2011届高考物理(欧姆定律 电功与电功率)

欧姆定律 电功及电功率

1．下列说法中正确的是 ( )

A ．每种金属都有确定的电阻率，电阻率不随温度变化

B ．导体材料的电阻率与其粗细长短无关

C ．一般金属的电阻率都随温度升高而降低

D ．测电阻率时为了提高精度，通过导线的电流要足够大，而且要等到稳定一段时间后才可

读数

解析：电阻率是反映材料导电性好坏的物理量．电阻率与导体的粗细长短无关，但受温度的影响较明显，金属材料的电阻率随温度的升高而升高，故A 、C 错．D 项中电流大时产热多，对金属的电阻率的测量误差较大，所以D 错，B 项正确． 答案：B

2．在一次研究性学习活动中，研究小组对一幢 居民楼的供电设施进行了观察和测量，整幢 居民楼的供电线路可简化为如图1所示的模

型，暂停供电时，用欧姆表测得A 、B 间电阻 图1

为R ，恢复供电后，测得A 、B 间电压为U ，进线电流为I ，则计算该幢居民楼的总功率可以用的公式是 ( ) A ．P ＝I 2

R B ．P ＝U 2

R

C ．P ＝IU

D ．以上公式都能用

解析：暂停供电时，用欧姆表测得的是温度较低时A 、B 间的电阻，因电阻随温度的升高而变化，故恢复供电时A 、B 间的电阻不再是R ，且A 、B 间电路一般是非纯电阻电路，故总功率P ＝IU .C 项正确． 答案：C

3．铜的摩尔质量为m ，密度为ρ，每摩尔铜原子有n 个自由电子，今有一根横截面积为S 的铜导线，当通过的电流为I 时，电子平均定向移动的速率为 ( ) A ．光速c B.I

neS

C.ρI neSm

D. mI neSρ

解析：每摩尔铜的体积为m ρ，单位体积内铜原子个数为n ′＝n m ρ＝ρn

m

，由电流的微观表达式I

＝n ′qS v 得：v ＝mI

neSρ，故选项D 正确．

答案：D

4．一根粗细均匀的导线，两端加上电压U 时，通过导线的电流为I ，导线中自由电子定向移动的平均速率为v .若将导线均匀拉长，使它的横截面的半径变为原来的1

2，再给它两端加上电压

U ，则 ( ) A ．通过导线的电流为I

4

B ．通过导线的电流为I

16

C ．导线中自由电子定向移动的速率为v

4

D ．导线中自由电子定向移动的速率为v

2

解析：导线被拉长后，其横截面积变小，变为原来的1

4，其电阻增大为原来的16倍，则加上

相同的电压U 时，电流会减为原来的1

16，B 项正确；又根据I ＝neS v ，导线被拉长后，n 、e

不变，I 变为原来的116，S 变为原来的14，故v 变为原来的1

4，C 项正确．

答案：BC

5．(2010·河北省衡水中学调研)小灯泡通电后其 电流I 随所加电压U 变化的图线如图2所示，

P 为图线上一点，PN 为图线的切线，PQ 为 图2

U 轴的垂线，PM 为I 轴的垂线，下列说法中正确的是 ( ) A ．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大 B ．对应P 点，小灯泡的电阻为R ＝U 1

I 2

C ．对应P 点，小灯泡的电阻为R ＝U 1

I 2－I 1

D ．对应P 点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM 所围面积

解析：由电阻的定义知某一状态下导体的电阻等于电压与电流的比值，在I -U 图象中等于该

点与坐标原点连线斜率的倒数，则A、B正确，C错误；因为电功率P＝IU知D正确．答案：ABD

6．一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，当二者通过相同的电流且均正常工作时，在相同的时间内，下列判断正确的是()

①电炉放出的热量与电动机放出的热量相等

②电炉两端电压小于电动机两端电压

③电炉两端电压等于电动机两端电压

④电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率

A．①②④B．①③

C．②④D．③④

解析：由P热＝I2R知①正确．因电动机消耗的功率有热功率和机械功率两部分，④正确．对电炉UI＝I2R，而电动机U′I＝I2R＋P机，所以U′＞U，②正确．A项正确．

答案：A

7．如图3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R M＝0.50 Ω.若灯

泡恰能正常发光，以下说法中正确的是() 图3

A．电动机的输入功率为12 W

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：本题考查了闭合电路的欧姆定律，注意电动机为非纯电阻用电器，欧姆定律对电动机

