考點鞏固卷13電路及其應用

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考點考向題型分布

電路及其應用考向1:電流微觀表達式的理解和應用14單選+6多選

考向2：電阻定律的理解應用

考向3：串并聯(lián)電路的規(guī)律

考向4：歐姆定律的基礎理解應用

考向5：電功和電熱的計算

考點訓練

考點。1》電路及其應用（14單選+6多選）

1.（2024?北京門頭溝,一模）對于同一物理問題，常?？梢詮暮暧^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的細金屬直導線，單位

體積內(nèi)有〃個自由電子，電子電荷量為e、質(zhì)量為加。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)為晨下列說法不正確的是（）

A.比例系數(shù)上=加7?

B.當該導線通有恒定的電流/時導線中自由電子定向移動的速率v=々

neS

C.比例系數(shù)人與導線中自由電子定向移動的速率V無關

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)，流過導線橫截面的電子個數(shù)為

N=nSvAt

電荷量

Q=Ne=nSveAt

根據(jù)電流的定義有

,Q

1=—=neSvv

解得

I

v=--

neS

故B正確，不符合題意；

AC.取長度為￡的一段導體，則電子做定向移動時滿足電場力與阻力相等，則

k7v=eE廠=e—u

L

由。="，I=neSv,R=p，解得

k=ne1p

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A?

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=10Fs,電子所帶電荷量為1.6X10-9C,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

I=一

T

可得電子繞氫原子核一周的時間為

則有

T1.6x10"

7-1X10^X43X10-18

故選B。

3.（2024?廣西?模擬預測）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1.6X10T9C,ias=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.lxlO-1AB.1X10-2AC.lxIO-3AD.1X1O-5A

【答案】C

【詳解】根據(jù)電流的定義式

1.6x10-9

A合IxlCT3A

150x10-8

C正確。

故選C。

4.（2024?江西?模擬預測）一根長為￡、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

",電子的質(zhì)量為加，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（）

,-mv2Sn-mv2、pev

A.pnevrLB.------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=p-

S

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A。

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I-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S閉合之前，應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

TJ?5

7?=—=^Q?5.7Q

I0.44

故A正確;

B./-U圖像的斜率反應了電阻倒數(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S閉合之前，應把滑動變阻器的滑片置于8處。故D錯誤。

故選A?

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心：&為（）

D.2:1

【答案】A

【詳解】等效電路圖如圖所示

根據(jù)

c=Q

U

可得

2A=￡A=1

QBCB2

故選A?

7.（2024?北京海淀?模擬預測）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9.4x104J

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)量加=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

」=94Wh=3.384xlO5J

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

￡=LQU=LX8.7X3600X10.8J=1.691x1（）5j

22

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

/=i=0.87A

t

故B錯誤；

D.質(zhì)量機=60kg的學生提升的高度超過"中國尊”的能量為

E=mgh=3.168xl05J<3,384X105J

故D正確；

故選D。

8.（2024?安徽?模擬預測）直流電動機在生活生產(chǎn)中有廣泛的應用，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，已知電源電動勢E=9V,內(nèi)阻r=1.5O,電阻R=2O。閉合開關S,發(fā)現(xiàn)電動機被卡死,

此時電壓表的示數(shù)為6V,立即關閉電源。清除故障后重新閉合開關，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$。

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

U、=9V-6V=3V

電路電流

=2A

r

由閉合電路歐姆定律可得電動機內(nèi)阻為

1

故A錯誤;

B.電動機正常工作時，電源內(nèi)電壓

U2=9V-7.5V=1.5V

電路電流

A=5=1A

r

電動機線圈電阻的熱功率為

8=/）M=IW

故B正確；

C.電動機正常工作時，電源的效率為

n=E~U1xlOO%?83%

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

=（￡-C/2-/27?）Z2=4.5W

由

P?=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K與&阻值相同，理想二極管與用并聯(lián)，在間加峰值電壓

不變的正弦式電流，則A與&的電功率之比是（）

A.1:5B.1:4C.1:2D.1:72

【答案】A

【詳解】設在N8間加峰值電壓為4，周期為？，則電壓的有效值為

U

U=-^

V2

設R1=R?=R,一周期內(nèi)，4的產(chǎn)生的焦耳熱為

,U,T_UjT

0^^=(—)2.7?

