第二章 电路的基本概念及规律 能力提升测试卷 Word版含解析

　恒定电流
电路的基本概念及规律

1.下列说法中正确的是(　D　)
A.由R=可知,电阻与电压、电流都有关系
B.由R=ρ可知,电阻只与导体的长度和横截面积有关系
C.各种材料的电阻率都与温度有关,金属的电阻率随温度的升高而 减小
D.所谓超导现象,就是当温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时,导体的电阻率突然变为零的现象
解析:R=是电阻的定义式,R与电压和电流无关,选项A错误;而R=ρ是电阻的决定式,即电阻与ρ,l,S都有关系,选项B错误;电阻率都与温度有关,金属的电阻率随温度的升高而增大,选项C错误;当温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时,导体的电阻率突然变为零的现象叫超导现象,选项D正确.
2.下图中的四个图像,最能正确地表示家庭常用的白炽灯泡在不同电压下消耗的电功率P与电压平方U2之间函数关系的是(　C　)
解析:白炽灯泡为纯电阻,其电功率P=,但随着电压和灯泡工作时间的增加,灯丝电阻会增大,PU2图像会向下弯曲,选项C正确.
3.现有一段长为L、电阻为R的均匀电阻丝,把它拉成3L长的均匀细丝后,切成等长的三段,然后把它们并联在一起,其电阻值为(　D　)
A. B.3R C. D.R
解析:根据R=ρ可知,原电阻丝被拉长3倍后的总阻值为9R,再切成三段后每段的阻值为3R,把它们并联后的阻值为R,选项D正确.
4.(2018·江西七校联考)如图所示电路中,a,b两点与一个稳压直流电源相接,当滑动变阻器的滑片P向d端移动一段距离时,下列电路中的电流表读数会变小的是(　B　)
解析:选项A,C,D中,滑动变阻器连入电路中的有效部分为滑片P右侧部分,当滑动变阻器的滑片P向d端移动时,滑动变阻器阻值减小,电路中的电流将会增大;而选项B中,滑动变阻器连入电路中的有效部分为滑片P左侧部分,当滑动变阻器的滑片P向d端移动时,滑动变阻器阻值增大,电路中的电流将会减小,选项B正确.
5.如图所示,P是一个表面均匀镀有很薄电热膜的长陶瓷管,直径为D,其镀膜的长度为L,镀膜的厚度为d.管两端有导电金属箍M,N.现把它接入电路中,测得它两端电压为U,通过它的电流为I.则镀膜材料的电阻率ρ为(　C　)
A. B.
C. D.
解析:根据部分电路欧姆定律I=,得R=,又根据电阻定律R=ρ,其中S=π(+d)2-π()2=π(D+d)d≈πDd,解得ρ=,故选项C正确.
6.如图所示为甲、乙两灯泡的IU图像,根据图像计算甲、乙两灯泡并联在电压为220 V的电路中,实际发光的功率分别为(　C　)
A.15 W　30 W
B.30 W　40 W
C.40 W　60 W
D.60 W　100 W
解析:两灯泡并联在电压为220 V的电路中,则每只灯泡两端的电压均为220 V,根据IU图像可知,甲灯工作时的电流约为I甲=0.18 A,乙灯实际工作时的电流约为I乙=0.27 A,所以它们的功率分别为P甲=I甲U= 0.18×220 W≈40 W,P乙=I乙U=0.27×220 W≈60 W,选项C正确.
7.(2018·河北唐山一模)(多选)在如图所示电路中,电源内阻忽略不计,闭合开关S,滑动变阻器的滑片位于a点时,两理想电表的读数分别为U1,I1,滑动变阻器的滑片位于b点时,两理想电表的读数分别为U2,I2.下列判断正确的是(　BD　)
A.U1>U2,I1B.滑片位于b点时,滑动变阻器接入电路的阻值为
C.滑片由a滑到b,等于滑动变阻器接入电路的阻值变化量
D.滑片由a滑到b,等于R1的阻值
解析:滑片从a到b,电阻增大,电流减小,电流表示数减小;根据U=E-IR1,电压表示数增大,故A错误;根据欧姆定律,滑动变阻器接入电路的阻值为R2=,故B正确;U2-U1等于R1电压的减小量,I1-I2等于R1电流的减小量,等于R1的阻值,故C错误,D正确.
