高考物理一轮复习课时练27电阻定律欧姆定律焦耳定律含解析新人教版

电阻定律欧姆定律焦耳定律
1.(电流)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.I
neS
C.ρI neSm
D.mI
neSρ
2.(电阻定律)有Ⅰ、Ⅱ两根不同材料的电阻丝,长度之比为l1∶l2=1∶5,横截面积之比为S1∶
S2=2∶3,电阻之比为R1∶R2=2∶5,外加电压之比为U1∶U2=1∶2,则它们的电阻率之比为
()
A.2∶3
B.4∶3
C.3∶4
D.8∶3
3.(电功率)(2020浙江宁波高三下学期二模)有一位同学想估算一下全校学生在家上直播课时消耗的总电能,他查阅了相关资料,信息如下表:
仅考虑信息表中的用电器,试估算全校学生在家上直播课时一天消耗的总电能约为()
A.4.1×105 J
B.8.9×108 J
C.1.5×109 J
D.2.0×109 J
4.(电阻率、电导率)(2020湖南张家界模拟)电导率σ是电阻率ρ的倒数,即σ=1
ρ。

下列说法正确的是()
A.电导率的单位是1
Ω·m
B.材料的电导率与材料的形状有关
C.材料的电导率越小,其导电性能越强
D.电导率大小与温度无关
5.(伏安特性曲线)(2020北京顺义高三下学期模拟)某研究性学习小组描绘了三种电学元件的伏安特性曲线,如图所示,下列判断中正确的是()
A.图甲反映该电学元件的导电性能随电压的增大而增强
B.图乙反映该电学元件的导电性能随温度的升高而减弱
C.图丙反映该电学元件加正向电压和反向电压时导电性能一样
D.图丙反映该电学元件如果加上较高的反向电压(大于40 V)时,反向电流急剧变大
6.(电功率、焦耳定律)某简易电吹风简化电路如图所示,其主要部件为电动机M和电热丝,部分技术参数如下表,电吹风在220 V电压下工作。

下列说法正确的是()
A.开关S1、S2都闭合时电吹风吹冷风
B.该电吹风中电动机的内电阻为440 Ω
C.吹热风时电热丝的功率为990 W
D.吹热风时通过电热丝的电流为4 A
素养综合练
7.(2020河北衡水高三第二次质检)如图所示的U-I图像中,甲为某电池的路端电压与电流的关系图线,乙、丙为两种电子元件的U-I图线,三个图线交于同一点,若电池的电动势不变,内阻变大,再将乙、丙分别接在这个电池两端,乙、丙元件两端的电压分别为U1、U2,通过两元件的电流分别为I1、I2,则下列关系正确的是()
A.U1>U2
B.I1>I2
C.U1I1>U2I2
D.U1
I1>U2
I2
8.(2020上海高三一模)如图所示,A、B两盏电灯的额定电压都为110 V,额定功率分别为P A=25 W,P B=100 W。

把它们接到220 V的电路上,下面四种接法中,两灯不可能正常发光的是()
9.
(2020山东泰安模拟)如图所示为一提升重物用的直流电动机工作时的电路图。

电动机内电阻r=0.8 Ω,电路中另一电阻R=10 Ω,直流电压U=160 V,理想电压表示数U V=110 V。

试求:
(1)通过电动机的电流;
(2)输入电动机的电功率;
(3)若电动机以v=1 m/s匀速竖直向上提升重物,求该重物的质量。

(g取10 m/s2)
10.(2020北京延庆高三下学期模拟)对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质。

一段横截面积为S、长为l的直导线,单位体积内有n个自由电子,一个电子的电荷量为e。

该导线通有恒定电流时,导线两端的电势差为U,假设自由电子定向移动的速率均为v。

(1)求导线中的电流I。

(2)所谓电流做功,实质上是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。

为了求解在时间t内电流做功W为多少,小红和小明给出了不同的想法:
小红记得老师上课讲过,W=UIt,因此将第(1)问求出的I代入,就可以得到W的表达式,但是小红不记得老师是怎样得出W=UIt这个公式的。

小明提出,既然电流做功是导线中的恒定电场对自
,设导体中全部电由电荷的静电力做功,那么应该先求出导线中的恒定电场的电场强度,即E=U
l
荷为q后,再求出电场力做的功W=qEvt=q U
vt,但是小明没有得出W=UIt的结果。

l
请问你认为小红和小明的说法对吗?若小红的说法对,请给出公式的推导过程;若小明的说法对,请补充完善这个问题中电流做功的求解过程。

(3)为了更好地描述某个小区域的电流分布情况,物理学家引入了电流密度这一物理量,定义其大小为单位时间内通过单位面积的电荷量。

若已知该导线中的电流密度为j,导线的电阻率为ρ, =jρ。

试证明:U
l
参考答案
课时规范练27 电阻定律
欧姆定律 焦耳定律
1.D 由电流表达式I=n'eSv 可得v=I
n 'eS ,其中n'=n
m ρ=nρ
m ,故v=mI
neSρ,选项D 正确。

