第7章 恒定電流 基礎(chǔ)課時(shí)19　電阻定律　歐姆定律　 焦耳定律及電功率 一、單項(xiàng)選擇題 1.電子產(chǎn)品制作車間里常常使用電烙鐵焊接電阻器和電容器等零件，技術(shù)工人常將電烙鐵和一個(gè)燈泡串聯(lián)使用，燈泡還和一只開(kāi)關(guān)并聯(lián)，然后再接到電源上(如圖1所示)，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖1 A．開(kāi)關(guān)接通時(shí)比開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)消耗的總電功率大 B．開(kāi)關(guān)接通時(shí)，燈泡熄滅，只有電烙鐵通電，可使消耗的電功率減小 C．開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，燈泡發(fā)光，電烙鐵也通電，消耗的總功率增大，但電烙鐵發(fā)熱較少 D．開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，燈泡發(fā)光，可供在焊接時(shí)照明使用，消耗總功率不變 解析　開(kāi)關(guān)接通時(shí)，燈泡被短路，燈泡熄滅，電路的總電阻變小，電路的總功率P＝變大，電烙鐵的功率變大。 答案　A 2.兩根材料相同的均勻?qū)Ь€A和B，其長(zhǎng)度分別為1 m和2 m，串聯(lián)在電路中時(shí)沿長(zhǎng)度方向電勢(shì)的變化如圖2所示，則A和B導(dǎo)線的橫截面積之比為(　　) 圖2 A．2∶3 B．1∶3 C．1∶2 D．3∶1 解析　由圖象可知兩導(dǎo)線電壓降分別為UA＝6 V，UB＝4 V，由于它們串聯(lián)，則3RB＝2RA，由電阻定律可知＝，得＝。 答案　B 3．兩根由同種材料制成的均勻電阻絲A、B串聯(lián)在電路中，A的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，直徑為d；B的長(zhǎng)度為2L，直徑為2d，那么通電后在相同的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比為(　　) A．QA∶QB＝1∶1 B．QA∶QB＝2∶1 C．QA∶QB＝1∶2 D．QA∶QB＝4∶1 解析　兩電阻絲直徑之比為1∶2，則橫截面積之比為1∶4，根據(jù)電阻公式R＝ρ可知，電阻之比為2∶1，根據(jù)Q＝I2Rt，由于電流相等，則產(chǎn)生的熱量之比為2∶1。 答案　B 4.在研究微型電動(dòng)機(jī)的性能時(shí)，應(yīng)用如圖3所示的實(shí)驗(yàn)電路。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R使電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)分別為0.5 A和2.0 V。重新調(diào)節(jié)R使電動(dòng)機(jī)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0 A和24.0 V。則這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)輸出功率為(　　) 圖3 A．32 W B．44 W C．47 W D．48 W 解析　電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)相當(dāng)于一個(gè)發(fā)熱的純電阻，根據(jù)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為0.5 A、電壓為2 V，可算出電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻r＝4 Ω。電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，消耗的功率UI＝48 W，內(nèi)阻發(fā)熱消耗的功率為I2r＝16 W，則輸出功率為UI－I2r＝32 W。 答案　A 5. (名師原創(chuàng))定值電阻R1、R2、R3的阻值均為2 Ω，在電路中所消耗的電功率的最大值分別為10 W、10 W、2 W，現(xiàn)將這三個(gè)電阻按照如圖4所示的方式連接，則這部分電路消耗的電功率的最大值為(　　) 圖4 A．22 W B．12 W C．15 W D．16 W 解析　由題意知R1＝R2＝R3＝2 Ω，P1＝10 W，P2＝10 W，P3＝2 W，首先分析兩個(gè)并聯(lián)電阻R2、R3所允許的最大消耗功率。因?yàn)镽2與R3并聯(lián)，則兩端電壓相等，由公式P＝知道，R2與R3所消耗的功率一樣。已知R2與R3本身允許的最大功率分別是10 W和2 W，所以R2、R3在該電路中的最大功率都是2 W，否則會(huì)超過(guò)R3的最大功率。再分析R1在電路中允許的最大功率。