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【优化方案】2013高考物理总复习 第七章第一节知能演练强化闯关 新人教版选修3-1


知能演练强化闯关

1.(2012·淮阴模拟)关于电阻率,下列说法中正确的是( ) A.电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量,电阻率越大,其导电性能越好 B.各种材料的电阻率大都与温度有关,金属的电阻率随温度升高而减小 C.所谓超导体,是当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时,它的电阻率突然变为 无穷大 D.某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响,通常都用

它们制作标准电阻 解析:选 D.电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量,电阻率越大,说明其导电性能越差, A 错;各种材料的电阻率大都与温度有关,纯金属的电阻率随温度升高而增大,超导体是当 温度降低到某个临界温度时,电阻率突然变为零,B、C 均错;某些合金的电阻率几乎不受 温度变化的影响,通常用于制作标准电阻,D 对. 2.(2012·杭州模拟)如图 7-1-8 所示是某导体的 I-U 图线,图中 α =45°,下列说法 正确的是( )

图 7-1-8 A.通过电阻的电流与其两端的电压成正比 B.此导体的电阻 R=2 Ω C.I-U 图线的斜率表示电阻的倒数,所以 R=cot45°=1.0 Ω D.在 R 两端加 6.0 V 电压时,每秒通过电阻截面的电荷量是 3.0 C 答案:ABD 3. 如图 7-1-9 所示,厚薄均匀的矩形金属片,边长 ab=10 cm,bc=5 cm,当 A 与 B 之 间接入的电压为 U 时,电流为 1 A,若 C 与 D 间接入的电压为 U 时,其电流为( )

A.4 A C.0.5 A

图 7-1-9 B.2 A D.0.25 A

解析:选 A.设金属片的厚度为 m,则接 A、B 时 R1=ρ · =ρ ·

l S

ab bc ·m
;接 C、D 时,R2=

ρ ·

R1 4 ;所以 = ,又电压不变,得 I2=4I1=4 A. R2 1 ab ·m

bc

4.如图 7-1-10 所示的电路中,输入电压 U 恒为 12 V,灯泡 L 上标有“6 V 12 W”字样, 电动机线圈的电阻 RM=0.50 Ω .若灯泡恰能正常发光,以下说法中正确的是( )

图 7-1-10 A.电动机的输入功率为 12 W
1

B.电动机的输出功率为 12 W C.电动机的热功率为 2.0 W D.整个电路消耗的电功率为 22 W 解析:选 AC.电动机两端电压: U=12 V-6 V=6 V P 12 电流为:I= = A=2 A U 6 电动机的输入功率为:P=UI=12 W 2 热功率:P 热=I RM=2 W 输出功率:P 出=P-P 热=10 W 整个电路消耗的功率:P 总=U 总 I=12×2 W=24 W. 故 A、C 正确. 5.神经系统中,把神经纤维分为有髓鞘与无髓鞘两大类型.现代生物学认为,髓鞘是由多 层(几十到几百层不等)类脂物质——髓质累积而成的, 髓质具有很大的电阻. 已知青蛙有髓 鞘神经,髓鞘的厚度只有 2 μ m 左右.而它在每平方厘米的面积上产生的电阻却高达 5 3 1.6×10 Ω .若有一圆柱体是由髓质制成的,该圆柱体的体积为 32π cm ,当在其两底面上 加上 1000 V 的电压时,通过该圆柱体的电流为 10π μ A,求此圆柱体的圆面半径和高. 解析:由电阻定律:R=ρ 得 ρ = , 已知 S=1 cm =1×10 m ,l=2 μ m=2×10 m, R=1.6×105Ω . -4 5 1×10 ×1.6×10 6 所以 ρ = Ω ·m=8×10 Ω ·m -6 2×10 由欧姆定律、电阻定律和圆柱体体积公式建立方程组
2 -4 2 -6

l S

SR l

? ? h ?R=ρ π r ?V=π r h ?
U R= I
2

,代入数据得?
2

? ?h=0.02 m ?r=0.04 m. ?

答案:4 cm 2 cm

一、选择题 1.如图 7-1-11 所示的电解池接入电路后,在 t 秒内有 n1 个一价正离子通过溶液内某截 面 S,有 n2 个一价负离子通过溶液内某截面 S,设 e 为元电荷,以下说法正确的是( )

图 7-1-11 A.当 n1=n2 时,电流为零 ? n1-n2? B.当 n1>n2 时,电流方向从 A→B,电流为 I=

e e

t t

? n2-n1? C.当 n1<n2 时,电流方向从 B→A,电流为 I= ? n2+n1? e D.电流方向从 A→B,电流为 I=

t

2

解析:选 D.由电流方向的规定可知,正、负电荷向相反方向定向移动所形成的电流的方向 ? n2+n1? e 是相同的,所以电流应该是 I= ,电流方向按规定应是从 A→B.D 选项正确.

