高中物理人教版 选修3-1 　焦耳定律测试题（第4期）+Word版含解析

高中物理人教版
选修3-1 　焦耳定律测试题（第4期）
1.(2018·山东济宁模拟)铜的摩尔质量为m,密度为ρ,每摩尔铜原子中有n个自由电子。今有一根横截面积为S的铜导线,当通过的电流为I时,电子平均定向移动的速率为(　　)
A.光速c B. C. D.
答案D
解析由电流表达式I=n'eSv可得v=,其中n'=,故v=,选项D正确。
2.有Ⅰ、Ⅱ两根不同材料的电阻丝,长度之比为l1∶l2=1∶5,横截面积之比为S1∶S2=2∶3,电阻之比为R1∶R2=2∶5,外加电压之比为U1∶U2=1∶2,则它们的电阻率之比为(　　)
A.2∶3 B.4∶3 C.3∶4 D.8∶3
答案B
解析由R=ρ得ρ=,ρ1∶ρ2==4∶3,选项B正确。
3.(多选)如图所示,定值电阻R1=20 Ω,电动机绕线电阻R2=10 Ω,当开关S断开时,电流表的示数是I1=0.5 A,当开关闭合后,电动机转动起来,电路两端的电压不变,电流表的示数I和电路消耗的电功率P应是(　　)
A.I=1.5 A B.I<1.5 A C.P=15 W D.P<15 W
答案BD
解析当开关S断开时,由欧姆定律得U=I1R1=10 V;当开关S闭合后,通过R1的电流仍为0.5 A,电动机是非纯电阻用电器,UI2>R2,所以通过电动机的电流I2<=1 A,故电流表示数I<0.5 A+1 A=1.5 A,选项B正确;电路消耗的电功率P=UI<15 W,选项D正确。
4.(2018·宜昌模拟)如图所示,a、b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀的电阻丝的伏安特性曲线,下列判断正确的是(　　)
A.a代表的电阻丝较粗
B.b代表的电阻丝较粗
C.a电阻丝的阻值小于b电阻丝的阻值
D.图线表示电阻丝的阻值与电压成正比
答案B
解析图线的斜率表示电阻的倒数,故Ra>Rb,选项C错误;由R=ρ知a的横截面积较小,选项A错误,B正确;由图象知导体的电阻与电压无关,选项D错误。
5.(多选)(2018·黄冈模拟)R1和R2是材料相同、厚度相同、上下表面都为正方形的导体,但R1的尺寸比R2大得多,把它们分别连接在如图所示电路的A、B两端,接R1时电压表的读数为U1,接R2时电压表的读数为U2,则下列判断正确的是(　　)
A.R1=R2 B.R1>R2 C.U1答案AD
解析设正方形边长为a,电流从导体的横截面流过,由电阻定律R=ρ=ρ,可见电阻与边长a无关,选项A正确;因外电阻相同,故路端电压相等,选项D正确。
6.(多选)下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数,不计其自身机械损耗。若该车在额定状态下以最大运行速度行驶,则(　　)
自重
40 kg
额定电压
48 V
载重
75 kg
额定电流
12 A
最大行驶速度
20 km/h
额定输出功率
350 W
A.电动机的输入功率为576 W B.电动机的内电阻为4 Ω
C.该车获得的牵引力为104 N D.该车受到的阻力为63 N
答案AD
解析由于U=48 V,I=12 A,则P=IU=576 W,故选项A正确;因P入=P出+I2r,r= Ω=1.57 Ω,故选项B错误;由P出=Fv=Ffv,F=Ff=63 N,故选项C错误,D正确。
素养综合练
7.(多选)(2018·湖南邵阳高三质检)在如图甲所示的电路中,L1、L2、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0.25 A,则此时(　　)
A.L1两端的电压为L2两端电压的2倍
B.L1消耗的电功率为0.75 W
C.L2的电阻为12 Ω
D.L1、L2消耗的电功率的比值大于4
答案BD
解析电路中的总电流为0.25 A,即L1中电流为0.25 A,由小灯泡的伏安特性曲线可知L1两端的电压为3.0 V,L1消耗的电功率为P1=U1I1=0.75 W,选项B正确;根据并联电路规律可知,L2中的电流为0.125 A,由小灯泡的伏安特性曲线可知其两端电压大约为0.3 V,故L1两端的电压约为L2两端电压的10倍,选项A错误;由欧姆定律可知,L2的电阻约为R2= Ω=2.4 Ω,选项C错误;L2消耗的电功率约为P2=U2I2=0.3×0.125 W=0.037 5 W,即L1、L2消耗的电功率的比值大于4,选项D正确。
8.(2018·陕西榆林三模改编)实验室中有一块量程较小的电流表G,其内阻为900 Ω,满偏电流为100 μA,将它改装成量程为1 mA、10 mA双量程电流表。现有器材如下:
A.滑动变阻器R1,最大阻值50 Ω;
B.滑动变阻器R2,最大阻值50 kΩ;
C.电阻箱R',最大阻值9 999 Ω;
D.电池E1,电动势3.0 V;
E.电池E2,电动势4.5 V(所有电池内阻均不计);
F.单刀单掷开关S1和S2,单刀双掷开关S3及导线若干。
将电流表G改装成双量程电流表。现有两种备选电路,如图a和图b。如果选图a电路,则R1=　　　　 Ω,R2=　　　　 Ω。?
