1、2021 届高考物理二轮复习届高考物理二轮复习 恒定电流与交变电流恒定电流与交变电流 专练（专练（1）直流电的动态分析）直流电的动态分析 1.有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流强度为 I，设每单位体积的导线有n个 自由电子，电子的电荷量为 q ，此时电子的定向移动速率为 v ，在t时间内通过横截面 积的电子数目可表示为（ ） ASv t BnvS t C I t nq D I t qS 2.北京正负电子对撞机的储存环是长为 240 m 的近似圆形轨道，当环中的电流为 10 mA 时， 若电子的速率为十分之一光速，已知元电荷 19 1.6 10Ce ，则在整个环中运行的电子数目 为( )
2、A. 11 5.0 10 B. 19 5.0 10 C. 13 1.0 10 D. 3 1.0 10 3.硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线 a 是该电池在某光 照强度下路端电压 U和电流 I的关系图像(电池内阻不是常数)，图线 b是某电阻 R的 UI图像。在该光照强度下将它们组成闭合回路时，硅光电池的内阻为（ ） A.5.5 B.5.5 C.5.5 D.12.5 4.一个直流电动机，线圈电阻是0.5 ，当它两端所加电压为6 V时，通过电动机的电流是 2 A。由此可知（ ） A.电动机消耗的电功率为10 W B.电动机发热的功率为10 W C.电动机输出的机械功率为1
3、0 W D.电动机的工作效率为 20% 5.如图甲所示电路中,R 为电阻箱,电源的电动势为 E,内阻为 r.图乙为电源的输出功率 P 与电 流表示数 I 的关系图像,其中功率 0 P分别对应电流 12 II、,外电阻 12 RR、,下列说法中正确的是 ( ) A. 12 E II r B. 12 E II r C. 1 2 Rr rR D. 1 2 Rr rR 6.如图所示,电源电动势为 E,内阻为 r, 1 L和 2 L是完全相同的灯泡,线圈 L 的自感系数很大,且 直流电阻不计,下列说法正确的是( ) A.闭合开关 S 瞬间,灯泡 1 L立即亮,灯泡 2 L逐渐变亮 B.闭合开关 S 到电
4、路稳定的过程中, 1 L会变得更亮 C.电路稳定后断开开关 S 瞬间,流过灯泡 2 L的电流方向为从右向左 D.电路稳定后调节滑动变阻器 R,在滑片 P 向右滑动的过程中,没有电流流过灯泡 2 L 7.如图所示，电源为交流恒压源，即无论电路中的电阻如何变化，接入电路的交流电压始终 保持恒定 12 RR、阻值保持不变， 理想交流电压表V与理想交流电流表A的示数分别为UI、. 当恒压交流源的频率变大时，理想电压表 V 与理想电流表 A 的示数变化量分别为UI、， 下列说法正确的是( ) A. 1 U R I B. U变大， I变大 C. 灯泡变暗， I变小 D. 12 U RR I 8.下图，电路
5、中定值电阻阻值 R大于电源内阻阻值 r.闭合电键后，将滑动变阻 器滑片向下滑动，理想电压表 123 VVV、示数变化量的绝对值分别为 123 UUU、，理想电流表示数变化量的绝对值为I，则（ ） A. 213 UUU B.rR I U 3 C. I U 1 和 I U 2 保持不变 D.电源输出功率先增大后减小 9.如图甲所示的电路中， 12 RR、均为定值电阻，且100 R， 2 R阻值未知， 3 R为一滑动变 阻器。当滑动变阻器的滑片 P从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过电流 的变化图线如图乙所示，其中AB、两点是滑片 P在滑动变阻器的两个不同端点得到的，则 下列说法正确的是
6、（ ） A.电源的电动势20 V B.电源的内阻10 C.定值电阻 2 R的阻值为4 D.滑动变阻器的最大阻值为300 答案以及解析答案以及解析 1.答案：B 解析： 试题分析:在t时间内,以速度 v 移动的电子在铜导线中经过的长度为v t,由于铜导线 的横截面积为 S,则在t时间内,电子经过的导线体积为v tS.又由于单位体积的导线有 n 个 自由电子,在t时间内,通过导线横截面的自由电子数目可表示为nv tS,故 B 正确.C 错误;由 于流经导线的电流为 I,则在时间内,流经导线的电荷量为I t,而电子的电荷量为 q,则t 时间内通过导线横截面的自由电子数目可表示为 I t q ,故 A
7、D 错误;. 点评:本题计算自由电子的个数,要注意从不同的角度来分析问题,一是从微观运动的角度,二 是从电流强度的角度. 2.答案：A 解析：根据IneSv可知，单位长度的电子数为 1 I nnS ev ，该储存环中的电子总数为 1 IL Nn L ev 11 198 0.01 240 5.0 10 1 1.6 103 10 10 ，A 正确。 3.答案：A 解析：由欧姆定律得UElr，当0l 时，EU，由题图图线 a与纵轴的交点读出电 源的电动势为36 VE ，根据两图线交点处的状态可知，电阻两端的电压为25 VU , 电流 为0.2 AI ，则硅光电池的内阻为 3.62.5 =5.5 0.
