适用于新高考新教材备战2025届高考物理一轮总复习第10章电路及其应用第1讲电阻定律欧姆定律焦耳定律

第十章电路及其应用第1讲电阻定律欧姆定律焦耳定律

基础对点练题组一电流的概念及其表达式的理解1.有一横截面积为S的铜导线,流经其中的电流为I,设每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Δt时间内,通过导线横截面的自由电子数目可表示为()A.nvS B.nvΔt C.IΔtq2.(2024四川泸州模拟)通过某段圆柱形导体的电流大小为I,该导体中单位长度的自由电荷数为N,每个自由电荷所带的电荷量均为q。则导体中自由电荷定向移动速度v的大小为()A.INq B.NqI C.Iq题组二电阻电阻定律的理解和应用3.如图甲所示,某圆柱形金属导线,长为L,横截面积为S,它的I-U图像如图乙所示,则下列说法正确的是()A.金属导线的电阻为R=3ΩB.金属导线的电阻为R=0.25ΩC.将金属导线拉长为2L,则横截面积变为原来的12,电阻变为D.将金属导线拉长,使半径变为原来的一半,则横截面积变为原来的14,长度变为4L,电阻变为4.当电路中有较强电流通过时,保险丝会快速熔断,及时切断电源,保障用电设备和人身安全。经测量,有一段电阻为R,熔断电流为2A的保险丝,直径约0.5mm。若将这段保险丝对折后变成一根,那么保险丝的电阻和熔断电流将变为()A.14R、4A B.12RC.14R、0.5A D.12R5.某技术质量监督局曾对市场中电线电缆产品质量进行抽查,检验负责人说:“不合格产品中,大部分存在导体电阻不合格问题,主要是铜材质量不合格,使用了再生铜或含杂质很多的铜导致电线的导电性能减弱;再一个就是铜材质量可能合格,但把横截面积缩小,标称2.5mm2的线,实际可能是1.5mm2或1.5mm2多一点,载流量不够;还有绝缘层质量不合格,用再生塑料制作电线外皮,电阻率达不到要求……”。关于这段话中提到的不合格电线,下列说法正确的是()A.电线使用了再生铜或含杂质很多的铜,则其电阻率变大B.电线的横截面积变小了,则其电阻率变大C.电线的横截面积变小了,则其电阻率变小D.再生塑料制作电线外皮,则其电阻率变大导致绝缘性变差6.两根长度、粗细均相同的合金丝a、b并联接入电路后,已知通过两根合金丝的电流Ia>Ib,则a、b电阻Ra、Rb以及电阻率ρa、ρb的关系正确的是()A.Ra>Rb,ρa>ρb B.Ra>Rb,ρa<ρbC.Ra<Rb,ρa>ρb D.Ra<Rb,ρa<ρb题组三对欧姆定律及伏安特性曲线的理解7.(多选)在如图甲所示的电路中,L1、L2和L3为三个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,当开关S闭合后,电路中的总电流为0.25A,则此时()A.L1的电阻为12ΩB.L1的电压为L2电压的2倍C.L1消耗的电功率为0.75WD.L1、L2消耗的电功率的比值等于4∶18.(多选)(2024江西南昌模拟)小军同学根据他在电学实验课上获得的实验数据,画出如图所示的图像。其中图线①表示电阻R1,图线②表示电阻R2。根据图像信息可判断()A.当R1和R2串联时,两个电阻的阻值不可能相等B.当R1两端的电压为12V时,通过它的电流为1.2AC.当通过R1的电流为0.2A时,在1min内电阻R1产生的热量为24JD.当R1和R2并联在电压为4V电路中,电路中总功率为3.6W题组四对电功、电功率、电热、热功率的理解9.电热锅通电后可以煮熟食物,而与它相连的导线却不怎么发热,原因是()A.通过电热锅的电流大 B.通过导线的电流大C.电热锅的电阻小 D.