2025新高考物理二轮复习【核心素养测评】二十六 电路的基本概念及规律（练习，含解析）

这是一份2025新高考物理二轮复习【核心素养测评】二十六 电路的基本概念及规律（练习，含解析），共16页。
【基础巩固练】
1.(6分)(2023·茂名模拟)自动体外除颤器是一种便携式的医疗设备,它可以诊断特定的心律失常,并且给予电击除颤,是可被非专业人员使用的用于抢救心脏骤停患者的医疗设备。某型号自动体外除颤器的电容器电容是16μF,充电至4 kV电压,电容器在4 ms时间内完成放电,下列说法正确的是( )
A.电容器充电后的电荷量为0.64 C
B.电容器放电的平均电流为16 A
C.电容器的击穿电压为4 kV
D.电容器放电完成后电容为零
2.(6分)(2020·山东等级考)氚核 13H发生β衰变成为氦核 23He。假设含氚材料中 13H发生β衰变产生的电子可以全部定向移动,在3.2×104 s时间内形成的平均电流为5.0×10-8 A。已知电子电荷量为1.6×10-19 C,在这段时间内发生β衰变的氚核 13H的个数为( )
A.5×1014 B.1.0×1016
C.2.0×1016D.1.0×1018
3.(6分)(2023·银川模拟)如图所示是某晶体二极管的伏安特性曲线,下列说法正确的是( )
A.加正向电压时,二极管电阻较小,且随着电压的增大而增大
B.加反向电压时,二极管电阻较大,无论加多大电压,电流都很小
C.无论是加正向电压还是加反向电压,电压和电流都不成正比,所以二极管是非线性元件
D.二极管加正向电压时,电流随电压变化是一条直线
4.(6分)(2023·成都模拟)某个由导电介质制成的电阻截面如图所示,导电介质的电阻率为ρ,制成内外半径分别为a和b的半球壳层形状(图中阴影部分),半径为a、电阻不计的球形电极被嵌入导电介质的球心成为一个引出电极,在导电介质的外层球壳上镀上一层电阻不计的金属膜成为另外一个电极。设该电阻的阻值为R。下面给出R的四个表达式中只有一个是合理的,你可能不会求解R,但是你可以通过一定的物理分析,对下列表达式的合理性作出判断。根据你的判断,R的合理表达式应为( )
A.R=ρ(b+a)2πab B.R=ρ(b-a)2πab
C.R=ρab2π(b-a)D.R=ρab2π(b+a)
5.(6分)如图甲所示,电路中电源的电动势为3.0 V,内阻不计,L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡,小灯泡的I-U特性曲线如图乙所示。当开关闭合后,下列说法正确的是( )
A.L1中的电流为L2中电流的2倍
B.L3的电阻约为1.875 Ω
C.L3的电功率约为0.75 W
D.L2和L3的总功率约为3 W
6.(6分)(生产生活情境)某简易电吹风简化电路如图甲所示,其主要部件为电动机M和电热丝,部分技术参数如表,电吹风在220 V电压下工作。下列说法正确的是 ( )
A.开关S1、S2都闭合时电吹风吹冷风
B.该电吹风中电动机的内电阻为440 Ω
C.吹热风时电热丝的功率为990 W
D.吹热风时通过电热丝的电流为4 A
【加固训练】
(2022·浙江1月选考)某节水喷灌系统如图所示,水以v0=15 m/s的速度水平喷出,每秒喷出水的质量为2.0 kg。喷出的水是从井下抽取的,喷口离水面的高度保持H=3.75 m不变。水泵由电动机带动,电动机正常工作时,输入电压为220 V,输入电流为2.0 A。不计电动机的摩擦损耗,电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率。已知水泵的抽水效率(水泵的输出功率与输入功率之比)为75%,忽略水在管道中运动的机械能损失,g取10 m/s2,则( )
A.每秒水泵对水做功为75 J
B.每秒水泵对水做功为225 J
C.水泵输入功率为440 W
D.电动机线圈的电阻为10 Ω
7.(6分)(2023·郑州模拟)四盏白炽灯泡连接成如图所示的电路。a、c灯泡的规格为“220 V 40 W”,b、d灯泡的规格为“220 V 100 W”,各个灯泡的实际功率都没有超过它的额定功率。对这四盏灯泡实际消耗功率的说法正确的是( )
A.a灯泡实际消耗的功率最小
B.b灯泡实际消耗的功率最小
C.c灯泡实际消耗的功率最小
D.d灯泡实际消耗的功率最小
【综合应用练】
8.(6分)(生产生活情境)(多选)(2023·济南模拟)机场规定:严禁携带额定能量超过
160 W·h 的充电宝(移动电源)搭乘飞机,而一般的充电宝的规格,标注的是电荷量,单位是mA·h(g取10 m/s2)。据此判断以下说法正确的是( )
A.某旅客的充电宝标有以下字样:5 V、5 000 mA·h,该充电宝不超标
B.充电宝上标注的电荷量是指它所储存的电荷总量
C.160 W·h的充电宝,相当于约57.6吨的重物由静止下落1 m时所具有的动能
