電路及其應(yīng)用

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考點預(yù)覽

考點考向題型分布

電路及其應(yīng)用考向1:電流微觀表達式的理解和應(yīng)用14單選+6多選

考向2：電阻定律的理解應(yīng)用

考向3：串并聯(lián)電路的規(guī)律

考向4：歐姆定律的基礎(chǔ)理解應(yīng)用

考向5：電功和電熱的計算

考點訓練

考點01》電路及其應(yīng)用（14單選+6多選）

L（2024?北京門頭溝?一模）對于同一物理問題，常常可以從宏觀與微觀兩個不同角度進行研究，找出其內(nèi)

在聯(lián)系，從而更加深刻的理解其物理本質(zhì)。一段長為/、電阻率為p、橫截面積為S的細金屬直導(dǎo)線，單位

體積內(nèi)有〃個自由電子，電子電荷量為e、質(zhì)量為〃?。經(jīng)典物理學認為，金屬的電阻源于定向運動的自由電

子與金屬離子（即金屬原子失去電子后的剩余部分）的碰撞，該碰撞過程將對電子的定向移動形成一定的

阻礙作用，該作用可等效為施加在電子上的一個沿導(dǎo)線的平均阻力。若電子受到的平均阻力大小與電子定

向移動的速率成正比，比例系數(shù)為譏下列說法不正確的是（）

A.比例系數(shù)左=

B.當該導(dǎo)線通有恒定的電流/時導(dǎo)線中自由電子定向移動的速率v=一二

neS

C.比例系數(shù)人與導(dǎo)線中自由電子定向移動的速率V無關(guān)

D.金屬中的自由電子定向移動的速率不變，則電場力對電子做的正功與阻力對電子做的負功大小相等

【答案】A

【詳解】B.一小段時間內(nèi)，流過導(dǎo)線橫截面的電子個數(shù)為：N=nSv\t

電荷量：Q=Ne=nSveAt

根據(jù)電流的定義有：/=g=〃eSv

A/

解得：v=<

neS

故B正確，不符合題意；

AC.取長度為/的一段導(dǎo)體，則電子做定向移動時滿足電場力與阻力相等，貝U：kv=eE=ey

由U=/R,I=neSv,R=p—,

S

解得：k=ep

故A錯誤，符合題意；C正確，不符合題意；

D.金屬中的自由電子定向移動的速率不變，電子做定向移動時滿足電場力與阻力相等，則電場力對電子做

的正功與阻力對電子做的負功大小相等，故D正確，不符合題意。

故選Ao

2.（2024?山東淄博?一模）阿秒（as）光脈沖是一種發(fā)光持續(xù)時間極短的光脈沖，如同高速快門相機，可用

以研究原子內(nèi)部電子高速運動的過程。已知las=10-8s,電子所帶電荷量為1.6xl0*c,氫原子核外電子繞

原子核做勻速圓周運動的等效電流約為IxlO^A。目前阿秒光脈沖的最短時間為43as,電子繞氫原子核一周

的時間約為該光脈沖時間的（）

A.2.8倍B.3.7倍C.4.2倍D.5.5倍

【答案】B

【詳解】根據(jù)電流定義式可得：/="

可得電子繞氫原子核一周的時間為：r=1

T1.6x10”

則有：一

t1X10-3X43X1018

故選Bo

3.（2024?廣西?模擬預(yù)測）阿秒（as）光脈沖是一種發(fā)光持續(xù)時間極短的光脈沖，如同高速快門相機，可用

以研究原子內(nèi)部電子高速運動的過程。已知電子所帶電荷量為1.6x1079（2,las=10-%，氫原子核外電子繞

原子核做勻速圓周運動，周期大約是150as。根據(jù)以上信息估算氫原子核外電子繞核運動的等效電流大約為

()