8、2 EU r I ，故 A 正确。 4.答案：C 解析：直流电动机线圈电阻为 R，当电动机工作时通过的电流为 I，两端的电压为 U； 总功率为：2612 WPUI 发热功率为： 22 20.52 WPI R 热 根据能量守恒定律，其输出功率是： 12 W-2 W=10 WPPP 出热 机械的工作效率为 10 100% 12 P P 出 故选：C. 5.答案：B 解析：由闭合电路欧姆定律得UEIr,输出功率为 2 PUIEII r ,故 22 1122 EII rEII r,整理得 12 E II r ,A 错误,B 正确;根据电功率表达式 22 01122 PI RI R且 E I Rr ,则
9、有 22 12 22 12 ()() EE RR RrRr ,整理得 1 2 Rr rR ,C、D 错误. 6.答案：B 解析：闭合开关 S 瞬间,灯泡 1 L立即亮,由于线圈 L 阻碍电流的增加,使得灯泡 2 L也会立即亮, 随着线圈 L 中自感电动势的减小,灯泡 2 L逐渐被短路,从而使灯泡 2 L逐渐变暗最终熄灭,而稳 定时 1 L会变得更亮,选项 A 错误,B 正确;电路稳定后通过线圈 L 的电流方向向左,断开 S 瞬间, 由于自感电动势阻碍电流的减小,使得在灯泡 2 L和线圈 L 组成新的回路中流过灯泡 2 L的电 流方向为从左向右,选项 C 错误;电路稳定后调节滑动变阻器 R,在滑
10、片 P 向右滑动的过程中, 电路中电流增大,则在线圈 L 中有自感电动势阻碍电流的增大,则灯泡 2 L中会有电流流过,选 项 D 错误. 7.答案：A 解析：AD、由电路的结构可知，电阻 2 R两端的电压的增大值与电阻 1 R两端的电压的减小值 是相等的，则| 1 U R I ，故 A 正确，D 错误； B、由以上的分析可知， U变大， I减小，故 B 错误； C、由以上的分析可知，通过电容器的电流增大，则通过灯泡的电流增大，所以灯泡变亮， 故 C 错误。 8.答案：BC 解析： 2 V测量路端电压， 1 V测量 R 的电压， 3 V测量滑动变阻器的电压，将滑动变阻器滑片 向下滑动，滑动变阻器
11、阻值减小，总阻值减小，则总电流增大， 2 U变小， 1 U变大， 3 U变小， 2 U减小量小于 1 U增加量和 3 U减小量之和，所以 213 UUU ,故 A 错；由闭合电路欧姆 定律 3 ()UEI Rr，得： 3 U Rr I ，B 对；由闭合电路欧姆定律知： 2 UEIr，得 2 U r I 不变，由欧姆定律知： 1 U R I 不变，C 对；当外电路电阻等于内阻时，电源输出 功率最大，而电路中定值电阻阻值 R 大于电源内阻阻值 r，故将滑片向下移动时，功率变 大，D 错。 9.答案：AD 解析：图乙中AB延长线，交 U轴于20 V处，交 1 轴于1.0 A处，所以电源的电动势为 20 VE ,A 项正确；内阻20 E r I ，B 项错误；当滑片 P滑到 1 R的右端时，电路参数 对应图乙中的 B点，即 1 4 VU 、 1 0.8 AI 得 1 2 1 5 U R I ，C 项错误；当滑片 P滑到 3 R 的左端时，由图乙 A点知此时16 VU 外 ,0.2 AI 总 所以80 U R I 外 外 总 ，因为 13 2 13 R R RR RR 外 ，所以滑动变阻器的最大阻值为 3 300 R ，D 项正确。
