6、電源效率η1<η2
【答案】C
8．傳感器可將非電學量轉(zhuǎn)換為電學量，起自動控制作用．如計算機鼠標中有位移傳感器，電熨斗、電飯煲中有溫度傳感器，電視機、錄像機、影碟機中有光傳感器……演示位移傳感器的工作原理如圖所示，物體M在導軌上平移時，帶動滑動變阻器的金屬滑桿P，通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)來反映物體位移的大小x.假設電壓表是理想的，則下列說法正確的是( )
A. 物體M運動時，電源內(nèi)的電流會發(fā)生變化
B. 物體M運動時，電壓表的示數(shù)會發(fā)生變化
C. 物體M不動時，電路中沒有電流
D. 物體M不動時，電壓表沒有示數(shù)
【答案】B
【解析】當物體M移動時，接入電路的電阻不變，
7、電阻上的滑片的移動，改變P點左側(cè)部分的長度，根據(jù)歐姆定律，電流不變，左側(cè)電阻發(fā)生變化，則電壓表示數(shù)發(fā)生變化，而電流表A示數(shù)不變，故應選B。
9．電源的兩個重要參數(shù)分別是電動勢E和內(nèi)電阻r。對一個電路有兩種特殊情況：當外電路斷開時，電源兩端的電壓等于電源電動勢；當外電路短路時，短路電流等于電動勢和內(nèi)電阻的比值?，F(xiàn)有一個電動勢為E、內(nèi)電阻為r的電源和一阻值為R的定值電阻，將它們串聯(lián)或并聯(lián)組成的系統(tǒng)視為一個新的等效電源，這兩種連接方式構(gòu)成的等效電源分別如圖甲和乙中虛線框所示。設新的等效電源的電動勢為E′，內(nèi)電阻為r′。試根據(jù)以上信息，判斷下列說法中正確的是
A. 甲圖中的， r′=R+r
8、
B. 甲圖中的， r′=R+r
C. 乙圖中的E′=E，
D. 乙圖中的，
【答案】D
【解析】電源的電動勢等于外電路斷路時的路端電壓，則對甲圖可知 , ,選項AB錯誤；圖乙中， ; ，故選項C錯誤，D正確；故選D.
10．如圖所示是某電路的示意圖，虛線框內(nèi)是超導限流器。超導限流器是一種短路故障電流限制裝置，它由超導部件和限流電阻并聯(lián)組成。當通過超導部件的電流大于其臨界電流IC時，超導部件由超導態(tài)（可認為電阻為零）轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)（可認為是一個純電阻），以此來限制故障電流。超導部件正常態(tài)電阻R1＝6Ω，臨界電流IC＝0.6A，限流電阻R2＝12Ω，燈泡L上標有“6V，3W”字
9、樣，電源電動勢E=6V，內(nèi)阻忽略不計，則下列判斷不正確的是
A. 當燈泡正常發(fā)光時，通過燈L的電流為0.5A
B. 當燈泡正常發(fā)光時，通過R2的電流為0.5A
C. 當燈泡L發(fā)生故障短路時，通過R1的電流為1A
D. 當燈泡L發(fā)生故障短路時，通過R2的電流為0.5A
【答案】B
【解析】當燈泡正常發(fā)光時，通過燈L的電流為,選項A正確；當燈泡正常發(fā)光時，超導部件處于超導狀態(tài)，則通過超導部件的電流為0.5A，通過R2的電流為零，選項B錯誤；當燈泡L發(fā)生故障短路時，超導部件處于正常狀態(tài)，此時R1＝6Ω，通過R1的電流為 ，通過R2的電流為，選項CD正確；此題選擇錯誤的選項，故選B.
