物理（人教版） 选修3-1 培优精练
2.1 恒定电流 理论部分
一．选择题
(2017·湖州市质检)下列说法正确的是( D )
A．电流强度是矢量
B．带电微粒所带的电荷量有可能是2.4×10－19 C
C．通过导体横截面的电荷量越多，电流越大
D．电动势数值上等于非静电力在电源内部把1 C的正电荷从负极移送到正极所做的功
将一电源电动势为E，内阻为r的电池，与外电路连接，构成一个闭合电路，用R表示外电路总电阻，I表示电路的总电流，下列说法正确的是( C )
A．由U外＝IR可知，外电压随I的增大而增大
B．由U内＝Ir可知，电源两端的电压随I的增大而增大
C．由U外＝E－Ir可知，电源输出电压随输出电流I的增大而减小
D．由P＝IU外可知，电源的输出功率P随输出电流I的增大而增大
解析 因R的变化，才使I发生了改变，故不能用U外＝IR来分析U外随I的变化情况．由闭合电路欧姆定律知，U外＝E－Ir，E、r为定值，故U外随I的增大而减小，故A、B错，C对；对于P＝IU外，I增大，R减小，若R＜r，由输出功率P随外电阻变化曲线可知，R减小，P减小，故D错．
在示波管中，2 s内有6×1013个电子通过横截面积大小不知的电子枪，则示波管中电流大小为( A )
A.4.8×10－6 A B.3×10－13 A
C.9.6×10－6 A D.无法确定
解析 由q＝It得，I＝＝＝ A＝4.8×10－6 A，故选项A正确。
(2016·浙江4月学考·12)太阳能路灯每只的光伏电池板有效采光面积约为0.3 m2.晴天时电池板上每平方米每小时接收到的太阳辐射能约为3×106 J．如果每天等效日照时间约为6 h，光电池一天产生的电能可供30 W的路灯工作8 h．光电池的光电转换效率约为( C )
A．4.8% B．9.6%
C．16% D．44%
解析 光电池的光电转换效率是转化得到的电能与接收到的光能的比值，
即：η＝×100%＝×100%＝16%，
(2016·浙江10月选考)—根细橡胶管中灌满盐水，两端用短粗铜丝塞住管口，管中盐水柱长为40 cm时，测得电阻为R，若溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同。现将管中盐水柱均匀拉长至50 cm(盐水体积不变，仍充满橡胶管)。则盐水柱电阻为( D )
A.R B.R
C.R D.R
解析 由电阻定律有R＝ρ，又V＝lS，则R∝l2，＝，所以选项D正确。
(2015·浙江9月学考测试)如图所示，一个电阻R和一个灯泡L串联接在电压恒为U的电源上，电路中的电流为I。电阻两端的电压为U1，电功率为P1；灯泡两端的电压为U2，电功率为P2，则下列关系式正确的是( C )
A.P1＝UI B.P2＝
C.U2＝U－IR D.U1＝U－IR
解析 根据串联电路特点和焦耳定律可知C正确。
/ / /
第6题图 第7题图 第8题图
如图所示的电路中，电源的电动势E和内电阻r恒定不变，电灯L恰能正常发光，如果变阻器的滑片向b端滑动，则( A )
A.电灯L更亮，电流表的示数减小 B.电灯L更亮，电流表的示数增大
C.电灯L更暗，电流表的示数减小 D.电灯L更暗，电流表的示数增大
解析 变阻器的滑片P向b端滑动，R1接入电路的有效电阻增大，外电阻R外增大，干路电流I减小，电流表的示数减小，路端电压U增大，电灯两端电压增大，电灯L更亮，A正确，B、C、D错误。
如图所示直线A为某电源的U－I图线，曲线B为某小灯泡L1的U－I图线的一部分，用该电源和小灯泡L1串联起来组成闭合回路时灯泡L1恰能正常发光，则下列说法中正确的是( B )
A.此电源的内电阻为 Ω
B.灯泡L1的额定电压为3 V，额定功率为6 W
C.把灯泡L1换成阻值恒为1 Ω的纯电阻，电源的输出功率将变小
D.由于小灯泡L1的U－I图线是一条曲线，所以灯泡发光过程中欧姆定律不适用
解析 由图象知，电源的内阻为r＝＝ Ω＝0.5 Ω，A错误；因为灯L1正常发光，故灯L1的额定电压为3 V，额定功率为P＝UI＝3×2 W＝6 W，B正确；正常工作时，灯L1的电阻为R1＝＝1.5 Ω，换成R2＝1 Ω的纯电阻后，该电阻更接近电源内阻r，故电源的输出功率将变大，C错误；虽然灯泡L1的U－I图线是一条曲线，但由于小灯泡为纯电阻，所以欧姆定律仍适用，D错误。
有两个相同的灵敏电流计，允许通过的最大电流(满偏电流)为Ig＝1 mA，表头电阻Rg＝20 Ω，若改装成一个量程为0～3 V的电压表和一个量程为0～0.6 A的电流表应分别( A )
A.串联一个2 980 Ω的电阻和并联一个0.033 Ω的电阻
B.并联一个2 990 Ω的电阻和串联一个0.033 Ω的电阻
C.串联一个2 970 Ω的电阻和并联一个0.05 Ω的电阻
D.并联一个2 970 Ω的电阻和串联一个0.05 Ω的电阻
解析 若改装成一个量程为0～3 V的电压表需串联一个分压电阻，由U＝Ig(R＋Rg)得，所串联的分压电阻阻值R＝2 980 Ω。若改装成一个量程为0～0.6 A的电流表需并联一个分流电阻，由IgRg＝(I－Ig)R得，所并联的分流电阻阻值R≈0.033 Ω。故A选项正确。