A.1x10—%B.1XW2AC.1x10一3AD.IxlO^A

【答案】C

【詳解】根據(jù)電流的定義式：O=AalxlO-A

tT1I5'0叫x10-:8

C正確。

故選C。

4.（2024?江西?模擬預(yù)測）一根長為L、橫截面積為S的金屬棒，電阻率為"，棒內(nèi)單位體積自由電子數(shù)為

n,電子的質(zhì)量為小,電荷量為e。在棒兩端加上恒定的電壓時，棒內(nèi)產(chǎn)生電流，自由電子定向移動的平均

速率為v,則金屬棒兩端的電勢差為（）

“‘cmv2Sn_mv2、pev

A.pnevLB.----------C.------D.------

e2eS

【答案】A

【詳解】根據(jù)電阻定律，可知金屬棒的電阻為：R=p4

金屬棒中電流可表示為：I=neSv

則金屬棒兩端所加的電壓為：U=IR

聯(lián)立可得金屬棒兩端的電勢差為：U=pnevL

故選Ao

5.（2024?北京順義?一模）某同學想通過測繪一只額定電壓為2.5V小燈泡的/-U圖像來研究小燈泡的電阻隨

電壓變化的規(guī)律。實驗電路如圖甲所示,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描繪的/-U圖像如圖乙所示。下列說法正確的是（）

A.小燈泡正常工作時的電阻約為5.7Q

B.隨著小燈泡兩端電壓的增大，小燈泡的電阻變小

C.該實驗的系統(tǒng)誤差主要是由電流表的分壓引起的

D.圖甲中開關(guān)S閉合之前，應(yīng)把滑動變阻器的滑片置于/處

【答案】A

【詳解】A.由/-U圖像可知當電壓為2.5V時，電流約為0.44A,所以小燈泡正常工作時的電阻約為

I0.44

故A正確；

B./-。圖像的斜率反應(yīng)了電阻倒數(shù)大小的變化情況，隨著電壓的增大圖像斜率越來越小，所以電阻越來越

大。故B錯誤；

C.該實驗的系統(tǒng)誤差主要是由電壓表的分流引起的。故C錯誤；

D.開關(guān)S閉合之前，應(yīng)把滑動變阻器的滑片置于8處。故D錯誤。

故選Ao

6.（2024,江西南昌?三模）在如圖所示的電路中，已知A、B兩個電容器的電容之比CA：CB=1：2,每個電阻

都相同，則兩個電容器帶電量之比&：4為（）

【答案】A

【詳解】等效電路圖如圖所示

根據(jù)：c=g

—曰QA_G_1

可得:以工一5

故選A。

7.（2024?北京海淀,模擬預(yù)測）如圖所示是某筆記本電腦電池上的部分標注，該型號的電池據(jù)說是最強的筆

記本電腦電池之一。關(guān)于此電池的下列說法中，正確的是（）

Li-ionOUTPUT

10.8V94Wh8700mAh

A.該電池充滿電后儲存的能量約9.4xIO,j

B.該電池充滿電后可供電腦使用10小時，則平均電流強度約0.1A

C.若某電容器充滿電后，電壓為10.8V,電量為8700mAh,則電容器儲存的能量和該電池充滿電后相同

D.該電池充滿電后，提供的總能量可以使一名質(zhì)量m=60kg的學生提升的高度超過“中國尊”（北京最

高建筑，高度為％=528m）的高度

【答案】D

【詳解】AC.根據(jù)單位換算可知該電池充滿電后儲存的能量約為：沙=94Wh=3.384X105J

則某電容器充滿電后，電壓為10.8V,電量為8700mAh,則電容器儲存的能量

￡=1QJ7=1X8.7X3600X10.8J=1.691X105J

和該電池充滿電后不相同，故AC錯誤；

B.電池的容量為8700mAh=8.7Ah,根據(jù)電流的定義式可知：/=2=0.87A

t

故B錯誤；

55

D.質(zhì)量加=60kg的學生提升的高度超過"中國尊〃的能量為：￡=mg/z=3.168xl0J<3.384xl0J

故D正確；

故選Do

8.（2024?安徽?模擬預(yù)測）直流電動機在生活生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用，其主要結(jié)構(gòu)為兩部分：定子和轉(zhuǎn)子，其