导线的电阻小10.如图所示,横截面都是正方形的三段导体,它们的材料和长度都相同,导体乙刚好能嵌入导体甲,导体丙刚好能嵌入导体乙。现将三段导体串联接入同一电路中,则()A.导体丙的电阻最大B.导体甲两端的电压最大C.导体乙消耗的电功率最大D.三段导体在相等时间内产生的热量相等综合提升练11.某厂商生产的电动摩托车配备电池组容量为35A·h,能量高达2100W·h,专用快速充电器的充电电流为8A。全新设计的电机额定功率高达3000W。为了解决电动摩托车续航问题,设计团队同时采用EBS能量回收系统,每次刹车时的动能被刹车能量回收系统充分收集采用,即在刹车过程中,将滑行过程动能重新转化为电能,给锂电池充电,让续航再增加10%。根据厂商的行驶测试数据,采用EBS能量回收模式,在载重为60kg,以速度20km/h匀速不间断行驶的续航里程为170km。设阻力始终保持不变,下列说法正确的是()A.电池组的额定电压为60VB.充电80%需要的时间约为6hC.电池组的电能为1.26×105JD.以速度5km/h匀速不间断行驶的续航里程为680km12.(2024广东佛山一模)小明同学乘电动汽车出行,当汽车以90km/h的速度匀速行驶时,在该车的行车信息显示屏上看到了如下信息,电池组输出电压400V,电流25A。已知该车电机及传动系统将电能转化为机械能的效率约为80%,则此时该车()A.电池组输出的电功率约为8000WB.牵引力的功率约为10000WC.受到的阻力约为320ND.受到的牵引力约为400N13.角速度计可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度,其简化结构如图所示。当系统绕转轴OO'转动时,元件A在光滑直杆上发生位移并输出相应的无线电压信号U,成为飞机、卫星等制导系统的信息源。已知A的质量为m,弹簧的劲度系数为k、自然长度为l,电源的电动势为E、内阻不计。滑动变阻器总长也为l,电阻分布均匀,系统静止时滑片P位于B点,当系统(包括电路系统)以角速度ω转动时()A.流过电源E的电流随角速度的增大而增大B.流过电源E的电流随角速度的增大而减小C.弹簧的伸长量为x=mlωD.输出电压U与ω的表达式为U=Em14.(多选)(2024广东汕头模拟)五一期间,汕头作为全国热门旅游城市,聚集了来自四面八方的游客。为了避免堵车,电动自行车以其省时省力、价格低廉、高通行率、节能环保等优点成为游客五一畅游汕头的首选交通工具。下表为某品牌电动自行车的部分技术参数,则()规格后轮驱动直流永磁铁电机车型电动自行车额定输出功率200W整车质量40kg额定电压48V最大载重120kg额定电流5.0AA.电动自行车正常匀速行驶时,后轮受到地面对它的滑动摩擦力B.电动自行车电机的电阻为9.6ΩC.电动自行车以额定功率行驶时,电机的输入功率为240WD.电动自行车以额定功率行驶时,电机的效率约为83%参考答案第十章电路及其应用第1讲电阻定律欧姆定律焦耳定律1.C解析根据电流的定义式可知,在Δt内通过导线横截面的电荷量Q=IΔt,所以在这段时间内通过的自由电子数为N=Qq=IΔtq,故C正确,D错误;由于自由电子定向移动的速度是v,因此在时间Δt内,位于以横截面S、长l=vΔt的这段导线内的自由电子都能通过横截面。