小題必練18：電流電阻 電功和電功率

(1)部分電路的歐姆定律、電阻定律；(2)伏安特性曲線；(3)電功、電功率、電熱等。

例1．(2020·江蘇卷·6)某汽車的電源與啟動電機(jī)、車燈連接的簡化電路如圖所示。當(dāng)汽車啟動時，開關(guān)S閉合，電機(jī)工作，車燈突然變暗，此時(　　)
微信圖片_20200712163413

A．車燈的電流變小
B．路端電壓變小
C．電路的總電流變小
D．電源的總功率變大
【答案】ABD
【解析】開關(guān)閉合時，車燈變暗，故流過車燈的電流I_燈變小，A正確；電路的路端電壓U=U_燈=I_燈R_燈，I_燈變小，路端電壓變小，B正確；總電流即干路電流

，U減小，干路電流增大，C錯誤；電源總功率P=EI，I增大，總功率變大，D正確。
【點(diǎn)睛】本題考查閉合電路歐姆定律與串并聯(lián)電路的分析。

1．一個內(nèi)電阻可以忽略的電源，給一個絕緣的圓管里裝滿的水銀供電，電流為0.1 A，若把全部水銀倒在一個內(nèi)徑大一倍的絕緣圓管里，那么通過的電流將是(　　)
A．0.4 A B．0.8 A C．1.6 A D．3.2 A
【答案】C
【解析】因電阻R＝ρ，內(nèi)徑大一倍，截面積就變?yōu)樵瓉淼乃谋叮忠蛩y體積不變，所以長度l變?yōu)樵瓉淼模孰娮枳優(yōu)樵瓉淼模噪娏髯優(yōu)樵瓉淼?6倍，為1.6 A。
2．某一導(dǎo)體的伏安特性曲線如圖AB段(曲線)所示，關(guān)于導(dǎo)體的電阻，以下說法正確的是(　　)
8A-153

A．B點(diǎn)的電阻為12 Ω
B．B點(diǎn)的電阻為40 Ω
C．導(dǎo)體的電阻因溫度的影響改變了1 Ω
D．導(dǎo)體的電阻因溫度的影響改變了9 Ω
【答案】B
【解析】A點(diǎn)電阻R_A＝ Ω＝30 Ω，B點(diǎn)電阻R_B＝ Ω＝40 Ω，故A錯誤，B正確；ΔR＝R_B－R_A＝10 Ω，故C、D錯誤。
3．(多選)如圖所示是某款理發(fā)用的電吹風(fēng)的電路圖，它主要由電動機(jī)M和電熱絲R構(gòu)成。當(dāng)閉合開關(guān)S₁、S₂后，電動機(jī)驅(qū)動風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)，將空氣從進(jìn)風(fēng)口吸入，經(jīng)電熱絲加熱，形成熱風(fēng)后從出風(fēng)口吹出。已知電吹風(fēng)的額定電壓為220 V，吹冷風(fēng)時的功率為120 W，吹熱風(fēng)時的功率為1000 W。關(guān)于該電吹風(fēng)，下列說法正確的是(　　)
歡度503

A．電熱絲的電阻為55 Ω
B．電動機(jī)線圈的電阻為 Ω
C．當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時，電熱絲每秒鐘消耗的電能為1000 J
D．當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時，電動機(jī)每秒鐘消耗的電能為120 J
【答案】AD
【解析】電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時電熱絲消耗的功率為P＝1 000 W－120 W＝880 W，對電熱絲，由P＝可得電熱絲的電阻為R＝＝ Ω＝55 Ω，A項(xiàng)正確；由于不知道電動機(jī)線圈的發(fā)熱功率，所以電動機(jī)線圈的電阻無法計(jì)算，B項(xiàng)錯誤；當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時，電熱絲每秒消耗的電能為880 J，C項(xiàng)錯誤；當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時，電動機(jī)每秒鐘消耗的電能為120 J，D項(xiàng)正確。
4．把六個相同的小燈泡接成如圖甲、乙所示的電路，調(diào)節(jié)變阻器使燈泡正常發(fā)光，甲、乙兩電路所消耗的功率分別用P_甲和P_乙表示，則下列結(jié)論正確的是(　　)
物理練七4