10、
二、多選
11．硅光電池是一種太陽能電池，具有低碳環(huán)保的優(yōu)點．如圖所示，圖線a是該電池在某光照強度下路端電壓U和電流I變化的關系圖象(電池電動勢不變，內(nèi)阻不是定值)，圖線b是某電阻R的UI圖象．在該光照強度下將它們組成閉合回路時，下列說法中正確的是( )
A. 硅光電池的內(nèi)阻為8Ω
B. 硅光電池的總功率為0.4W
C. 硅光電池的內(nèi)阻消耗的熱功率為0.32W
D. 若將R換成阻值更大的電阻，硅光電池的輸出功率增大
【答案】AC
【解析】A、由圖可知該電池的電源電動勢為3.6V，由可知內(nèi)電壓為1.6V，硅光電池的內(nèi)阻為，故A正確；
B、硅光電池的總功率為，故B錯誤；
11、
C、硅光電池的內(nèi)阻消耗的熱功率為，故C正確；
D、若將R換成阻值更大的電阻，電路中電阻兩端的電壓變大，但電流變小，硅光電池的輸出功率不一定增大，故D錯誤；
故選AC。
12．如圖甲所示，電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源與R=6 Ω的定值電阻、滑動變阻器RP、開關S組成串聯(lián)回路，已知滑動變阻器消耗的功率P與其接入電路的有效阻值RP的關系如圖乙所示。下列說法正確的是 ( )
A. 電源的電動勢E=V，內(nèi)阻r=4Ω
B. 圖乙中Rx=25Ω
C. 定值電阻R消耗的最大功率為0.96W
D. 調(diào)整滑動變阻器RP的阻值可以得到該電源的最大輸出功率為1W
【答案】BC
12、
【解析】當RP=R+r=10Ω時，滑動變阻器消耗的功率最大，R=6Ω，可得內(nèi)阻r=4Ω，最大功率,解得E=4V，選項A錯誤；滑動變阻器的阻值為4Ω時消耗的功率與阻值Rx時消耗的功率相等，有4Rx=(R+r)2，解得Rx=25Ω，選項B正確；當回路的電流最大時，定值電阻R消耗的功率最大，故最大功率為，選項C正確；當外電路電阻與內(nèi)阻相等時，電源輸出功率最大，本題中定值電阻R的阻值已經(jīng)大于內(nèi)阻的阻值，故滑動變阻器RP的阻值為零時，電源的輸出功率最大，最大功率為，選項D錯誤；故選BC.
13．如圖所示，電源電動勢為E，內(nèi)電阻為r，理想電壓表示數(shù)為，其變化量的絕對值分別為；流經(jīng)電源的電流為I，其變
13、化量的絕對值為，在滑動變阻器的觸片從右端滑到左端的過程中（燈泡電阻不變化）
A. 小燈泡L3變暗，L1、L2變亮 B.
C. 增大 D. 不變
【答案】ABD
【解析】A、當滑動變阻器的觸片P從右端滑到左端時，變阻器接入電路的電阻減小，外電路總電阻減小，總電流增大，路端電壓減小，則變亮。
變阻器的電阻減小，并聯(lián)部分的電阻減小，則并聯(lián)部分的電壓減小，則變暗?？傠娏髟龃螅碾娏鳒p小，則的電流增大，則變亮，故A正確；
B、由上分析可知，電壓表的示數(shù)減小，電壓表的示數(shù)增大，由于路端電壓減小，即
14、兩電壓表示數(shù)之和減小，所以，故B正確；
C、由得： ，不變，故C錯誤；
D、根據(jù)歐姆定律得： ，不變，D正確。
14．兩位同學在實驗室利用如圖a所示的電路測定定值電阻R0，電源的電動勢E和內(nèi)阻r，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑動觸頭P向某一方向移動時，一個同學記錄了
A. 滑動變阻器的滑動頭P滑到了最右端
B. 電源的輸出功率最大
C. 定值電阻R上消耗的功率為0.5W
D. 電源的效率達到最大值
【答案】BC
【解析】由題意可知圖象1表示電源的路端電壓隨電流的變化關系；圖象2表示電阻兩端的電壓隨電流的變化關系；交點處說明兩圖象表示的電流相等，并且電壓相等，故說明此時滑動變阻器短路
15、，即滑片滑到了最左端，故A錯誤；當電路中外電阻等于內(nèi)電阻時，電源輸出功率最大，但本題R0＞r，改變滑動變阻器時無法達到電路中內(nèi)、外電阻相等，此時當外電阻越接近內(nèi)電阻時，電源輸出功率最大，故B正確；由圖可知，此時電源的路端電壓為1.0V，電流為0.5A，定值電阻上消耗的電功P=UI=0.5W，故C正確；電源的效率，由此可知電流越小功率越大，可見滑動變阻器的滑動頭P滑到最右端時效率最大，故D錯誤。故選BC.
