物理3-1人教版 精品习题恒定电路

一、电源(阅读教材第41页第2段至第3段) 1．定义：能把电子从正极搬运到负极的装置． 2．作用：(1)维持电路两端有一定的电势差． (2)使闭合电路中保持持续的电流． 2．恒定电流(1)定义：大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流．(2)公式：I ＝qt 或q ＝It ，其中：I 表示电流，q 表示在时间t 内通过导体横截面的电荷量．（3）不同导体中电流的计算方法1．金属导体中的自由电荷只有自由电子，运用I ＝qt 计算时，q 是某一时间内通过金属导体横截面的电子的电荷量．2．电解液中的自由电荷是正、负离子，运用I ＝qt 计算时，q 应是同一时间内正、负两种离子通过横截面的电荷量的绝对值之和．1.如图所示，在NaCl 溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图中所示，若测得2 s 内分别有1.0×1018个Na ＋和Cl －通过溶液内部的横截面M ，溶液中的电流方向如何？电流为多大？[答案] 由A 流向B 0.16 A有些电流，并不是导体内电荷的定向移动形成的，如电子绕核运动，经电场加速的粒子流、带电体的运动等，可以通过等效方法用I ＝qt求解等效电流．1.已知电子的电荷量为e ，质量为m .氢原子的电子在原子核的静电力吸引下做半径为r 的匀速圆周运动，则电子运动形成的等效电流大小为多少？[答案] e 2 kmr2πr 2m2.(2015·福建宁德一中高二检测)半径为 R 的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q ，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流应满足( )A ．若ω不变而使电荷量Q 变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍B ．若电荷量Q 不变而使ω变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍C ．若使ω、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大D ．若使ω、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小 [答案] AB电流的微观表达式I ＝nqSv 各字母的的物理意义？8．(多选)一横截面积为S 的铜导线，流经其中的电流为I ，设单位体积的导线中有n 个自由电子，电子的电荷量为q .此时电子的定向移动速度为v ，在t 时间内，通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为( )A ．n v StB ．n v tC ．It /qD ．It /(Sq ) 解析：选AC.一、电源(阅读教材第43页第1段至第4段)1．非静电力的作用：把正电荷从负极搬运到正极，同时在该过程中非静电力做功，使电荷的电势能增加．2．电源概念：电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置． 1.(1)在电源内部，电荷移动过程中，电场力做负功，电荷电势能增加．( ) (2)在电源内部，电荷移动过程中，非静电力做正功，电荷电势能减少．( ) (3)所有的电源，均是将化学能转化为电势能的装置．( ) 提示：(1)√ (2)× (3)× 1．电动势(1)物理意义：表征电源把其他形式的能转化为电势能本领的物理量．(2)定义：电动势指在电源内部，非静电力把正电荷由负极移送到正极，非静电力所做的功W 与移送电荷q 的比值，用E 表示，即E ＝Wq．2．公式E ＝Wq 是电动势的定义式而不是决定式，E 的大小与W 和q 无关，是由电源自身的性质决定的．