这段导线的体积V=Sl=SvΔt,所以Δt时间内通过横截面S的自由电子数为N=nV=nSvΔt2.A解析在时间t内通过导体横截面的自由电荷总电量Q=Nvtq,根据电流的定义I=Qt,解得v=INq,故选3.D解析由欧姆定律可知金属导线电阻为R=UI=82Ω=4Ω,故A、B错误;将金属导线拉长为2L,则横截面积变为原来的12,根据电阻定律R=ρlS可知电阻变为16Ω,故C错误;将金属导线拉长,使半径变为原来的一半,横截面积变为原来的14,长度变为44.A解析根据电阻表达式R=ρlS可知,保险丝对折后电阻为R'=ρ12l2S=14R,两段最大电流为2A的保险丝并联,其允许的最大电流I'=5.A解析导体的电阻率仅与导体的材料有关,与横截面积、导线长度等均无关,再生铜或含杂质很多的铜电阻率较大,故A正确,B、C错误;用再生塑料制作的电线外皮,因其电阻率变小而导致绝缘性变差,故D错误。6.D解析并联电路,电压相等,根据电阻定义式有Ra=UIa,Rb=UIb,由于Ia>Ib,可知Ra<Rb,根据电阻决定式有Ra=ρalS,Rb=ρblS,由于长度、粗细均相同,则有ρa<ρb,A、7.AC解析电路中的总电流为0.25A,L1中电流为0.25A,由小灯泡的伏安特性曲线可知电压为3.0V,L1的电阻为R=UI=3.00.25Ω=12Ω,L1消耗的电功率为P=UI=0.75W,选项A、C正确;根据并联电路规律,L2中电流为0.125A,由小灯泡的伏安特性曲线可知电压大约为0.3V,故L1的电压大约为L2电压的10倍,选项B错误;L2消耗的电功率为P'=U'I'=0.3×0.125W=0.0375W,L1、L8.BCD解析由图像知R1=80.8Ω=10Ω,R2的阻值随电压的增大而增大,当R1和R2串联时,流过二者的电流相等,根据图像有交点,如果电压和电流恰好为两图线交点的数据,则阻值相等,A错误;当R1两端的电压为12V时,通过它的电流I12=U12R1=1210A=1.2A,B正确;当通过R1的电流为0.2A时,在1min内电阻R1产生的热量Q=I2R1t=0.22×10×60J=24J,C正确;当R1和R2并联在电压为4V的电路中,电路中总功率P=P1+P2=U1I19.D解析因为电热锅和导线是串联关系,所以通过它们的电流一定相等,故A、B错误;电流通过任何导体时,导体都要发热,这种现象叫做电流的热效应,根据焦耳定律公式Q=I2Rt可知,串联电路,在电流和通电时间相同的情况下,导体的电阻越小,产生的热量就越少,故C错误,D正确。10.D解析由题可知三个导体电阻的电阻率ρ相同,长度l相同,根据电阻定律R=ρlS可知,比较横截面积S即可比较三者电阻的大小,由几何知识得S甲=(3L)2-(2L)2=L2,S乙=(2L)2-L2=L2,S丙=L2,所以三个电阻的阻值相等,A错误;由于三个电阻串联且阻值相等,根据串联电路的特点,流过它们的电流相等,则根据U=IR,P=UI,Q=I2Rt可知各自两端的电压、消耗的电功率、在相等时间内产生的热量均相等,B、C错误,D11.A解析电池组的能量为2100W·h,即电池组的能量W=Pt=2100×3600J=7.56×106J,选项C错误;由W=UIt和Q=It可知,电池组的额定电压U=WQ=210035V=60V,选项A正确;电池组充电80%需要的时间t=0.8×QI充=012.C解析电池组输出的电功率P=UI=400×25W=10000W,故A错误;牵引力的功率约为P'=80%×P=8000W,故B错误;汽车做匀速运动,牵引力等于阻力,即F=f,汽车的速度大小v=90km/h=25m/s,汽车受到的阻力f=F=P'v=800025N=320N,13.D解析系统在水平面内以角速度ω转动时,无论角速度增大还是减小,滑动变阻器BC间的电阻不变,根据闭合电路欧姆定律可知,电路中电流保持不变,与角速度无关,故A、B错误;设系统在水平面内以角速度ω转动时,弹簧伸长的长度为x,对元件A,根据牛顿第二定律得kx=mω2(l+x),得x=mlω2k-mω2