如圖所示,一根橫截面積為S的均勻長直橡膠棒上帶有均勻分布的負(fù)電荷,設(shè)棒單位長度內(nèi)所含的電荷量為q,當(dāng)此棒沿軸線方向做速度為v的勻速直線運(yùn)動時,由于棒的運(yùn)動而形成的等效電流大小為( )A.vq B. C.qvS D.
答案：
A解析:在垂直棒的運(yùn)動方向選取一截面,設(shè)棒長為L,則棒上所有電荷通過這一截面所用的時間t=,從而得電流I===qv.故選項A正確.
2、如圖所示,電路中每個電阻的阻值都相同.當(dāng)電壓U升高時,先燒壞的電阻應(yīng)是( )
A.R1和R2 B.R3和R4 C.R5 D.不能確定
答案：C解析:畫出等效電路如圖所示,可知該電路有兩個支路:一個為R1和R2并聯(lián)后與R5串聯(lián);另一個為R3和R4串聯(lián),當(dāng)電壓U升高時,先燒壞的電阻應(yīng)是電流最大的電阻R5,選項C正確.
3、在如圖所示的電路中,E為電源,提供的電壓恒為9 V,AB為滑動變阻器,其電阻R=30 Ω;L為一小燈泡,其額定電壓U=6 V,額定功率P=1.8 W;S為開關(guān),開始時滑動變阻器的觸頭位于B端.現(xiàn)在接通開關(guān)S,然后將觸頭緩慢地向A端滑動,當(dāng)?shù)竭_(dá)某一位置C時,小燈泡剛好正常發(fā)光,則CB之間的電阻應(yīng)為( )
A.10 Ω B.20 Ω C.15 Ω D.5 Ω
答案：
B解析:燈泡的工作電流I== A=0.3 A,此時A、C間電阻R1==Ω=10 Ω,故CB間電阻R2=R-R1=20 Ω,故選項B正確.
4、如圖所示,電源電動勢E=80 V,內(nèi)阻r=5.6 Ω,R1=6 000 Ω,R2=4 000 Ω,R3=0.3 Ω,R4=6 000 Ω,R5=0.1 Ω,R6=0.2 Ω,R7=8 000 Ω,估算R7消耗的功率為( )
A.80 W B.8 W C.0.8 W D.0.08 W
答案：
C解析:根據(jù)大電阻與小電阻并聯(lián)其等效電阻小于小電阻,大電阻與小電阻串聯(lián)其等效電阻大于大電阻,R7中電流近似為I==0.01 A,R7消耗的功率P=I2R7=0.8 W,選項C正確.
5、物理關(guān)系式不僅反映了物理量之間的關(guān)系,也確定了單位間的關(guān)系.如關(guān)系式U=IR既反映了電壓、電流和電阻之間的關(guān)系,也確定了V(伏)與A(安)和Ω(歐)的乘積等效.現(xiàn)有物理量單位:m(米)、s(秒)、N(牛)、J(焦)、W(瓦)、C(庫)、F(法)、A(安)、Ω(歐)和T(特),由它們組合成的單位都與電壓單位V(伏)等效的是( )
A.J/C和N/C B.C/F和T·m2/s
C.W/A和C·T·m/s D.·和T·A·m
答案：
B解析:由U=可知,J/C與電壓U的單位V等效.由E=可知,N/C為電場強(qiáng)度E的單位,選項A錯誤.由U=可知,C/F與電壓U的單位V等效,由U=Blv知,T·m2/s與電壓U的單位V等效,選項B正確.由U=可知,W/A與電壓U的單位V等效,由F=qvB可知,C·T·m/s與F的單位N等效,選項C錯誤.由P=得U=,即·與U的單位V等效,由F=BIL可知T·A·m與F的單位N等效,選項D錯誤.
6、功率為10 W的發(fā)光二極管(LED燈)的亮度與功率60 W的白熾燈相當(dāng).根據(jù)國家節(jié)能戰(zhàn)略,2016年前普通白熾燈應(yīng)被淘汰.假設(shè)每戶家庭有兩只60 W的白熾燈,均用10 W的LED燈替代,估算出全國一年節(jié)省的電能最接近( )
A.8×108 kW·h B.8×1010 kW·h
C.8×1011 kW·h D.8×1013 kW·h
答案：B解析:由題意知每戶節(jié)約功率約為100 W,若每天用燈6小時,一年365天,全國估計為4億戶,由W=Pt得W=8.76×1010 kW·h,即選項B正確.
7、某導(dǎo)體中的電流隨其兩端電壓的變化如圖所示,則下列說法中正確的是( )
A.加5 V電壓時,導(dǎo)體的電阻是5 Ω
B.加12 V電壓時,導(dǎo)體的電阻是14 Ω
C.由圖可知,隨著電壓的增大,導(dǎo)體的電阻不斷減小
D.由圖可知,隨著電壓的減小,導(dǎo)體的電阻不斷減小
答案：
AD解析:對某些導(dǎo)電器材,其伏安特性曲線不是直線,但曲線上某一點的值仍表示該點所對應(yīng)的電阻值.導(dǎo)體在加5 V電壓時,值為5 Ω,所以此時電阻為5 Ω;加12 V電壓時,值為8 Ω,當(dāng)電壓增大時,值增大,即電阻增大.故選項A、D正確.點評 伏安特性曲線類問題一定要分清線性關(guān)系和非線性關(guān)系,在非線性關(guān)系中,電阻的值要針對曲線上某一點應(yīng)用R=來求.
