PAGE10-電流電阻電功及電功率(建議用時40分鐘)1.某愛好小組調查一條河流的水質狀況,通過計算結果表明,被污染的河里一分鐘內有相當于6C的正離子和9C的負離子向下游流去,則取樣時這條河流的等效電流大小和方向分別是 ()A.0.25A順流而下 B.C.0.25A逆流而上 D.0.05A逆流而上【解析】選D。若正負離子移動方向相反,則通過橫截面的總電荷量是兩種離子電荷量肯定值之和,若正負離子向著同一個方向流淌,則通過橫截面的總電荷量等于正負離子的電荷量的代數和,所以在1min內通過橫截面的總電荷量應為q=6C-9C=-3C,所以電流I==0.05A,方向與河水的流淌方向相反,即電流的方向為逆流而上,D正確,A、B、C錯誤。2.如圖所示,有兩個同種材料制成的導體,兩導體是橫截面為正方形的柱體,柱體高均為h,大柱體截面邊長為a,小柱體截面邊長為b,則 ()A.從圖示電流方向看,大、小柱體電阻比為a∶bB.從圖示電流方向看,大、小柱體電阻比為1∶1C.若電流方向豎直向下,大、小柱體電阻比為a∶bD.若電流方向豎直向下,大、小柱體電阻比為a2∶b2【解析】選B。由電阻定律得R=ρ,所以a的電阻為,b的電阻為,所以a、b的電阻之比為1∶1,A錯誤,B正確;若電流方向豎直向下,a、b的電阻之比為b2∶a2,C、D錯誤。3.(2024·日照模擬)發光二極管簡稱為LED,它被稱為第四代照明光源(如圖甲)或綠色光源,具有節能、環保、壽命長、體積小等特點,廣泛應用于指示、顯示、裝飾、背光源、一般照明和城市夜景等領域。如圖乙為某LED的伏安特性曲線,依據此伏安特性曲線,下列說法錯誤的是()A.當LED兩端電壓在2V以下時,通過LED的電流幾乎為零B.當LED兩端電壓為3.0V時,它消耗功率約為0.15WC.假如把電壓3～3.5V段近似看作直線,那么這一電壓范圍內,電阻幾乎保持不變,其電阻約為2.5ΩD.在電壓3～3.5V范圍內,LED的電阻隨接入兩端電壓的增大而減小【解析】選C。由圖象可知,當LED兩端電壓在2V以下時,通過LED的電流幾乎為零,選項A正確;當LED兩端電壓為3.0V時,電流為50mA,則它消耗功率為P=UI=3×0.05W=0.15W,選項B正確;依據R=,由圖象可知,在電壓3～3.5V范圍內,LED的電阻隨接入兩端電壓的增大而減小,選項C錯誤,D正確。4.(2024·梧州模擬)智能手機耗電量大,移動充電寶應運而生,它是能干脆為移動設備充電的儲能裝置。充電寶的轉換率是指充電寶放電總量占充電寶容量的比值,一般在0.6～0.7。如圖為某一款移動充電寶,其參數如表所示。下列說法正確的是 ()容量20000mA·h兼容性全部智能手機邊充邊放否愛護電器是輸入DC5V2AMAX輸出DC5V0.1～2.5A尺寸156×82×22mm轉換率0.60產品名稱索楊Y10—200重量約430gA.充電寶充電時將電能轉化為內能B.該充電寶最多能儲存的能量為3.6×106JC.該充電寶電荷量從零到完全充溢所用時間約為2hD.用該充溢電的充電寶給電荷量為零、容量為3000mA·h的手機充電,理論上能充溢4次【解析】選D。充電寶充電時將電能轉化為化學能,故A錯誤;該充電寶的容量為q=20000mA·h=20000×10-3×3600C=7.2×104C,電壓為5V,所以充電寶最多能儲存的能量E=qU=7.2×104×5J=3.6×105J,故B錯誤;以2A的電流充電,充電寶電荷量從零到完全充溢所用時間t==s=3.6×104s=10h,故C錯誤;由于充電寶的轉換率是0.60,所以放電總量為20000mA·h×0.60=12000mA·h,給電荷量為零、容量為3000mA·h的手機充電的次數n=次=4次,故D正確。【加固訓練】(多選)電阻R和電動機M相串聯接到電路中,如圖所示,已知電阻R與電動機線圈的電阻相等,電源鍵接通后,電動機正常工作,設電阻R和電動機兩端的電壓分別為U1和U2,經過時間t,電流通過電阻R做功W1,產生的電熱Q1,電流通過電動機M做功W2,產生的電熱Q2,則有 ()A.U1<U2,Q1=Q2B.W1=W2,Q1=Q2C.W1<W2,Q1<Q2D.W1<W2,Q1=Q2【解析】選A、D。設開關接通后,電路中電流為I。對于電阻R,由歐姆定律得U1=IR,對于電動機,由于U2>IR,故U1<U2。依據W=UI可知,W1<W2,依據焦耳定律得Q1=I2Rt,Q2=I2Rt,則Q1=Q2。故A、D正確,B、C錯誤。5.