备考2024届高考物理一轮复习分层练习第十章恒定电流第1讲电路的基本概念和规律

这是一份备考2024届高考物理一轮复习分层练习第十章恒定电流第1讲电路的基本概念和规律，共7页。试卷主要包含了电功率的表达式有三个等内容，欢迎下载使用。

1.[2024黑龙江绥化一中校考]非洲电鳐的捕猎方式是放电电死猎物，它放电的电流可达50A，每秒钟放电150次.下列关于电源和电流的说法正确的是（ B ）
A.导体中自由电荷移动形成电流
B.电鳐放电的电流可达50A，电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位
C.在金属导体中，电流的方向与自由电子定向移动的方向相同
D.电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极，保持两极之间有电压
解析 自由电荷定向移动才形成电流，仅有电荷移动但不是定向移动则不行，A错误；“安培”是国际单位制中的基本单位，B正确；人们规定电流的方向与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反，C错误；在电源内部，电源把电子由正极搬运到负极，这一过程要克服电场力做功，其他形式的能转化为电势能，D错误.
2.电功率的表达式有三个：P＝UI，P＝I2R，P＝U2R，对这三个表达式，下列说法正确的是（ B ）
A.P＝UI适用于纯电阻电路电功率的计算，对于非纯电阻电路不适用
B.P＝I2R适用于一切电路的热功率的计算
C.P＝U2R适用于一切电路电功率和热功率的计算
D.三个公式各自的适用条件与电路的连接方式有关
解析 电路可分为纯电阻电路和非纯电阻电路，P＝UI对两种电路都适用，A错误；P＝I2R适用于任何电路的热功率的计算，B正确；P＝U2R只适用于纯电阻电路的电功率和热功率的计算，C错误；P＝UI、P＝I2R、P＝U2R的适用条件与电路的连接方式无关，D错误.
3.[学科间融合问题/2021江苏]有研究发现，某神经细胞传递信号时，离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流，若将该细胞膜视为1×10－8F的电容器，在2ms内细胞膜两侧的电势差从－70mV变为30mV，则该过程中跨膜电流的平均值为（ D ）
A.1.5×10－7AB.2×10－7A
C.3.5×10－7AD.5×10－7A
解析 根据公式C＝QU，当细胞膜两侧的电势差从－70 mV变为30 mV时，有Q1＝CU1＝1×10－8×(－0.07) C＝－7×10－10 C，Q2＝CU2＝1×10－8×0.03 C＝3×10－10 C，所以I＝Q2-Q1t＝5×10－7 A，故A、B、C错误，D正确.
4.一根细橡胶管中灌满盐水，两端用短粗铜丝塞住管口.管中盐水柱长为16cm时测得电阻为R，若溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同，现将管中盐水柱均匀拉长到20cm（盐水体积不变，仍充满橡胶管），则盐水柱电阻变为（ D ）
A.45RB.54RC.1625RD.2516R
解析 由于盐水总体积不变，设盐水柱长为16 cm时的横截面积为S，则盐水柱长度变为20 cm后，横截面积S'＝4S5，根据电阻定律R＝ρlS可得R'＝2516R，D正确.
5.电阻R1、R2的I－U图像如图所示，则下列说法正确的是（ B ）
A.R1∶R2＝3∶1
B.将R1与R2串联后接于电源上，则电压之比为U1∶U2＝1∶3
C.将R1与R2并联后接于电源上，则电流之比为I1∶I2＝1∶3
D.将R1与R2并联后接于电源上，则功率之比为P1∶P2＝1∶3
解析 由图可知，当I＝1 A时，UR1＝1 V，UR2＝3 V，所以R1＝UR1I＝1 Ω，R2＝UR2I＝3 Ω，则R1∶R2＝1∶3，A错误；R1与R2串联后接于电源上时U1∶U2＝R1∶R2＝1∶3，B正确；R1与R2并联后接于电源上时I1∶I2＝R2∶R1＝3∶1，P1∶P2＝R2∶R1＝3∶1，C、D错误.
6.额定电压都为110V，额定功率分别为PL1＝100W、PL2＝40W的两盏灯泡，接在外电压为220V的电路上，则下列四个选项所示的电路中，能使每盏灯泡均正常发光，且电路消耗的功率最小的是（ C ）
A B C D
解析 额定电压相同，PL1＞PL2，由P＝U2R和I＝PU可知RL1＜RL2，IL1＞IL2，由串、并联电路的特点可知A、B错误.在C选项所示的电路中，L2与滑动变阻器并联使并联电阻R并＜RL2，则RL1和R并可以相等，从而可以使两灯泡均正常发光；在D选项所示的电路中，两灯泡均可正常发光，但对比C、D两选项所示的电路中滑动变阻器消耗的功率可得，C选项所示的电路中P滑＝U(IL1－IL2)，D选项所示的电路中P'滑＝U(IL1＋IL2)，故正常发光情况下C选项所示的电路消耗的功率最小.故选C.
7.[2024云南昆明一模]P1和P2是材料相同、上下表面为正方形的长方体导体，P1的上下表面的面积大于P2的上下表面的面积，将P1和P2按图所示方式接入电路中，闭合开关后（ D ）
A.若P1和P2的体积相同，则P1消耗的电功率大于P2消耗的电功率
B.若P1和P2的体积相同，则流过P1的电流大于流过P2的电流
C.若P1和P2的厚度相同，则流过P1的电流小于流过P2的电流
D.若P1和P2的厚度相同，则P1内自由电荷定向移动的速率比P2的小
解析 由于两导体并联在电路中，因此两导体两端的电压相等，设导体的上表面边长为a，厚度为d，根据电阻定律，有R＝ρLS＝ρaad＝ρd，则可知电阻与厚度d有关，与上表面边长无关.如果两导体的体积相同，由V＝Sd可知P1的厚度小于P2的厚度，因此P1的电阻大于P2的电阻，两导体两端的电压相等，由I＝UR可知，流过P1的电流小于流过P2的电流，故B错误；由电功率的表达式P＝UI可知，P1的电功率小于P2的电功率，故A错误.若两导体的厚度相同，则两导体的电阻相同，由I＝UR可知，流过P1的电流等于流过P2的电流，故C错误；流过P1的电流等于流过P2的电流，根据电流的微观表达式I＝nqSv可知，由于两个导体的材料相同，n、q相同，又P1的横截面积比P2的大，所以P1内自由电荷定向移动的速率比P2的小，故D正确.