(2017·宁波模拟)锂电池因能量密度高、绿色环保而广泛使用在手机等电子产品中。现用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图所示，充电器电源的输出电压为U，输出电流为I，手机电池的内阻为r，下列说法正确的是( C )
A.电能转化为化学能的功率为UI
B.充电器输出的电功率为UI＋I2r
C.电池产生的热功率为I2r
D.充电器的充电效率为×100% 第10题图
解析 充电器将电能转化为锂电池的化学能和内能，即UIt＝E化＋I2rt，充电器输出的电功率为UI，电池产生的热功率为I2r，据此可知，电能转化为化学能的功率为UI－I2r，充电器的充电效率为×100%，所以选项C正确，A、B、D错误。
11.下列关于电源的说法中正确的是( D )
A.在外电路和电源内部，正电荷都受到静电力的作用，所以能不断地定向移动形成电流
B.静电力与非静电力都可以使电荷移动，本质上都是使电荷的电势能减少
C.在电源内部，正电荷能从负极移动到正极是因为电源内部只存在非静电力而不存在静电力
D.静电力移动电荷做功电势能减少，非静电力移动电荷做功电势能增加
解析 电源内部非静电力做功使电荷的电势能增加，引出了电动势的概念，来描述非静电力的做功本领，而静电力移动电荷做正功使电势能减少，选项D正确。
12.(2017·湖州检测)在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示。M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻RM发生变化，导致S两端电压U增大，装置发出警报，此时( C )
A.RM变大，且R越大，U增大越明显 B.RM变大，且R越小，U增大越明显
C.RM变小，且R越大，U增大越明显 D.RM变小，且R越小，U增大越明显
解析 由题意和电路特点知，M接触到药液时，U变大，即电路中电流变大，由I＝及UM变小知RM变小，且R越大，R与RM的关联阻值与RM越接近，故U变化越明显。故选项C正确。
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第12题图 第13题图
13.如图所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图线；直线B为电源b的路端电压与电流的关系图线；直线C为一个电阻R两端电压与电流的关系图线．如果将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么有( C )
A．R接到a电源上，电源的效率较高
B．R接到b电源上，电源的输出功率较大
C．R接到a电源上，电源的输出功率较大，但电源效率较低
D．R接到b电源上，电阻的发热功率和电源的效率都较高
解析 由题图判断电源a的内阻大，在纯电阻电路中电源效率η＝×100%，内阻越大，效率越低，故R接到a电源上电源效率低；电源的输出功率P＝UI对应图线交点坐标的乘积，故R接到a电源上电源的输出功率大，故C正确．
14.(2016·浙江10月选考)一种服务型机器人，其额定功率为48 W，额定工作电压为24 V，机器人的锂电池容量为20 A·h。则机器人( C )
A.额定工作电流为20 A B.充满电后最长工作时间为2 h
C.电池充满电后总电荷量为7.2×104 C D.以额定电流工作时每秒消耗能量为20 J
解析 由P＝IU知额定电流I＝＝2 A，选项A错误；充满电后，锂电池容量为20 A·h，最长工作时间t＝＝10 h，选项B错误；电池充满电后总电荷量Q＝It＝20×3 600 C＝7.2×104 C，选项C正确；以额定电流工作时每秒消耗能量W＝IUt＝48 J，D错误。
解答题
15.(2018安徽皖西南名校联考,15)在如图所示的电路中,R1=2 Ω,R2=R3=4 Ω,当开关K接a时,R2上消耗的电功率为4 W,当开关K接b时,电压表示数为4.5 V。试求:
(1)当开关K接a时,通过电源的电流和电源两端的电压;
(2)电源的电动势和内电阻;
(3)当开关K接c时,通过R2的电流。
答案 (1)1 A 4 V (2)6 V 2 Ω (3)0.5 A
第15题图
16.(2019届湖南三湘名校联盟质检,12,10分)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
第16题图
17.(2018内蒙古集宁一中期中,17)如图所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,板长l=80 cm,两板间的距离d=40 cm。电源电动势E=40 V,内电阻r=1 Ω,电阻R=15 Ω。闭合开关S,待电路稳定后,将一带负电的小球从B板左端且非常靠近B板的位置以初速度v0=4 m/s水平向右射入两板间,该小球可视为质点。已知小球的质量为m=2×10-2 kg,所带的电荷量为q=1×10-2 C,不考虑空气阻力,电路中电压表、电流表均为理想电表。若小球恰好从A板右边缘射出(g取10 m/s2)。求:
(1)滑动变阻器接入电路的电阻;
(2)此时电流表、电压表的示数;
(3)此时电源的输出功率。
第17题图
答案 (1)24 Ω (2)1 A 39 V (3)39 W
18. (2017·金华十校联考)如图所示，电源电动势E＝24 V，内电阻r＝1 Ω，定值电阻R1＝15 Ω、R2＝8 Ω.两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离d＝0.4 m，闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0竖直向上射入板间，恰能到达A板．若小球带电荷量为q＝1×10－2 C，质量为m＝2×10－2kg，取g＝10 m/s2，不考虑空气阻力．求：
(1)小球上升过程电场力对小球做的功；
(2)小球从B板小孔射入的初速度v0大小；
(3)电源的输出功率P.
答案 (1)－8×10－2 J (2)4 m/s (3)23 W
解析 (1)由闭合电路欧姆定律得 第18题图
UAB＝E＝8 V，
所以W＝－qUAB＝－8×10－2 J.
(2)小球上升过程：－mgd－qUAB＝0－mv02，
解得v0＝4 m/s.
(3)电路总电流：I＝＝1 A，
电源的输出功率P＝IE－I2r＝23 W./
物理（人教版） 选修3-1 培优精练
2.1 恒定电流 理论部分
一．选择题
(2017·湖州市质检)下列说法正确的是( )
A．电流强度是矢量
B．带电微粒所带的电荷量有可能是2.4×10－19 C
C．通过导体横截面的电荷量越多，电流越大
D．电动势数值上等于非静电力在电源内部把1 C的正电荷从负极移送到正极所做的功
将一电源电动势为E，内阻为r的电池，与外电路连接，构成一个闭合电路，用R表示外电路总电阻，I表示电路的总电流，下列说法正确的是( )
A．由U外＝IR可知，外电压随I的增大而增大
B．由U内＝Ir可知，电源两端的电压随I的增大而增大
C．由U外＝E－Ir可知，电源输出电压随输出电流I的增大而减小
D．由P＝IU外可知，电源的输出功率P随输出电流I的增大而增大
在示波管中，2 s内有6×1013个电子通过横截面积大小不知的电子枪，则示波管中电流大小为( )
A.4.8×10－6 A B.3×10－13 A
C.9.6×10－6 A D.无法确定
(2016·浙江4月学考·12)太阳能路灯每只的光伏电池板有效采光面积约为0.3 m2.晴天时电池板上每平方米每小时接收到的太阳辐射能约为3×106 J．如果每天等效日照时间约为6 h，光电池一天产生的电能可供30 W的路灯工作8 h．光电池的光电转换效率约为( )
A．4.8% B．9.6%
C．16% D．44%
(2016·浙江10月选考)—根细橡胶管中灌满盐水，两端用短粗铜丝塞住管口，管中盐水柱长为40 cm时，测得电阻为R，若溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同。现将管中盐水柱均匀拉长至50 cm(盐水体积不变，仍充满橡胶管)。则盐水柱电阻为( )
A.R B.R
C.R D.R
(2015·浙江9月学考测试)如图所示，一个电阻R和一个灯泡L串联接在电压恒为U的电源上，电路中的电流为I。电阻两端的电压为U1，电功率为P1；灯泡两端的电压为U2，电功率为P2，则下列关系式正确的是( )
A.P1＝UI B.P2＝ C.U2＝U－IR D.U1＝U－IR
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第6题图 第7题图 第8题图
如图所示的电路中，电源的电动势E和内电阻r恒定不变，电灯L恰能正常发光，如果变阻器的滑片向b端滑动，则( )
A.电灯L更亮，电流表的示数减小 B.电灯L更亮，电流表的示数增大
C.电灯L更暗，电流表的示数减小 D.电灯L更暗，电流表的示数增大
如图所示直线A为某电源的U－I图线，曲线B为某小灯泡L1的U－I图线的一部分，用该电源和小灯泡L1串联起来组成闭合回路时灯泡L1恰能正常发光，则下列说法中正确的是( )
A.此电源的内电阻为 Ω
B.灯泡L1的额定电压为3 V，额定功率为6 W
C.把灯泡L1换成阻值恒为1 Ω的纯电阻，电源的输出功率将变小
D.由于小灯泡L1的U－I图线是一条曲线，所以灯泡发光过程中欧姆定律不适用
有两个相同的灵敏电流计，允许通过的最大电流(满偏电流)为Ig＝1 mA，表头电阻Rg＝20 Ω，若改装成一个量程为0～3 V的电压表和一个量程为0～0.6 A的电流表应分别( )
A.串联一个2 980 Ω的电阻和并联一个0.033 Ω的电阻
B.并联一个2 990 Ω的电阻和串联一个0.033 Ω的电阻