电动势不同，表示将其他形式的能转化为电势能的本领不同．4．容量：指电池放电时能输出的总电荷量．其单位是A ·h 或mA ·h.2.(1)电动势在数值上等于一秒内非静电力所做的功．( )(2)电动势相同的电池，内阻也一定相同．( ) (3)容量越大的电池，储存的化学能越多．( ) 提示：(1)× (2)× (3)×1.下列关于电动势E 的说法中正确的是( )A ．电动势E 的大小与非静电力所做的功W 的大小成正比，与移送电荷量q 的大小成反比B ．电动势E 是由电源本身决定的，跟电源的体积和外电路均无关C ．电动势E 是表征电源把其他形式的能转化为电势能本领大小的物理量D ．电动势E 的单位与电势差的单位相同，故两者在本质上相同 [答案] BC[范例] 如图为一块手机电池的背面印有的一些符号，下列说法正确的是( )A ．该电池放电时能输出的总电荷量为1 800 CB ．该电池的电动势为3.6 VC ．若电池以10 mA 的电流工作，可用50小时D ．若两块电池串联使用总电动势为7.2 V ，容量为1 000 mA ·h 答案] ABC1．电源电动势的大小反映的是( )A ．电源把电势能转化成其他形式的能的本领的大小B ．电源把其他形式的能转化为电势能的本领的大小C ．电源单位时间内传送电荷量的多少D ．电流做功的快慢解析：选B3．一台发电机用0.5 A 的电流向外输电，在1 min 内将180 J 的机械能转化为电能，则发电机的电动势为( )A ．6 VB ．360 VC ．120 VD ．12 V 解析：选A.4．“神舟”载人飞船上的电子仪器及各种动作的控制都是靠太阳能电池供电的．由于光照而产生电动势的现象称为光伏效应．“神舟”飞船上的太阳能电池就是依靠光伏效应设计的单晶硅太阳能电池．在正常照射下，太阳能电池的光电转换效率可达23%.单片单晶硅太阳能电池可产生0.6 V 的电动势，可获得0.1 A 的电流，求每秒照射到这种太阳能电池上太阳光的能量是( )A ．0.24 JB ．0.25 JC ．0.26 JD ．0.28 J 解析：选C8．电动势为20 V 的电源向外供电，已知它在1 min 时间内移动120 C 的电荷量，则：(1)这个回路中的电流是多大？ (2)电源产生了多少电能？ 答案：(1)2 A (2)2 400 J 一、欧姆定律1．电阻(1)定义：导体两端的电压与通过的电流的比值叫做导体的电阻．(2)定义式：R ＝UI．(3)物理意义：反映导体对电流的阻碍作用． ．欧姆定律(1)内容：导体中的电流跟导体两端的电压U 成正比，跟导体的电阻R 成反比． (2)公式：I ＝UR．(3)适用条件：欧姆定律对金属导体和电解质溶液适用，但对气态导体和半导体元件并不适用．拓展延伸►———————————————————(解疑难)1．R ＝UI 是比值法定义电阻的定义式，导体的电阻R 由导体本身的性质决定，不是由U和I 决定的．对于某一导体，它的电阻R 不变，它的电压U 和电流I 成正比．2．I ＝UR 是欧姆定律的数学表达式，它反映了导体中电流与电压、电阻的比例关系．常用于计算一段电路加上一定电压时产生的电流，适用条件是金属或电解液导电(纯电阻电路)．1.(1)由R ＝UI知，电阻与其两端的电压成正比，与通过它的电流成反比．( )(2)R ＝U I 与I ＝UR 只是形式不同，没有区别．( )(3)欧姆定律并非对所有的导体都适用．( ) 提示：(1)× (2)× (3)√1.若加在某导体两端的电压变为原来的35时，导体中的电流减小了0.4 A ，如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流多大？[答案] 2.0 A典型问题——处理I －U 或U －I 图象时的易错点1．若I －U 或U －I 图线是过原点的直线，k 为直线的斜率，则在I －U 图象中，R ＝UI ＝ΔU ΔI ＝1k；在U －I 图象中，R ＝U I ＝ΔUΔI ＝k .2．