t

2.(2011·高考大纲全国卷)通常一次闪电过程历时约 0.2~0.3 s,它由若干个相继发生的 闪击构成.每个闪击持续时间仅 40~80 μ s,电荷转移主要发生在第一个闪击过程中.在 9 某一次闪电前云地之间的电势差约为 1.0×10 V,云地间距离约为 1 km;第一个闪击过程中 云地间转移的电荷量约为 6 C,闪击持续时间约为 60 μ s.假定闪电前云地间的电场是均匀 的.根据以上数据,下列判断正确的是( ) 5 A.闪电电流的瞬时值可达到 1×10 A 14 B.整个闪电过程的平均功率约为 1×10 W 6 C.闪电前云地间的电场强度约为 1×10 V/m 6 D.整个闪电过程向外释放的能量约为 6×10 J Q 6 5 解析:选 AC .由电流的定义式 I= 知 I= -6=1×10 (A),A 正确;整个过程的平均功 t 60×10 W qU 6×1.0×109 U 1.0×109 10 率 P= = = =3×10 (W)(t 代 0.2 或 0.3),B 错误;由 E= = = t t 0.2 d 1×103 6 9 1×10 (V/m),C 正确;整个闪电过程向外释放的能量为电场力做的功 W=qU=6×10 (J),D 错. 3.下列四个图象中,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 2 电压平方 U 之间函数关系的是( )

图 7-1-12 解析:选 C .白炽灯泡为纯电阻,其功率表达式为:P= ,而 U 越大,电阻越大,图象上对 应点与原点连线的斜率越小,故选项 C 正确. 4.两根材料相同的均匀导线 A 和 B,其长度分别为 L 和 2L,串联在电路中时沿长度方向电 势的变化如图 7-1-13 所示,则 A 和 B 导线的横截面积之比为( )

U2 R

图 7-1-13 A.2∶3 B.1∶3 C.1∶2 D.3∶1 解析:选 B.由图象可知两导线电压分别为 UA=6 V,UB=4 V;由于它们串联,则 3RB=2RA; RA LASB SA 1 由电阻定律可知 = ,解得 = ,选项 B 正确. RB LBSA SB 3 5.如图 7-1-14 所示电路中,E 为电源,其电动势为 9.0 V,内阻可忽略不计;AB 为滑动 变阻器,其电阻 R=30 Ω ;L 为一小灯泡,其额定电压 U=6.0 V,额定功率 P=1.8 W;S 为开关,开始时滑动变阻器的触头位于 B 端,现在闭合开关 S.然后将触头缓慢地向 A 端滑 动,当到达某一位置 C 处时,小灯泡刚好正常发光,则 CB 之间的电阻应为( )

3

A.10 Ω C.15 Ω

图 7-1-14 B.20 Ω D.5 Ω

U2 解析:选 B.灯泡是纯电阻,正常发光时,RL= =20 Ω ,电压为 UL=6.0 V,由于 RAC 与 RL P UAC 串联,故 RAC= (RL+RAC)∴RCB=R-RAC=20 Ω . U
6.(2012·江苏启东中学月考)用两个相同的小量程电流表,分别改装成了两个量程不同的 大量程电流表 A1、A2,若把 A1、A2 分别采用并联或串联的方式接入电路,如图 7-1-15 所 示,则闭合电键后,下列有关电表的示数和电表指针偏转角度的说法正确的是( )

图 7-1-15 A.图甲中的 A1、A2 的示数相同 B.图甲中的 A1、A2 的指针偏角相同 C.图乙中的 A1、A2 的示数和偏角都不同 D.图乙中的 A1、A2 的指针偏角相同 解析:选 B.甲图中流过表头的电流相同,故指针偏角相同,但由于 A1、A2 的量程不同,所 以示数不同,故 A 错 B 对.乙图中 A1、A2 中的电流相同,故示数相同,但两者表头中的电流 不等指针偏角不同,故 C、D 错. 7.(2012·镇江模拟)如图 7-1-16 所示,电阻 R1=20 Ω ,电动机绕线电阻 R2=10 Ω ,当 电键 S 断开时,电流表的示数是 I1=0.5 A;当电键 S 合上后,电动机转动起来,电路两端 的电压不变,此时电流表的示数 I 和电路消耗的电功率 P 应满足( )

图 7-1-16 A.I=1.5 A B.I<1.5 A C.P=15 W D.P<15 W 解析:选 BD.当电键 S 断开时,电动机没有通电,欧姆定律成立,所以电路两端的电压 U= I1R1=10 V;当电键 S 合上后,电动机转动起来,电路两端的电压 U=10 V,通过电动机的 2 电流应满足 UI2>I2R2,故 I2<1 A;所以电流表的示数 I<1.5 A,电路消耗的电功率 P=UI <15 W,故 B、D 正确,A、C 错误. 8.如图 7-1-17 是一个电路的一部分,其中 R1=5 Ω ,R2=1 Ω ,R3=3 Ω ,I1=0.2 A, I2=0.1 A,那么电流表测得的电流为( )