中定子包括：主磁極、機座、轉(zhuǎn)向器、電刷等；轉(zhuǎn)子包括：電樞鐵芯、電樞繞組等。如圖所示是電動機提

升重物的示意圖，己知電源電動勢￡=9V,內(nèi)阻；-1.5。，電阻R=2O。閉合開關(guān)S,發(fā)現(xiàn)電動機被卡死,

此時電壓表的示數(shù)為6V,立即關(guān)閉電源。清除故障后重新閉合開關(guān)，當電動機正常工作時，電壓表的示數(shù)

為7.5V,重力加速度g=10m/s2,下列說法正確的是（)

A.電動機內(nèi)部線圈的電阻為RM=5.5。

B.電動機正常工作時線圈電阻的熱功率為1W

C.電動機正常工作時電源的效率約為66.7%

D.電動機正常工作時將一個質(zhì)量為1kg重物由靜止吊起，則重物的最大速度為0.55m/s

【答案】B

【詳解】A.電動機被卡住時，相當于純電阻，電源內(nèi)電壓：％=9V-6V=3V

電路電流：L=5=2A

r

由閉合電路歐姆定律可得電動機內(nèi)阻為：RM=EU；T、R2

故A錯誤；

B.電動機正常工作時，電源內(nèi)電壓：C/2=9V-7.5V=1.5V

電路電流：/,=4=從

r

電動機線圈電阻的熱功率為：々=/；RM=IW

故B正確；

C.電動機正常工作時，電源的效率為：〃=g/xlOO%B83%

E

故C錯誤；

D.當重物速度最大時，拉力：F=mg

電動機的輸出功率：P2=（E-U「I?h=45W

由：P2=FV

可得重物的最大速度為：vm=0.45m/s

故D錯誤。

故選Bo

9.（2024?江蘇?一模）如圖所示電路中，電阻4與此阻值相同，理想二極管與K并聯(lián)，在N2間加峰值電壓

不變的正弦式電流，則A與此的電功率之比是（）

A.1:5B.1：4C.1：2D.1:72

【答案】A

【詳解】設(shè)在間加峰值電壓為Um，周期為T，則電壓的有效值為：

設(shè)與=&=R，一周期內(nèi)，A的產(chǎn)生的焦耳熱為：2=/；尺由=（2）2.尺.4=經(jīng)

27?216R

一周期內(nèi)，凡的產(chǎn)生的焦耳熱為

2=/如+/溝2=（焉）2.尺（+北建皆4與鳥的電功率之比是：耳隹干華=1:5

2R2216AII

故選Ao

10.（2024?海南?模擬預(yù)測）如圖所示，電源電動勢E=3V,內(nèi)阻片1Q,小電動機電阻為0.4Q,電流表、電

壓表均為理想電表，閉合開關(guān)，電動機正常工作，電壓表示數(shù)為IV,電流表示數(shù)為1A,則（

A.定值電阻R阻值為4QB.電動機的輸出功率為0.5W

C.電源的輸出功率為2WD.電源的效率為75%

【答案】C

【詳解】A.根據(jù)閉合電路歐姆定律可得：E=U-I（R+r）

代入數(shù)據(jù)解得：7?=1Q

故A錯誤;

B.電動機輸出功率為：尸=UZ-/2RM=O.6W

故B錯誤;

2

C.電源的輸出功率為：P&=EI-Ir=2^

故C正確;

p.EI-I2r

D.電源的效率為：7=—xl00%=----------xlOO%?66.7%

P息EI

故D錯誤。

故選C。

11.（2024?遼寧?模擬預(yù)測）如圖所示，長方體金屬塊的長、寬、高均分別為。、b、c,電源的電動勢為

E,內(nèi)阻為「，通過理想電流表A的示數(shù)為/,則該金屬塊的電阻率為（）

[E-Ir）bc

D.---------------------------

la

D（E-Ir）ac

,lb

【答案】B

【詳解】根據(jù)閉合電路歐姆定律有：E=/（r+R）

根據(jù)電阻定律有：R=P+

be

聯(lián)立解得：2=（"/"