如圖所示為某飯店的機器人服務員,其額定功率為48W,額定工作電壓為24V。機器人的鋰電池容量為20A·h。則機器人 ()A.額定工作電流為20AB.充溢電后最長工作時間為2hC.電池充溢電后總電荷量為7.2×10D.以額定電流工作時每秒消耗能量為20J【解析】選C。依據P=UI可知,額定電流應為:I===2A,故A錯誤;機器人的鋰電池容量為20A·h,即當在額定電流2A下工作時,能夠工作最長時間為10h,故B錯誤;電源充溢電后的總電荷量為q=It=20×3600C=7.2×104C,故C正確;額定電流下,機器人功率P==48W,即每秒消耗48J電能,故D錯誤。【加固訓練】(實力拔高題)如圖為近日曝光的摩拜共享電動單車,與一般電動車不同的是,摩拜共享電動自行車采納“共享充電寶+自行車的方式”,其電池與一般充電寶類似,只有20000mAh,輸入、輸出電壓均為10V,輸入電流為8A,輸出電流為15A,可以支持驅動人和單車行駛10km左右。已知成人在平路上騎單車所受阻力約為20N,則 ()A.該單車電池最多儲存電能7.2×104JB.該單車電池充電時,從零電量充至滿電量大約須要5hC.該單車電池電能的有效利用率約為27.8%D.成人在平路上騎單車時,每秒鐘平均消耗的電能約20J【解析】選C。此單車電池最大存儲電能為:E=UIt=Uq=10V×20000mA·h=10V×20×3600C=7.2×105J,故A錯誤;此單車電池充電時間:t====2.5h,故B錯誤;此單車行駛的過程中受到的阻力為20N,則消耗的電能:W=fs=20×10×103J=2.0×105J,單車電池電能的有效利用率約為:η=×100%=×100%≈27.8%,故C正確;由題知,輸出電壓為10V,輸出電流為15A,則成人在平路上騎單車時,P=UI=10×15W=150W,每秒平均消耗電能約為150J左右。故D錯誤。6.(2024·遵義模擬)用兩個相同的小量程電流表,分別改裝成了兩個量程不同的大量程電流表A1、A2,若把A1、A2分別采納并聯或串聯的方式接入電路,如圖所示,則閉合開關后,下列有關電流表的示數和電流表指針偏轉角度的說法正確的是 ()A.圖甲中的A1、A2的示數相同B.圖甲中的A1、A2的指針偏角相同C.圖乙中的A1、A2的示數和指針偏轉角都不同D.圖乙中的A1、A2的指針偏角相同【解析】選B。題圖甲中的A1、A2并聯,表頭的電壓相等,電流相等,指針偏轉的角度相同,量程不同的電流表示數不同,故A錯誤,B正確;題圖乙中的A1、A2串聯,A1、A2的示數相同,由于量程不同,內阻不同,兩電流表兩端的電壓不同,流過表頭的電流不同,指針偏轉的角度不同,故C、D錯誤。7.(創新題)如圖甲,工人正在“電測井”,它是用鉆頭在地上鉆孔,通過在鉆孔中進行電特性測量,可以反映地下的有關狀況。如圖乙所示為一鉆孔,其形態為圓柱體,半徑為10cm,設里面充溢濃度勻稱的鹽水,其電阻率ρ=0.314Ω·m,現在在鉆孔的上表面和底部加上電壓,測得U=100V,I=100mA。求:(1)該鉆孔的深度。(2)若截取一段含鹽水的圓柱體與某一電源(電動勢200V,內阻100Ω)相連,通電10分鐘,當截取圓柱體的長度為多少時,鹽水產生的熱量最多,最多為多少?【解析】(1)鹽水電阻R==1000Ω由電阻定律R=,S=πr2=3.14×10-2m解得h=100m。(2)當圓柱體的電阻與電源的內電阻相等時,電源的輸出功率最大,鹽水產生的熱量最多,電源內電阻R=100Ω,則截取圓柱體的電阻也應當有R′=100Ω;此時截取圓柱體長度:l==m=10m則圓柱體與電源所組成的電路的電流為I′==A=1A熱量最多為Q=I′2R′T=12×100×10×60J=6×104J答案:(1)100m(2)當截取圓柱體的長度為10m時,鹽水產生的熱量最多,最多為6×104J【加固訓練】在如圖所示的電路中,小量程電流表G的內阻Rg=100Ω,滿偏電流Ig=1mA,R1=900Ω,R2=Ω。(1)當S1和S2均斷開時,改裝成的表是什么表?量程為多大?(2)當S1和S2均閉合時,改裝成的表是什么表?量程為多大?【解析】(1)S1和S2均斷開時,電阻R1與小量程電流表G串聯,可組成較大量程的電壓表,電壓表的內阻RV=Rg+R1=1000Ω。所以電壓表兩端的電壓最高為U=IgRV=0.001×1000V=1V,即改裝成的電壓表的量程為1V。(2)S1和S2均閉合時,電阻R1被短路,電阻R2與小量程電流表G并聯,組成較大量程的電流表,當小量程電流表G滿偏時,通過R2的電流為==A=0.999A。