15．如圖所示，一電荷量q=+3×10-5C的小球，用絕緣細線懸掛于豎直放置足夠大的平行金屬板中的O點，開關S合上后，小球靜止時細線與豎直方向的夾角θ=37°．已知兩板間距d=0.1m，電源
16、電動勢E=15V，內(nèi)阻r=0.5Ω，電阻R1=3Ω，R2=R3=R4=8Ω，．取g=10m/s2，已知sin37°=0. 6，cos37°=0.8．則以下說法正確的是( )
A. 電源的輸出功率為14W
B. 兩板間的電場強度的大小為140V/m
C. 帶電小球的質(zhì)量5.6毫克
D. 若增加R1的大小，會有瞬時電流從左向右流過R4
【答案】BD
【解析】與并聯(lián)后的電阻值，由閉合電路歐姆定律得，電源的輸出功率，A錯誤；兩板間的電壓，兩板間的電場強度，B正確；小球處于靜止狀態(tài)，所受電場力為F，又，由平衡條件得：水平方向，豎直方向，所以， C錯誤；若增加的大小，路端電壓增大，
17、即電容器兩端電壓增大，電容器充電，故會有瞬時電流從左向右流過，D正確．
三、實驗
16．電流表G的滿偏電流Ig＝100 mA，內(nèi)阻Rg未知，某同學欲將其改裝為量程較大的電流表，并用改裝好的電流表測量一未知電阻Rx的阻值．
（1）如圖甲所示，該同學首先將一阻值為R＝20 Ω的電阻并聯(lián)在電流表G的兩端進行電流表改裝，然后通以I＝0.3 A的電流，發(fā)現(xiàn)電流表G的指針正好指在50 mA刻度處，由此可得到電流表G的內(nèi)阻為Rg＝________ Ω，改裝后的電流表量程為________ A.
（2）該同學將改裝后的電流表接入如圖乙所示的電路測量未知電阻Rx的阻值，已知電源的電動勢E＝4.5
18、V，閉合開關K后，電壓表的讀數(shù)為3.60 V，而改裝后的電流表的讀數(shù)如圖丙所示，則Rx＝________ Ω.
（3）由此測得的未知電阻Rx的阻值與其真實值相比______(選填“偏大”、“偏小”或“相等”)．
【答案】 100 0.6 30 偏小
【解析】（1）電流表的內(nèi)阻：；當電流是0.3A時，通過電流表的電流為50mA，可知電流表的量程為0.6A；
（2）電流表的讀數(shù)為20mA，可知此時通過電阻的電流為0.12A，待測電阻的阻值為.
（3）由于電壓表的分流作用，使得電阻上的電流的測量值偏大，電阻的測量值偏小.
17．市場上銷售的銅質(zhì)電線電纜產(chǎn)品中，部分存在導體電阻不
19、合格問題，質(zhì)檢部門檢驗發(fā)現(xiàn)一個是銅材質(zhì)量不合格，使用了再生銅或含雜質(zhì)很多的銅；再一個就是銅材質(zhì)量可能合格，但橫截面積較小。某興趣小組想應用所學的知識來檢測實驗室中一捆銅電線的電阻率是否合格。小組成員經(jīng)查閱，純銅的電阻率為?，F(xiàn)取橫截面積約為1 mm2、長度為100m（真實長度）的銅電線，進行實驗測量其電阻率，實驗室現(xiàn)有的器材如下：
A．電源（電動勢約為5V，內(nèi)阻不計）；
B．待測長度為100m的銅電線，橫截面積約1 mm2；
C．電壓表V1（量程為3V，內(nèi)阻約為0．5 kΩ）；
D．電壓表V2（量程為5V，內(nèi)阻約為3 kΩ）；
E．電阻箱R（阻值范圍0~999．9Ω）；
F．定值電阻
20、
G．開關、導線若干。
（1）小組成員先用螺旋測微器測量該銅電線的直徑d，如圖甲所示，則_________mm。
（2）小組設計的測量電路如圖乙所示，則P是___________，N是____________，（填器材名稱及對應符號）通過實驗作出的圖象如圖丙所示。
（3）圖乙電路測得銅電線的電阻測量值比真實值___________（選填“偏大”、“不變”或“偏小”），原因是_______________________________。