la

故選Bo

12.（2024?北京平谷?模擬預(yù)測）如圖所示電路中，有四個完全相同的小燈泡，不考慮電阻隨溫度的變化,

其中最亮的燈泡是（）

A.燈泡A

B.燈泡L

C.燈泡L3

D.燈泡4

【答案】A

【詳解】根據(jù)圖中電路關(guān)系知4與4串聯(lián)，通過的電流相同，設(shè)為/,又乙與4和4并聯(lián)，電流與電阻成

反比，故通過右的電流為2/,又人在干路，通過的電流為3/,故最亮的燈泡是

故選Ao

13.（2023?海南?模擬預(yù)測）在如圖所示的圖像中，直線I為某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線，曲

線II為某一小燈泡L的伏安特性曲線，曲線n與直線I的交點坐標為（1.5,0.75）,該點的切線與橫軸的交點

坐標為（1.0,0）,用該電源直接與小燈泡L連接成閉合電路，由圖像可知（）

A.電源電動勢為2.0V

B.電源內(nèi)阻為0.50

C.小燈泡L接入電源時的電阻為1.5。

D.小燈泡L實際消耗的電功率為L125W

【答案】D

【詳解】AB.根據(jù)題意，由閉合回路歐姆定律有：U^E-Ir

代入題中數(shù)據(jù)有

0.75=￡,-1.5r

0=E'-2,0r

解得：E=3.0V,r=1.5Q

故AB錯誤；

CD.根據(jù)題意可知，當用該電源直接與小燈泡L連接成閉合電路時，燈泡L兩端的電壓為0.75V,流過燈泡

的電流為1.5A,由歐姆定律可得，小燈泡L接入電源時的電阻為：AL=y=0.5Q

小燈泡L實際消耗的電功率為：P=UI=1.125W

故C錯誤，D正確。

故選Do

14.（2024?陜西渭南?一模）在電磁學中，電導(dǎo)率（conductivity）是用來描述物質(zhì)中電荷定向移動難易程度

的物理量。電導(dǎo)率b為電阻率Q的倒數(shù)，即。=工，則電導(dǎo)率的單位是（）

P

1-1-1

A.QB.Q.mC.m/QD.Q.m

【答案】D

【詳解】由電阻定律有：R=P;

所以電阻率。的單位為Q.m,所以電導(dǎo)率。的單位為

Q?m

故選Do

15.（2024?海南省直轄縣級單位?模擬預(yù)測）將兩只規(guī)格分別為“220V40W"和"220V60W”的燈泡連接起來,

再接到220V的電壓上，則（）

A.兩燈泡串聯(lián)時，40W的燈泡較亮B.兩燈泡串聯(lián)時，60W的燈泡較亮

C.兩燈泡并聯(lián)時，40W的燈泡較亮D.兩燈泡并聯(lián)時，60W的燈泡較亮

【答案】AD

2202

【詳解】"220V40W"的燈泡電阻為：尾Q=1210Q

40

U22202

“220V60W”的燈泡電阻為：Ri=—。a806.7Q

丫260

AB.兩燈泡串聯(lián)時，通過兩燈泡的電流相等，根據(jù)：P=FR

可知40W的燈泡的電功率較大，所以40W的燈泡較亮，故A正確，B錯誤;