把R2與R3看成一個(gè)并聯(lián)電阻R′，則電路就是R1與R′串聯(lián)，而串聯(lián)電路所流過(guò)的電流一樣，再由P＝I2R知道，R1與R′所消耗功率之比為R1∶R′，R2與R3的并聯(lián)阻值R′＝，即＝2，所以R1消耗的功率是并聯(lián)電阻R′的兩倍，則R1的功率是2×4 W＝8 W＜10 W，所以總功率最大為2 W＋2 W＋8 W＝12 W。 答案　B 6.如圖5所示，電阻R和電動(dòng)機(jī)M串聯(lián)接到電路中，已知電阻R跟電動(dòng)機(jī)M線圈的電阻相等，開(kāi)關(guān)閉合后，電動(dòng)機(jī)正常工作，設(shè)電阻R和電動(dòng)機(jī)兩端的電壓分別為U1和U2；經(jīng)過(guò)時(shí)間t，電流通過(guò)電阻R做功為W1，產(chǎn)生的熱量為Q1；電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)M做功為W2，產(chǎn)生的熱量為Q2，則有(　　) 圖5 A．U1＝U2，Q1＜Q2 B．W1＜W2，Q1＝Q2 C．W1＜W2，Q1＜Q2 D．U1＞U2，Q1＝Q2 解析　電阻R和電動(dòng)機(jī)M串聯(lián)，流過(guò)兩用電器的電流相同。電阻R跟電動(dòng)機(jī)M線圈的電阻相等，則由焦耳定律可知兩者產(chǎn)生的熱量相等，即Q1＝Q2。電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)為非純電阻用電器，消耗的電能絕大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)M做的功要大于電流通過(guò)電阻R做的功，W1＜W2。由W＝UIt可知U1<U2。故選項(xiàng)B正確。 答案　B 7．(2016·浙江名校測(cè)試)如圖6所示，把兩個(gè)相同的燈泡分別接在甲、乙電路中，甲電路兩端的電壓為8 V，乙電路兩端的電壓為16 V。調(diào)節(jié)變阻器R1和R2使兩燈都正常發(fā)光，此時(shí)變阻器消耗的功率分別為P1和P2，兩電路消耗的總功率分別為P甲和P乙則下列關(guān)系中正確的是(　　) 圖6 A．P甲＜P乙 B．P甲＞P乙 C．P1＞P2 D．P1＝P2 解析　兩燈都正常發(fā)光，電燈中電流相同，兩端電壓相等，R1中電流是R2中電流的2倍，R2兩端電壓是R1兩端電壓的2倍，由電功率公式可知，R1和R2消耗的功率P1和P2相等，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確；由于兩燈都正常發(fā)光，消耗功率相等，R1和R2消耗的功率P1和P2相等，兩電路中消耗的總功率P甲和P乙相等，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。 答案　D 8．額定電壓都是110 V，額定功率PA＝100 W，PB＝40 W的電燈兩盞，若接入電壓是220 V的下列電路上，則使兩盞電燈均能正常發(fā)光，且電路中消耗的電功率最小的電路是(　　) 解析　判斷燈泡能否正常發(fā)光，就要判斷電壓是否為額定電壓，或電流是否為額定電流。 由P＝和已知條件可知，RA<RB。 對(duì)于A電路，由于RA<RB，所以UB>110 V，B燈被燒壞，兩燈不能正常發(fā)光。 對(duì)于B電路，由于RA<RB，A燈與變阻器并聯(lián)，并聯(lián)電阻更小于RB，UB>110 V，B燈被燒壞，兩燈不能正常發(fā)光。 對(duì)于C電路，B燈與變阻器并聯(lián)電阻可能等于RA，所以可能UA＝UB＝110 V，兩燈可以正常發(fā)光。 對(duì)于D電路，若變阻器的有效電阻等于A、B的并聯(lián)電阻，則UA＝UB＝110 V，兩燈可以正常發(fā)光。 比較C、D兩個(gè)電路，由于C電路中變阻器功率為(IA－IB)×110 V，而D電路中變阻器功率為(IA＋I(xiàn)B)×110 V，所以C電路消耗的功率最小。選項(xiàng)C正確。 答案　C 二、多項(xiàng)選擇題 9．(2016·江蘇常州調(diào)研)某一熱敏電阻其阻值隨溫度的升高而減小，在一次實(shí)驗(yàn)中，將該熱敏電阻與一小燈泡串聯(lián)，現(xiàn)知它們單獨(dú)通電后各自的電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖7所示，M為兩元件的伏安特性曲線的交點(diǎn)。則關(guān)于熱敏電阻和小燈泡的下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖7 A．圖線b是小燈泡的伏安特性曲線，圖線a是熱敏電阻的伏安特性曲線 B．圖線a是小燈泡的伏安特性曲線，圖線b是熱敏電阻的伏安特性曲線 C．圖線中的M點(diǎn)表示該狀態(tài)小燈泡的電阻大于熱敏電阻的阻值 D．圖線中M點(diǎn)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)，小燈泡的功率與熱敏電阻的功率相等 解析　圖線上各點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線斜率的絕對(duì)值等于電阻的倒數(shù)，由此可知，隨電壓的增大，a的電阻逐漸減小，b的電阻逐漸增大，故a為熱敏電阻的伏安特性曲線，b為小燈泡的伏安特性曲線，即A正確、B錯(cuò)誤。