【精品解析】人教版物理必修3同步练习: 11.2 导体的电阻(能力提升)

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名称 【精品解析】人教版物理必修3同步练习: 11.2 导体的电阻(能力提升)
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科目 物理
更新时间 2024-04-02 14:46:01

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人教版物理必修3同步练习: 11.2 导体的电阻(能力提升)
一、选择题
1.(2024高二下·月考)现有一质量分布均匀的圆柱形金属丝,其长度为,在其两端加上恒定电压后,金属丝中的电流为,金属丝内的匀强电场的场强为。若将金属丝拉伸至长度为,金属丝仍为圆柱形,其两端电压仍为,则金属丝中的电流和电场强度分别为(  )
A.、 B.、 C.、 D.、
2.(2021高二上·浦城期中)欧姆不仅发现了欧姆定律,还研究了电阻定律,有一个长方体的金属电阻,材料分布均匀,边长分别为a、b、c,且 。电流沿以下方向流过该金属电阻,其中电阻值最小的是(  )
A. B.
C. D.
3.(2023高二上·阳江期末) 如图所示,一块均匀的长方体金属导体,上下厚度为,当给导体的上下表面加上电压时,流过导体的电流为,当给导体的前后表面加上电压时,流过导体的电流为,当给导体的左右表面加上电压时,流过导体的电流为,下列说法正确的是(  )
A.AC的长度为4L B.AD的长度为6L
C.导体的体积为 D.导体的电阻率为
4.(2020高二下·大庆月考)要测绘一个标有“3V、0.6W”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V。实验的电路图应选用图中的(  )
A. B.
C. D.
5.(2024高二上·拉萨期末)如图所示的是表示两个大小不同的电阻的I—U图像,那么(  )
A.电阻大的应是图线A,两电阻串联后的I—U图线在区域I
B.电阻大的应是图线B,两电阻串联后的I—U图线在区域Ⅲ
C.电阻小的应是图线A,两电阻并联后的I—U图线在区域Ⅲ
D.电阻大的应是图线B,两电阻并联后的I—U图线在区域Ⅲ
6.(2020高二下·四川月考)下列说法正确的是(  )
A.由场强定义式E= 可知,某电场的场强E与q成反比,与F成正比
B.电阻率是反映材料的导电性能的物理量
C.由R= 可知,导体两端的电压越大,导体的电阻越大
D.摩擦起电的过程就是电荷的创造过程
7.(2023高二上·阳江月考)如图所示,一块均匀的长方体金属导体,上下厚度为,当给导体的上下表面加上电压时,流过导体的电流为,当给导体的前后表面加上电压时,流过导体的电流为,当给导体的左右表面加上电压时,流过导体的电流为,下列说法正确的是(  )
A.AC的长度为4L B.AD的长度为6L
C.导体的体积为 D.导体的电阻率为
8.(2023高二上·佛山)某热敏电阻的伏安特性曲线如图所示,下列有关说法正确的是(  )
A.该热敏电阻为线性元件 B.随着电压的增加,电阻率变小
C.当电流为时,阻值为 D.当电流为时,阻值为
9.(2022高二上·湖州期中)对以下表达式理解正确的是(  )
A.根据公式可知,金属电阻率与其电阻成正比,与其长度成反比
B.根据公式可知,导体中的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比
C.根据公式可知,导体的电阻与导体两端的电压成正比,与导体中的电流成反比
D.根据公式可知,当非静电力做功W为零时,电源电动势为零
10.(2024高二上·广州期末)一横截面积为、长为的柱状导体,其伏安特性曲线如图所示,则该导体(  )
A.电阻率随温度的升高而减小
B.热功率跟导体中电流的平方成正比
C.两端电压为时,功率为
D.两端电压为时,电阻率为
11.(2022高三上·朝阳期末)如图1所示的电路中,M与N间接一智能电源,用以控制电容器C两端的电压。如果随时间t的变化关系如图2所示,则下列描述电阻R两端电压随时间t变化关系的图像中,正确的是(  )
A. B.
C. D.
12.(2023高二上·静海月考)如图,线1表示的导体电阻为R1,线2表示的导体的电阻为R2,则正确的是(  )
A.
B.
C.将R1与R2串联后接于电源上,则电流比
D.将R1与R2并联后接于电源上,则电流比
13.(2024高二上·怀远期末)如图所示,直线a为电源的I-U图线,曲线b为灯泡的I-U图线,用该电源和小灯泡组成闭合电路时,电源的输出功率和电源的总功率分别为(  )
A.1.6 W,2 W B.1.6 W,6.4 W
C.2 W,2 W D.2 W,6.4 W
14.(2023高二上·顺城期中)某同学通过实验,描绘出了两个电阻R1、R2的伏安特性曲线。如图所示,两条图线交于P点,R2的图像在P点的切线与纵轴的交点坐标为0.4。下列说法正确的是 (  )
A.R1的电阻为0.5Ω
B.R2的电阻随电压的增大而减小
C.当 U=1V 时, R2与R1的电阻相等
D.当 U=1V 时, R2的电阻为10Ω
二、多项选择题
15.(2022高二下·湖北月考)如图所示,水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,两个边长不等的单匝闭合正方形线圈Ⅰ和Ⅱ,分别用相同材料,不同粗细的导线绕制而成(Ⅰ边长短、细导线)。两线圈的下边距磁场上边界高度相同,同时由静止释放,下落过程中,线圈没有发生转动。设两线圈下边到达地面时的速度大小分别为、,在空中运动时间分别为、产生的焦耳热分别为、。通过线框某截面的电荷量分别为、。不计空气阻力,则下列判断正确的是(  )
A. B. C. D.
16.(2017高二上·福州期中)小灯泡通电后其电流 I 随所加电压 U 变化的图线如图所示,P 为图线上一点,PN 为图线的切线,PQ 为 U 轴的垂线,PM 为 I 轴的垂线.则下列说法中正确是(  )
A.随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大
B.对应P点,小灯泡的电阻为R=
C.对应P点,小灯泡的电阻为R=
D.对应P点,小灯泡的电功率值等于图中阴影部分面积大小
17.(2023高一下·长沙期末)一块均匀的长方体样品,长为a,宽为b,厚为c.电流沿CD方向时测得样品的电阻为R,则下列说法正确的是(  )
A.样品的电阻率为
B.样品的电阻率为
C.电流沿AB方向时样品的电阻为
D.电流沿EF方向时样品的电阻为
18.(2024高二下·泸县开学考)有两材质、长度相同的电阻a和b,当它们接入电路时,得到如右图所示的电流I和电压U的关系,以下说法正确的是(  )
A.R1表示电阻a,R2表示电阻b
B.电阻a和b串联后的总电阻的I-U图线应在区域Ⅲ
C.R1表示电阻b,R2表示电阻a
D.电阻a和b并联后总电阻的I-U图线应在区域II
19.(2024高二上·怀柔期末)某研究性学习小组描绘了三种电学元件的伏安特性曲线,如图所示,下列判断中正确的是(  )
A.图甲反映该电学元件的导电性能随电压的增大而增强
B.图乙反映温度会影响该电学元件的导电性能
C.图丙反映该电学元件加正向电压和反向电压时导电性能一样
D.图丙反映该电学元件如果加了较高的反向电压大于时,反向电流才急剧变大
20.(2023高二上·东莞期中) a、b、c三种元件的伏安特性曲线如图所示,下列说法错误的是(  )
A.b代表是定值电阻,图像的斜率等于电阻
B.a、b、c三种元件都是线性元件
C.a代表某些半导体元件,随着电压、电流的升高,电阻减小
D.三种图像的交点表示电压、电流相等,电阻不相等
三、非选择题
21.(2023高二上·深圳月考)在一根长、横截面积的铜质导线两端加电压.已知铜的电阻率,则:
(1)该导线的电阻多大?
(2)该导线中的电流多大?
(3)当电阻线对折后,接人相同的电压,电流是多大?
