电路的基本概念与规律

练案[23]第八章恒定电流第1讲电路的基本概念与规律一、选择题(本题共10小题，1～8题为单选，9～10题为多选)1．(2019·江苏泰州联考)智能手机耗电量大，移动充电宝应运而生，它是能直接给移动设备充电的储能装置。充电宝的转化率是指电源放电总量占电源容量的比值，一般在0.60～0.70之间(包括移动电源和被充电池的线路板、接头和连线的损耗)。如图为某一款移动充电宝，其参数见下表，下列说法正确的是(D)容量20000mA·h兼容性所有智能手机边充边放否保护电路是输入DC5V2AMAX输出DC5V0.1A－2.5A尺寸156*82*22mm转换率0.60产品名称索扬SY10－200重量约430gA．充电宝充电时将电能转化为内能B．该充电宝最多能储存能量为3.6×106JC．该充电宝电量从零到完全充满电的时间约为2hD．该充电宝给电量为零、容量为3000mA·h的手机充电，则理论上能充满4次[解析]充电宝充电时将电能转化为化学能，故A错误；容量q＝20000mA·h＝7.2×104C最多能储存能量为E＝qU＝3.6×105J，故B错误；t＝QI＝3.6×104s＝10h，故C错误；由于其转换率为0.6，所以释放的电荷量为q′＝0.6q＝4.32×104C，对电池充电的次数n＝q′3000＝4，故D正确。2．(2019·石景山区)某小灯泡的一段伏安特性曲线如图所示，当通过灯泡的电流由0.10A变为0.15A时，灯泡的电阻变化了(A)A．10ΩB．30ΩC．40ΩD．60Ω[解析]当电流为0.10A时，灯泡两端的电压为3V，此时灯泡的电阻R1＝30.1Ω＝30Ω；当电流为0.15A时，灯泡两端的电压为6V，此时灯泡的电阻为R2＝60.15Ω＝40Ω，故电流变化前后，灯泡电阻变化了10Ω。故选A。3．(2018·北京朝阳区模拟)骑自行车有很多益处，可缓解交通压力，可节能减排；骑自行车时，人做功要消耗体能，还可强身健体。成人在平路上骑自行车时所受阻力约为20N。近来多个城市推出摩拜单车，车锁内主要集成了芯片、GPS定位模块和SIM卡等，便于掌控自行车的具体位置和状态，其工作原理如图所示。使用摩拜单车APP，用户可以查看并找到单车位置，扫描车身上的二维码，通过手机网络发送到云端请求解锁，云端收到后识别该车辆并发送解锁指令，摩拜单车执行解锁指令自动开锁，用户便可开始骑行。据此材料，以下推断错误的是(B)A．摩拜单车车锁工作过程中需要用电，车内有供电系统B．摩拜单车车锁直接接收了手机的电磁辐射信号后自动开锁，无需用电C．无线电信号非常弱时，摩拜单车的定位将受到影响D．成人在平路上骑自行车时，每秒钟平均消耗的体能约为100J左右[解析]根据题意可知，车辆收到解锁指令后自动开锁，可知开锁过程需要用电，故A正确；解锁系统是车辆通过接收云端发送的解锁指令而实现的，并不是接收手机的电磁辐射信号，故B错误；定位系统通过无线电来传输信号，无线电信号微弱时定位将受到影响，故C正确；成人骑车行驶时，车速大约为5m/s，匀速时，人对车提供牵引力，F＝f，故人的做功功率大约为：P＝Fv＝fv＝100W，故D正确。4．(2018·浙江湖州等三地联考)如图所示，电动机与小灯泡串联接入电路，电动机正常工作。此时流过小灯泡的电流为I1，它两端的电压为U1，电阻为R1，消耗的功率为P1；流过电动机的电流为I2，它两端的电压为U2，电动机内阻为R2，消耗的功率为P2。则下列等式正确的是(C)A．U1U2＝R1R2B．I1I2＝U1U2C．P1P2＝U1U2D．P1P2＝R1R2[解析]串联电路中I1＝I2，由于电动机不是纯电阻元件，欧姆定律不再适用，所以U1U2≠R1R2，U1U2与I1I2关系不确定，故A、B错误；由P＝UI可知C正确；由于P1＝I21R1，但P2≠I22R2，故D错误。5．(2019·湖南怀化模拟)如图所示，电阻R1、R2串联在12V的电路中，R1＝6kΩ，R2＝3kΩ。