如图所示,一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上带有均匀分布的负电荷,设棒单位长度内所含的电荷量为q,当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时,由于棒的运动而形成的等效电流大小为( )A.vq B. C.qvS D.
答案：
A解析:在垂直棒的运动方向选取一截面,设棒长为L,则棒上所有电荷通过这一截面所用的时间t=,从而得电流I===qv.故选项A正确.
2、如图所示,电路中每个电阻的阻值都相同.当电压U升高时,先烧坏的电阻应是( )
A.R1和R2 B.R3和R4 C.R5 D.不能确定
答案：C解析:画出等效电路如图所示,可知该电路有两个支路:一个为R1和R2并联后与R5串联;另一个为R3和R4串联,当电压U升高时,先烧坏的电阻应是电流最大的电阻R5,选项C正确.
3、在如图所示的电路中,E为电源,提供的电压恒为9 V,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 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.现在接通开关S,然后将触头缓慢地向A端滑动,当到达某一位置C时,小灯泡刚好正常发光,则CB之间的电阻应为( )
A.10 Ω B.20 Ω C.15 Ω D.5 Ω
答案：
B解析:灯泡的工作电流I== A=0.3 A,此时A、C间电阻R1==Ω=10 Ω,故CB间电阻R2=R-R1=20 Ω,故选项B正确.
4、如图所示,电源电动势E=80 V,内阻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消耗的功率为( )
A.80 W B.8 W C.0.8 W D.0.08 W
答案：
C解析:根据大电阻与小电阻并联其等效电阻小于小电阻,大电阻与小电阻串联其等效电阻大于大电阻,R7中电流近似为I==0.01 A,R7消耗的功率P=I2R7=0.8 W,选项C正确.
5、物理关系式不仅反映了物理量之间的关系,也确定了单位间的关系.如关系式U=IR既反映了电压、电流和电阻之间的关系,也确定了V(伏)与A(安)和Ω(欧)的乘积等效.现有物理量单位:m(米)、s(秒)、N(牛)、J(焦)、W(瓦)、C(库)、F(法)、A(安)、Ω(欧)和T(特),由它们组合成的单位都与电压单位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与电压U的单位V等效.由E=可知,N/C为电场强度E的单位,选项A错误.由U=可知,C/F与电压U的单位V等效,由U=Blv知,T·m2/s与电压U的单位V等效,选项B正确.由U=可知,W/A与电压U的单位V等效,由F=qvB可知,C·T·m/s与F的单位N等效,选项C错误.由P=得U=,即·与U的单位V等效,由F=BIL可知T·A·m与F的单位N等效,选项D错误.
6、功率为10 W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率60 W的白炽灯相当.根据国家节能战略,2016年前普通白炽灯应被淘汰.假设每户家庭有两只60 W的白炽灯,均用10 W的LED灯替代,估算出全国一年节省的电能最接近( )
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:由题意知每户节约功率约为100 W,若每天用灯6小时,一年365天,全国估计为4亿户,由W=Pt得W=8.76×1010 kW·h,即选项B正确.
7、某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示,则下列说法中正确的是( )
A.加5 V电压时,导体的电阻是5 Ω
B.加12 V电压时,导体的电阻是14 Ω
C.由图可知,随着电压的增大,导体的电阻不断减小
D.由图可知,随着电压的减小,导体的电阻不断减小
答案：
AD解析:对某些导电器材,其伏安特性曲线不是直线,但曲线上某一点的值仍表示该点所对应的电阻值.导体在加5 V电压时,值为5 Ω,所以此时电阻为5 Ω;加12 V电压时,值为8 Ω,当电压增大时,值增大,即电阻增大.故选项A、D正确.点评 伏安特性曲线类问题一定要分清线性关系和非线性关系,在非线性关系中,电阻的值要针对曲线上某一点应用R=来求.