D.若用国际单位制中的基本单位表示单位W·h,就是kg2·m2/s2
9.(6分)(多选)如图所示电路中,A1和A2为理想电流表,示数分别为I1和I2,R1∶R2∶R3=1∶2∶3。当a、b两点间加以恒定的电压U后,下列结论正确的是( )
A.I1∶I2=3∶4
B.I1∶I2=5∶9
C.将A1、A2换成理想电压表,其示数之比为3∶5
D.将A1、A2换成理想电压表,其示数之比为1∶1
10.(6分)如图所示为8个不同的电阻组成,已知R1=12 Ω,其余电阻阻值未知,测得A、B间的总电阻为4 Ω,今将R1换成6 Ω的电阻,A、B间总电阻为( )
A.1 Ω B.2 Ω C.3 Ω D.4 Ω
【加固训练】
(多选)(2023·全国乙卷)黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱,接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻,在接线柱间还接有另外一个电阻R和一个直流电源。测得接线柱之间的电压U12=3.0 V,U23=2.5 V,U34=-1.5 V。符合上述测量结果的可能接法是( )
A.电源接在1、4之间,R接在1、3之间
B.电源接在1、4之间,R接在2、4之间
C.电源接在1、3之间,R接在1、4之间
D.电源接在1、3之间,R接在2、4之间
【情境创新练】
11.(10分)由四个电阻连接成的混联电路如图,R1=8 Ω,R2=4 Ω,R3=6 Ω,R4=3 Ω。
(1)求a、d之间的总电阻。
(2)如果把21 V的电压加在a、d两端,通过每个电阻的电流是多少?
12.(10分)如图所示为电动机提升重物的装置示意图,电动机线圈电阻为r=1 Ω,电动机两端的电压为5 V,电路中的电流为1 A,重物A所受的重力为20 N,不计摩擦力。
(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)电动机在10 s内可以把重物A匀速提升多高?
解析版
1.(6分)(2023·茂名模拟)自动体外除颤器是一种便携式的医疗设备,它可以诊断特定的心律失常,并且给予电击除颤,是可被非专业人员使用的用于抢救心脏骤停患者的医疗设备。某型号自动体外除颤器的电容器电容是16μF,充电至4 kV电压,电容器在4 ms时间内完成放电,下列说法正确的是( )
A.电容器充电后的电荷量为0.64 C
B.电容器放电的平均电流为16 A
C.电容器的击穿电压为4 kV
D.电容器放电完成后电容为零
【解题指南】电容器铭牌上标称电压为额定工作电压,表示电容器在该电压以下都能正常工作;电容器的电容决定于电容器本身,与电压和电荷量无关。
【解析】选B。根据Q=CU=16×10-6×4 000 C=0.064 C,可知充电后,电容器储存的电荷量为0.064 C,故A错误;根据I=Qt=0.0644×10-3 A=16 A,可知该次放电平均电流为
16 A,故B正确;该电容器电压为4 kV,不高于额定电压,击穿电压大于额定电压,故C错误;电容是表征电容器储存电荷本领大小的物理量,放电前后,电容器的电容大小是不变的,故D错误。
2.(6分)(2020·山东等级考)氚核 13H发生β衰变成为氦核 23He。假设含氚材料中 13H发生β衰变产生的电子可以全部定向移动,在3.2×104 s时间内形成的平均电流为5.0×10-8 A。已知电子电荷量为1.6×10-19 C,在这段时间内发生β衰变的氚核 13H的个数为( )
A.5×1014 B.1.0×1016
C.2.0×1016D.1.0×1018
【解析】选B。根据I=qt=net可得产生的电子数为n=Ite=5.0×10-8×3.2×1041.6×10-19=1016个;根据氚核 13H的β衰变方程 13H→23He+ -1 0e可知,在β衰变中,一个氚核产生一个电子,所以发生β衰变的氚核的个数为1.0×1016个,A、C、D均错误,B正确。故选B。
3.(6分)(2023·银川模拟)如图所示是某晶体二极管的伏安特性曲线,下列说法正确的是( )
A.加正向电压时,二极管电阻较小,且随着电压的增大而增大
B.加反向电压时,二极管电阻较大,无论加多大电压,电流都很小
C.无论是加正向电压还是加反向电压,电压和电流都不成正比,所以二极管是非线性元件
D.二极管加正向电压时,电流随电压变化是一条直线
【解析】选C。由题图可知,二极管加正向电压时电流较大,电阻较小,且随着电压的增大,图线与原点连线的斜率在增大,故电阻在减小。加反向电压时开始电流很小,但当反向电压很大时,二极管被击穿,电流剧增,故C项正确,A、B、D三项错误。
4.(6分)(2023·成都模拟)某个由导电介质制成的电阻截面如图所示,导电介质的电阻率为ρ,制成内外半径分别为a和b的半球壳层形状(图中阴影部分),半径为a、电阻不计的球形电极被嵌入导电介质的球心成为一个引出电极,在导电介质的外层球壳上镀上一层电阻不计的金属膜成为另外一个电极。设该电阻的阻值为R。下面给出R的四个表达式中只有一个是合理的,你可能不会求解R,但是你可以通过一定的物理分析,对下列表达式的合理性作出判断。根据你的判断,R的合理表达式应为( )