当用电阻不是远大于R1和R2的电压表0～3V量程测量R2两端的电压时，电压表的读数是3V，当用该电压表0～15V量程测量R1两端的电压时，电压表的读数为(B)A．9VB．7.5VC．8VD．6V[解析]当用电压表0～3V量程测量R2两端的电压时，电压表读数为3V，由串联关系可知，R1两端的电压为U1＝12V－3V＝9V，则通过R1的电流为I1＝U1R1＝1.5×10－3A，通过R2的电流为I2＝U2R2＝1×10－3A，则通过电压表的电流为IV＝I1－I2＝0.5×10－3A，该电流值为电压表0～3V和0～15V量程的满偏电流。当用电压表0～15V量程测量R1两端的电压时，此时电压表的内阻为R′V＝U′VIV＝30kΩ，R1和电压表并联的总电阻R′并＝5kΩ，据串、并联关系有U总R总＝U′并R′并，由于总电阻R总＝8kΩ，所以此时电压表的读数为7.5V，故B正确。6．(2018·北京朝阳区模拟)某同学利用一块表头和三个定值电阻设计了如图所示的电表，该电表有1、2两个量程。关于该电表，下列说法中正确的是(B)A．测电压时，量程1一定小于量程2，与R1、R2和R3的阻值无关B．测电流时，量程1一定大于量程2，与R1、R2和R3的阻值无关C．测电压时，量程1与量程2间的大小关系与R1、R2和R3的阻值有关D．测电流时，量程1与量程2间的大小关系与R1、R2和R3的阻值有关[解析]表头与电阻串联构成电压表，而且串联的电阻阻值越大，电压表的量程越大，由电路可知量程1一定大于量程2，与R1、R2和R3的阻值无关，A、C错误；表头与电阻并联构成电流表，而且并联的电阻阻值越小，分流越大，量程越大，由电路可知Ig(Rg＋R1＋R3)＝(I1－Ig)R2，Ig(Rg＋R1)＝(I2－Ig)(R2＋R3)，解得I1＝IgR1＋R2＋R3＋RgR2，I2＝IgR1＋R2＋R3＋RgR2＋R3，量程1大于量程2，与R1、R2和R3的阻值无关，故B正确，D错误。7．(2018·山东枣庄一模)如图所示为汽车启动电路原理图，汽车电动机启动时车灯会瞬间变暗。在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表的示数为10A；电动机启动时电流表的示数为58A。若电源的电动势为12.5V，内阻为0.05Ω，设电流表的内阻不计、车灯的电阻不变。则在打开车灯、电动机启动时，电动机的输入电功率为(C)A．681.8WB．556.8WC．480WD．43.2W[解析]由闭合电路欧姆定律有E＝I1(R＋r)，解得灯泡的电阻为1.2Ω，电动机启动时电动机两端的电压为UM＝E－I2r＝9.6V，电动机上的电流IM＝I2－IR＝58A－9.61.2A＝50A，所以电动机的输入电动率P＝UM·IM＝480W，C正确。8．(2018·陕西西工大附中质检)如图所示，电池的内阻可以忽略不计，电压表和可变电阻器R串联成通路，如果可变电阻器R的阻值减小为原来的13，电压表的读数由U0增大到2U0，则下列说法中不正确的是(B)A．流过可变电阻器R的电流增大为原来的2倍B．可变电阻器R消耗的电功率增大为原来的4倍C．可变电阻器R两端的电压减小为原来的23D．若可变电阻器R的阻值减小到零，那么电压表的示数变为4U0[解析]电压表是纯电阻，电压表的示数由U0增大到2U0，故通过电压表的电流增大为原来的2倍，由于电压表与R串联，故通过可变电阻器R的电流也增大为原来的2倍，A说法正确；电流增大为原来的2倍，电阻变为原来的13，根据P＝I2R，可变电阻器R消耗的电功率增大为原来的43倍，B说法错误；电流变为原来的2倍，电阻变为原来的13，根据U＝IR，可变电阻器R两端的电压减小为原来的23，C说法正确；设电压表的内阻为RV，根据闭合电路欧姆定律，开始时E＝U0＋U0RV×R，可变电阻器R的阻值减小为原来的13后，有E＝2U0＋2U0RV×R3，联立解得E＝4U0，若可变电阻器R的阻值减小到零，则电压表的示数等于电源的电动势，为4U0，D说法正确。