8.(多选)电饭锅工作时有两种状态:一种是锅内水烧开前的加热状态,另一种是锅内水烧开后的保温状态,如图所示是一学生设计的电饭锅电路原理示意图,S是用感温材料制造的开关.下列说法中正确的是(　BD　)
A.加热状态时是用R1,R2同时加热的
B.当开关S接通时电饭锅为加热状态,S断开时为保温状态
C.当=7,R2在保温状态时的功率为加热状态时的
D.当=2-1,R2在保温状态时的功率为加热状态时的
解析:由P=得,当接通S时,电阻变小,功率变大,处于加热状态;当断开S时,电阻变大,功率变小,处于保温状态.可知,R2是供加热用的电阻丝,选项A错误,B正确;当R2在保温状态时的功率为加热状态时的时,根据公式P=,可知=××8,得=2-1,选项C错误,D正确.
9.(2018·江西南昌调研)(多选)如图所示是某型号电吹风的电路图,它主要由电动机M和电热丝R构成.已知电吹风的额定电压为220 V,吹冷风时的功率为120 W,吹热风时的功率为 1 000 W.关于该电吹风,下列说法正确的是(　BD　)
A.若S1,S2闭合,则电吹风吹冷风
B.电热丝的电阻为55 Ω
C.电动机工作时输出的机械功率为880 W
D.当电吹风吹热风时,电动机每秒钟消耗的电能为120 J
解析:开关均闭合时,电动机、电热丝均工作,电吹风吹热风,选项A错误;电动机工作时输出的机械功率为电动机的功率减去自身消耗的功率,其数值一定小于120 W,选项C错误;由P=得R== Ω= 55 Ω,选项B正确;电吹风吹热风、冷风时电动机消耗的电功率不变,均为120 W,故每秒钟消耗的电能为120 J,选项D正确.
10.(2018·陕西西安一中月考)(多选)在如图(a)所示的电路中,L1,L2为规格相同的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图(b)所示,C是电容为100 μF的电容器,R是阻值为8 Ω的定值电阻,电源E的内阻为1 Ω.电路稳定后,通过L1的电流为0.2 A,下列结果正确的是(　AB　)
A.L1的电功率为0.16 W
B.L2的电阻为6 Ω
C.电源的效率为60%
D.电容器所带电荷量为2.4×10-4 C
解析:电路稳定后,通过L1的电流为I1=0.2 A,由图读出其电压U1= 0.8 V,则灯泡L1的电功率P1=U1I1=0.8×0.2 W=0.16 W,选项A正确;并联部分的电压U2=U1+I1R=(0.8+0.2×8) V=2.4 V,由图读出其电流为I2=0.4 A,根据欧姆定律得R2== Ω=6 Ω,选项B正确;电源电动势E=U2+(I1+I2)r=(2.4+0.6×1) V=3 V,电源的效率为η=×100%= ×100%=80%,选项C错误;电容器的电压U=I1R=1.6 V,则电容器所带电荷量为Q=UC=1.6×100×10-6 C=1.6×10-4 C,选项D错误.
11.(2018·江苏盐城模拟)(多选)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电路的A,B端,接R1时电压表的读数为U1,接R2时电压表的读数为U2.下列说法中正确的是(　AD　)
A.R1=R2 B.R1>R2
C.U1解析:设正方形边长为a,则电阻R=ρ=,所以R1=R2;由欧姆定律可知A,B两端电压相等,选项A,D正确.
12.(2018·河南洛阳统考)如图所示,电源的电动势为30 V,内阻为 1 Ω,与一个标有“6 V,12 W”的电灯和一个绕线电阻为2 Ω的电动机串联.开关闭合后,电路中的电灯正常发光,则电动机输出的机械功率为(　A　)
A.36 W B.44 W C.48 W D.60 W
解析:电路中的电灯正常发光,说明电路中电流为I==2 A,电灯两端电压为6 V,电源内阻上电压为2 V,电动机两端电压为U机=E-6 V- 2 V=22 V,电动机输入功率P入=U机I=22×2 W=44 W,电动机绕线电阻发热功率P热=I2R=8 W,故电动机输出的机械功率为P出=P入-P热=36 W,选项A正确.