A.R=ρ(b+a)2πab B.R=ρ(b-a)2πab
C.R=ρab2π(b-a)D.R=ρab2π(b+a)
【解题指南】本题主要考查电阻的计算,根据单位(量纲)检查方程是否正确是常用的方法,再从数学的角度分析等式的合理性。
【解析】选B。C、D两项等式左边的单位是Ω,右边的单位是Ω·m2,左右两边单位不同,则公式不合理,故C、D两项错误;A项等式左边的单位是Ω,右边的单位是Ω,单位是合理的,将b=a代入得到R≠0,因为b=a时电阻是很薄的一层,电阻应该很小,这个等式是不合理的,故A项错误;B项等式左边的单位是Ω,右边的单位是Ω,单位是合理的,将b=a代入得到R=0,故B项公式是合理的。
5.(6分)如图甲所示,电路中电源的电动势为3.0 V,内阻不计,L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡,小灯泡的I-U特性曲线如图乙所示。当开关闭合后,下列说法正确的是( )
A.L1中的电流为L2中电流的2倍
B.L3的电阻约为1.875 Ω
C.L3的电功率约为0.75 W
D.L2和L3的总功率约为3 W
【解析】选B。由于不计电源内阻,所以L1两端的电压为3 V,L2和L3两端的电压均为U=1.5 V,由题图乙可知此时通过L1的电流为1.0 A,通过L2和L3的电流均为I=0.8 A,所以L1中的电流不是L2中电流的2倍,A错误;L3的电阻R=UI=1.875 Ω,B正确;L3的电功率P=UI=1.5×0.8 W=1.2 W,C错误;L2和L3的总功率P'=2P=2.4 W,D错误。
6.(6分)(生产生活情境)某简易电吹风简化电路如图甲所示,其主要部件为电动机M和电热丝,部分技术参数如表,电吹风在220 V电压下工作。下列说法正确的是 ( )
A.开关S1、S2都闭合时电吹风吹冷风
B.该电吹风中电动机的内电阻为440 Ω
C.吹热风时电热丝的功率为990 W
D.吹热风时通过电热丝的电流为4 A
【解析】选D。由电路图可知,开关S1、S2都闭合时,电动机和电热丝同时接入电路,电吹风吹热风,故A错误;只闭合开关S2时,仅电动机接入电路,若电动机为纯电阻,则电阻为r=U2P冷=2202110 Ω=440 Ω,由于电动机为非纯电阻元件,则内阻不为440 Ω,故B错误;开关S1、S2都闭合时,电动机和电热丝同时接入电路,电吹风吹热风,总功率为990 W,即为电动机的功率和电热丝的功率之和,则吹热风时电热丝的功率为880 W,故C错误;吹热风时通过电热丝的电流I=880220 A=4 A,故D正确。
【加固训练】
(2022·浙江1月选考)某节水喷灌系统如图所示,水以v0=15 m/s的速度水平喷出,每秒喷出水的质量为2.0 kg。喷出的水是从井下抽取的,喷口离水面的高度保持H=3.75 m不变。水泵由电动机带动,电动机正常工作时,输入电压为220 V,输入电流为2.0 A。不计电动机的摩擦损耗,电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率。已知水泵的抽水效率(水泵的输出功率与输入功率之比)为75%,忽略水在管道中运动的机械能损失,g取10 m/s2,则( )
A.每秒水泵对水做功为75 J
B.每秒水泵对水做功为225 J
C.水泵输入功率为440 W
D.电动机线圈的电阻为10 Ω
【解析】选D。每秒喷出水的质量为m0=2.0 kg,抽水增加了水的重力势能和动能,则每秒水泵对水做功为W=m0gH+12m0v02=300 J,故A、B错误;水泵的输出能量转化为水的机械能,则P出=Wt=300 W,而水泵的抽水效率(水泵的输出功率与输入功率之比)为75%,则P入=P出75%=400 W,故C错误;电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率,则电动机的机械功率P机=P入=400 W,而电动机的电功率为P电=UI=440 W,由能量守恒可知P电=I2R+P机,联立解得R=10 Ω,故D正确。
7.(6分)(2023·郑州模拟)四盏白炽灯泡连接成如图所示的电路。a、c灯泡的规格为“220 V 40 W”,b、d灯泡的规格为“220 V 100 W”,各个灯泡的实际功率都没有超过它的额定功率。对这四盏灯泡实际消耗功率的说法正确的是( )
A.a灯泡实际消耗的功率最小
B.b灯泡实际消耗的功率最小
C.c灯泡实际消耗的功率最小
D.d灯泡实际消耗的功率最小
【解析】选C。a、c灯泡的电阻R=U2P=1 210 Ω,b、d灯泡的电阻R'=U2P'=484 Ω,根据并联电路的特点知b、c并联后的总电阻R并