本题选不正确的，故选B。9．(2018·湖北孝感月考)机动车的尾气含有铅等大量有害物质，并且也是造成地球“温室效应”的重要因素之一。电动汽车因其无尾气排放且噪音小等因素，正在逐渐被人们接受，某国产品牌电动汽车的铭牌如下表，已知蓄电池储存的电能等于其容量乘输出电压，则下列说法正确的是(BD)规格后轮驱动直流电动机车型：60″电动汽车电动机额定输出功率：1675W整车质量：400kg额定转速：600r/min蓄电池(容量It＝800A·h，输出电压：约为36V)额定工作电压/电流：36V/50AA．电动汽车正常工作时消耗的电功率为1675WB．电动机的内阻为0.05ΩC．蓄电池充满电后储存的电能约为2.88×104JD．充满电后电动汽车在额定功率下能连续行驶的时间约为16h[解析]电动机正常工作时消耗的电功率P＝U额I额＝36×50W＝1800W，故A错误；电动机内阻的发热功率P热＝P电－P出＝1800W－1675W＝125W，则电动机的内阻为r＝P热I2＝0.05Ω，故B正确；蓄电池充满电后储存的电能为W＝UIt＝800×3600×36J＝1.04×108J，故C错误；在额定功率下连续行驶最长时间为t＝WUI＝16h，故D正确。10．(2018·湖北省黄冈中学高三上学期理综测试)某集装箱吊车的电动机输入电压为380V，当吊车以0.1m/s的速度匀速吊起质量为5.7×103kg的集装箱时，测得电动机的电流为20A，g取10m/s2，则(AD)A．电动机的内阻为4.75ΩB．电动机的发热功率为900WC．电动机的输出功率为7.6×103WD．电动机的工作效率为75%[解析]物体上升的功率为：P出＝mgv＝5.7×103×10×0.1＝5.7×103W;电动机的输入功率为：P入＝UI＝380×20W＝7.6×103W；根据能量守恒规律可知，P热＝P入－P出＝1.9×103W＝I2r；解得：r＝4.75Ω；故A正确；B、C错误；电动机的工作效率η＝P出Pλ×100%＝5.7×1037.6×103＝75%；故D正确；故选AD。二、非选择题11．(2018·四川雅安质检)“220V、60W”的白炽灯A和“220V、100W”的白炽灯B的伏安特性曲线如图所示，若将两白炽灯串联后接在220V的电源上，两灯实际消耗的电功率各是多少？[答案]37.5W17.5W[解析]如图所示，选(220V,0)为另一坐标系的原点，原U轴的相反方向为另一坐标系的电压轴正方向，另一坐标系的电流轴正方向与原坐标系相同。把B灯的伏安特性曲线反过来画，得到在另一坐标系中B灯的伏安特性曲线B′。B′与A两条伏安特性曲线的交点为P，由P点的坐标可知两灯中的电流均为I＝0.25A，两灯的电压分别为UA＝150V，UB＝70V。根据电功率的定义式可知两灯实际消耗的电功率分别为PA＝UAI＝37.5W，PB＝UBI＝17.5W。12．(2018·河南郑州期中)如图所示，在a、b两端有直流恒压电源，输出电压恒为Uab，R2＝40Ω，右端连接间距d＝0.04m、板长l＝10cm的两水平放置的平行金属板，板间电场视为匀强电场。闭合开关S，将质量为m＝1.6×10－6kg、带电荷量q＝3.2×10－8C的微粒以初速度v0＝0.5m/s沿两板中线水平射入板间。当滑动变阻器接入电路的阻值为15Ω时，微粒恰好沿两板中线匀速运动，通过电动机的电流为0.5A。已知电动机内阻R1＝2Ω，g取10m/s2。试问：(1)输出电压Uab是多大？(2)在上述条件下，电动机的输出功率和电源的输出功率是多少？(3)为使微粒不打在金属板上，R2两端的电压应满足什么条件？[答案](1)35V(2)9.5W35W(3)18VU222V[解析](1)根据平衡条件得qU2/d＝mg解得R2两端电压U2＝20VR2中电流I2＝U2R2＝0.5AI总＝I1＋I2＝1A滑动变阻器两端电压U1＝I总R滑＝15V电源输出电压Uab＝U1＋U2＝35V(2)电动机的输出功率P＝U2I1－I21R1＝9.5W电源的输出