C.串联一个2 970 Ω的电阻和并联一个0.05 Ω的电阻
D.并联一个2 970 Ω的电阻和串联一个0.05 Ω的电阻
(2017·宁波模拟)锂电池因能量密度高、绿色环保而广泛使用在手机等电子产品中。现用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图所示，充电器电源的输出电压为U，输出电流为I，手机电池的内阻为r，下列说法正确的是( )
A.电能转化为化学能的功率为UI
B.充电器输出的电功率为UI＋I2r
C.电池产生的热功率为I2r
D.充电器的充电效率为×100% 第10题图
11.下列关于电源的说法中正确的是( )
A.在外电路和电源内部，正电荷都受到静电力的作用，所以能不断地定向移动形成电流
B.静电力与非静电力都可以使电荷移动，本质上都是使电荷的电势能减少
C.在电源内部，正电荷能从负极移动到正极是因为电源内部只存在非静电力而不存在静电力
D.静电力移动电荷做功电势能减少，非静电力移动电荷做功电势能增加
12.(2017·湖州检测)在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示。M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻RM发生变化，导致S两端电压U增大，装置发出警报，此时( )
A.RM变大，且R越大，U增大越明显 B.RM变大，且R越小，U增大越明显
C.RM变小，且R越大，U增大越明显 D.RM变小，且R越小，U增大越明显
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第12题图 第13题图
13.如图所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图线；直线B为电源b的路端电压与电流的关系图线；直线C为一个电阻R两端电压与电流的关系图线．如果将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么有( )
A．R接到a电源上，电源的效率较高
B．R接到b电源上，电源的输出功率较大
C．R接到a电源上，电源的输出功率较大，但电源效率较低
D．R接到b电源上，电阻的发热功率和电源的效率都较高
14.(2016·浙江10月选考)一种服务型机器人，其额定功率为48 W，额定工作电压为24 V，机器人的锂电池容量为20 A·h。则机器人( )
A.额定工作电流为20 A B.充满电后最长工作时间为2 h
C.电池充满电后总电荷量为7.2×104 C D.以额定电流工作时每秒消耗能量为20 J
解答题
15.(2018安徽皖西南名校联考,15)在如图所示的电路中,R1=2 Ω,R2=R3=4 Ω,当开关K接a时,R2上消耗的电功率为4 W,当开关K接b时,电压表示数为4.5 V。试求:
(1)当开关K接a时,通过电源的电流和电源两端的电压;
(2)电源的电动势和内电阻;
(3)当开关K接c时,通过R2的电流。
第第15题图
16.(2019届湖南三湘名校联盟质检,12,10分)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。
第16题图
17.(2018内蒙古集宁一中期中,17)如图所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,板长l=80 cm,两板间的距离d=40 cm。电源电动势E=40 V,内电阻r=1 Ω,电阻R=15 Ω。闭合开关S,待电路稳定后,将一带负电的小球从B板左端且非常靠近B板的位置以初速度v0=4 m/s水平向右射入两板间,该小球可视为质点。已知小球的质量为m=2×10-2 kg,所带的电荷量为q=1×10-2 C,不考虑空气阻力,电路中电压表、电流表均为理想电表。若小球恰好从A板右边缘射出(g取10 m/s2)。求:
(1)滑动变阻器接入电路的电阻;
(2)此时电流表、电压表的示数;
(3)此时电源的输出功率。
第17题图
18. (2017·金华十校联考)如图所示，电源电动势E＝24 V，内电阻r＝1 Ω，定值电阻R1＝15 Ω、R2＝8 Ω.两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离d＝0.4 m，闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0竖直向上射入板间，恰能到达A板．若小球带电荷量为q＝1×10－2 C，质量为m＝2×10－2kg，取g＝10 m/s2，不考虑空气阻力．求：
(1)小球上升过程电场力对小球做的功；
(2)小球从B板小孔射入的初速度v0大小；
(3)电源的输出功率P.
第18题图
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