22.(2024高二下·昭通开学考)某实验小组用图甲所示的电路探究某灯泡的电阻和功率随电压变化的规律,该灯泡在25℃时的电阻约为,所加电压为时的电阻约为。图甲中其它部分器材的参数如下:
电源(电动势为,内阻不计);
电压表(量程为时内阻约为,量程为时内阻约为);
电流表(量程为时内阻约为,量程为时内阻约为)。
(1)将图甲所示的实验电路补充完整,要求灯泡两端的电压自零开始调节;
(2)电压表示数用表示,电流表示数用表示,调整滑动变阻器滑片位置,得到多组、数据,根据得到的、数据画出的图像如图乙所示,由图像可得灯泡在时的电阻为   (保留两位有效数字),由于实验存在系统误差,该测量值比真实值   (选填“偏大”“偏小”或“相等”);
(3)将两个这样的小灯泡串联后接在电动势为,内阻为的电源上,则每个小灯泡消耗的功率约为   ,电源的效率约为   (保留两位有效数字)。
23.(2024高三下·尚义开学考) 某实验小组用如图甲所示的实验装置,通过实验得到了小灯泡如图丙所示的图像。
(1)根据图甲用笔画线代替导线在图乙中将实物连接成实验所需电路图   .
(2)如果将这个小灯泡接到电动势为1.5V,内阻为5Ω电源两端,小灯泡消耗的功率为   W(保留两位有效数字)。
24.(伏安特性曲线++++++++++1 40)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,所应采取的电路连接是下列四图中的哪一个(  )
A. B.
C. D.
25.(2021高三上·南昌开学考)现要组装一个酒精测试仪,它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器,此传感器的电阻R随酒精气体浓度的变化而变化,规律如图甲所示目前国际公认的酒驾标准是“ 酒精气体浓度 ”,醉驾标准是“酒精气体浓度 ”提供的器材有:
A.二氧化锡半导体型酒精传感器
B.直流电源(电动势为 ,内阻不计)
C.电压表(量程为 ,内阻非常大,作为浓度表使用)
D.电阻箱(最大阻值为 )
E.定值电阻 (阻值为 )
F.定值电阻 (阻值为 )
G.单刀双掷开关一个,导线若干
(1)图乙是酒精测试仪电路图,请在图丙中完成实物连线;
(2)电路中R应选用定值电阻   (填 或 );
(3)为便于识别,按照下列步骤调节此测试仪:
①电路接通前,先将电阻箱调为 ,然后开关向   (填“c”或“d”)端闭合,将电压表此时指针对应的刻度线标记为    ;
②逐步减小电阻箱的阻值,电压表的示数不断变大按照甲图数据将电压表上“电压”刻度线标为“酒精浓度”
③将开关向另一端闭合,测试仪即可正常使用。
(4)某同学将调适好的酒精测试仪靠近酒精瓶口,发现电压表指针满偏,则测量的酒精浓度   (填“有”或“没有”)达到醉驾标准。
26.(2023高三下·邯郸开学考)某同学利用现有的器材设计了如图甲所示的电路图来测量定值电阻及电源的电动势E,如图乙是所给的实验器材及部分器材连接的电路,电源的电动势E约为,内阻不计;定值电阻的阻值约为;电阻箱R的阻值范围为;理想电压表的量程范围为。回答下列问题:
(1)用笔画线代替导线完成乙图中的器材连接;
(2)该同学连续调节电阻箱的阻值R,得到多组R和电压表示数U的数据,写出R关于的函数表达式为   (用E、R、、U表示);根据数据画出图线,如图丙所示,由图中的数据a、可得定值电阻   ,电源的电动势   。
27.(2022高二上·柯桥月考)一个标有“12V”字样、功率未知的灯泡,测得灯丝电阻R随灯泡两端电压变化的关系图线如图所示,利用这条图线计算:
(1)在正常发光情况下,灯泡的电功率P为多少?
(2)若一定值电阻R0与该灯泡串联,接在E=20V,r=1Ω的电源上,灯泡恰能正常发光,则串联电阻R0此时消耗的电功率为多少?
(3)假设灯丝电阻R与温度t满足R=K(273+t)的关系,其中K为比例系数,室温为t0=20℃,则灯泡在正常发光情况下,灯丝的温度为多少?
28.(2022高三上·湖北期中)某学习小组根据图1的电路连接器材来探究导体的电阻与其影响因素的定量关系。可供选择的器材如下:电源E(电动势3V,内阻未知):电流表A(量程为0.3A,内阻未知);电压表(量程为3V,内阻未知):电压表(量程为10V,内阻未知):滑动变阻器R(最大阻值为)。实验时多次改变合金丝甲接入电路的长度L,调节滑动变阻器的阻值,使电压表的读数U达到某一相同值时记录电流表的示数I,从而得到多个的值,作出图像,如图3中的图线a所示
(1)本实验选用电压表为   (填“”或“”)。
(2)在某次测量时,电流表的指针位置如图2所示,则读数   A。
(3)已知合金丝甲的横截面积为S,图3中图像a的斜率为k、截距为d,则合金丝甲的电阻率   ,选用的电压表内阻=   (用已知物理量的字母表示)。
(4)图3中图线b是另一根长度相同、横截面积相同的合金丝乙采用同样的方法获得的图像,由图可知合金丝乙的电阻率   合金丝甲的电阻率(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
29.(2022高二上·台州期中)在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”的实验中,小理同学根据图甲的电路连接器材,多次改变电阻丝接入电路的长度、调节滑动变阻器的阻值,使电流表的读数达到某一相同值时记录电压表的示数,从而得到多个的值,作出图像。
(1)为了使测量时电压表的读数从零开始,请同学们帮助小理同学完成甲图的电路连接;
(2)小理同学用螺旋测微器测得导体横截面积如图丙所示,读数为   mm,;
(3)小理同学用某次用横截面积为的电阻丝做实验,测得图像如图乙所示,则电阻丝的电阻率为   。(结果保留2位有效数字)
30.(2023高二上·云南期中) 如图所示的电路中,电源电动势为E=200V,内阻为r=20Ω,定值电阻。AB、CD为两个平行金属板,板长为L=80cm,板间距离为d=32cm。质量为、带电量为的颗粒从两金属板左端沿板间中线以的速度射入两板间。闭合开关S,调节电阻箱,使颗粒刚好打到下板右侧边缘的D点。颗粒重力不能忽略,取重力加速度为。求:
(1)颗粒在两板间运动的加速度大小;
(2)两板间的电压U;
(3) 电阻箱 的阻值。
答案解析部分
1.【答案】B
【知识点】电阻定律;电势差与电场强度的关系
【解析】【解答】电阻丝的体积一定,长度加倍后,其横截面积减半。由电阻定律可得,原来的金属丝电阻为
拉长后的金属丝电阻为
由欧姆定律
可知,电流变为原来的倍。金属丝内的场强
因电压一定,金属丝的长度变为原来的2倍,故电场强度变为原来的一半,B符合题意,ACD不符合题意。
故答案为:B。
【分析】根据电阻定律求出金属丝拉长前、后的阻值,再由欧姆定律求出拉长后金属丝中的电流 ,由计算拉长后金属丝内的电场强度。
2.【答案】B
【知识点】电阻定律
【解析】【解答】根据电阻定律
可知,横截面积越大,长度越短,则阻值越小。则选择ab面为电流的横切面,ACD不符合题意,B符合题意。
故答案为:B。
【分析】利用电阻定律可以判别长度较短,横截面积较大是电阻最小。
3.【答案】D
【知识点】电阻定律;欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】AB.设AC的长度为x、AD的长度为y,导体的电阻率为,当给导体的上下表面加上电压U时,根据电阻定律以及欧姆定律可得, 当给导体的左右表面加上电压时, 可得,当给导体的左右表面加上电压U时,可得,解得x=2L,y=3L,AB不符合题意;
C.导体的体积为,C不符合题意;
D.由,x=2L,y=3L,解得,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】根据加电压的两表面的位置,由电阻定律和欧姆定律列式,求出AC和AD的长度;由体积公式求出导体的体积;根据电阻定律求出导体的电阻率。
4.【答案】D
