7.1欧姆定律 电功及电功率(高中物理习题)

高三一轮物理复习（人教版）

第7章 恒定电流

第1节 欧姆定律 电功及电功率

一、选择题(本大题共10小题，每小题7分，共计70分．每小题至少一个答案正确)

1．关于电阻率，下列说法中正确的是

A ．电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大，其导电性能越好

B ．各种材料的电阻率大都与温度有关，金属的电阻率随温度升高而减小

C ．所谓超导体，是当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时，它的电阻率突然变为无穷大

D ．某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，通常都用它们制作标准电阻 答案 D

图7－1－8

2．一个阻值为R 的电阻两端加上电压U 后，通过电阻横截面的电荷量q 随时间变化的图象如图7－1－8所示，此图象的斜率可表示为 A ．U B ．R C.U R D.1R

解析 q －t 图象的斜率表示电流I ，故C 选项正确． 答案 C

3．对于欧姆定律，下列理解正确的是

A ．由I ＝U/R 可知，导体中的电流跟加在它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比

B ．由R ＝U

I 可知，导体的电阻跟电压成正比，跟电流成反比

C ．由U ＝IR 可知，导体两端的电压随电阻的增大而增大

D ．由R ＝U

I

可知，导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零

解析 导体的电阻由导体本身的因素所决定，与所加的电压、流过的电流无关，B 、D

均错；导体两端的电压由电源所决定，C 错；由欧姆定律知，A 对． 答案 A

4．横截面直径为d 、长为l 的导线，两端电压为U ，当这三个量中一个量改变时，对自由电子定向运动的平均速度的说法正确的是 A ．电压U 加倍时速度不变 B ．导线长度l 加倍时速度不变

C ．导线横截面的直径d 加倍时速度不变

D ．导线横截面的直径d 加倍时速度加倍

解析 由I ＝nqvS 、U ＝IR 和R ＝ρl

s ，得U ＝ρlnqv ，可知C 正确．

答案 C

5．某用电器与供电电源距离L ，线路上的电流为I ，若要求线路上的电压降不超过U ，已知输电导线的电阻率为ρ，那么，该输电导线的横截面积的最小值是 A.ρL U B.2ρLI U C.U ρLI D.2UL Iρ

解析 由欧姆定律有R ＝U I ，由电阻定律有R ＝ρ2L S .

联立解得S ＝2ρIL

U .B 正确．

答案 B

6．一台国产封闭型贮水式电热水器的铭牌上所列的主要技术参数如下表所示．根据表中所提供的数据，计算出此电热水器在额定电压下处于加热状态时，通过电热水器的电流约为

额定容量 54 L 最高水温 75℃ 额定功率 1 500 W 额定压力 0.7 MPa 额定电压

220 V

电器类别

Ⅰ类

A.6.8 A C ．4.4 A D ．0.23 A

解析 由P ＝UI ，可知该电热水器在额定电压下处于加热状态时的电流为：21世纪教育网

I ＝P U ＝1 500220 A ≈6.8 A ，故选项A 正确． 答案 A

7．某厂研制的一种节能冰箱，一天的能耗只相当于一个25瓦的灯泡一天工作的能耗，如图7－1－9所示为该冰箱内的温度随时间变化的图象，则该冰箱工作时的功率为

图7－1－9

A．25 W B．50 W

C．75 W D．100 W

解析由冰箱内的温度随时间变化的图象可知，每小时冰箱要启动两次(20～30分钟，50～60分钟)，每次工作10分钟，共20分钟，一天工作时间为8小时，则有P×8＝25×24 W，解得P＝75 W.

答案 C

8．如图7－1－10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

图7－1－10

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

解析充电器对电池的充电功率为P总＝UI＝0.14 W，电池充电时的热功率为

P热＝I2r＝0.02 W，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A、B、C正确，D错误．

答案ABC

9．一白炽灯泡的额定功率与额定电压分别为36 W与36 V．若把此灯泡接到输出电压为18 V的电源两端，则灯泡消耗的电功率

A．等于36 W B．小于36 W，大于9 W

C．等于9 W D．小于9 W

解析当灯泡两端加36 V的电压时，灯泡能够正常工作，消耗的电功率为36 W，此时灯泡的电阻为36 Ω.当灯泡两端加上18 V的电压时，灯泡不能正常工作，消耗的电功率

必然小于36 W ，而此时灯丝的温度要比加36 V 时的低，则工作时的电阻必然小于36 Ω，则由公式P ＝U 2

R 可以得出此时消耗的电功率要大于9 W ，故B 选项正确．

答案 B

10．一个用半导体材料制成的电阻器D ，其电流I 随它两端电压U 变化的关系图象如图7－1－11(a)所示，将它与两个标准电阻R 1、R 2并联后接在电压恒为U 的电源两端，三个用电器消耗的电功率相同，现将它们连接成如图(b)所示的电路，仍接在该电源的两端，设电阻器D 和电阻R 1、R 2消耗的电功率分别是P D 、P 1、P 2，它们之间的大小关系是