兩者串聯(lián)，通過(guò)的電流相等，即對(duì)應(yīng)圖中M點(diǎn)的狀態(tài)，此時(shí)小燈泡的電阻等于熱敏電阻的阻值，它們的功率相等，故C錯(cuò)誤、D正確。 答案　AD 10．在如圖8所示的電路中，輸入電壓U恒為8 V，燈泡L上標(biāo)有“3 V　6 W”字樣，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻RM＝1 Ω。若燈泡恰能正常發(fā)光，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖8 A．電動(dòng)機(jī)的輸入電壓是5 V B．流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流是2 A C．電動(dòng)機(jī)的效率是80% D．整個(gè)電路消耗的電功率是10 W 解析　燈泡恰能正常發(fā)光，說(shuō)明燈泡兩端電壓為3 V，電流為2 A，電動(dòng)機(jī)的輸入電壓是8 V－3 V＝5 V，流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流是I＝2 A，選項(xiàng)A、B正確；電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻消耗的功率為I2RM＝4 W，輸入功率為U′I＝5×2 W＝10 W，則電動(dòng)機(jī)的輸出功率為6 W，效率為η＝60%，整個(gè)電路消耗的電功率是10 W＋6 W＝16 W，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。 答案　AB 11．(2016·江西南昌調(diào)研)如圖9所示是某型號(hào)電吹風(fēng)的電路圖，它主要由電動(dòng)機(jī)M和電熱絲R構(gòu)成。已知電吹風(fēng)的額定電壓為220 V，吹冷風(fēng)時(shí)的功率為120 W，吹熱風(fēng)時(shí)的功率為1 000 W。關(guān)于該電吹風(fēng)，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖9 A．若S1、S2閉合，則電吹風(fēng)吹冷風(fēng) B．電熱絲的電阻為55 Ω C．電動(dòng)機(jī)工作時(shí)輸出的機(jī)械功率為880 W D．當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)每秒鐘消耗的電能為120 J 解析　開(kāi)關(guān)均閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)、電熱絲均工作，電吹風(fēng)吹熱風(fēng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)工作時(shí)輸出的機(jī)械功率為電動(dòng)機(jī)的功率減去自身消耗的功率，其數(shù)值一定小于120 W，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由P＝得R＝＝ Ω＝55 Ω，B項(xiàng)正確；電吹風(fēng)吹熱風(fēng)、冷風(fēng)時(shí)電動(dòng)機(jī)消耗的電功率不變，均為120 W，故每秒鐘消耗的電能為120 J，D項(xiàng)正確。 答案　BD 12．如圖10甲所示電路，小燈泡通電后其兩端電壓U隨所通過(guò)的電流I變化的圖線如圖乙所示，P為圖線上一點(diǎn)，PN為圖線的切線，PM為U軸的垂線，PQ為I軸的垂線，下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖10 A．隨著所通電流的增大，小燈泡的電阻增大 B．對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻為R＝ C．在電路中燈泡L兩端的電壓為U1時(shí)，電阻R兩端的電壓為I1R D．對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的功率為圖中矩形PQOM所圍的“面積” 解析　由歐姆定律知，U－I圖中任意一點(diǎn)的電阻為該點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)O點(diǎn)的連線的斜率，隨著所加電流的增大，小燈泡的電阻增大，選項(xiàng)A正確；對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻為O、P連線的斜率，即R＝，選項(xiàng)B正確；對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的功率為P＝U1I2，即圖中矩形PQOM所圍的“面積”，選項(xiàng)D正確；在電路中燈泡L兩端的電壓為U1時(shí)，通過(guò)電阻R的電流為I2，其兩端的電壓為I2R，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。 答案　ABD