高中物理【电路的基本概念和规律】典型题(带解析)

高中物理【电路的基本概念和规律】典型题1．关于电流，下列说法中正确的是( ) A ．通过导体横截面的电荷量越多，电流越大 B ．电子运动的速率越大，电流越大C ．单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大D ．因为电流有方向，所以电流是矢量解析：选C ．电流的大小等于单位时间内通过导体横截面的电荷量，故A 错误，C 正确；电流的微观表达式I ＝neS v ，电流的大小由单位体积的电荷数、每个电荷所带电荷量、导体的横截面积和电荷定向移动的速率共同决定，故B 错误；矢量运算遵循平行四边形定则，标量的运算遵循代数法则，电流的运算遵循代数法则，故电流是标量，故D 错误．2．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cB ．I neS C ．ρI neSmD ．mIneS ρ解析：选D ．由电流表达式I ＝n ′eS v 可得v ＝I n ′eS，其中n ′＝n m ρ＝n ρm ，故v ＝mIneS ρ，D对．3．在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U 的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S 、电流为I 的电子束．已知电子的电荷量为e 、质量为m ，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl 的电子束内的电子个数是( )A ．I Δl eSm 2eU B ．I Δl e m 2eU C ．I eSm 2eUD ．IS Δlem 2eU解析：选B ．在加速电场中有eU ＝12m v 2，得v ＝2eUm.在刚射出加速电场时，一小段长为Δl 的电子束内电荷量为q ＝I Δt ＝I Δl v ，则电子个数n ＝q e ＝I Δlem2eU，B 正确． 4．一个内电阻可以忽略的电源，给装满绝缘圆管的水银供电，通过水银的电流为0.1 A ．若把全部水银倒在一个内径大一倍的绝缘圆管内(恰好能装满圆管)，那么通过水银的电流将是( )A ．0.4 AB ．0.8 AC ．1.6 AD ．3.2 A解析：选C ．大圆管内径大一倍，即横截面积变为原来的4倍，由于水银体积不变，故水银柱长度变为原来的14，则电阻变为原来的116，因所加电压不变，由欧姆定律知电流变为原来的16倍．5．有一个直流电动机，把它接入0.2 V 电压的电路中，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A ；若把电动机接入2 V 电压的电路中，正常工作时的电流是1 A ，此时，电动机的输出功率是P 出；如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是P 热，则( )A ．P 出＝2 W ，P 热＝0.5 WB ．P 出＝1.5 W ，P 热＝8 WC ．P 出＝2 W ，P 热＝8 WD ．P 出＝1.5 W ，P 热＝0.5 W 解析：选B ．电动机不转，r ＝U 1I 1＝0.5 Ω.正常工作时，P 电＝U 2I 2＝2×1 W ＝2 W ，P 热′＝I 22r ＝0.5 W ，故P 出＝P 电－P 热′＝1.5 W ．转子突然被卡住，相当于纯电阻，此时I 3＝20.5 A ＝4 A ，P 热＝I 23r ＝8 W ，故B 正确．6．两根用同种材料制成的电阻丝甲和乙，甲电阻丝的长度和直径分别为l 和d ；乙电阻丝的长度和直径分别为2l 和2d .将甲、乙两根电阻丝分别接入电路时，如果两电阻丝消耗的电功率相等，则加在两根电阻丝上的电压的比值应满足( )A ．U 甲U 乙＝1B ．U 甲U 乙＝22 C ．U 甲U 乙＝ 2D ．U 甲U 乙＝2 解析：选C ．U 2甲U 2乙＝P 甲R 甲P 乙R 乙＝R 甲R 乙＝ρl π⎝⎛⎭⎫d 22∶ρ2lπ⎝⎛⎭⎫2d 22＝2，所以加在两根电阻丝上的电压的比值应满足U 甲U 乙＝2，故C 正确．7．某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示，则下列说法中正确的是( )A ．加5 V 电压时，导体的电阻约是5 ΩB ．加11 V 电压时，导体的电阻约是1.4 ΩC ．由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小D ．此导体为线性元件解析：选A ．对某些导电器材，其伏安特性曲线不是直线，但曲线上某一点的UI 值仍表示该点所对应的电阻值．当导体加5 V 电压时，电阻R 1＝UI ＝5 Ω，A 正确；当导体加11 V电压时，由题图知电流约为1.4 A ，电阻R 2大于1.4 Ω，B 错误；当电压增大时，UI 值增大，导体为非线性元件，C 、D 错误．8．在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路．当调节滑动变阻器R ，使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为1.0 A 和1.0 V ；重新调节R ，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A 和15.0 V ．则当这台电动机正常运转时( )A ．电动机的内阻为7.5 ΩB ．电动机的内阻为2.0 ΩC ．电动机的输出功率为30.0 WD ．电动机的输出功率为26.0 W解析：选D ．