图7－1－11

A ．P 1＝4P 2

B ．P 1＞4P 2

C ．P

D ＞P 2 D ．P D ＜P 2

解析 连成图(b)所示的电路后，D 的电阻比原来连接时的大，由P ＝U 2

R 知，P D ＜P 2，故

C 错，

D 对；由于I 1＝I 2＋I D ＜2I 2，由P ＝I 2R 知，P 1＜4P 2，故A 、B 均错． 答案 D

二、计算题(本大题共2小题，共30分．要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)

11．(12分)图7－1－12所示为一灯泡两端的电压与通过它的电流变化关系曲线．由图可知，两者不成线性关系，这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故．若把三个这样的灯泡串联后接到电压为12 V 的电源上，求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻________．

图7－1－12

解析 把三个这样的灯泡串联后，每只灯泡得到的实际电压为12

3

V ＝4 V ．由图可知，

每只灯泡加上4 V 的实际电压时的工作电流均为I ＝0.4 A ，由此可以求出此时每只灯泡的实际电阻R ＝U I ＝4

0.4 Ω＝10 Ω.

答案 0.4 A 都为10 Ω

图7－1－13

12．(18分)如图7－1－13所示，A 为电解槽，M 为电动机，N 为电炉子，恒定电压 U ＝12 V ，电解槽内阻r A ＝2 Ω，当S 1闭合，S 2、S 3断开时，示数6 A ；当S 2闭合，S 1、S 3断开时，示数为5 A ，且电动机输出功率为35 W ；当S 3闭合，S 1、S 2断开时，示数为4 A ．求：

(1)电炉子的电阻及发热功率各多大？ (2)电动机的内阻是多少？

(3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少？ 解析 (1)电炉子为纯电阻元件， 由欧姆定律I ＝U R ，得R ＝U I 1＝12

6 Ω＝2 Ω.

其发热功率为：

P R ＝UI 1＝12×6 W ＝72 W. (2)电动机为非纯电阻元件， 由能量守恒定律得UI 2＝I 22r M ＋P 输出 所以：r M ＝UI 2－P 输出I 22＝12×5－35

52Ω＝1 Ω.

(3)电解槽工作时，由能量守恒定律得：

P 化＝UI 3－I 23r A ＝(12×4－42

×2) W ＝16 W.

答案 (1)2 Ω 72 W (2)1 Ω (3)16 W

13.（10分）在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”试验中，为了探究3根材料未知，横截面积均为S=0.20mm 2

的金属丝a 、b 、c 的电阻率，采用如图所示的实验电路，M 为金属

丝c 的左端点，O 为金属丝a 的右端点，P 是金属丝上可移动的接触点。在实验过程中，电流表读数始终A I 25.1=。电压表读数U 随OP 间距离x 的变化如下表：

（1）绘出电压表读数U 随OP 间距离x 变化的图线； （2）求出金属丝的电阻率ρ，并进行比较。 答案：（1）如图所示； （2）电阻率的允许范围：

a ρ：m ?Ω?-61096.0~m ?Ω?-61010.1

b ρ：m ?Ω?-6105.8~m ?Ω?-71010.1

c ρ：m ?Ω?-61096.0~m ?Ω?-61010.1

通过计算可知，金属丝a 与c 电阻率相同，远大于金属丝b 的电阻率。

解析：（1）以OP 间距离x 为横轴，以电压表读数U 为纵轴，描点、连线绘出电压表读数U 随OP 间距离x 变化的图线。 （2）根据电阻定律S l R ρ

=可得l

S

I U l S R ?=?=ρ。 m m a ?Ω?=?Ω?-???-=---6

3

61004.110)6001000(25.11020.0)9.35.6(ρ m m b ?Ω?=?Ω?-???-=---73

6

106.910)10002000(25.11020.0)5.61.7(ρ m m c ?Ω?=?Ω?-???-=---6

3

61004.110

)20002400(25.11020.0)1.77.9(ρ 通过计算可知，金属丝a 与c 电阻率相同，远大于金属丝b 的电阻率。

14.（2）某同学利用图甲所示电路，探究了电源在不同负载下的输出功率。

①所得实验数据如下图，请在给出的直角坐标系上(见答题卡)画出U I -的图像。

x /mm 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2100 2200 2300 2400 U/V

3.95

4.50

5.10

5.90

6.50 6.65 6.82 6.93

7.0

2

7.15 7.85 8.50 9.05 9.75

②根据所画U I

-的图像，可求得电流0.20

I A

=时电源的输出功率为________W。（保留两位有效数）

②实验完成后，该同学对实验方案进行了反思，认为按图甲电路进行实验操作的过程中存在安全隐患，并对电路重新设计。在图乙所示的电路中，你认为既能测出电源在不同负载下的输出功率，又能消除安全隐患的是。（R x阻值未知）

答案：①如图所示

②0.37

③b c