4

图 7-1-17 A.0.2 A,方向向右 B.0.15 A,方向向左 C.0.2 A,方向向左 D.0.3 A,方向向右 解析:选 C.由题图所示电流方向可计算出 R1 和 R2 两端电压降 U1=1.0 V,U2=0.1 V,电势 左高右低. 比较 U1、 2 可判定 R3 两端电势下高上低, U3=0.9 V, U 且 通过 R3 中的电流 I3=U3/R3 =0.3 A,电流方向向上,由题图可知 R3 上电流由 I2 和 IA 共同提供,IA=0.2 A,方向向左. 9.模块机器人由三个部分组成,它们分别是传感器、控制器和执行器.模块机器人的控制 器内存有 5 种控制方法,可使用的传感器大致有 5 类,如表所示.执行模块为小灯模块和电 动机模块.某位同学要设计一个装置,当有光照射且有声音时,电动机才会转动,则应选择 的控制器序号和传感器序号正确的是( ) 序号 控制方法 序号 传感器 a 即时控制 01 位移传感器 b 延时控制 02 声传感器 “与”门控 c 03 温度传感器 制 “或”门控 d 04 光传感器 制 “非”门控 e 05 磁传感器 制 A.a;02、04 B.d;03、05 C.c;02、04 D.b;03、04 解析:选 C.用光照射和声音来控制电动机,同时满足这两个条件的“门”电路应是“与” 门电路,根据题中的表格可知应选“序号 c”;控制声音的传感器是声传感器,对应“序号 02”;控制光照的传感器是光传感器,对应“序号 04”,综合分析可知 C 选项正确. 10. (2012·河南许昌调研)额定电压均为 220 V 的白炽灯 L1 和 L2 的 U-I 特性曲线如图 7-1 -18 甲所示,现将和 L2 完全相同的 L3 与 L1 和 L2 一起按如图乙所示电路接入 220 V 电路中, 则下列说法正确的是( )

图 7-1-18 A.L2 的额定功率为 99 W B.L2 的实际功率为 17 W C.L2 的实际功率比 L3 的实际功率小 17 W D.L2 的实际功率比 L3 的实际功率小 82 W 解析:选 ABD.由 L2 的伏安特性曲线可得,在额定电压 220 V 时的电流为 0.45 A,则 L2 的额 定功率为 P 额=U 额 I 额=99 W,所以选项 A 正确;图示电路为 L1 和 L2 的串联再与 L3 并联,所 以 L1 和 L2 串联后两端的总电压为 220 V,那么流过 L1 和 L2 的电流及两灯的电压满足 I1=I2, U1+U2=220 V,由 L1 和 L2 的 U-I 图线可知,I1=I2=0.25 A,U1=152 V,U2=68 V,故灯 L2 的实际功率 P2=I2U2=17 W,故选项 B 正确;由于 L3 两端的电压为 220 V,故 P3=P 额=99
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W,则 P3-P2=82 W,故选项 C 错 D 对,所以正确选项为 A、B、D. 二、非选择题 11.如图 7-1-19 所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图.电动机内电阻 r= 0.8 Ω ,电路中另一电阻 R=10 Ω ,直流电压 U=160 V,电压表示数 UV=110 V.试求:

图 7-1-19 (1)通过电动机的电流; (2)输入电动机的电功率; 2 (3)若电动机以 v=1 m/s 匀速竖直向上提升重物,求该重物的质量?(g 取 10 m/s ) 解析:(1)由电路中的电压关系可得电阻 R 的分压 UR=U-UV=(160-110)V=50 V UR 50 流过电阻 R 的电流 IR= = A=5 A R 10 即通过电动机的电流 IM=IR=5 A. (2)电动机的分压 UM=UV=110 V 输入电动机的功率 P 电=IM·UM=550 W. 2 (3)电动机的发热功率 P 热=IMr=20 W 电动机输出的机械功率 P 出=P 电-P 热=530 W 又因 P 出=mgv,所以 m=

P出 =53 kg. gv

答案:(1)5 A (2)550 W (3)53 kg 12.(2012·合肥模拟)如图 7-1-20 所示,图甲为一个电灯两端电压与通过它的电流的变 化关系曲线.由图可知,两者不成线性关系,这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘 故,参考这条曲线回答下列问题(不计电流表内阻,线路提供电压不变):

图 7-1-20 (1)若把三个这样的电灯串联后,接到电压恒定为 12 V 的电路上,求流过灯泡的电流和每个 灯泡的电阻; (2)如图乙所示,将两个这样的电灯并联后再与 10 Ω 的定值电阻 R0 串联,接在电压恒定为 8 V 的电路上,求通过电流表的电流值以及每个灯的实际功率. 12 解析:(1)由于三个电灯完全相同,所以每个电灯两端的电压为:UL= V=4 V,结合图象 3 UL 4 可得当 UL=4 V 时,IL=0.4 A 故每个电灯的电阻为:R= = Ω =10 Ω . IL 0.4 (2)设此时电灯两端的电压为 U′,流过每个电灯的电流为 I,由串联电路的规律得 U=U′+2IR0 代入数据得 U′=8-20I 在图甲上画出此直线如图所示.

6

可得到该直线与曲线的交点(2 V,0.3 A),即流过电灯的电流为 0.3 A,则流过电流表的电 流为 IA=2I=0.6 A 每个灯的功率为:P=UI=2×0.3 W=0.6 W. 答案:(1)0.4 A 10 Ω (2)0.6 A 0.6 W

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