8、下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数,不计其自身机械损耗.若该车在额定状态下以最大运行速度行驶,则( )
自重 | 40(kg) | 额定电压 | 48(V) |
载重 | 75(kg) | 额定电流 | 12(A) |
最大运行速度 | 20(km/h) | 额定输出功率 | 350(W) |
A.电动机的输入功率为288 W
B.电动机的内阻为4 Ω
C.该车获得的牵引力为104 N
D.该车受到的阻力为63 N
答案：
D解析:电动机的输入功率P入=UI=48×12 W=576 W,故选项A错误.电动机正常工作时为非纯电阻电路,不能用R=计算内阻,故选项B错.电动车速度最大时,牵引力F与阻力f大小相等,由P出=Fvmax=fvmax得f== N=63 N,故选项C错,D正确.点评 (1)解此题的关键要搞清电动机转动时为非纯电阻电路,欧姆定律不适用.
(2)电动机的输出功率P出=Fv,也可用P出=P入-P损.
9、
如图所示,用输出电压为1.4 V,输出电流为100 mA的充电器对内阻为2 Ω的镍氢电池充电.下列说法正确的是( )A.电能转化为化学能的功率为0.12 W
B.充电器输出的电功率为0.14 W
C.充电时,电池消耗的热功率为0.02 W
D.充电器把0.14 W的功率储蓄在电池内
答案：ABC解析:充电器对电池的充电功率为P总=UI=0.14 W,故选项B正确;电池充电时的热功率为P热=I2r=0.02 W,故选项C正确;所以转化为化学能的功率为P化=P总-P热=0.12 W,因此充电器把0.12 W的功率储蓄在电池内,故选项A正确,D错误.
10、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 μs,电荷转移主要发生在第一个闪击过程中.在某一次闪电前云地之间的电势差约为1.0×109 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 μs.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( )
A.闪电电流的瞬时值可达到1×105 A
B.整个闪电过程的平均功率约为1×1014 W
C.闪电前云地间的电场强度约为1×106 V/m
D.整个闪电过程向外释放的能量约为6×106 J
答案：
AC解析:由电流的定义式I== A=1×105 A知选项A正确.整个过程的平均功率P=== W=3×1010 W或2×1010 W(t为0.2 s或0.3 s),选项B错误.E== V/m=1×106 V/m,选项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=6×109 J,选项D错误.
11、来自质子源的质子(初速度为零),经一加速电压为800 kV的直线加速器加速,形成电流为1 mA的细柱形质子流.已知质子电荷量e=1.60×10-19 C.这束质子流每秒打到靶上的个数为 .假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的,在质子束中与质子源相距L和4L的两处,各取一段极短的相等长度的质子流,其中的质子数分别为n1和n2,则n1∶n2= .
解析:质子流每秒打到靶上的质子数由I=可知
==6.25×1015.
建立如图所示的“柱体微元”模型,设质子经过距质子源L和4L处时的速度分别为v1、v2,在L和4L处作两个长为ΔL(极短)的柱体微元.因ΔL极短,故L和4L处的两个柱体微元中的质子的速度可分别视为v1、v2.对于这两个柱体微元,设单位体积内的质子数分别为n1和n2,由I===neSv可知,I1=n1eSv1,I2=n2eSv2,作为串联电路,各处的电流相等,
所以I1=I2,
故=.
根据动能定理,分别有
eEL=m,eE·4L=m
可得=,
因此,两柱体微元中的质子数之比=.
答案:6.25×1015 2∶1
12、两根材料相同的均匀导线x和y,x长为l,y长为2l,串联在电路中时,沿长度方向电势变化如图所示,则x、y导线的横截面积之比为多大?
解析:由图像可知,Ux=6 V,Uy=4 V,因两导线串联时电流相同,
则=,
而Rx=ρ,Ry=ρ,
所以=,
则===.
答案:
13、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)电动机输入功率
P入=UI=3×0.2 W=0.6 W.
(2)电动机提升重物的机械功率
P机=Fv=Gv=G·
=4× W=0.4 W.
根据能量关系P入=P机+PQ,
得发热的功率
PQ=P入-P机=(0.6-0.4)W=0.2 W.
产生热量Q=PQt=0.2×30 J=6 J.
(3)根据焦耳定律Q=I2Rt,
得线圈电阻R=5 Ω.
答案:(1)0.6 W (2)6 J (3)5 Ω