CD.兩燈泡并聯(lián)時，燈泡兩端的電壓都是220V,功率分別是40W和60W,所以60W的燈泡較亮，故C錯

誤，D正確。

故選ADo

16.（2024?福建?三模）如圖所示是探究電源電動勢和電源內(nèi)、外電壓關(guān)系的實驗裝置，下部是可調(diào)節(jié)內(nèi)阻

電池，升高或降低擋板，可改變8兩電極間電解液通道的橫截面積，從而改變電池內(nèi)阻，電池的兩極

A,3與電壓傳感器2相連，位于兩個電極內(nèi)側(cè)的探針a,b與電壓傳感器1相連，R是滑動變阻器。下列說

法正確的是（）

A.斷開開關(guān)S,傳感器1的示數(shù)為零，傳感器2的示數(shù)等于電源電動勢

B.閉合開關(guān)S,在將擋板向上提升的過程中，傳感器2的讀數(shù)將變小

C.閉合開關(guān)S,無論R的滑片如何移動，傳感器1和傳感器2的示數(shù)之和總不變

D.閉合開關(guān)S,當把滑動變阻器火的滑片向左移動到阻值為零時，傳感器1的示數(shù)為零，傳感器2的

示數(shù)等于電源電動勢

【答案】AC

【詳解】A.當S斷開時，電路中電流為0,故內(nèi)阻分壓為0,外電壓等于電源電動勢，故A正確;

B.閉合S,將擋板上提，橫截面積變大，由：R=p^-

可知，電源內(nèi)阻變小，由閉合電路歐姆定律可知：u=Y—￡

即外電路分壓變大，故電壓傳感器2的示數(shù)變大，故B錯誤；

C.閉合S,傳感器1和傳感器2的示數(shù)之和等于電源電動勢，故其示數(shù)之和保持不變，故C正確；

D.閉合S,當把滑動變阻器R的滑片向左移動到阻值為零時，外電路電阻為0,電壓傳感器2的示數(shù)為0,

電壓傳感器1的示數(shù)等于電源電動勢，故D錯誤。

故選ACo

17.（2024?四川眉山?二模）如圖所示，電源與三個電阻連接，電路中?、鳥和用的阻值分別為尺、2R和

47?o當電鍵以斷開、S?閉合時，理想電流表A的示數(shù)為當匹閉合、S2斷開時，理想電流表示數(shù)為

A.電源的內(nèi)阻為0

B.電源的內(nèi)阻為2R

C.當凡、S2都閉合時，流過?、凡和尺的電流不相等

D.當凡、S2都閉合時，流過4、4和4的電流可能相等

【答案】BC

E

【詳解】AB.當電鍵匹斷開、S?閉合時，根據(jù)閉合電路歐姆定律有：10=~一

Rx+r

E

當跖閉合、S2斷開時，根據(jù)閉合電路歐姆定律有：0.5/。=^—

解得：r=2R

故A錯誤，B正確；

CD.當勒、S。都閉合時，外電路三個電阻并聯(lián)，三個電阻兩端電壓相等，根據(jù)部分電路歐姆定律可知，由

于三個電阻的阻值不相等，則流過4、鳥和用的電流不相等，故C正確，D錯誤。

故選BCo

18.（2024高三?全國?專題練習）橫截面積為S的導(dǎo)線中，通有大小為/的電流，已知導(dǎo)線單位體積內(nèi)有〃

個自由電子，每個自由電子的電荷量為e,自由電子定向移動的平均速率為v,則在時間/內(nèi)通過導(dǎo)線橫截

面的電子數(shù)是（）

It

A.ItB.nvtC.nSvtD.一

e

【答案】CD

【詳解】根據(jù)電流的定義式可知，通過該導(dǎo)線橫截面的電荷量：q=It

則在時間/內(nèi)通過該導(dǎo)線橫截面的電子數(shù)為：N=^=-

ee

再根據(jù)電流的微觀表達式：I-nevS

則可得：N=nSvt

故選CD。

19.（22-23高三下?廣東?階段練習）等離子體推進器的原理結(jié)構(gòu)如圖所示，首先由電子槍產(chǎn)生高速電子流,

經(jīng)過碰撞，電子將等離子體發(fā)生器內(nèi)的惰性氣體電離，形成等離子體，最后等離子體中的正離子經(jīng)過靜電

加速層加速后高速飛出，從而對等離子推進器產(chǎn)生作用力。假設(shè)正離子的質(zhì)量為加，電荷量為q,經(jīng)電壓為

U的靜電加速層加速后形成電流為/的離子束，忽略離子進入靜電加速層的初速度，不計離子重力和離子間

的相互作用力，下列說法正確的是（）

A.離子推進器是將化學能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置

B.離子由靜電加速層噴出時的速度大小為、此