故改裝成的電流表的量程為I=+Ig=0.999A+0.001A=1A。答案:(1)電壓表1V(2)電流表1A8.(多選)機場規定“嚴禁攜帶額定能量超過160W·h的充電寶搭乘飛機”,下列說法正確的是 ()A.機場規定的是充電寶的額定能量不能超過5.76×105JB.160W·h相當于160kg的重物由靜止下落1m時所具有的動能C.乘飛機時可以攜帶標注容量為30000mA·h、輸出電壓為5V的充電寶D.容量為1200mA·h的充電寶,假如對外供電的電流為50mA,那么充溢電的該充電寶可對外供電時間大約為24h【解析】選A、C、D。機場規定的是充電寶的額定能量不能超過160W·h=160×3600J=5.76×105J,選項A正確;160kg的重物由靜止下落1m時所具有的動能近似為mgh=160×10×1J=1600J,則160W·h比160kg的重物由靜止下落1m時所具有的動能大,選項B錯誤;容量為30000mA·h、輸出電壓為5V的充電寶儲存的電能為30000mA·h×5V=30×3600×5J=5.4×105J<5.76×105J,則乘飛機時可以攜帶此充電寶,選項C正確;容量為1200mA·h的充電寶,假如對外供電的電流為50mA,那么充溢電的該充電寶可對外供電時間大約為=24h,選項D正確。9.如圖所示,a、b、c為不同材料做成的電阻,b與a的長度相等,b的橫截面積是a的兩倍;c與a的橫截面積相等,c的長度是a的兩倍。當開關閉合后,三個志向電壓表的示數關系是U1∶U2∶U3=1∶1∶2。關于這三種材料的電阻率ρa、ρb、ρc,下列說法正確的是()A.ρa是ρb的2倍 B.ρa是ρc的2倍C.ρb是ρc的2倍 D.ρc是ρa的2倍【解析】選C。設a的長度為L,橫截面積為S,因為R=,而R=ρ,a、b串聯,所以==1,即=1,即ρb=2ρa;同理==,所以=,故ρa=ρc,由上述可知ρb=2ρc,則C正確,A、B、D錯誤。10.(創新題)(多選)額定電壓均為220V的白熾燈L1和L2的U-I特性曲線如圖甲所示,現將和L2完全相同的L3與L1和L2一起按如圖乙所示電路接入220V電路中。則下列說法正確的是()A.L2的額定功率約為99WB.L2的實際功率約為17WC.L2的實際功率比L3的實際功率小17WD.L2的實際功率比L3的實際功率小82W【解析】選A、B、D。由L2的伏安特性曲線可得,在額定電壓220V時的電流為0.45A,則L2的額定功率為P額=U額I額=99W,A正確;圖示電路為L1和L2串聯再與L3并聯,所以L1和L2串聯后兩端的總電壓為220V,那么流過L1和L2的電流及兩燈的電壓滿意I1=I2,U1+U2=220V,由L1和L2的U-I圖線可知,I1=I2=0.25A,U1=152V,U2=68V,故燈L2的實際功率P2=I2U2=17W,B正確;由于L3兩端的電壓為220V,故P3=P額=99W,則P3-P2=82W,C錯誤,D正確。11.(多選)(2024·保山模擬)如圖是有兩個量程的電流表,當運用a、b兩個端點時,量程為1A,當運用a、c兩個端點時,量程為0.1A。已知表頭的內阻Rg為200Ω,滿偏電流Ig為2mA,則電阻R1、R2的值為 ()A.R1=4.1Ω B.R1=0.41ΩC.R2=36.7Ω D.R2=3.67Ω【解析】選B、D。接a、b時,R1起分流作用,I1=Ig+①,接a、c時,R1+R2起分流作用,I2=Ig+②,由①②聯立,將I1=1A,I2=0.1A代入得R1≈0.41Ω,R2≈3.67Ω,故選項B、D正確。12.(2024·嘉興模擬)燃油車退出已提上日程,不久的將來,新能源車將全面替代燃油車。某景區電動車(如圖)載滿游客時總質量m=1.75×103kg,以4m/s的速度在水平路面勻速行駛,驅動電機的輸入電流I=20A,輸入電壓U=400V,電動車行駛時所受阻力為車重的0.1倍,g取10m/s(1)驅動電機的輸入功率;(2)電動車行駛時輸出的機械功率;(3)驅動電機的內阻。【解題指導】解答本題應留意以下兩點:(1)電動機是非純電阻電路,P熱=P入-P出。(2)電動車勻速行駛時牽引力等于阻力。【解析】(1)驅動電動機的輸入功率:P入=UI=400×20W=8000W;(2)電動車行駛時所受阻力:f=0.1mg=1.75×103N;電動車勻速行駛時F=f,電動車行駛時輸出的機械功率:P出=Fv=1.75×103×4W=7×103W;(3)驅動電機