（4）這捆銅電線的電阻率______________（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）；從銅電線自身角度，你認為電阻率大的可能原因是__________
21、____。
【答案】 1.125 電壓表V2（ 電壓表V1 偏大 電壓表V1的分流 可能是再生銅或含過多雜質(zhì)的次銅
【解析】（1）銅電線的直徑；
（2）P測量的電壓大于N測量的電壓，故P是電壓表V2，N是電壓表V2；
（3）偏大，由于沒考慮電壓表V1的分流，使測得的銅電線的電阻偏大。
（4）分析電路可知，通過銅電線的電流，整理得，根據(jù)題圖丙可知斜率，，
故電阻率達不到要求，使用的有可能是再生銅或含過多雜質(zhì)的次銅．
四、解答
18．如圖所示，線段A為某電源的U－I圖線，線段B為某電阻R的U－I圖線，由上述電源和電阻組成閉合電路時，求：
（1）電源的輸出功率
22、P出是多大？
（2）電源內(nèi)部損耗的電功率P內(nèi)是多少？
（3）電源的效率η是多大？
【答案】（1）4W，（2）2W，（3）66.7%
19．在如圖所示的電路中，電源電動勢E＝6.0V，內(nèi)阻r＝2Ω，定值電阻R1＝R2＝10Ω，R3＝30Ω，R4＝35Ω，電容器的電容C＝100μF，電容器原來不帶電．求:
(1)閉合開關S 后，電路穩(wěn)定時，流過R3 的電流大小I3；
(2)閉合開關S 后，直至電路穩(wěn)定過程中流過R4的總電荷量Q。
【答案】(1)(2)
【解析】試題分析：（1）閉合開關S后電路穩(wěn)定時，外電阻…①
總電流…②
路端電壓U外=IR外=0．6×8=4．8V
23、 …③
流過R3的電流為…④
（2）閉合開關S后，電路穩(wěn)定時，
加在電阻R3的電壓U3=I3R3=3．6V …⑤
電容充電完畢所帶的電荷量Q=CU3=3．6×10-4C …⑥
閉合開關S直至電路穩(wěn)定流過R4的總電荷量Q=3．6×10-4C ⑦
20．某同學設計了一種測定風力的裝置，其原理如圖所示，迎風板與一輕彈簧的一端N相接，穿在光滑的金屬桿上．彈簧是絕緣材料制成的，其勁度系數(shù)k = 1300 N/m，自然長度L0= 0. 5 m，均勻金屬桿用電阻率較大的合金制成，迎風板面積為S=0.5 m2，工作時總是正對著風吹來的方向．電路中左端導線與金屬桿M端相連，右端導線接在N點并可隨迎風
24、板在金屬桿上滑動，且與金屬桿接觸良好．限流電阻的阻值R=1Ω，電源電動勢E=12 V，內(nèi)阻r=0.5Ω．合上開關，沒有風吹時，彈簧處于原長，電壓表的示數(shù)U1=3.0 V；如果某時刻由于風吹使迎風板向左壓縮彈簧，電壓表的示數(shù)變?yōu)閁2=2.0V，求：
（1）金屬桿單位長度的電阻；
（2）此時作用在迎風板上的風力；
（3）若風（運動的空氣）與迎風板作用后速度變?yōu)榱?，已知裝置所在處的空氣密度為1. 3 kg/m3，求風速為多大？
【答案】（1） （2）260 N （3）20m/s
【解析】（1）無風時，金屬桿電阻，則有：
解得：
故單位長度電阻：
（2）有風時，
解得
25、：
此時彈簧長度
則形變量
由平衡條件得，此時風力：
（3）根據(jù)動量定理，有：
解得：
21．對于同一物理問題，常?？梢詮暮暧^與微觀兩個不同角度進行研究，找出其內(nèi)在聯(lián)系，從而更加深刻地理解其物理本質(zhì)。一段橫截面積為S、長為l的直導線，單位體積內(nèi)有n個自由電子，一個電子電量為e。該導線通有恒定電流時，導線兩端的電勢差為U，假設自由電子定向移動的速率均為v。
（1）求導線中的電流I；
（2）所謂電流做功，實質(zhì)上是導線中的恒定電場對自由電荷的靜電力做功。為了求解在時間t內(nèi)電流做功W為多少，小紅和小明給出了不同的想法：