2.B 由R=ρl 得ρ=RS ,ρ1∶ρ2=R 1S 1l
2221
=4∶3,选项B 正确。

3.C 学生每天在线学习的时间t=0.5×6h +2h =5h =1.8×104s,学生每天使用电脑的总功率P 1=50×2000×0.8W =8×104W,学生每天使用手机的总功率
P 2=5×2000×0.2W =2×103W,学生每天学习使用手机和电脑需要消耗的电能为E=(P 1+P 2)·t=1.48×109J,故只有选项C 正确。

4.A 根据R=ρL
S ,得σ=1
ρ=L
RS ,则电导率的单位是m
Ω·m 2=1
Ω·m ,故A 正确;材料的电导率与材料的形状无关,故B 错误;材料的电导率越小,电阻率越大,则其导电性能越弱,故C 错误;导体的电阻率与温度有关,则电导率大小与温度有关,故D 错误。

5.D 由题图甲可知随着电压增加图线斜率不变,即该元件电阻阻值的倒数不变,阻值不变,导电性能不变,故A 错误;由题图乙可知随着电压增加图线斜率变小,该元件电阻阻值的倒数变小,阻值增加,导电性能随电压的增大而减弱,但不能说明和温度的关系,故B 错误;由题图丙可知加正向电压和反向电压时图线关于原点不对称,因为横坐标不一样的,故导电性能不一样,故C 错误;根据题图丙可知该电学元件如果加上较高的反向电压(大于40V)时,反向电流急剧变大,故D 正确。

6.D 由题中电路图可知,开关S 1、S 2都闭合时,电动机和电热丝同时接入电路,电吹风吹热风,故A 错误;只闭合开关S 2时,仅电动机接入电路,若电动机为纯电阻,则电阻为
r=2202
110Ω=440Ω,由于电动机为非纯电阻,故电动机内电阻不为
440Ω,故B 错误;
开关S 1、S 2都闭合时,电动机和电热丝同时接入电路,电吹风吹热风,总功率为990W,即为电动机的功率和电热丝的功率之和,则吹热风时电热丝的功率为880W,故C 错误;吹热风时电热丝的功率为880W,通过电热丝的电流为I=880
220A =4A,故D 正确。

7.B
当电池的内阻增大后,电池的U -I 图像变为虚线,如图所示,可知U 1<U 2,I 1>I 2,故A 错误、B 正确;两元件消耗的功率分别为I 1U 1、I 2U 2,由U 1<U 2、I 1>I 2知不能确定图中虚线所围矩形面积的大小关系,因而不能确定两元件消耗功率的大小关系,故C 错误;由图像看出U
1I 1和U
2I 2分别为两条割线的斜率,U
1I 1<U
2I 2,D 错误。

8.A 根据公式
P=U 2
R 可知,灯泡A 的电阻
R A =U A 2P
A
=
1102
25
Ω=484Ω,灯泡B 的电阻
R B =U B 2
P
B
=
1102
100
Ω=121Ω。

选项A 中灯泡B 和可变电阻并联后又和灯泡A 串联,灯
泡要想正常工作,必须满足灯泡B 与可变电阻并联后和灯泡A 的电阻相等;并联电路,电阻更小;故灯泡A 和灯泡B 不能正常工作,故A 符合题意。

选项B 中灯泡A 和可变电阻并联后又和灯泡B 串联,灯泡要想正常工作,必须满足灯泡A 与可变电阻并联后和灯泡B 的电阻相等;并联电路中,电阻越并越小,小于任何一个分电阻,所以此电路中灯泡A 和灯泡B 能正常工作,故B 不符合题意。

选项C 中两灯都可以正常工作,故C 不符合题意;选项D 中灯泡A 和灯泡B 并联后又与可变电阻串联,灯泡要想正常工作,必须满足灯泡A 与灯泡B 并联后和可变电阻R 的阻值相等;通过调节电阻使两灯泡的电压为110V,可以正常发光,故D 不符合题意。

9.答案(1)5 A (2)550 W (3)53 kg
解析(1)由电路中的电压关系可得电阻R 的分压U R =U-U V =160V -110V =50V,
流过电阻R 的电流I R =U R
R =50
10A =5A,即通过电动机的电流I M =I R =5A 。

(2)电动机的分压U M =U V =110V, 输入电动机的电功率P 电=I M U M =550W 。

(3)电动机的发热功率P 热=I M 2r=20W, 电动机输出的机械功率P 出=P 电-P 热=530W, 又因为P 出=mgv ,所以m=P 出
gv =53kg 。

10.答案(1)neSv(2)见解析(3)见解析
解析(1)电流定义式I=Q
t
,在t时间内,流过横截面的电荷量Q=nSvte,因此I=neSv。

(2)小红和小明说的都有一定道理。

a.小红的说法对。

由于I=Q
t
,故在t时间内通过某一横截面的电荷量Q=It,对于一段导线来说,每个横截面通过的电荷量均为Q,则从两端来看,相当于Q的电荷电势降低了U,则W=QU=UIt。

b.小明的说法对。

恒定电场的电场强度E=U
l
,导体中全部电荷为q=nSle,
电场力做的功W=qEvt=q U
l
vt=nSel U
l
vt=nSevUt;
又因为I=neSv,故W=UIt。

(3)由欧姆定律U=IR和电阻定律R=ρl
S ,得U=Iρl
S
,则U
l
=ρI
S
,
由电流密度的定义j=Q
St =I
S
,
得U
l
=jρ。