 8.答案 (1)110 3 W (2)210 4 s 解析 (1)设电动机的电功率为 P,则 P=UI 【 精品教育资源文库 】 设电动机内阻 r上消耗的热功率为 Pr,
15、则 Pr=I2r 代入数据解得 Pr=110 3 W (2)设蓄水总质量为 M,所用抽水时间为 t。已知抽水高度为 h,容积为 V,水的密度为 , 则 M=V 设质量为 M的河水增加的重力势能为 E p,则 E p=Mgh 设电动机的输出功率为 P0,则 P0=P-Pr 根据能量守恒定律得 P0t60%80%=E p 代入数据解得 t=210 4 s 综合提能 1.A 两杆串联 ,所以电流相等 ,因为 RaRb,由欧姆定律可知 UaUb,根据关系式 U=Ed可知 ,两杆内电场强度都不为零 ,且 a内的电场强度大于 b内的电场强度 ,所以 A正确、 B错误 ;根据 I=nqSv可知载流子的定向运动速率 v= ,由题意无法确定两杆内单位体积内的自由电荷数 n的大小关系 ,所以无法确定定向运动速率的大小关系 ,故 C、 D错误。 2.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,每秒钟消耗的电能为 880 J,对电热丝 ,由 P= 得电热丝的电阻为 R= = =55 , 选项 A正确 ,选项 C错误 ;由题给条件无法计算电动机线圈的电阻 ,选项 B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。 3.BD 当开关 S断开时 ,R1与 R2串联 ,当开关 S