小紅記得老師上課講過，W=UIt，因此將第（1）問求出的I的結(jié)果
26、代入，就可以得到W的表達式。但是小紅不記得老師是怎樣得出W=UIt這個公式的。小明提出，既然電流做功是導線中的恒定電場對自由電荷的靜電力做功，那么應該先求出導線中的恒定電場的場強，即，設導體中全部電荷為q后，再求出電場力做的功，將q代換之后，小明沒有得出W=UIt的結(jié)果。
請問你認為小紅和小明誰說的對？若是小紅說的對，請給出公式的推導過程；若是小明說的對，請補充完善這個問題中電流做功的求解過程。
（3）為了更好地描述某個小區(qū)域的電流分布情況，物理學家引入了電流密度這一物理量，定義其大小為單位時間內(nèi)通過單位面積的電量。若已知該導線中的電流密度為j，導線的電阻率為ρ，試證明：。
【答案】（1
27、）（2）見解析（3）見解析
【解析】（1）電流定義式，在t時間內(nèi)，流過橫截面的電荷量，因此；
（2）小紅和小明說的都有一定道理
a.小紅說的對。由于，在t時間內(nèi)通過某一橫截面的電量Q=It，對于一段導線來說，每個橫截面通過的電量均為Q，則從兩端來看，相當于Q的電荷電勢降低了U，則
。
b.小明說的對。恒定電場的場強，導體中全部電荷為，
電場力做的功；
又因為，則。
（3）由歐姆定律：、，、由電阻定律：；
則，則；
由電流密度的定義：；
故；
22．電荷的定向移動形成電流，電流是物理量中的基本量之一。電流載體稱為載流子，大自然有很多種承載電荷的載流子，例如，金屬導體內(nèi)可自
28、由移動的電子、電解液內(nèi)的離子、等離子體內(nèi)的正負離子，半導體中的空穴，這些載流子的定向移動，都可形成電流。
（1）電子繞氫原子核做圓周運動時，可等效為環(huán)形電流，已知靜電力常量為k，電子的電荷量為e，質(zhì)量為m，電子在半徑為r的軌道上做圓周運動。試計算電子繞氫原子核在該軌道上做圓周運動形成的等效電流大??；
（2）如圖，AD表示一段粗細均勻的一段導體，兩端加一定的電壓，導體中的自由電荷沿導體定向移動的速率為v，設導體的橫截面積為s，導體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷所帶的電荷量為e．試證明導體中電流強度I=nesv；
（3）有一圓柱形的純凈半導體硅，其橫截面積為2.5cm2，通有電流
29、2mA時，其內(nèi)自由電子定向移動的平均速率為7.5×10-5m/s，空穴定向移動的平均速率為2.5×10-5m/s。已知硅的密度2.4×103kg/m3，摩爾質(zhì)量是28。電子的電荷量e=－1.6×10-19C，空穴和電子總是成對出現(xiàn)，它們所帶電荷量相等，但電性相反，阿伏伽德羅常數(shù)為N0=6.02×1023mol-1。若一個硅原子至多只釋放一個自由電子，試估算此半導體材料平均多少個硅原子才有一個硅原子釋放出自由電子？
【答案】（1）（2）見解析（3）1×105
（2）導體中電流大小，
t時內(nèi)所電荷定向移動的距離長度為vt，則其體積為Svt，
通過導體某一截面的自由電子數(shù)為nSvt，
該時間內(nèi)通過導體該截面的電量：q=nSvte，則 I=nesv
（3）設此半導體單位體積內(nèi)有n個自由電子，同時也將有n個空穴；以S表示截面積體積，v1，v2分別表示半導體中空穴和自由電子的定向移動速率，I1和I2分別表示半導體中空穴和自由電子形成的電流，
則有：
總電流I=I1+I2
由此可得：
設單位體積內(nèi)有n個硅原子放出一個自由電子；單位體積內(nèi)硅原子的個數(shù)
則：，
代入數(shù)據(jù)解得=1×10-5
說明每1×105個原子才放出一個自由電子
2022高考物理一輪復習 電學部分 專題04 恒定電流單元測試卷B卷