若I －U 或U －I 图线是曲线，k 为曲线上某点切线的斜率，则在I －U 图象中，R ＝UI ≠1k ；在U －I 图象中，R ＝UI ≠k .2.如图所示的图象所对应的两个导体为R 1、R 2，则： (1)电阻R 1∶R 2为多少？(2)若两个导体中的电流相等(不为零)时，电压之比U 1∶U 2为多少？(3)若两个导体中的电压相等(不为零)时，电流之比I 1∶I 2为多少？ [答案] (1)3∶1 (2)3∶1 (3)1∶3如图所示为某电阻的伏安特性曲线，则所加电压为5 V 时该电阻的阻值为多大？答案：2.5 Ω7．灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大，加在灯泡两端的电压较小时，通过灯泡的电流也较小，灯丝的温度较低．加在灯泡两端的电压较大时，通过灯泡的电流也较大，灯丝的温度较高，已知一只灯泡两端的电压为1 V 时，通过灯泡的电流为0.5 A ，灯泡两端的电压为3 V 时，通过灯泡的电流为1 A ，则灯泡两端电压为2 V 时，通过灯泡的电流可能是 ( )A ．0.5 AB ．0.6 AC ．0.8 AD ．1 A 解析：选C.1．串联和并联 (1)串联把几个导体依次首尾相连，接入电路，这样的连接方式叫做串联． (2)并联把几个导体的一端连在一起，另一端也连在一起，然后把这两端接入电路，这样的连接方式叫做并联．2．串联电路和并联电路的电流(1)串联电路各处的电流相等，即I ＝I 1＝I 2＝…＝I n ．(2)并联电路的总电流等于各支路电流之和，即I ＝I 1＋I 2＋…＋I n ． 3．串联电路和并联电路的电压(1)串联电路两端的总电压等于各部分电路电压之和，即U＝U1＋U2＋…＋U n．(2)并联电路的总电压与各支路电压相等，即U＝U1＝U2＝…＝U n．4．串联电路和并联电路的等效电阻(1)串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和，即R＝R1＋R2＋…＋R n．(2)并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和，即1R＝1R1＋1R2＋…＋1R n．拓展延伸►———————————————————(解疑难)1．关于电阻的几个常用推论(1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的电阻．(2)并联电路的总电阻小于其中任一支路的电阻．(3)多个电阻无论串联还是并联，其中任一电阻增大或减小，总电阻也随之增大或减小．(4)当一个大电阻和一个小电阻并联时，总电阻接近小电阻．(5)当一个大电阻和一个小电阻串联时，总电阻接近大电阻．2．关于电压和电流的分配关系(1)串联电路中各电阻两端的电压跟它们的阻值成正比．U1 R1＝U2R2＝…＝U nR n＝UR总(2)并联电路中通过各支路电阻的电流跟它们的阻值成反比．I1R1＝I2R2＝…＝I n R n＝I总R总1.(1)串联电路的总电流等于流过各电阻的电流之和．()(2)串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和．()(3)并联电路的总电阻一定大于每一个电阻的阻值．()提示：(1)×(2)√(3)×1.如图所示，R2＝R4，理想电压表V1的示数为70 V，理想电压表V2的示数为50 V，则A、B间的电压为()A．140 V B．120 VC．100 V D．无法计算[答案] B2.如图所示电路，R1＝2 Ω，R2＝3 Ω，R3＝4 Ω.(1)如果已知流过电阻R1的电流I1＝3 A，则干路电流多大？(2)如果已知干路电流I＝3 A，则流过每个电阻的电流多大？3. 由四个电阻连接成的电路如图所示．R1＝8 Ω，R2＝4 Ω，R3＝6 Ω，R4＝3 Ω.