216R

一周期內(nèi)，&的產(chǎn)生的焦耳熱為

Q=/如+/如=瑞）2.R,L+卷）2.R.7需A與4的電功率之比是

勺：.=.：.=1：5

故選Ao

10.（2024?海南?模擬預測）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，電動機正常工作，電壓表示數(shù)為IV,電流表示數(shù)為1A,則（）

R

―I1~~—（^）—'?

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

R=1Q

故A錯誤；

B.電動機輸出功率為

2

P=UI-IRM=0.6W

故B錯誤;

C.電源的輸出功率為

7^=￡1/-/>=2W

故C正確；

D.電源的效率為

7=—X100%=----------X100%?66.7%

久EI

故D錯誤。

故選C。

11.（2024?遼寧?模擬預測）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

*1T~

【答案】B

【詳解】根據(jù)閉合電路歐姆定律有

E=l{r+R）

根據(jù)電阻定律有

n

R=p—a

be

聯(lián)立解得

”（EIr）bc

la

故選B?

12.（2024?北京平谷?模擬預測）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4

c.燈泡L3

D.燈泡4

【答案】A

【詳解】根據(jù)圖中電路關系知及與4串聯(lián)，通過的電流相同，設為/，又右與4和4并聯(lián)，電流與電阻成

反比，故通過心的電流為2/,又乙在干路，通過的電流為3/,故最亮的燈泡是人。

故選A。

13.(2023?海南?模擬預測)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系圖線，曲

線n為某一小燈泡L的伏安特性曲線，曲線II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0.5。

C.小燈泡L接入電源時的電阻為1.50

D.小燈泡L實際消耗的電功率為1.125W

【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=￡-1.5-

0=￡—2.0〃

解得

￡=3.0V,尸=L5Q

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L5A,由歐姆定律可得，小燈泡L接入電源時的電阻為

凡=00.5。

小燈泡L實際消耗的電功率為

P=〃=L125W

故C錯誤，D正確。

故選D。

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

的物理量。電導率b為電阻率夕的倒數(shù)，即。=工，則電導率的單位是（）

P

A.Q1B.QmC.m/QD.Q-1.m-1

【答案】D

【詳解】由電阻定律有

R二p—

S

得

RS

p=~r

所以電阻率P的單位為,所以電導率b的單位為］—=。」”江，

故選D。

15.（2024?海南省直轄縣級單位?模擬預測）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

【詳解】"220V40W”的燈泡電阻為

?U22202

火1=---=----Q--=1210Q

1440

“220V60W”的燈泡電阻為

U22202

Qa806.7。

R2,=—=--

P260

AB.兩燈泡串聯(lián)時，通過兩燈泡的電流相等，根據(jù)

P=I2R

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22OV,功率分別是40W和60W,所以6OW的燈泡較亮，故C錯

誤，D正確。

故選AD。

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N,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,8與電壓傳感器2相連，位于兩個電極內(nèi)側(cè)的探針”，6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S,當把滑動變阻器R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—

S

可知，電源內(nèi)阻變小，由閉合電路歐姆定律可知

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，電路中片、&和耳的阻值分別為R、2R和

4凡當電鍵S1斷開、S?閉合時，理想電流表A的示數(shù)為/。；當跖閉合、S?斷開時，理想電流表示數(shù)為

B.電源的內(nèi)阻為2尺

C.當S1、S2都閉合時，流過4、鳥和用的電流不相等

D.當以、S2都閉合時，流過4、尺和用的電流可能相等

【答案】BC

【詳解】AB.當電鍵武斷開、S2閉合時，根據(jù)閉合電路歐姆定律有

當斯閉合、S2斷開時，根據(jù)閉合電路歐姆定律有

E

解得

r=2R

故A錯誤，B正確；

CD.當S1、S2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、凡和鳥的電流不相等，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的導線中，通有大小為/的電流，己知導線單位體積內(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，通過該導線橫截面的電荷量

q-It

則在時間t內(nèi)通過該導線橫截面的電子數(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CDo

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。假設正離子的質(zhì)量為〃?，電荷量為“，經(jīng)電壓為

。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

qU

B.離子由靜電加速層噴出時的速度大小為

2m

C.單位時間內(nèi)，由靜電加速層噴出的離子數(shù)為一