因为电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为1.0 A 和1.0 V ，电动机在没有将电能转化为机械能时属于纯电阻元件，故电动机的内阻r ＝U 1I 1＝1.0 V1.0 A ＝1.0Ω，选项A 、B 错误；当电动机正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A 和15.0 V ，则电动机的总功率为P 总＝U 2I 2＝15.0 V ×2.0 A ＝30.0 W ，此时电动机的发热功率为P 热＝I 22r ＝(2.0 A)2×1.0 Ω＝4.0 W ，故电动机的输出功率为P 出＝P 总－P 热＝30.0 W －4.0 W ＝26.0 W ，选项C 错误，D 正确．9．为了生活方便，电热水壶已进入千家万户，如果将一电热水壶接在220 V 的电源两端，经时间t 0电热水壶的开关自动切断，假设热量的损失不计、加热丝的阻值不受温度的影响．则( )A ．如果将电热水壶接在110 V 的电源两端，需经2t 0的时间电热水壶的开关自动切断B ．如果将电热水壶接在110 V 的电源两端，需经16t 0的时间电热水壶的开关自动切断C ．如果将电热水壶接在55 V 的电源两端，需经4t 0的时间电热水壶的开关自动切断D ．如果将电热水壶接在55 V 的电源两端，需经16t 0的时间电热水壶的开关自动切断 解析：选D ．根据公式Q ＝U 2R t 可知，煮沸一壶水所需的热量为Q ＝U 2R t 0，当电压变为原来的 12时，所需热量没变，因此时间要变为原来的4倍，即4t 0，A 、B 错误；当电压变为原来的14时，时间要变为原来的16倍，即16t 0，C 错误，D 正确．10．一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 变化的关系图象如图甲所示，若将它与两个标准电阻R 1、R 2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R 1、R 2消耗的电功率分别是P D 、P 1、P 2，则下列说法中正确的是( )A ．P 1＝4P 2B ．P D ＝P4C ．PD ＝P 2D ．P 1＜4P 2解析：选D ．由于电阻器D 与两个标准电阻R 1、R 2并联后接在电压恒为U 的电源两端时，三者功率相同，则此时三者电阻相等．当三者按照题图乙所示的电路连接时，电阻器D 两端的电压小于U ，由题图甲可知，电阻器D 的电阻增大，则有R D ＞R 1＝R 2，而R D 与R 2并联，电压相等，根据P ＝U 2R ，则有P D ＜P 2，C 错误；由欧姆定律可知，电流I D ＜I 2，又I 1＝I 2＋I D ，故I 1＜2I 2，根据P ＝I 2R ，则有P 1＜4P 2，A 错误，D 正确；由于电阻器D 与电阻R 2的并联电阻R ＜R 1，所以D 两端的电压小于U 2，且D 阻值变大，则P D ＜P4，B 错误．11．(多选)如图所示，用输出电压为1.4 V 、输出电流为100 mA 的充电器对内阻为2 Ω的镍—氢电池充电．下列说法正确的是( )A ．电能转化为化学能的功率为0.12 WB ．充电器输出的电功率为0.14 WC ．充电时，电池消耗的热功率为0.02 WD ．充电器把0.14 W 的功率储存在电池内解析：选ABC ．充电器的输出功率为P 出＝IU ＝0.1×1.4 W ＝0.14 W ，故B 正确；电池消耗的热功率为：P 热＝I 2r ＝0.12×2 W ＝0.02 W ，故C 正确；电能转化为化学能的功率为：P 转＝P 出－P 热＝0.12 W ，故A 正确，D 错误．12．(多选)如表所示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 WA 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：选AD ．由于U ＝48 V ，I ＝12 A ，则P ＝IU ＝576 W ，故选项A 正确；因P 入＝P出＋I 2r ，r ＝P 入－P 出I 2＝576－350122Ω＝1.57 Ω，故选项B 错误；由P 出＝F v ＝F f v ，F ＝F f ＝63 N ，故选项C 错误，D 正确．13．如图所示，P 为一块半圆形薄电阻合金片，先将它按图甲方式接在电极A 、B 之间，然后将它再按图乙方式接在电极C 、D 之间，设AB 、CD 之间的电压是相同的，则这两种接法电阻大小关系为( )A ．R 甲＝12R 乙B ．R 甲＝14R 乙C ．R 甲＝2R 乙D ．R 甲＝4R 乙解析：选B ．将四分之一圆形薄合金片看成一个电阻，设为r ，图甲中等效为两个电阻并联，R 甲＝r 2，图乙中等效为两个电阻串联，R 乙＝2r ，所以R 甲＝14R 乙，所以B 正确．14．(多选)如图所示，一台电动机提着质量为m 的物体，以速度v 匀速上升，已知电动机线圈的电阻为R ，电源电动势为E ，通过电源的电流为I ，当地重力加速度为g ，忽略一切阻力及导线电阻，则( )A ．电源内阻r ＝EI －RB ．电源内阻r ＝E I －mg vI2－RC ．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变大D ．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变小解析：选BC ．含有电动机的电路不是纯电阻电路，欧姆定律不再适用，A 错误；由能量守恒定律可得EI ＝I 2r ＋mg v ＋I 2R ，解得r ＝E I －mg vI 2－R ，B 正确；如果电动机转轴被卡住，则E ＝I ′(R ＋r )，电流增大，较短时间内，电源消耗的功率变大，较长时间的话，会出现烧坏电源的现象，C 正确，D 错误．。