(1)求a、d之间的总电阻；(2)如果把42 V 的电压加在a 、d 两端，则通过每个电阻的电流是多少？ [解析] (1)由题图可知R cd ＝R 3R 4R 3＋R 4＝6×36＋3Ω＝2 Ω. 故R ad ＝R 1＋R 2＋R cd ＝8 Ω＋4 Ω＋2 Ω＝14 Ω. (2)由欧姆定律知I ＝U R ad ＝4214 A ＝3 A ，即为通过R 1、R 2的电流．设通过R 3、R 4的电流分别为I 3、I 4， 则由并联电路电压相等，得I 3R 3＝I 4R 4， 又I 3＋I 4＝3 A ，解得I 3＝1 A ，I 4＝2 A.U I1.已知电流表的内阻R g ＝120 Ω，满偏电流I g ＝3 mA ，要把它改装成量程是6 V 的电压表，应串联多大的电阻？要把它改装成量程是3 A 的电流表，应并联多大的电阻？[答案] 1 880 Ω 0.12 Ω2.如图所示是一个电流表、电压表两用的电路，电流表G 的量程是100 μA ，内阻是1 000 Ω.电阻R 1＝0.1 Ω，R 2＝99 k Ω，当双刀双掷开关合到a 、b 上时，电流表改装成什么表？其量程是多少？当双刀双掷开关合到c 、d 上时，电流表改装成什么表？其量程是多少？[解析] 当开关合到a 、b 上时，电路转换成如图甲所示的电路，此时小电阻R 1与电流表G 并联，R 1起分流作用，可作为大量程电流表使用．根据并联电路的特点有：(I －I g )R 1＝I g R g . 电流表量程为I ＝I g （R g ＋R 1）R 1＝0.000 1×（1 000＋0.1）0.1A ≈1 A.当开关合到c、d上时，电路变成如图乙所示的电路，此时大电阻R2与电流表G串联，R2起分压作用，所以电流表G改装成电压表．根据串联电路的特点，电压表量程为：U＝I g(R g＋R2)＝0.000 1×(1 000＋99 000) V＝10 V1．电流表的两种接法内接法外接法电流表的分压作用电压表的分流作用[范例]用如图所示的电路测量待测电阻R x的阻值时，下列关于由电表产生误差的说法中，正确的是()A．电压表的内电阻越小，测量越精确B．电流表的内电阻越小，测量越精确C．电压表的读数大于R x两端真实电压，R x的测量值大于真实值D．由于电流表的分流作用，使R x的测量值小于真实值[答案]BC的阻值，c端与b端相连如图所示，用电流表和电压表测量电阻R时，电流表示数为4.60 mA，电压表示数为2.50 V，c端与a端相连时，电流表示数为5.00 mA，电压表示数为2.30 V，比较这两次结果正确的是()A．电阻的真实值更接近543 Ω，且大于543 ΩB．电阻的真实值更接近543 Ω，且小于543 ΩC．电阻的真实值更接近460 Ω，且大于460 ΩD．电阻的真实值更接近460 Ω，且小于460 Ω解析：选B.2．电阻R1阻值为6 Ω，与电阻R2并联后接入电路中，通过它们的电流之比I1∶I2＝2∶3，则电阻R2的阻值和总电阻的阻值分别是()A．4 Ω 2.4 ΩB．4 Ω 3.6 ΩC．9 Ω 3.6 ΩD．9 Ω 4.5 Ω解析：选A3.(2015·襄阳高二检测)如图所示的电路，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，滑动触头P 滑动时，电路的总电阻发生变化，以下情况正确的是()A ．P 向左滑动，总电阻变小B ．P 向右滑动，总电阻变小C ．P 滑动到最左端时，总电阻为R 0D ．P 滑动到最右端时，总电阻为零 解析：选A7．电流表的内阻是R g ＝200 Ω，满刻度电流值是I g ＝500 μA ，现欲把此电流表改装成量程为1 V 的电压表，正确的方法是( )A ．应串联一个0.1 Ω的电阻B ．应并联一个0.1 Ω的电阻C ．应串联一个1 800 Ω的电阻D ．应并联一个1 800 Ω的电阻 解析：选C8．(多选)如图所示，甲、乙两个电路都由一个灵敏电流计G 和一个电阻箱R 组成，它们中一个是测电压的电压表，另一个是测电流的电流表，那么以下结论中正确的是( )A ．