浙江专版2021版高考物理一轮复习第七章恒定电流第1讲电流电阻电功及电功率练习含解析
第1讲 电流 电阻 电功及电功率考点1电阻、电阻定律的应用U -I图象(c)【典例1】如图甲所示为一测量电解液电阻率的玻璃容器,P、Q为电极,设a=1 m,b=0.2 m,c=0.1 m,当里面注满某电解液,且P、Q加上电压后,其U-I图象如图乙所示,当U=10 V时,求电解液的电阻率。【解题思路】解答本题应注意以下几点:【解析】由题图乙可求得电解液的电阻为R= =2 000 。由题图甲可知电解液长为:l=a=1 m,截面积为:S=bc=0.02 m2。结合电阻定律R=得= ·m=40 ·m。答案:40 ·m1.(2016·浙江10月选考真题)一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)。则盐水柱电阻变为()A.RB.RC.RD.R【解析】选D。由于总体积不变,设水柱为40 cm长时的横截面积为S。所以长度变为50 cm后,横截面积S=S ,根据电阻定律R= ,R= ,联立两式则R=R,选项D正确。2.(多选)(2019·宁波模拟)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,下列说法正确的是 ()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,小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积【解析】选A、B、D。由图象可知,图线上的点与O点连线的斜率即为小灯泡电阻阻值的倒数,图线上各点的值,随U增大而减小,即小灯泡电阻增大,A对;图线上某点的值表示该电压时导体的电阻阻值的倒数,所以P点电阻为,故B对,C错;对应于P点,小灯泡的功率为U1I2,数值上等于矩形PQOM的面积,故D对。3.一只标有“220 V60 W”的白炽灯泡,加上的电压U由零逐渐增大到220 V。在此过程中,电压U和电流I的关系可用图线表示。在如图所示的四个图线中,肯定符合实际的是()【解析】选B。由电阻的定义式R=知:在U-I图象上,某一点的纵坐标U和该点的横坐标I的比值就对应着电阻值R。由于白炽灯泡钨丝的电阻会随温度的升高而增大,当白炽灯上加的电压从零逐渐增大到220 V时,灯丝的温度不断升高,电阻将不断增大,A图象表示为一定值,说明电阻不变,不符合实际;C图象上各点的值随U的增大而减小,也不符合实际;D图象中的的值开始随U的增大而增大,后来随U的增大而减小,也不符合实际;只有B图象中的值随U的增大而变大,符合实际。1.电阻与电阻率的区别:(1)电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量。电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量。(2)导体电阻与电阻率无直接关系,即电阻大,电阻率不一定大;电阻率小,电阻不一定小。2.电阻的决定式和定义式对比:公式R=R=意义电阻定律的表达式电阻的定义式理解指明了电阻的决定因素提供了一种测定电阻的方法,并不说明电阻与U和I有关适用范围只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解液适用于任何纯电阻导体3.根据伏安特性曲线求电阻:(1)图甲中,图线a、b表示线性元件,图乙中图线c、d表示非线性元件。(2)图线a、b的斜率表示电阻的倒数,斜率越大,电阻越小,故Ra<Rb(如图甲所示)。(3)图线c的电阻随电压的增大而减小,图线d的电阻随电压的增大而增大(如图乙所示)。(4)伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值即R=对应这一状态下的电阻。要特别注意R。考点2电功、电功率及电热的计算(c)【典例2】(2019·宁波模拟)某同学在研究微型直流电动机的性能时,采用如图所示的实验电路。调节滑动变阻器R的阻值,使电动机无法转动,此时电流表和电压表的示数分别为0.2 A和0.3 V。重新调节R的阻值,使电动机能够正常运转,此时电流表和电压表的示数分别为1.0 A和6.0 V。(电流表、电压表均为理想电表)求:(1)这台电动机的线圈电阻;(2)电动机正常运转时的输出功率。【解题思路】解答本题应注意以下几点:【解析】(1)当电动机停止转动时,可看作纯电阻元件,由欧姆定律得:线圈电阻R0=,代入数据得R0=1.5 。(2)当电动机恢复正常运转时,有P电=U2I2P热=R0P电=P热+P出由式得P出=U2I2-R0,代入数据得P出=4.5 W。答案:(1)1.5 (2)4.5 W1.杭州市正将主干道上的部分高压钠灯换成LED灯,已知高压钠灯功率为400 W,LED灯功率为180 W,若更换4 000盏,则一个月可节约的电能约为()A.9×103 kW·hB.3×105 kW·hC.6×105 kW·hD.1×1012 kW·h【解析】选B。一个月可节省的电能最接近W=Pt=(0.4 kW-0.18 kW)×4 000×10 h×30=2.64×105 kW·h,故B正确,A、C、D错误。2.一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压220 V 的交流电源上(其内电阻可忽略不计),均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0 A,通过洗衣机电动机的电流是0.50 A,则下列说法中正确的是()A.电饭煲的电阻为44 ,洗衣机电动机线圈的电阻为440 B.电饭煲消耗的电功率为1 555 W,洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 WC.1 min内电饭煲消耗的电能为6.6×104 J,洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103 JD.电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍【解析】选C。一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220 V的电源上,电饭煲可视为纯电阻,电饭煲的电阻为R=44 ,洗衣机主要元件是电动机,不能利用欧姆定律计算线圈的电阻,选项A错误;电饭煲消耗的电功率为P=UI=220×5 W=1 100 W,洗衣机电动机消耗的电功率为P=UI=220×0.5 W=110 W,选项B错误;1 min内电饭煲消耗的电能为Pt=1 100 W×60 s=6.6×104 J,洗衣机电动机消耗的电能为Pt=110 W×60 s=6.6×103 J,选项C正确;电饭煲发热功率是I2R=52×44 W=1 100 W,根据题述不能计算出洗衣机电动机内阻和发热功率,选项D错误。1.电功、电热、电功率和热功率:2.电功和电热的处理方法:(1)首先要分清所研究的电路是纯电阻电路还是非纯电阻电路,正确选择计算公式。(2)处理非纯电阻电路的计算问题时,要善于从能量转化的角度出发,紧紧围绕能量守恒定律,利用“电功=电热+其他能量”寻找等量关系求解。【加固训练】有一个小型直流电动机,把它接入电压为U1=0.2 V的电路中时,电动机不转,测得流过电动机的电流是I1=0.4 A;若把电动机接入U2=2.0 V的电路中,电动机正常工作,工作电流是I2=1.0 A,求电动机正常工作时的输出功率多大?如果在电动机正常工作时,转子突然被卡住,此时电动机的发热功率是多大?【解析】U1=0.2 V时,电动机不转,此时电动机为纯电阻,故电动机线圈内阻r= =0.5 U2=2.0 V时,电动机正常工作。此时电动机为非纯电阻,则由电功率与热功率各自的定义式得:P电=U2I2=2×1 W=2 W。P热=r=12×0.5 W=0.5 W。所以由能量守恒,电动机的输出功率P出=P电-P热=2 W-0.5 W=1.5 W。此时若电动机突然被卡住,则电动机又为纯电阻,其发热功率P热= W=8 W。答案:1.5 W8 W