不再适用．灯泡L正常发光，则I L＝P

U＝2 A，所以电路中的电流I＝2 A，故整个电路消耗的

总功率P总＝UI＝24 W，D错．电动机的输入功率等于P总－P灯＝12 W，A对，B错．电动机的热功率P热＝I2R M＝2.0 W，C对．

答案：AC

8．(2010·烟台模拟)下面列出不同品牌的电视机、电风扇、空调机和电冰箱铭牌上的主要项目：

根据铭牌上提供的信息，试判断下列说法正确的是()

A．正常工作时电风扇中流过的电流最小

B．正常工作时电风扇消耗的电功率最小

C．在24小时内正常使用的电冰箱比连续运转的电风扇耗电多

D．在24小时内正常使用的电冰箱比连续运转的电风扇耗电少

解析：由P＝UI得空调机的额定功率P空＝1364 W，所以正常工作时电风扇消耗的电功率最小，电流也最小，故A、B均对；由于在24小时内电冰箱的耗电量W＝0.8 kW·h，而电风扇的耗电量W＝Pt＝65×24 W·h＝1.56 kW·h，所以C错，D对．

答案：ABD

9．两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 图4 势的变化如图4所示，则A 和B 导线的横截 面积之比为 ( ) A ．2∶3 B ．1∶3 C ．1∶2 D ．3∶1

解析：由图象可知两导线电压降分别为U A ＝6 V ，U B ＝4 V ；由于它们串联，则3R B ＝2R A ；由电阻定律可知R A R B ＝L A S B L B S A ，得S A S B ＝1

3，选项B 正确．

答案：B

10．将电动势为3.0 V 的电源接入电路中，测得电源两极间的电压为2.4 V ，当电路中有6 C 的电

荷流过时，求：

(1)有多少其他形式的能转化为电能； (2)外电路中有多少电能转化为其他形式的能； (3)内电路中有多少电能转化为其他形式的能．

解析：(1)W ＝Eq ＝3.0×6 J ＝18 J ，电源中共有18 J 其他形式的能转化为电能． (2)W 1＝U 1q ＝2.4×6 J ＝14.4 J ，外电路中共有14.4 J 电能转化为其他形式的能． (3)内电压U 2＝E －U 1＝3.0 V －2.4 V ＝0.6 V

所以W 2＝U 2q ＝0.6×6 J ＝3.6 J ，内电路中共有3.6 J 电能转化为其他形式的能，也可由能量守恒求出：W 2＝W －W 1＝3.6 J. 答案：(1)18 J (2)14.4 J (3)3.6 J

11．(2010·唐山模拟)如图5所示为电动机提

升重物的装置，电动机线圈电阻为r ＝ 1 Ω，电动机两端电压为5 V ，电路中的

电流为1 A ，物体A 重20 N ，不计摩擦力，求： 图5 (1)电动机线圈电阻上消耗的热功率是多少？ (2)电动机的输入功率和输出功率各是多少？ (3)10 s 内，可以把重物A 匀速提升多高？ (4)这台电动机的机械效率是多少？

解析：首先要知道输入功率是电动机消耗的总功率，而输出功率是机械功率．消耗的电能转化为机械能和内能两部分，由能量守恒定律可求解． (1)根据焦耳定律，热功率为 P Q ＝I 2r ＝12×1 W ＝1 W.

(2)输入功率等于输入电流与电动机两端电压的乘积 P 入＝IU ＝1×5 W ＝5 W

输出功率等于输入功率减去发热消耗的功率 P 出＝P 入－P Q ＝5 W －1 W ＝4 W.

(3)电动机的输出功率用来提升重物，转化为机械功率，在10 s 内P 出t ＝mgh .解得h ＝P 出t

mg ＝

4×10

20

m ＝2 m. (4)机械效率η＝P 出P 入＝4

5

×100%＝80%.

答案：(1)1 W (2)5 W 4 W (3)2 m (4)80%

12．一台小型电动机在3 V 电压下工作，用此电动机提升所受重力为4 N 的物体时，通过它的电

流是0.2 A ．在30 s 内可使该物体被匀速提升3 m ．若不计除电动机线圈生热之外的能量损失，求：

(1)电动机的输入功率；

(2)在提升重物的30 s 内，电动机线圈所产生的热量； (3)线圈的电阻．

解析：(1)电动机的输入功率 P 入＝UI ＝0.2×3 W ＝0.6 W. (2)电动机提升重物的机械功率 P 机＝F v ＝(4×3/30) W ＝0.4 W.

根据能量关系P 入＝P 机＋P Q ，得生热的功率 P Q ＝P 入－P 机＝(0.6－0.4)W ＝0.2 W. 所生热量Q ＝P Q t ＝0.2×30 J ＝6 J. (3)根据焦耳定律Q ＝I 2Rt ，得线圈电阻 R ＝Q I 2t ＝60.22×30Ω＝5 Ω.

答案：(1)0.6 W (2)6 J (3)5 Ω