甲表是电流表，R 增大时量程增大B ．甲表是电流表，R 增大时量程减小C ．乙表是电压表，R 增大时量程减小D ．乙表是电压表，R 增大时量程增大 解析：选BD. ☆10.(2015·西安中学高二检测)如图所示，R1＝2 Ω，R 2＝3 Ω，滑动变阻器最大值R 3＝5 Ω，则当滑动触头从a 滑到b 的过程中，电流表示数的最小值为多少？解析：设触头上部分电阻为x Ω，则下部分为(5－x ) Ω，总电阻R ＝（2＋x ）（8－x ）2＋x ＋8－x ＝（2＋x ）（8－x ）10由数学知识可知当2＋x ＝8－x ，即x ＝3 Ω时，R 最大， 此时R max ＝5×510 Ω＝2.5 Ω电流表示数的最小值I min ＝U R max ＝52.5A ＝2 A. 答案：2 A 1．电功 (1)定义：电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U 、电路中的电流I 和通电时间t 三者的乘积．(2)公式：W ＝IUt . 2．电功率(1)定义：单位时间内电流所做的功．(2)公式：P ＝Wt＝IU ．(3)单位：瓦，符号：W.(4)意义：表示电流做功的快慢． 3．串、并联电路的功率分配关系(1)串联电路中各个电阻的电功率跟它的阻值成正比，即P 1R 1＝P 2R 2＝…＝P nR n＝I 2.(2)并联电路中各个电阻的电功率跟它的阻值成反比，即P 1R 1＝P 2R 2＝…＝P n R n ＝U 2.(3)无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率均等于电路中各电阻消耗的功率之和．1.(1)电流做功的实质是电场力对电荷做功．( ) (2)kW ·h 也称“度”，是电功率的单位．( ) (3)电功率越大，表示电流做功越多．( ) 提示：(1)√ (2)× (3)×1．焦耳定律(1)内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比．(2)公式：Q ＝I 2Rt ．(3)适用范围：任何电路． 2．热功率(1)定义：单位时间内产生的电热． (2)公式：P ＝Qt＝I 2R ．电功W 和电热Q 是两个不同的物理量，只有在纯电阻电路中，电功才等于电热，即W ＝Q ＝UIt ＝I 2Rt ＝U 2Rt ；在非纯电阻电路中，电功大于电热，即W >Q ，这时电功只能用W ＝UIt 计算，电热只能用Q ＝I 2Rt 计算，两式不能通用．由能量守恒定律得W ＝Q ＋E ，E 为其他形式的能．2.(1)电功一定等于电热．( )(2)电动机消耗了电能，一部分转化为机械能，一部分转化为线圈内阻上的电热．( ) (3)焦耳定律最初是焦耳用实验直接得到的．( ) 提示：(1)× (2)√ (3)√ 非纯电阻电路的分析与计算[学生用书P 51]在非纯电阻电路中，要注意区别电功和电热，并应用能量守恒定律解决问题．(1)电热Q ＝I 2Rt .(2)电功W ＝UIt .(3)对电动机来说，能量守恒公式为UIt ＝E 机＋I 2Rt 或UI ＝P 机＋I 2R ，其中E 机、P 机为电动机输出的机械能和机械功率——————————(自选例题，启迪思维)1.(2015·泉州五中高二检测)微型吸尘器的直流电动机的内阻一定，把它接入电压为U 1＝0.2 V 的电路时，电动机不转，测得此时流过电动机的电流是I 1＝0.4 A ；若把电动机接入电压为U 2＝2.0 V 的电路中，电动机正常工作，工作电流是I 2＝1.0 A ，求：(1)电动机线圈的电阻R ；(2)电动机正常工作时的输出功率及吸尘器的效率；(3)如果电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机此时的发热功率(设此时线圈未被烧坏)．[答案] (1)0.5 Ω (2)1.5 W 75% (3)8 W2.