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】实验要求灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V,则滑动变阻器应采用分压接法,由于灯泡电阻较小,故电流表应采用外接法,ABC不符合题意,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】为了能得到比较多的数据,采用分压法,电流表内阻比较大,对电压影响比较大,故采用电流表外接法。
5.【答案】B
【知识点】电阻;线性元件和非线性元件的伏安特性曲线
【解析】【解答】根据图像的斜率表示电阻的倒数,可知电阻大的应该是B,两电阻串联之后总电阻变大,图线应在区域Ⅲ ,并联之后总电阻减小应在区域I ,故B符合题意;A、C、D不符合题意。
故选B。
【分析】 I—U图像中,图线的斜率等于,斜率越大R越小。
6.【答案】B
【知识点】电荷及三种起电方式;电场强度;电阻
【解析】【解答】A.电场强度的定义式E=F/q可知,电场强度由电场本身决定,与有无检验电荷无关,A不符合题意。
B.电阻率是反映材料导电性能的物理量,电阻率越大导电性能越弱,B符合题意。
C.导体的电阻为导体本身的性质,与两端的电压和电流无关,C不符合题意。
D.电荷不能凭空产生,摩擦起电只是电荷的移动,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】电场强度由电场本身决定,与电荷量、电场力大小无关;电阻的大小与电压、电流大小无关;摩擦起电是电荷发生了转移。
7.【答案】D
【知识点】电阻率;欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】ABD、根据电阻定理可得
其中
由此可知
解得


故AB错误,D正确;
C、 导体的体积为
故C错误。
故答案为:D。
【分析】根据电阻定律以及欧姆定律分别列式求解;
根据体积公式求解;
8.【答案】C
【知识点】电阻率;线性元件和非线性元件的伏安特性曲线
【解析】【解答】A.根据图像可知,该热敏电阻为非线性元件,A不符合题意;
B.根据图像可知,随着电压增大,图像上的点与原点连线的斜率变小,电阻变大,由电阻定律可知电阻率变小,B不符合题意;
CD.由图可知当电流为时,电阻两端的电压为,根据欧姆定律可知,该热敏电阻的阻值为,C符合题意,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】线性元件的I-U图像为过原点的倾斜直线;根据图像分析电阻随电压的变化情况,得出电阻率的变化情况;由欧姆定律推导当电流为时的阻值。
9.【答案】B
【知识点】电阻;电阻率
【解析】【解答】A.金属电阻率取决于其材料特点,与温度有关,与其电阻、长度、横截面积无关,A不符合题意;
B.导体中的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比,B符合题意;
C.导体的电阻取决于其材料、长度、横截面积以及温度,与导体两端的电压、导体中的电流无关,C不符合题意;
D.电源电动势取决于电源内部性质,与其是否处于工作状态无关,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】金属电阻率取决于其材料特点,与温度有关,导体的电阻取决于其材料、长度、横截面积以及温度,电源电动势取决于电源内部性质。
10.【答案】D
【知识点】线性元件和非线性元件的伏安特性曲线
【解析】【解答】A、由图可知该导体的电阻随温度升高而增大,则电阻率随温度升高而增大,A错误。
B、导体电阻发生变化,由
可知热功率与电流的平方不成正比,B错误。
C、由图像可知导体两端电压为1v时,电流为0.26A,则功率为0.26W,C错误。
D、两端电压为2v时,电流为0.4A,电阻为5Ω,则电阻率为
D正确。
故答案为:D
【分析】根据导体的伏安特性曲线和欧姆定律计算电阻的大小,再由电阻定律计算电阻率。
11.【答案】D
【知识点】电容器及其应用;电流、电源的概念;欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】根据电容器的定义式可知
结合图像可知,图像的斜率为,则内的电流与内的电流关系为
且两段时间中的电流方向相反,根据欧姆定律可知两端电压大小关系满足
由于电流方向不同,所以电压方向不同。
0到1s内,图像斜率为零,电流为零,两端电压为零。
故答案为:D。
【分析】利用电容器的定义式以及电流的定义式得出 Uc -t的表达式,结合图像得出两端电流的大小以及方向关系,通过欧姆定律得出电压的大小和方向关系。
12.【答案】A
【知识点】线性元件和非线性元件的伏安特性曲线;欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】AB.根据欧姆定律
可得


A符合题意,B不符合题意;
C.根据串联电路特点可知,将与串联后接于电源上,则电流比
C不符合题意;
D.根据欧姆定律,将与并联后,两电阻电压相等,接于电源上电流比为可得
D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】由欧姆定律结合图中数据,求出两电阻的比值;根据串并联电路的特点,由欧姆定律分析将与串联或并联后接于电源上,流过两电阻的电流比值。
13.【答案】B
【知识点】线性元件和非线性元件的伏安特性曲线;欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】由图可知,电源的电动势为8V,小灯泡和此电源组成闭合回路时,电路中电流为0.8A,外电压为2V,故电源的输出功率为
电源总功率为
故B正确,ACD错误。
故答案为:B。
【分析】了解a图的横纵坐标的物理意义,知道两图像交点为电流以及外电压。
14.【答案】C
【知识点】欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】ACD.根据欧姆定律, R1的电阻等于R1图像斜率倒数,为2Ω, 当 U=1V 时, R2与R1的电阻相等都等于2Ω,AD错误,C正确;
B.R2电阻不等于切线斜率,等于图像点与原点连线的斜率的倒数,斜率连线的斜率逐渐减小,所以R2的电阻随电压的增大而增大,B错误;
故答案为:C。
【分析】R2电阻不等于切线斜率,等于图像点与原点连线的斜率的倒数。电压升高,功率变大,发热增多,电阻变大。
15.【答案】B,C,D
【知识点】电阻定律;能量守恒定律;牛顿第二定律;机械能守恒定律
【解析】【解答】AB.线框电阻其中ρ为材料的电阻率,l为线圈的边长,S为导线的横截面积
线框质量
其中ρ0为材料的密度,设线框释放时离的高度为h,根据机械能守恒定律有
可知,到达磁场上边界是速度v相同,则线框受到的安培力
线框刚进入磁场时加速度
经上式分析得知,线圈Ⅰ和Ⅱ进入磁场的过程先同步运动,由于当Ⅰ线圈刚好全部进入磁场中时,Ⅱ线圈由于边长较长还没有全部进入磁场。Ⅰ线圈完全进入磁场后做加速度为g的匀加速运动,而Ⅱ线圈仍先做加速度小于g的变加速运动,再做加速度为g的匀加速运动,所以落地速度v1>v2,运动时间关系为t1C.设线框释放时离的高度为H,根据能量守恒有
因为I的质量小,落地速度大,所以
C符合题意;
D.根据
因I的边长小,横截面积小,所以有
D符合题意。
故答案为:BCD。
【分析】利用电阻定律以及机械能守恒定律得出到达磁场上边界的速度,结合安培力的表达式以及牛顿第二定律得出加速度的表达式以及判断情况;线框释放时利用能量守恒和电流的定义式得出电荷量的大小关系。
16.【答案】A,C
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】解:A、图线上的点与原点连线的倒数等于电阻大小,由数学知识可知,随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大.A符合题意.
B、此电阻是非线性元件,其电阻不等于图象切线斜率的倒数,所以小灯泡的电阻为R≠ .B不符合题意.
C、根据电阻的定义式可知,对应P点,小灯泡的电阻为R= .C符合题意
D、由恒定电流的功率公式P=UI,推广可知,对应P点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积.D不符合题意.