13.(2018·山东枣庄模拟)(多选)如图所示,图线1,2,3分别表示导体A,B,C的伏安特性曲线,其中导体C为一非线性电阻,当三导体串联接在电压恒为6 V的直流电源两端时,它们的电阻分别为R1,R2,R3,则下列说法正确的是(　AB　)
A.此时流过三导体的电流均为1 A
B.R1∶R2∶R3=1∶3∶2
C.若将三导体串联后改接在3 V的直流电源上,则三导体的阻值之比不变
D.若将三导体并联后接在3 V的直流电源上,则通过它们的电流之比为I1∶I2∶I3=3∶2∶1
解析:由题中IU图线可知,R1=1 Ω,R2=3 Ω,R3的电阻随两端所加电压变大而变小,当这三导体串联接在电压恒为6 V的直流电源两端时,其电流相等,为1 A,R1,R2,R3两端电压分别为1 V,3 V,2 V,总和为6 V,选项A,B正确;因导体C为一非线性电阻,电阻随两端所加电压变小而变大,选项C错误;从题中图线可得,选项D错误.
14.(2018·宁夏银川质检)如图(甲)所示,两根横截面积相同、材料不同的导线Ⅰ和Ⅱ,串联后接入电路.若导线上任意一点的电势随该点与a点的距离x的变化关系如图(乙)所示,导线Ⅰ和Ⅱ的电阻率分别为ρ1,ρ2,电阻分别为R1,R2,则(　A　)
A.ρ1<ρ2,R1ρ2,R1C.ρ1<ρ2,R1>R2 D.ρ1>ρ2,R1>R2
解析:由部分电路欧姆定律并结合图像可得U1=IR1=30-20=0,U2=IR2 =20-0=20,故R1lⅡ,所以ρ1<ρ2.综上可得,选项A正确.
15.(2018·北京房山区模拟)电荷的定向移动形成电流,电流是物理量中的基本量之一.电流载体称为载流子,大自然有很多种承载电荷的载流子,例如,金属导体中可自由移动的电子、电解液内的离子、等离子体内的正负离子,半导体中的空穴,这些载流子的定向移动,都可形成电流.
(1)电子绕氢原子核做圆周运动时,可等效为环形电流,已知静电力常量为k,电子的电荷量为e,质量为m,电子在半径为r的轨道上做圆周运动.试计算电子绕氢原子核在该轨道上做圆周运动形成的等效电流大小;
(2)如图,AD表示一段粗细均匀的一段导体,两端加一定的电压,导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v,设导体的横截面积为S,导体每单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷所带的电荷量为e.试证明导体中电流I=neSv;
(3)有一圆柱形的纯净半导体硅,其横截面积为2.5 cm2,通有电流 2 mA时,其内自由电子定向移动的平均速率为7.5×10-5 m/s,空穴定向移动的平均速率为2.5×10-5 m/s.已知硅的密度为2.4×103 kg/m3,摩尔质量是28.电子的电荷量e=-1.6×10-19 C,空穴和电子总是成对出现,它们所带电荷量相等,但电性相反,阿伏加德罗常数为N0=6.02×1023 mol-1.若一个硅原子至多只释放一个自由电子,试估算此导体材料平均多少个硅原子才有一个硅原子释放出自由电子?
解析:(1)电子绕核做圆周运动,所需的向心力由核对电子的库仑引力来提供,
根据=
又I==
解得I=.
(2)导体中电流大小I=,t时间内电荷定向移动的距离为vt,则其体积为Svt,通过导体某一截面的自由电子数为nSvt,该时间内通过导体该截面的电量q=nSvte,则I=neSv.
(3)设此半导体单位体积内有n个自由电子,同时也将有n个空穴;以v1,v2分别表示半导体中空穴和自由电子的定向移动速率,I1和I2分别表示半导体中空穴和自由电子形成的电流,
则有I1=nev1S
I2=nev2S
总电流I=I1+I2
由此可得n=
设单位体积内硅原子数为N,则N=N0
则=,
代入数据解得=103.
答案:(1)
(2)见解析
(3)103