在如图所示的电路中，输入电压U 恒为12 V ，灯泡L 上标有“6 V ，12 W ”，电动机线圈的电阻R M ＝0.50 Ω，若灯泡恰能正常发光，以下说法中正确的是( )A ．电动机的输入功率为12 WB ．电动机的输出功率为12 WC ．电动机的热功率为2.0 WD ．整个电路消耗的电功率为22 W [答案] AC1．关于电功W 和电热Q 的说法正确的是( ) A ．在任何电路中都有W ＝UIt 、Q ＝I 2Rt ，且W ＝QB ．在任何电路中都有W ＝UIt 、Q ＝I 2Rt ，但W 不一定等于QC ．W ＝UIt 、Q ＝I 2Rt 均只有在纯电阻电路中才成立D ．W ＝UIt 在任何电路中都成立，Q ＝I 2Rt 只在纯电阻电路中成立解析：选B.W ＝UIt 、Q ＝I 2Rt 适用一切电路，但在纯电阻电路中W ＝Q ，在非纯电阻电路中W >Q ，B 对，A 、C 、D 错．2.(2015·重庆南开中学高二检测)如图所示，R 1＝10 Ω，R 2＝R 3＝20 Ω，下列关于R 1、R 2、R 3消耗的电功率P 1、P 2、P 3以及R 1、R 2两端电压U 1、U 2的关系正确的是( )A ．U 1＝U 2，P 1＝P 2＝P 3B ．U 1>U 2，P 1∶P 2∶P 3＝1∶2∶2C ．U 1＝U 2，P 1∶P 2∶P 3＝2∶1∶1D ．U 1<U 2，P 1<P 2＝P 3解析：选C.R 2、R 3并联后的电阻R 23＝R 2R 3R 2＋R 3＝20×2020＋20 Ω＝10 Ω，又R 1＝10 Ω，所以U 1＝U 2＝U 3，B 、D 错误；根据P ＝U 2R 得P 1＝P 2＋P 3，P 2＝P 3，所以P 1∶P 2∶P 3＝2∶1∶1，故A 错误，C 正确．故选C.3.如图所示，电路两端的电压U 保持不变，电阻R 1、R 2、R 3消耗的电功率一样大，则电阻之比R 1∶R 2∶R 3是( )A ．1∶1∶1B ．4∶1∶1C ．1∶4∶4D ．1∶2∶2解析：选C.R 2、R 3并联，两端电压相等，电功率又相等，所以电流相等，电阻相等；因此通过R 1的电流是通过R 2电流的两倍，又因为功率相等，根据P ＝I 2R 可知，R 1是R 2的14.根据以上分析可知R 1∶R 2∶R 3＝1∶4∶4.选项C 正确． 4.有A 、B 两个电阻，它们的伏安特性曲线如图所示，从图线可以判断( )A ．电阻A 的阻值大于电阻BB ．电阻A 的阻值小于电阻BC ．电压相同时，流过电阻A 的电流较大D ．两电阻串联时，电阻A 消耗的功率较小解析：选BCD.I －U 图线中，斜率k ＝ΔI ΔU ＝1R，可知R A <R B ，故选项A 错误，选项B 正确；由I ＝U R知，U 相同时，I A >I B ，选项C 正确；R A 、R B 串联时，由P ＝I 2R 知P A <P B ，选项D 正确．5．(选做题)一台电动机内阻为1 Ω，接到120 V 的电源上．当电动机工作时，电流为10 A ．问：(1)电动机输入功率是多少？(2)电动机发热功率是多少？(3)输出的机械功率是多少？解析：(1)电动机的输入功率P 电＝UI ＝120×10 W ＝1 200 W.(2)电动机的发热功率P 热＝I 2r ＝102×1 W ＝100 W.(3)输出的机械功率P 机＝P 电－P 热＝1 200 W －100 W ＝1 100 W.答案：(1)1 200 W (2)100 W (3)1 100 W解析：选BCD9.(多选)如图所示的电路中，L 1、L 2是两个不同的小灯泡，a 、b 间有恒定的电压，它们都正常发光，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，下列说法正确的是( )A ．L 1亮度不变，L 2变暗B ．L 1变暗，L 2变亮C ．电路消耗的总功率变小D ．流过滑动变阻器的电流变小。