故答案为:AC
【分析】该题目主要考查的是对小灯泡伏安特性曲线的分析,解题的关键点是要理解曲线斜率的含义,根据欧姆定律U=IR可知,改图斜率的含义是电阻的倒数,斜率越小,电阻越大。
17.【答案】B,C
【知识点】电阻;电阻率
【解析】【解答】AB、由电阻定律可知,则,A错误,B正确。
CD、电流沿AB方向通过样品时的电阻大小,C正确,D错误。
故答案为:C
【分析】根据电阻定律,L为电流方向的长度,s为电流通过方向的横截面积,由电流通过的方向判断L和s。
18.【答案】B,C
【知识点】线性元件和非线性元件的伏安特性曲线;欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】AC.由电阻定律
可知,a电阻大,b的电阻小,在定值电阻的I-U图线中斜率的倒数表示电阻阻值,由图线可知
所以表示电阻b,表示电阻a,A不符合题意,C符合题意;
B.根据串联规律可知,和串联后的总电阻比任何一个分电阻都大,I-U图的斜率更小,故总电阻的I-U图线应在区域Ⅲ,B符合题意;
D.根据并联规律可知,和并联后的总电阻比任何一个分电阻都小,I-U图的斜率更大,故总电阻的I-U图线应在区域I,D不符合题意。
故答案为:BC。
【分析】根据电阻定律分析a、b的电阻关系,再根据定值电阻的I-U图线中斜率的倒数表示电阻阻值,分析和对应哪部分电阻;根据串、并联规律,分析和串联或并联后的阻值,确定I-U图对应的区域。
19.【答案】B,D
【知识点】线性元件和非线性元件的伏安特性曲线;欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】A、图甲中图线的斜率的倒数表示电阻,由图可知,电阻阻值不变,所以图甲反映该电学元件的导电性能不变,故A错误。
B、图乙图线的斜率的倒数表示电阻,由图可知,电阻随电压变大,电阻阻值变化,所以图乙反映温度会影响该电学元件的导电性能,故B正确。
C、由图丙可知,当正向电压很小时,电流较大,而反向电压很大时,电流也较小,故C错误。
D、图丙是二极管的发特性曲线,当该二极管两端的反向电压为40V时,二极管中的反向电流突然增大,此时二极管将会被击穿,故D正确。
故选:BD。
【分析】分析I-U图象的特性,斜率表示电阻,电阻反映导体导电性能强弱的物理量。
图丙为二极管的伏安特性曲线,分析可知,二极管具有单向导电性。
20.【答案】A,B,D
【知识点】线性元件和非线性元件的伏安特性曲线;欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】A.由欧姆定律可得,由此式可知,定值电阻的I-U图,为过原点的倾斜直线,直线的斜率,所以b代表是定值电阻,其斜率等于电阻的倒数,A符合题意;
B.由图可知,b代是线性元件,a、c是非线性元件,B符合题意;
C.由可知,a的电阻随着电压、电流的升高而减小,某些半导体元件具有此特点,C不符合题意;
D.三种图像的交点,表示a、b、三个元件上的电压、电流相等,由欧姆定律可知,此处的阻值相等,D符合题意。
故答案为:ABD。
【分析】欧姆定律分析定值电阻的I-U图像特点和斜率的物理意义;根据线性元件和非线性元件的区别分析三种元件;由分析a电阻的阻值随电压和电流的变化而变化的情况;根据分析三个元件在图像的交点处的电压和电流以及电阻的关系。
21.【答案】(1)解:由电阻定律得到该导线电阻为
(2)解:由欧姆定律得到该导线中电流为:
(3)解:将电阻丝对折后,导体的材料没有变化,但导体的长度减半,横截面积变为原来的二倍,则根据电阻定律可知,此时电阻为
根据欧姆定律可知此时电流大小为
【知识点】电阻定律;欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【分析】(1)根据电阻定律得出导线电阻;
(2)根据欧姆定律得出导线中电流大小;
(3)根据电阻定律判断出电阻变化,再结合欧姆定律得出电流大小。
22.【答案】(1)
(2)2.0;偏小
(3)0.50;67%
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】(1)电压表选择3V档接入电路;题目要求灯泡两端的电压自零开始调节,滑动变阻器需要分压式接入电路;
(2)根据图像U=1.0V,I=0.5A,则
电流表外接导致电流值偏大,使测得的灯泡电阻偏小;
(3)设每个灯泡两端电压为U,流经灯泡电流为I,则
可得
将其图像画在灯泡的伏安特性曲线中,可得I=0.5A,U=1V,电功率
P=UI=0.5W
电源的效率为
【分析】(1)对比电动势的大小可选取合适的电压表;(2)利用灯泡的伏安特性曲线图,结合欧姆定律可求出灯泡电阻。
23.【答案】(1)
(2)0.10
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】(1)根据电路图可得实物电路图如下图所示
(2)画出电源的伏安特性曲线,如图所示
两个图线的交点即为小灯泡接在电源两端时小灯泡中的电流与小灯泡两端的电压

因此小灯泡消耗的功率为
【分析】画实物图时注意导线不要交叉。根据闭合电路的欧姆定律确定电源点伏安特性曲线,两个图线的交点即为小灯泡接在电源两端时小灯泡中的电流与小灯泡两端的电压,再根据电功率的定义机械能解答。
24.【答案】D
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】解:描绘小灯泡伏安特性曲线,要电压与电流应从零开始变化,滑动变阻器应采用分压接法,灯泡电阻约为几欧姆,电压表内阻很大,为几千欧至几万欧姆,远大于灯泡电阻,电流表应采用外接法.
故只有D正确;
故选:D.
【分析】描绘小灯泡伏安特性曲线,要电压与电流应从零开始变化,滑动变阻器应采用分压接法,根据灯泡电阻与电表内阻的关系确定电流表接法,然后作出实验电路图.
25.【答案】(1)
(2)
(3)c;0.2
(4)有
【知识点】电阻
【解析】【解答】(1)根据图乙的电路图连接实物图如下
(2)由于电压表量程为3V,本实验电压表并联在定值电阻两端,由欧姆定律可得,定值电阻两端的电压
由图甲可知 ,又 ,得

故答案为:R2;
(3)①本实验采用替代法,用电阻箱的阻值替代传感器的电阻Rx,故应先电阻箱调到30.0Ω,结合(1)中电路,开关应向c端闭合;
由图甲可知Rx=30Ω时,酒精气体浓度为0.2mg/mL;
(4)由
可知电压表指针满偏时,电阻箱电阻
酒精气体浓度 ,故有达到醉驾标准。
【分析】(1)根据欧姆定律,列式,表达定值电阻电压表达式,根据电压范围和RX范围,判断R范围。
(2)采用替代法,电阻箱调到30Ω,代入数据,求解酒精气体浓度。(3)根据电压表达式,计算满偏时电阻,读图找到对应酒精浓度。
26.【答案】(1)
(2);b;
【知识点】电阻率
【解析】【解答】(1)用笔画线代替导线连接乙图中的器材如下
(2)由闭合电路欧姆定律可得
整理可得
由题图丙可得 ,
综合解得 ,
【分析】(1)利用电路图进行实物图连线;
(2)利用闭合电路的欧姆定律结合图像斜率和截距可以求出电动势和定值电阻的大小。
27.【答案】(1)解:由图像可知,灯泡正常发光情况下,电压为12V,电阻为6Ω,电功率为
(2)解:灯泡正常发光情况下,电路中电流为
解得
电阻R0此时消耗的电功率
(3)解:由图像可看出,灯泡不通电时电阻为R1=1Ω,即室温下小灯泡的电阻为1Ω,正常发光时的电阻为6Ω,设正常发光时灯泡温度为t,有
解得
【知识点】线性元件和非线性元件的伏安特性曲线
【解析】【分析】(1)灯泡为纯电阻,欧姆定律成立,多个公式都可以求解电功率。
(2)根据闭合电路欧姆定律求解电路中的电流。
(3) 灯泡不通电时电阻为R1=1Ω,即室温下小灯泡的电阻为1Ω,利用该关系可以求解K值大小。
28.【答案】(1)
(2)0.160
(3);
(4)小于
【知识点】研究影响导体电阻的因素
【解析】【解答】(1)电动势3V,则本实验选用电压表为 。
(2)电流表读数I=0.160A
(3)根据 ,则 ,图像的斜率 ,则合金丝甲的电阻率 ,截距为d= ,则选用的电压表内阻
(4)图线b的斜率较大,则合金丝乙的电阻率小于合金丝甲的电阻率。
【分析】(1)根据电动势选择电压表;
(2)结合电流表的读数原理得出电流表的示数;
(3)通过欧姆定律以及电阻定律得出合金丝甲的电阻率,并得出电压表的内阻。
29.【答案】(1)
(2)6.125
(3)
【知识点】研究影响导体电阻的因素
【解析】【解答】(1)为了使测量时电压表的读数从零开始,滑动变阻器应采用分压接法,甲图的电路连接如图所示
(2)螺旋测微器的精确值为 ,由图丙可知读数为
(3)根据电阻定律

联立可得
可知 图像的斜率为
可得
【分析】(1)电压表的电压为零,滑动变阻器用分压式接法,利用 “探究导体电阻与其影响因素的定量关系”的实验原理连接电路图;
(2)利用螺旋测微器的读数原理进行读数;
(3)根据电阻定律以及欧姆定律得出该金属丝的电阻率。
30.【答案】(1)解:颗粒在两板间做类平抛运动,平行于板方向匀速直线运动,运动时间为
垂直于板方向做初速度为零的匀加速运动
解得颗粒在两板间运动的加速度大小
(2)解:颗粒受电场力方向坚直向上,由牛顿第二定律可得 ,
解得两板间的电压
(3)解: 由欧姆定律可知
由闭合电路欧姆定律可知
解得
【知识点】电容器及其应用;带电粒子在重力场和电场复合场中的运动;欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【分析】(1)明确带点颗粒在两极板间的受力情况,根据受力情况确定颗粒平抛运动的情况。利用平抛运动中水平位移和竖直位移的规律列出对应的等式,根据平抛运动各方向的等时性进行解答;
(2)明确颗粒在竖直方向上的受力情况,再根据牛顿第二定律求出颗粒所受电场力大小,再结合匀强电场中电场强度与电势差的关系求出两极板间的电势差;
(3)根据电路连接情况,根据含容电路的特点,确定R2两端的电压,根据欧姆定律求出电路中的总电阻,再根据闭合电路的欧姆定律求出R1的阻值。
1 / 1人教版物理必修3同步练习: 11.2 导体的电阻(能力提升)
一、选择题
1.(2024高二下·月考)现有一质量分布均匀的圆柱形金属丝,其长度为,在其两端加上恒定电压后,金属丝中的电流为,金属丝内的匀强电场的场强为。若将金属丝拉伸至长度为,金属丝仍为圆柱形,其两端电压仍为,则金属丝中的电流和电场强度分别为(  )
A.、 B.、 C.、 D.、
【答案】B
【知识点】电阻定律;电势差与电场强度的关系
【解析】【解答】电阻丝的体积一定,长度加倍后,其横截面积减半。由电阻定律可得,原来的金属丝电阻为
拉长后的金属丝电阻为
由欧姆定律
可知,电流变为原来的倍。金属丝内的场强
因电压一定,金属丝的长度变为原来的2倍,故电场强度变为原来的一半,B符合题意,ACD不符合题意。
故答案为:B。
【分析】根据电阻定律求出金属丝拉长前、后的阻值,再由欧姆定律求出拉长后金属丝中的电流 ,由计算拉长后金属丝内的电场强度。
2.(2021高二上·浦城期中)欧姆不仅发现了欧姆定律,还研究了电阻定律,有一个长方体的金属电阻,材料分布均匀,边长分别为a、b、c,且 。电流沿以下方向流过该金属电阻,其中电阻值最小的是(  )