A．P_甲＝P_乙 B．P_甲＝3P_乙
C．P_乙＝3P_甲 D．P_乙＞3P_甲
【答案】B
【解析】設(shè)各燈泡正常工作時的電流為I，則甲電路的總電流為I_甲＝3I，乙電路的總電流為I_乙＝I，所以由P＝UI得P_甲＝3P_乙，應(yīng)選B項(xiàng)。
5．(多選)某同學(xué)研究白熾燈得到某白熾燈的U－I曲線如圖所示。圖象上A點(diǎn)與原點(diǎn)的連線與橫軸成α角，A點(diǎn)的切線與橫軸成β角，則(　　)

A．白熾燈的電阻隨電壓的增大而減小
B．在A點(diǎn)，白熾燈的電阻可表示為tan β
C．在A點(diǎn)，白熾燈的電功率可表示為U₀I₀
D．在A點(diǎn)，白熾燈的電阻可表示為
【答案】CD
【解析】白熾燈的電阻隨電壓的增大而增大，選項(xiàng)A錯誤；在A點(diǎn)，白熾燈的電阻可表示為，選項(xiàng)B錯誤，D正確；在A點(diǎn)，白熾燈的電功率可表示為U₀I₀，選項(xiàng)C正確。
6．兩根材料相同的均勻?qū)Ь€A和B，其長度分別為L和2L，串聯(lián)在電路中時沿長度方向電勢的變化如圖所示，則A和B導(dǎo)線的橫截面積之比為(　　)
09新狀物361

A．2∶3 B．1∶3
C．1∶2 D．3∶1
【答案】B
【解析】由圖象可知兩導(dǎo)線電壓降分別為U_A＝6 V，U_B＝4 V；由于它們串聯(lián)，則3R_B＝2R_A；由電阻定律可知＝，得＝，B項(xiàng)正確。
7．某學(xué)校創(chuàng)建綠色校園，新裝的一批節(jié)能燈，該路燈通過光控開關(guān)實(shí)現(xiàn)自動控制：電燈的亮度可自動隨周圍環(huán)境的亮度改變而改變。如圖所示為其內(nèi)部電路簡化原理圖，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，R_t為光敏電阻(光照強(qiáng)度增加時，其電阻值減小)。現(xiàn)增加光照強(qiáng)度，則下列判斷正確的是(　　)
輪物233

A．電源路端電壓不變
B．R₀兩端電壓變大
C．B燈變暗，A燈變亮
D．電源總功率不變
【答案】B
【解析】由題意，增加光照強(qiáng)度，R_t減小，外電路總電阻減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律得知，干路電流I增大，電源的內(nèi)電壓增大，路端電壓U減小，則A燈變暗，通過R₀電流I₀＝I－I_A，I增大，而I_A減小，則I₀增大，R₀兩端電壓U₀增大，而R₀、B的電壓之和等于路端電壓，路端電壓減小，則知，B的電壓減小，B燈變暗；電源的總功率P＝EI，I增大，則P增大，故B項(xiàng)正確，A、C、D項(xiàng)錯誤。
8．(多選)如表所示列出了某品牌電動自行車及所用電動機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，不計(jì)其自身機(jī)械損耗。若該車在額定狀態(tài)下以最大運(yùn)行速度行駛，則(　　)

自重	40 kg	額定電壓	48 V
載重	75 kg	額定電流	12 A
最大行駛速度	20 km/h	額定輸出功率	350 W

A．電動機(jī)的輸入功率為576 W
B．電動機(jī)的內(nèi)電阻為4 Ω
C．該車獲得的牽引力為104 N
D．該車受到的阻力為63 N
【答案】AD
【解析】由于U＝48 V，I＝12 A，則P＝IU＝576 W，故選項(xiàng)A正確；因P_入＝P_出＋I²r，r＝＝ Ω＝1.57 Ω，故選項(xiàng)B錯誤；由P_出＝Fv＝F_fv，F＝F_f＝63 N，故選項(xiàng)C錯誤，D正確。
9．(多選)一個用半導(dǎo)體材料制成的電阻器D，其電流I隨它兩端的電壓U的關(guān)系圖象如圖甲所示，將它與兩個標(biāo)準(zhǔn)電阻R₁、R₂并聯(lián)后接在電壓恒為U的電源上，如圖乙所示，三個用電器消耗的電功率均為P。現(xiàn)將它們連成如圖丙所示的電路，仍然接在該電源的兩端，設(shè)電阻器D和電阻R₁、R₂消耗的電功率分別是P_D、P₁、P₂，它們之間的大小關(guān)系是(　　)