8、下表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) |
最大運(yùn)行速度 | 20(km/h) | 額定輸出功率 | 350(W) |
A.電動機(jī)的輸入功率為288 W
B.電動機(jī)的內(nèi)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：
D解析:電動機(jī)的輸入功率P入=UI=48×12 W=576 W,故選項A錯誤.電動機(jī)正常工作時為非純電阻電路,不能用R=計算內(nèi)阻,故選項B錯.電動車速度最大時,牽引力F與阻力f大小相等,由P出=Fvmax=fvmax得f== N=63 N,故選項C錯,D正確.點評 (1)解此題的關(guān)鍵要搞清電動機(jī)轉(zhuǎn)動時為非純電阻電路,歐姆定律不適用.
(2)電動機(jī)的輸出功率P出=Fv,也可用P出=P入-P損.
9、
如圖所示,用輸出電壓為1.4 V,輸出電流為100 mA的充電器對內(nèi)阻為2 Ω的鎳氫電池充電.下列說法正確的是( )A.電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為0.12 W
B.充電器輸出的電功率為0.14 W
C.充電時,電池消耗的熱功率為0.02 W
D.充電器把0.14 W的功率儲蓄在電池內(nèi)
答案：ABC解析:充電器對電池的充電功率為P總=UI=0.14 W,故選項B正確;電池充電時的熱功率為P熱=I2r=0.02 W,故選項C正確;所以轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為P化=P總-P熱=0.12 W,因此充電器把0.12 W的功率儲蓄在電池內(nèi),故選項A正確,D錯誤.
10、通常一次閃電過程歷時約0.2～0.3 s,它由若干個相繼發(fā)生的閃擊構(gòu)成.每個閃擊持續(xù)時間僅40～80 μs,電荷轉(zhuǎn)移主要發(fā)生在第一個閃擊過程中.在某一次閃電前云地之間的電勢差約為1.0×109 V,云地間距離約為1 km;第一個閃擊過程中云地間轉(zhuǎn)移的電荷量約為6 C,閃擊持續(xù)時間約為60 μs.假定閃電前云地間的電場是均勻的.根據(jù)以上數(shù)據(jù),下列判斷正確的是( )
A.閃電電流的瞬時值可達(dá)到1×105 A
B.整個閃電過程的平均功率約為1×1014 W
C.閃電前云地間的電場強(qiáng)度約為1×106 V/m
D.整個閃電過程向外釋放的能量約為6×106 J
答案：
AC解析:由電流的定義式I== A=1×105 A知選項A正確.整個過程的平均功率P=== W=3×1010 W或2×1010 W(t為0.2 s或0.3 s),選項B錯誤.E== V/m=1×106 V/m,選項C正確.整個閃電過程向外釋放的能量為電場力做的功W=qU=6×109 J,選項D錯誤.
11、來自質(zhì)子源的質(zhì)子(初速度為零),經(jīng)一加速電壓為800 kV的直線加速器加速,形成電流為1 mA的細(xì)柱形質(zhì)子流.已知質(zhì)子電荷量e=1.60×10-19 C.這束質(zhì)子流每秒打到靶上的個數(shù)為 .假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場是均勻的,在質(zhì)子束中與質(zhì)子源相距L和4L的兩處,各取一段極短的相等長度的質(zhì)子流,其中的質(zhì)子數(shù)分別為n1和n2,則n1∶n2= .
解析:質(zhì)子流每秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)由I=可知
==6.25×1015.
建立如圖所示的“柱體微元”模型,設(shè)質(zhì)子經(jīng)過距質(zhì)子源L和4L處時的速度分別為v1、v2,在L和4L處作兩個長為ΔL(極短)的柱體微元.因ΔL極短,故L和4L處的兩個柱體微元中的質(zhì)子的速度可分別視為v1、v2.對于這兩個柱體微元,設(shè)單位體積內(nèi)的質(zhì)子數(shù)分別為n1和n2,由I===neSv可知,I1=n1eSv1,I2=n2eSv2,作為串聯(lián)電路,各處的電流相等,
所以I1=I2,
故=.
根據(jù)動能定理,分別有
eEL=m,eE·4L=m
可得=,
因此,兩柱體微元中的質(zhì)子數(shù)之比=.
答案:6.25×1015 2∶1
12、兩根材料相同的均勻?qū)Ь€x和y,x長為l,y長為2l,串聯(lián)在電路中時,沿長度方向電勢變化如圖所示,則x、y導(dǎo)線的橫截面積之比為多大?
解析:由圖像可知,Ux=6 V,Uy=4 V,因兩導(dǎo)線串聯(lián)時電流相同,
則=,
而Rx=ρ,Ry=ρ,
所以=,
則===.
答案:
13、一臺小型電動機(jī)在3 V電壓下工作,用此電動機(jī)提升所受重力為4 N的物體時,通過它的電流是0.2 A.在30 s內(nèi)可使該物體被勻速提升3 m.若不計除電動機(jī)線圈生熱之外的能量損失,求:
(1)電動機(jī)的輸入功率;
(2)在提升重物的30 s內(nèi),電動機(jī)線圈所產(chǎn)生的熱量;
(3)線圈的電阻.
解析:(1)電動機(jī)輸入功率
P入=UI=3×0.2 W=0.6 W.
(2)電動機(jī)提升重物的機(jī)械功率
P機(jī)=Fv=Gv=G·
=4× W=0.4 W.
根據(jù)能量關(guān)系P入=P機(jī)+PQ,
得發(fā)熱的功率
PQ=P入-P機(jī)=(0.6-0.4)W=0.2 W.
產(chǎn)生熱量Q=PQt=0.2×30 J=6 J.
(3)根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt,
得線圈電阻R=5 Ω.
答案:(1)0.6 W (2)6 J (3)5 Ω