A. B.
C. D.
【答案】B
【知识点】电阻定律
【解析】【解答】根据电阻定律
可知,横截面积越大,长度越短,则阻值越小。则选择ab面为电流的横切面,ACD不符合题意,B符合题意。
故答案为:B。
【分析】利用电阻定律可以判别长度较短,横截面积较大是电阻最小。
3.(2023高二上·阳江期末) 如图所示,一块均匀的长方体金属导体,上下厚度为,当给导体的上下表面加上电压时,流过导体的电流为,当给导体的前后表面加上电压时,流过导体的电流为,当给导体的左右表面加上电压时,流过导体的电流为,下列说法正确的是(  )
A.AC的长度为4L B.AD的长度为6L
C.导体的体积为 D.导体的电阻率为
【答案】D
【知识点】电阻定律;欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】AB.设AC的长度为x、AD的长度为y,导体的电阻率为,当给导体的上下表面加上电压U时,根据电阻定律以及欧姆定律可得, 当给导体的左右表面加上电压时, 可得,当给导体的左右表面加上电压U时,可得,解得x=2L,y=3L,AB不符合题意;
C.导体的体积为,C不符合题意;
D.由,x=2L,y=3L,解得,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】根据加电压的两表面的位置,由电阻定律和欧姆定律列式,求出AC和AD的长度;由体积公式求出导体的体积;根据电阻定律求出导体的电阻率。
4.(2020高二下·大庆月考)要测绘一个标有“3V、0.6W”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V。实验的电路图应选用图中的(  )
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】实验要求灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V,则滑动变阻器应采用分压接法,由于灯泡电阻较小,故电流表应采用外接法,ABC不符合题意,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】为了能得到比较多的数据,采用分压法,电流表内阻比较大,对电压影响比较大,故采用电流表外接法。
5.(2024高二上·拉萨期末)如图所示的是表示两个大小不同的电阻的I—U图像,那么(  )
A.电阻大的应是图线A,两电阻串联后的I—U图线在区域I
B.电阻大的应是图线B,两电阻串联后的I—U图线在区域Ⅲ
C.电阻小的应是图线A,两电阻并联后的I—U图线在区域Ⅲ
D.电阻大的应是图线B,两电阻并联后的I—U图线在区域Ⅲ
【答案】B
【知识点】电阻;线性元件和非线性元件的伏安特性曲线
【解析】【解答】根据图像的斜率表示电阻的倒数,可知电阻大的应该是B,两电阻串联之后总电阻变大,图线应在区域Ⅲ ,并联之后总电阻减小应在区域I ,故B符合题意;A、C、D不符合题意。
故选B。
【分析】 I—U图像中,图线的斜率等于,斜率越大R越小。
6.(2020高二下·四川月考)下列说法正确的是(  )
A.由场强定义式E= 可知,某电场的场强E与q成反比,与F成正比
B.电阻率是反映材料的导电性能的物理量
C.由R= 可知,导体两端的电压越大,导体的电阻越大
D.摩擦起电的过程就是电荷的创造过程
【答案】B
【知识点】电荷及三种起电方式;电场强度;电阻
【解析】【解答】A.电场强度的定义式E=F/q可知,电场强度由电场本身决定,与有无检验电荷无关,A不符合题意。
B.电阻率是反映材料导电性能的物理量,电阻率越大导电性能越弱,B符合题意。
C.导体的电阻为导体本身的性质,与两端的电压和电流无关,C不符合题意。
D.电荷不能凭空产生,摩擦起电只是电荷的移动,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】电场强度由电场本身决定,与电荷量、电场力大小无关;电阻的大小与电压、电流大小无关;摩擦起电是电荷发生了转移。
7.(2023高二上·阳江月考)如图所示,一块均匀的长方体金属导体,上下厚度为,当给导体的上下表面加上电压时,流过导体的电流为,当给导体的前后表面加上电压时,流过导体的电流为,当给导体的左右表面加上电压时,流过导体的电流为,下列说法正确的是(  )
A.AC的长度为4L B.AD的长度为6L
C.导体的体积为 D.导体的电阻率为
【答案】D
【知识点】电阻率;欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】ABD、根据电阻定理可得
其中
由此可知
解得


故AB错误,D正确;
C、 导体的体积为
故C错误。
故答案为:D。
【分析】根据电阻定律以及欧姆定律分别列式求解;
根据体积公式求解;
8.(2023高二上·佛山)某热敏电阻的伏安特性曲线如图所示,下列有关说法正确的是(  )
A.该热敏电阻为线性元件 B.随着电压的增加,电阻率变小
C.当电流为时,阻值为 D.当电流为时,阻值为
【答案】C
【知识点】电阻率;线性元件和非线性元件的伏安特性曲线
【解析】【解答】A.根据图像可知,该热敏电阻为非线性元件,A不符合题意;
B.根据图像可知,随着电压增大,图像上的点与原点连线的斜率变小,电阻变大,由电阻定律可知电阻率变小,B不符合题意;
CD.由图可知当电流为时,电阻两端的电压为,根据欧姆定律可知,该热敏电阻的阻值为,C符合题意,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】线性元件的I-U图像为过原点的倾斜直线;根据图像分析电阻随电压的变化情况,得出电阻率的变化情况;由欧姆定律推导当电流为时的阻值。
9.(2022高二上·湖州期中)对以下表达式理解正确的是(  )
A.根据公式可知,金属电阻率与其电阻成正比,与其长度成反比
B.根据公式可知,导体中的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比
C.根据公式可知,导体的电阻与导体两端的电压成正比,与导体中的电流成反比
D.根据公式可知,当非静电力做功W为零时,电源电动势为零
【答案】B
【知识点】电阻;电阻率
【解析】【解答】A.金属电阻率取决于其材料特点,与温度有关,与其电阻、长度、横截面积无关,A不符合题意;
B.导体中的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比,B符合题意;
C.导体的电阻取决于其材料、长度、横截面积以及温度,与导体两端的电压、导体中的电流无关,C不符合题意;
D.电源电动势取决于电源内部性质,与其是否处于工作状态无关,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】金属电阻率取决于其材料特点,与温度有关,导体的电阻取决于其材料、长度、横截面积以及温度,电源电动势取决于电源内部性质。
10.(2024高二上·广州期末)一横截面积为、长为的柱状导体,其伏安特性曲线如图所示,则该导体(  )
A.电阻率随温度的升高而减小
B.热功率跟导体中电流的平方成正比
C.两端电压为时,功率为
D.两端电压为时,电阻率为
【答案】D
【知识点】线性元件和非线性元件的伏安特性曲线
【解析】【解答】A、由图可知该导体的电阻随温度升高而增大,则电阻率随温度升高而增大,A错误。
B、导体电阻发生变化,由
可知热功率与电流的平方不成正比,B错误。
C、由图像可知导体两端电压为1v时,电流为0.26A,则功率为0.26W,C错误。
D、两端电压为2v时,电流为0.4A,电阻为5Ω,则电阻率为
D正确。
故答案为:D
【分析】根据导体的伏安特性曲线和欧姆定律计算电阻的大小,再由电阻定律计算电阻率。
11.(2022高三上·朝阳期末)如图1所示的电路中,M与N间接一智能电源,用以控制电容器C两端的电压。如果随时间t的变化关系如图2所示,则下列描述电阻R两端电压随时间t变化关系的图像中,正确的是(  )
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】电容器及其应用;电流、电源的概念;欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】根据电容器的定义式可知
结合图像可知,图像的斜率为,则内的电流与内的电流关系为
且两段时间中的电流方向相反,根据欧姆定律可知两端电压大小关系满足
由于电流方向不同,所以电压方向不同。
0到1s内,图像斜率为零,电流为零,两端电压为零。
故答案为:D。
【分析】利用电容器的定义式以及电流的定义式得出 Uc -t的表达式,结合图像得出两端电流的大小以及方向关系,通过欧姆定律得出电压的大小和方向关系。
12.(2023高二上·静海月考)如图,线1表示的导体电阻为R1,线2表示的导体的电阻为R2,则正确的是(  )
A.