答案10　90
解析根据电路的串并联特点,借助欧姆定律有;
当量程改装为1 mA时:IgRg=(I1-Ig)(R1+R2)
当量程改装为10 mA时:Ig(Rg+R2)=(I2-Ig)R1
联立代入数据,得:R1=10 Ω,R2=90 Ω。
9.来自质子源的质子(初速度为零),经一加速电压为800 kV的直线加速器加速,形成电流为1 mA的细柱形质子流。已知质子电荷量e=1.60×10-19 C。这束质子流每秒打到靶上的个数为多少?假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的,在质子束中与质子源相距l和4l的两处,各取一段极短的相等长度的质子流,其中的质子数分别为N1和N2,则N1∶N2等于多少?
答案6.25×1015个　2∶1
解析质子流每秒打到靶上的质子数由I=可知,=6.25×1015。建立如图所示的“柱体微元”模型,设质子经过距质子源l和4l处时的速度分别为v1、v2,在l和4l处作两个长为Δl(极短)的柱体微元。因Δl极短,故l和4l处的两个柱体微元中的质子的速度可分别视为v1、v2。对于这两个柱体微元,设单位体积内质子数分别为n1和n2,由I==neSv可知,I1=n1eSv1,I2=n2eSv2,作为串联电路,各处的电流相等,所以I1=I2,故。根据动能定理,分别有eEl=,eE·4l=,可得,所以有,因此,两柱体微元中的质子数之比。
10.如图所示,A为电解槽,M为电动机,N为电热炉,恒定电压U=12 V,电解槽内阻RA=2 Ω,当S1闭合,S2、S3断开时,A示数为6 A;当S2闭合,S1、S3断开时,A示数为5 A,且电动机输出功率为35 W;当S3闭合,S1、S2断开时,A示数为4 A。求:
(1)电热炉的电阻及发热功率;
(2)电动机的内阻;
(3)在电解槽工作时,电能转化为化学能的功率为多少。
答案(1)2 Ω　72 W　(2)1 Ω　(3)16 W
解析(1)电热炉为纯电阻元件,由欧姆定律得R= Ω=2 Ω
其发热功率为P=UI1=12×6 W=72 W。
(2)电动机为非纯电阻元件,由能量守恒定律得UI2=RM+P输出
所以RM= Ω=1 Ω。
(3)电解槽为非纯电阻元件,由能量守恒定律得
P化=UI3-RA
所以P化=(12×4-42×2)W=16 W。
11.有一个直流电动机,把它接入0.2 V电压的电路时,电动机不转,此时测得流过电动机的电流是0.4 A;若把电动机接入2.0 V电压的电路中,电动机正常工作,工作电流是1.0 A。求:
(1)电动机线圈的电阻;
(2)电动机正常工作时的输出功率;
(3)在发动机正常工作时,转子突然被卡住,此时电动机的发热功率。
答案(1)0.5 Ω　(2)1.5 W　(3)8 W
解析(1)电动机不转时,电动机电路为纯电阻电路,根据欧姆定律可得线圈的电阻R==0.5 Ω;
(2)电动机正常工作时的输入功率P输入=UI=2.0×1.0 W=2 W,此时线圈的发热功率为P热=I2R=0.5 W,电动机的输出功率P输出=P输入-P热=2 W-0.5 W=1.5 W;
(3)当转子被卡住之后,电动机为纯电阻电路,电动机的发热功率P热'= W=8 W。