A．P₁＝4P₂ B．P_D＜P₂ C．P₁＜4P₂ D．P_D＞P₂
【答案】BC
【解析】當(dāng)三個電阻并聯(lián)接到電壓為U的電源上時，消耗的功率都是P，說明此時三個電阻的阻值相等，因此兩個定值電阻R₁＝R₂，有P＝。若將它們連接成如題圖丙所示的電路，仍然接在該電源的兩端，則R₂與D并聯(lián)的阻值小于電阻R₁，所以R₁兩端電壓U₁＞U，D與R₂兩端電壓U₂＜U，由D的I－U圖象可知，電壓越小，D的電阻越大，所以此時R_D＞R₂。設(shè)題圖丙中總電流為I，則流過R₂的電流I₂＞I，由P＝I²R得P₁＜4P₂，A項(xiàng)錯誤，C項(xiàng)正確；由P＝得P_D＜P₂，D項(xiàng)錯誤，B項(xiàng)正確。

10．有一種“電測井”技術(shù)，用鉆頭在地上鉆孔，在鉆孔中進(jìn)行電特性測量，可以反映地下的有關(guān)情況，如圖所示為一鉆孔，其形狀為圓柱體，半徑為10 cm，設(shè)里面充滿濃度均勻的鹽水，其電阻率ρ＝0.314 Ω·m，在鉆孔的上表面和底部加上電壓，測得U＝100 V，I＝100 mA。求該鉆孔的深度。
【解析】鹽水電阻R＝＝1 000 Ω
由電阻定律R＝
S＝πr²＝3.14×10^－² m²
解得h＝100 m。
11．某輛以蓄電池為驅(qū)動能源的環(huán)保汽車，總質(zhì)量m＝3×10³ kg。當(dāng)它在水平路面上以v＝36 km/h的速度勻速行駛時，蓄電池的輸出電流I＝50 A，輸出電壓U＝200 V。在此行駛狀態(tài)下，該環(huán)保汽車能夠?qū)⑿铍姵剌敵龉β实?0%轉(zhuǎn)化為用于牽引汽車前進(jìn)的機(jī)械功率P_機(jī)。(g取10 m/s²)
狀微點(diǎn)物理353

(1)求汽車所受阻力。
(2)若該環(huán)保汽車的驅(qū)動電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，其中R₁＝0.1 Ω，R₂＝1950 Ω，求電動機(jī)M的熱功率。
【解析】(1)蓄電池輸出功率P＝UI＝200×50 W＝10⁴ W
90%P＝Fv
解得汽車所受阻力f＝F＝900 N。
(2)電動機(jī)M兩端電壓U′＝U－IR₁＝195 V
R₂中電流I₂＝U′/R₂＝0.1 A
電動機(jī)輸入電流I′＝I－I₂＝49.9 A
電動機(jī)輸入功率P＝U′I′＝9 730.5 W
輸出功率P_出＝90%P＝9 000 W
電動機(jī)M的熱功率P_熱＝P－P_出＝730.5 W。
12．在如圖甲所示的電路中，電阻R₁和R₂都是純電阻，它們的伏安特性曲線分別如圖乙中Oa、Ob所示。現(xiàn)在電路兩端BC之間加上恒定的電壓U₀＝7.0 V。調(diào)節(jié)滑動變阻器R₃，使電阻R₁和R₂消耗的電功率恰好相等，求此時電阻R₁和R₂的阻值為多大？R₃接入電路的阻值為多大？

【解析】R₁、R₂和R₃串聯(lián)，電流相等。當(dāng)電阻R₁和電阻R₂消耗的電功率相等時，有R₁＝R₂
由伏安特性曲線可知，此時電路中的電流I＝2.5 mA
這時加在電阻R₁和R₂上的電壓U₁＝U₂＝2.5 V
由歐姆定律得R₁＝R₂＝＝1000 Ω
滑動變阻器R₃兩端電壓為U₃＝U₀－U₁－U₂＝2 V
由歐姆定律得R₃＝＝800 Ω。

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