B.
C.将R1与R2串联后接于电源上,则电流比
D.将R1与R2并联后接于电源上,则电流比
【答案】A
【知识点】线性元件和非线性元件的伏安特性曲线;欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】AB.根据欧姆定律
可得


A符合题意,B不符合题意;
C.根据串联电路特点可知,将与串联后接于电源上,则电流比
C不符合题意;
D.根据欧姆定律,将与并联后,两电阻电压相等,接于电源上电流比为可得
D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】由欧姆定律结合图中数据,求出两电阻的比值;根据串并联电路的特点,由欧姆定律分析将与串联或并联后接于电源上,流过两电阻的电流比值。
13.(2024高二上·怀远期末)如图所示,直线a为电源的I-U图线,曲线b为灯泡的I-U图线,用该电源和小灯泡组成闭合电路时,电源的输出功率和电源的总功率分别为(  )
A.1.6 W,2 W B.1.6 W,6.4 W
C.2 W,2 W D.2 W,6.4 W
【答案】B
【知识点】线性元件和非线性元件的伏安特性曲线;欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】由图可知,电源的电动势为8V,小灯泡和此电源组成闭合回路时,电路中电流为0.8A,外电压为2V,故电源的输出功率为
电源总功率为
故B正确,ACD错误。
故答案为:B。
【分析】了解a图的横纵坐标的物理意义,知道两图像交点为电流以及外电压。
14.(2023高二上·顺城期中)某同学通过实验,描绘出了两个电阻R1、R2的伏安特性曲线。如图所示,两条图线交于P点,R2的图像在P点的切线与纵轴的交点坐标为0.4。下列说法正确的是 (  )
A.R1的电阻为0.5Ω
B.R2的电阻随电压的增大而减小
C.当 U=1V 时, R2与R1的电阻相等
D.当 U=1V 时, R2的电阻为10Ω
【答案】C
【知识点】欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】ACD.根据欧姆定律, R1的电阻等于R1图像斜率倒数,为2Ω, 当 U=1V 时, R2与R1的电阻相等都等于2Ω,AD错误,C正确;
B.R2电阻不等于切线斜率,等于图像点与原点连线的斜率的倒数,斜率连线的斜率逐渐减小,所以R2的电阻随电压的增大而增大,B错误;
故答案为:C。
【分析】R2电阻不等于切线斜率,等于图像点与原点连线的斜率的倒数。电压升高,功率变大,发热增多,电阻变大。
二、多项选择题
15.(2022高二下·湖北月考)如图所示,水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,两个边长不等的单匝闭合正方形线圈Ⅰ和Ⅱ,分别用相同材料,不同粗细的导线绕制而成(Ⅰ边长短、细导线)。两线圈的下边距磁场上边界高度相同,同时由静止释放,下落过程中,线圈没有发生转动。设两线圈下边到达地面时的速度大小分别为、,在空中运动时间分别为、产生的焦耳热分别为、。通过线框某截面的电荷量分别为、。不计空气阻力,则下列判断正确的是(  )
A. B. C. D.
【答案】B,C,D
【知识点】电阻定律;能量守恒定律;牛顿第二定律;机械能守恒定律
【解析】【解答】AB.线框电阻其中ρ为材料的电阻率,l为线圈的边长,S为导线的横截面积
线框质量
其中ρ0为材料的密度,设线框释放时离的高度为h,根据机械能守恒定律有
可知,到达磁场上边界是速度v相同,则线框受到的安培力
线框刚进入磁场时加速度
经上式分析得知,线圈Ⅰ和Ⅱ进入磁场的过程先同步运动,由于当Ⅰ线圈刚好全部进入磁场中时,Ⅱ线圈由于边长较长还没有全部进入磁场。Ⅰ线圈完全进入磁场后做加速度为g的匀加速运动,而Ⅱ线圈仍先做加速度小于g的变加速运动,再做加速度为g的匀加速运动,所以落地速度v1>v2,运动时间关系为t1C.设线框释放时离的高度为H,根据能量守恒有
因为I的质量小,落地速度大,所以
C符合题意;
D.根据
因I的边长小,横截面积小,所以有
D符合题意。
故答案为:BCD。
【分析】利用电阻定律以及机械能守恒定律得出到达磁场上边界的速度,结合安培力的表达式以及牛顿第二定律得出加速度的表达式以及判断情况;线框释放时利用能量守恒和电流的定义式得出电荷量的大小关系。
16.(2017高二上·福州期中)小灯泡通电后其电流 I 随所加电压 U 变化的图线如图所示,P 为图线上一点,PN 为图线的切线,PQ 为 U 轴的垂线,PM 为 I 轴的垂线.则下列说法中正确是(  )
A.随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大
B.对应P点,小灯泡的电阻为R=
C.对应P点,小灯泡的电阻为R=
D.对应P点,小灯泡的电功率值等于图中阴影部分面积大小
【答案】A,C
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】解:A、图线上的点与原点连线的倒数等于电阻大小,由数学知识可知,随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大.A符合题意.
B、此电阻是非线性元件,其电阻不等于图象切线斜率的倒数,所以小灯泡的电阻为R≠ .B不符合题意.
C、根据电阻的定义式可知,对应P点,小灯泡的电阻为R= .C符合题意
D、由恒定电流的功率公式P=UI,推广可知,对应P点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积.D不符合题意.
故答案为:AC
【分析】该题目主要考查的是对小灯泡伏安特性曲线的分析,解题的关键点是要理解曲线斜率的含义,根据欧姆定律U=IR可知,改图斜率的含义是电阻的倒数,斜率越小,电阻越大。
17.(2023高一下·长沙期末)一块均匀的长方体样品,长为a,宽为b,厚为c.电流沿CD方向时测得样品的电阻为R,则下列说法正确的是(  )
A.样品的电阻率为
B.样品的电阻率为
C.电流沿AB方向时样品的电阻为
D.电流沿EF方向时样品的电阻为
【答案】B,C
【知识点】电阻;电阻率
【解析】【解答】AB、由电阻定律可知,则,A错误,B正确。
CD、电流沿AB方向通过样品时的电阻大小,C正确,D错误。
故答案为:C
【分析】根据电阻定律,L为电流方向的长度,s为电流通过方向的横截面积,由电流通过的方向判断L和s。
18.(2024高二下·泸县开学考)有两材质、长度相同的电阻a和b,当它们接入电路时,得到如右图所示的电流I和电压U的关系,以下说法正确的是(  )
A.R1表示电阻a,R2表示电阻b
B.电阻a和b串联后的总电阻的I-U图线应在区域Ⅲ
C.R1表示电阻b,R2表示电阻a
D.电阻a和b并联后总电阻的I-U图线应在区域II
【答案】B,C
【知识点】线性元件和非线性元件的伏安特性曲线;欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】AC.由电阻定律
可知,a电阻大,b的电阻小,在定值电阻的I-U图线中斜率的倒数表示电阻阻值,由图线可知
所以表示电阻b,表示电阻a,A不符合题意,C符合题意;
B.根据串联规律可知,和串联后的总电阻比任何一个分电阻都大,I-U图的斜率更小,故总电阻的I-U图线应在区域Ⅲ,B符合题意;
D.根据并联规律可知,和并联后的总电阻比任何一个分电阻都小,I-U图的斜率更大,故总电阻的I-U图线应在区域I,D不符合题意。
故答案为:BC。
【分析】根据电阻定律分析a、b的电阻关系,再根据定值电阻的I-U图线中斜率的倒数表示电阻阻值,分析和对应哪部分电阻;根据串、并联规律,分析和串联或并联后的阻值,确定I-U图对应的区域。
19.(2024高二上·怀柔期末)某研究性学习小组描绘了三种电学元件的伏安特性曲线,如图所示,下列判断中正确的是(  )
A.图甲反映该电学元件的导电性能随电压的增大而增强
B.图乙反映温度会影响该电学元件的导电性能
C.图丙反映该电学元件加正向电压和反向电压时导电性能一样
D.图丙反映该电学元件如果加了较高的反向电压大于时,反向电流才急剧变大
【答案】B,D
【知识点】线性元件和非线性元件的伏安特性曲线;欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】A、图甲中图线的斜率的倒数表示电阻,由图可知,电阻阻值不变,所以图甲反映该电学元件的导电性能不变,故A错误。
B、图乙图线的斜率的倒数表示电阻,由图可知,电阻随电压变大,电阻阻值变化,所以图乙反映温度会影响该电学元件的导电性能,故B正确。
C、由图丙可知,当正向电压很小时,电流较大,而反向电压很大时,电流也较小,故C错误。
D、图丙是二极管的发特性曲线,当该二极管两端的反向电压为40V时,二极管中的反向电流突然增大,此时二极管将会被击穿,故D正确。
故选:BD。
【分析】分析I-U图象的特性,斜率表示电阻,电阻反映导体导电性能强弱的物理量。
图丙为二极管的伏安特性曲线,分析可知,二极管具有单向导电性。
20.(2023高二上·东莞期中) a、b、c三种元件的伏安特性曲线如图所示,下列说法错误的是(  )
A.b代表是定值电阻,图像的斜率等于电阻
B.a、b、c三种元件都是线性元件
C.a代表某些半导体元件,随着电压、电流的升高,电阻减小
D.三种图像的交点表示电压、电流相等,电阻不相等
【答案】A,B,D
【知识点】线性元件和非线性元件的伏安特性曲线;欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】A.由欧姆定律可得,由此式可知,定值电阻的I-U图,为过原点的倾斜直线,直线的斜率,所以b代表是定值电阻,其斜率等于电阻的倒数,A符合题意;
B.由图可知,b代是线性元件,a、c是非线性元件,B符合题意;
C.由可知,a的电阻随着电压、电流的升高而减小,某些半导体元件具有此特点,C不符合题意;
D.三种图像的交点,表示a、b、三个元件上的电压、电流相等,由欧姆定律可知,此处的阻值相等,D符合题意。
故答案为:ABD。
【分析】欧姆定律分析定值电阻的I-U图像特点和斜率的物理意义;根据线性元件和非线性元件的区别分析三种元件;由分析a电阻的阻值随电压和电流的变化而变化的情况;根据分析三个元件在图像的交点处的电压和电流以及电阻的关系。
三、非选择题
21.(2023高二上·深圳月考)在一根长、横截面积的铜质导线两端加电压.已知铜的电阻率,则:
(1)该导线的电阻多大?
(2)该导线中的电流多大?
(3)当电阻线对折后,接人相同的电压,电流是多大?
【答案】(1)解:由电阻定律得到该导线电阻为
(2)解:由欧姆定律得到该导线中电流为:
(3)解:将电阻丝对折后,导体的材料没有变化,但导体的长度减半,横截面积变为原来的二倍,则根据电阻定律可知,此时电阻为
根据欧姆定律可知此时电流大小为
【知识点】电阻定律;欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【分析】(1)根据电阻定律得出导线电阻;
(2)根据欧姆定律得出导线中电流大小;
(3)根据电阻定律判断出电阻变化,再结合欧姆定律得出电流大小。
22.(2024高二下·昭通开学考)某实验小组用图甲所示的电路探究某灯泡的电阻和功率随电压变化的规律,该灯泡在25℃时的电阻约为,所加电压为时的电阻约为。图甲中其它部分器材的参数如下:
电源(电动势为,内阻不计);
电压表(量程为时内阻约为,量程为时内阻约为);
电流表(量程为时内阻约为,量程为时内阻约为)。
(1)将图甲所示的实验电路补充完整,要求灯泡两端的电压自零开始调节;
(2)电压表示数用表示,电流表示数用表示,调整滑动变阻器滑片位置,得到多组、数据,根据得到的、数据画出的图像如图乙所示,由图像可得灯泡在时的电阻为   (保留两位有效数字),由于实验存在系统误差,该测量值比真实值   (选填“偏大”“偏小”或“相等”);
(3)将两个这样的小灯泡串联后接在电动势为,内阻为的电源上,则每个小灯泡消耗的功率约为   ,电源的效率约为   (保留两位有效数字)。
【答案】(1)
(2)2.0;偏小
(3)0.50;67%
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】(1)电压表选择3V档接入电路;题目要求灯泡两端的电压自零开始调节,滑动变阻器需要分压式接入电路;
(2)根据图像U=1.0V,I=0.5A,则
电流表外接导致电流值偏大,使测得的灯泡电阻偏小;
(3)设每个灯泡两端电压为U,流经灯泡电流为I,则
可得
将其图像画在灯泡的伏安特性曲线中,可得I=0.5A,U=1V,电功率
P=UI=0.5W
电源的效率为
【分析】(1)对比电动势的大小可选取合适的电压表;(2)利用灯泡的伏安特性曲线图,结合欧姆定律可求出灯泡电阻。
23.(2024高三下·尚义开学考) 某实验小组用如图甲所示的实验装置,通过实验得到了小灯泡如图丙所示的图像。
(1)根据图甲用笔画线代替导线在图乙中将实物连接成实验所需电路图   .
(2)如果将这个小灯泡接到电动势为1.5V,内阻为5Ω电源两端,小灯泡消耗的功率为   W(保留两位有效数字)。
【答案】(1)
(2)0.10
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】(1)根据电路图可得实物电路图如下图所示
(2)画出电源的伏安特性曲线,如图所示
两个图线的交点即为小灯泡接在电源两端时小灯泡中的电流与小灯泡两端的电压

因此小灯泡消耗的功率为
【分析】画实物图时注意导线不要交叉。根据闭合电路的欧姆定律确定电源点伏安特性曲线,两个图线的交点即为小灯泡接在电源两端时小灯泡中的电流与小灯泡两端的电压,再根据电功率的定义机械能解答。
24.(伏安特性曲线++++++++++1 40)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,所应采取的电路连接是下列四图中的哪一个(  )
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】解:描绘小灯泡伏安特性曲线,要电压与电流应从零开始变化,滑动变阻器应采用分压接法,灯泡电阻约为几欧姆,电压表内阻很大,为几千欧至几万欧姆,远大于灯泡电阻,电流表应采用外接法.
故只有D正确;
故选:D.
【分析】描绘小灯泡伏安特性曲线,要电压与电流应从零开始变化,滑动变阻器应采用分压接法,根据灯泡电阻与电表内阻的关系确定电流表接法,然后作出实验电路图.
25.(2021高三上·南昌开学考)现要组装一个酒精测试仪,它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器,此传感器的电阻R随酒精气体浓度的变化而变化,规律如图甲所示目前国际公认的酒驾标准是“ 酒精气体浓度 ”,醉驾标准是“酒精气体浓度 ”提供的器材有:
A.二氧化锡半导体型酒精传感器
B.直流电源(电动势为 ,内阻不计)
C.电压表(量程为 ,内阻非常大,作为浓度表使用)
D.电阻箱(最大阻值为 )
E.定值电阻 (阻值为 )
F.定值电阻 (阻值为 )
G.单刀双掷开关一个,导线若干
(1)图乙是酒精测试仪电路图,请在图丙中完成实物连线;
(2)电路中R应选用定值电阻   (填 或 );
(3)为便于识别,按照下列步骤调节此测试仪:
①电路接通前,先将电阻箱调为 ,然后开关向   (填“c”或“d”)端闭合,将电压表此时指针对应的刻度线标记为    ;
②逐步减小电阻箱的阻值,电压表的示数不断变大按照甲图数据将电压表上“电压”刻度线标为“酒精浓度”
③将开关向另一端闭合,测试仪即可正常使用。
(4)某同学将调适好的酒精测试仪靠近酒精瓶口,发现电压表指针满偏,则测量的酒精浓度   (填“有”或“没有”)达到醉驾标准。
【答案】(1)
(2)
(3)c;0.2
(4)有
【知识点】电阻
【解析】【解答】(1)根据图乙的电路图连接实物图如下
(2)由于电压表量程为3V,本实验电压表并联在定值电阻两端,由欧姆定律可得,定值电阻两端的电压
由图甲可知 ,又 ,得

故答案为:R2;
(3)①本实验采用替代法,用电阻箱的阻值替代传感器的电阻Rx,故应先电阻箱调到30.0Ω,结合(1)中电路,开关应向c端闭合;
由图甲可知Rx=30Ω时,酒精气体浓度为0.2mg/mL;
(4)由
可知电压表指针满偏时,电阻箱电阻
酒精气体浓度 ,故有达到醉驾标准。
【分析】(1)根据欧姆定律,列式,表达定值电阻电压表达式,根据电压范围和RX范围,判断R范围。
(2)采用替代法,电阻箱调到30Ω,代入数据,求解酒精气体浓度。(3)根据电压表达式,计算满偏时电阻,读图找到对应酒精浓度。
26.(2023高三下·邯郸开学考)某同学利用现有的器材设计了如图甲所示的电路图来测量定值电阻及电源的电动势E,如图乙是所给的实验器材及部分器材连接的电路,电源的电动势E约为,内阻不计;定值电阻的阻值约为;电阻箱R的阻值范围为;理想电压表的量程范围为。回答下列问题:
(1)用笔画线代替导线完成乙图中的器材连接;
(2)该同学连续调节电阻箱的阻值R,得到多组R和电压表示数U的数据,写出R关于的函数表达式为   (用E、R、、U表示);根据数据画出图线,如图丙所示,由图中的数据a、可得定值电阻   ,电源的电动势   。
【答案】(1)
(2);b;
【知识点】电阻率
【解析】【解答】(1)用笔画线代替导线连接乙图中的器材如下
(2)由闭合电路欧姆定律可得
整理可得
由题图丙可得 ,
综合解得 ,
【分析】(1)利用电路图进行实物图连线;
(2)利用闭合电路的欧姆定律结合图像斜率和截距可以求出电动势和定值电阻的大小。
27.(2022高二上·柯桥月考)一个标有“12V”字样、功率未知的灯泡,测得灯丝电阻R随灯泡两端电压变化的关系图线如图所示,利用这条图线计算:
(1)在正常发光情况下,灯泡的电功率P为多少?
(2)若一定值电阻R0与该灯泡串联,接在E=20V,r=1Ω的电源上,灯泡恰能正常发光,则串联电阻R0此时消耗的电功率为多少?
(3)假设灯丝电阻R与温度t满足R=K(273+t)的关系,其中K为比例系数,室温为t0=20℃,则灯泡在正常发光情况下,灯丝的温度为多少?
【答案】(1)解:由图像可知,灯泡正常发光情况下,电压为12V,电阻为6Ω,电功率为
(2)解:灯泡正常发光情况下,电路中电流为
解得
电阻R0此时消耗的电功率
(3)解:由图像可看出,灯泡不通电时电阻为R1=1Ω,即室温下小灯泡的电阻为1Ω,正常发光时的电阻为6Ω,设正常发光时灯泡温度为t,有
解得
【知识点】线性元件和非线性元件的伏安特性曲线
【解析】【分析】(1)灯泡为纯电阻,欧姆定律成立,多个公式都可以求解电功率。
(2)根据闭合电路欧姆定律求解电路中的电流。
(3) 灯泡不通电时电阻为R1=1Ω,即室温下小灯泡的电阻为1Ω,利用该关系可以求解K值大小。
28.(2022高三上·湖北期中)某学习小组根据图1的电路连接器材来探究导体的电阻与其影响因素的定量关系。可供选择的器材如下:电源E(电动势3V,内阻未知):电流表A(量程为0.3A,内阻未知);电压表(量程为3V,内阻未知):电压表(量程为10V,内阻未知):滑动变阻器R(最大阻值为)。实验时多次改变合金丝甲接入电路的长度L,调节滑动变阻器的阻值,使电压表的读数U达到某一相同值时记录电流表的示数I,从而得到多个的值,作出图像,如图3中的图线a所示
(1)本实验选用电压表为   (填“”或“”)。
(2)在某次测量时,电流表的指针位置如图2所示,则读数   A。
(3)已知合金丝甲的横截面积为S,图3中图像a的斜率为k、截距为d,则合金丝甲的电阻率   ,选用的电压表内阻=   (用已知物理量的字母表示)。
(4)图3中图线b是另一根长度相同、横截面积相同的合金丝乙采用同样的方法获得的图像,由图可知合金丝乙的电阻率   合金丝甲的电阻率(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
【答案】(1)
(2)0.160
(3);
(4)小于
【知识点】研究影响导体电阻的因素
【解析】【解答】(1)电动势3V,则本实验选用电压表为 。
(2)电流表读数I=0.160A
(3)根据 ,则 ,图像的斜率 ,则合金丝甲的电阻率 ,截距为d= ,则选用的电压表内阻
(4)图线b的斜率较大,则合金丝乙的电阻率小于合金丝甲的电阻率。
【分析】(1)根据电动势选择电压表;
(2)结合电流表的读数原理得出电流表的示数;
(3)通过欧姆定律以及电阻定律得出合金丝甲的电阻率,并得出电压表的内阻。
29.(2022高二上·台州期中)在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”的实验中,小理同学根据图甲的电路连接器材,多次改变电阻丝接入电路的长度、调节滑动变阻器的阻值,使电流表的读数达到某一相同值时记录电压表的示数,从而得到多个的值,作出图像。
(1)为了使测量时电压表的读数从零开始,请同学们帮助小理同学完成甲图的电路连接;
(2)小理同学用螺旋测微器测得导体横截面积如图丙所示,读数为   mm,;
(3)小理同学用某次用横截面积为的电阻丝做实验,测得图像如图乙所示,则电阻丝的电阻率为   。(结果保留2位有效数字)
【答案】(1)
(2)6.125
(3)
【知识点】研究影响导体电阻的因素
【解析】【解答】(1)为了使测量时电压表的读数从零开始,滑动变阻器应采用分压接法,甲图的电路连接如图所示
(2)螺旋测微器的精确值为 ,由图丙可知读数为
(3)根据电阻定律

联立可得
可知 图像的斜率为
可得
【分析】(1)电压表的电压为零,滑动变阻器用分压式接法,利用 “探究导体电阻与其影响因素的定量关系”的实验原理连接电路图;
(2)利用螺旋测微器的读数原理进行读数;
(3)根据电阻定律以及欧姆定律得出该金属丝的电阻率。
30.(2023高二上·云南期中) 如图所示的电路中,电源电动势为E=200V,内阻为r=20Ω,定值电阻。AB、CD为两个平行金属板,板长为L=80cm,板间距离为d=32cm。质量为、带电量为的颗粒从两金属板左端沿板间中线以的速度射入两板间。闭合开关S,调节电阻箱,使颗粒刚好打到下板右侧边缘的D点。颗粒重力不能忽略,取重力加速度为。求:
(1)颗粒在两板间运动的加速度大小;
(2)两板间的电压U;
(3) 电阻箱 的阻值。
【答案】(1)解:颗粒在两板间做类平抛运动,平行于板方向匀速直线运动,运动时间为
垂直于板方向做初速度为零的匀加速运动
解得颗粒在两板间运动的加速度大小
(2)解:颗粒受电场力方向坚直向上,由牛顿第二定律可得 ,
解得两板间的电压
(3)解: 由欧姆定律可知
由闭合电路欧姆定律可知
解得
【知识点】电容器及其应用;带电粒子在重力场和电场复合场中的运动;欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【分析】(1)明确带点颗粒在两极板间的受力情况,根据受力情况确定颗粒平抛运动的情况。利用平抛运动中水平位移和竖直位移的规律列出对应的等式,根据平抛运动各方向的等时性进行解答;
(2)明确颗粒在竖直方向上的受力情况,再根据牛顿第二定律求出颗粒所受电场力大小,再结合匀强电场中电场强度与电势差的关系求出两极板间的电势差;
(3)根据电路连接情况,根据含容电路的特点,确定R2两端的电压,根据欧姆定律求出电路中的总电阻,再根据闭合电路的欧姆定律求出R1的阻值。
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