8.如图所示的电路中，R1∶R2∶R3＝1∶2∶3，A1和A2为理想电流表.当a、b两点间加一恒定的电压U后，A1和A2的示数分别为I1和I2，下列结论正确的是（ C ）
A.I1∶I2＝3∶4
B.I1∶I2＝4∶9
C.将A1、A2换成理想电压表时，其示数之比为3∶5
D.将A1、A2换成理想电压表时，其示数之比为1∶1
解析 a、b两点间加一电压U时，电路图如图1所示，并联电路中各支路两端的电压相等，且干路电流等于各支路电流之和，I1I2＝UR2＋UR3UR1＋UR2＝59，故A、B错误；将A1、A2换成理想电压表，电路成为如图2所示的串联电路，UR1∶UR2∶UR3＝R1∶R2∶R3＝1∶2∶3，U1U2＝UR1＋UR2UR2＋UR3＝35，故C正确，D错误.
9.如图为一种服务型机器人，其额定功率为48W，额定工作电压为24V，机器人的锂电池容量为20A·h.则机器人（ C ）
A.额定电流为20A
B.充满电后最长工作时间为2h
C.电池充满电后总电荷量为7.2×104C
D.以额定电流工作时每分钟消耗的能量为1440J
解析 由P＝UI知额定电流I＝PU＝2 A，故A错误；锂电池容量为20 A·h，充满电后最长工作时间t＝202 h＝10 h，故B错误；电池充满电后总电荷量q＝20×3 600 C＝7.2×104 C，故C正确；以额定电流工作时每分钟消耗的能量W＝UIt＝24×2×60 J＝2.88×103 J，故D错误.
10.三个均带有两个接线柱的立方体金属块A、B、C，其棱长相等，两接线柱分别位于相对的两侧面中心，将其各自接入电路后进行测量，在同一U－I坐标系中各描出一组金属块两端的电压U和对应通过的电流I的数据点，发现三点恰在同一直线上，但直线未过坐标原点，如图甲所示.现将A、B、C按图乙方式连接到同一恒压电源上，下列说法正确的是（ C ）
图甲 图乙
A.C的电阻率最大
B.A、B、C的电阻率一样大
C.图乙中，A两端的电压大于B两端的电压
D.图乙中，A、B消耗的总电功率大于C消耗的电功率
解析 图甲中A、B、C三点与坐标原点连线的斜率表示金属块的电阻，故可知A的电阻最大，C的电阻最小，由电阻定律R＝ρLS可知，A的电阻率最大，C的电阻率最小，A、B错误；RA＞RB，由串联电路的特点可知，A两端的电压大于B两端的电压，C正确；由电功率表达式和欧姆定律可知PAB＝U2RA＋RB，PC＝U2RC，故A、B消耗的总电功率小于C消耗的电功率，D错误.
11.[电学在医疗器材中的应用/2024陕西瑞泉中学一检]心室纤颤是一种可危及生命的疾病.如图为一种叫心脏除颤器（AED）的设备，某型号AED模拟治疗仪器的电容器电容为25μF，充电至8kV电压，如果电容器在2ms时间内完成放电，则下列说法正确的是（ D ）
A.电容器放电过程中平均功率为800kW
B.电容器的击穿电压为8kV
C.电容器放电过程中电容越来越小
D.电容器放电过程中电流最大值一定大于100A
解析 图甲中A、B、C三点与坐标原点连线的斜率表示金属块的电阻，故可知A的电阻最大，C的电阻最小，由电阻定律R＝ρLS可知，A的电阻率最大，C的电阻率最小，A、B错误；RA＞RB，由串联电路的特点可知，A两端的电压大于B两端的电压，C正确；由电功率表达式和欧姆定律可知PAB＝U2RA＋RB，PC＝U2RC，故A、B消耗的总电功率小于C消耗的电功率，D错误.
12.[扫地机器人工作情况分析/2023浙江强基联盟高考统测]《流浪地球2》电影中的很多科幻设定都是基于现有的科学技术.如图甲所示的机器人是基于生活中的扫地机器人设计的.市面上某款具有“智能充电规划”功能的扫地机器人，它可以按照打扫面积的大小进行充电规划，其铭牌和给主机供电的电池如图乙所示.已知当电池电量只剩20％时机器人将返回充电基站充电，机器人平均每分钟可打扫2m2.忽略机器人往返过程的时间及消耗的电能.则下列说法正确的是（ D ）
A.主机工作电流为1A
B.主机电阻约为5.18Ω
C.机器人从满电状态开始能够连续工作约1.2h
D.机器人打扫面积为150m2的空间至少需要约1.9h\
解析 根据扫地机器人铭牌上的数据可知主机的工作电压为14.4 V，额定功率为40 W，根据I＝PU＝4014.4 A≈2.78 A，A错误；若机器人是纯电阻，根据欧姆定律有R＝UI＝ Ω≈5.18 Ω，但是机器人不是纯电阻，所以主机电阻不等于5.18 Ω，B错误；已知当电池电量只剩20％时机器人将返回充电基站充电，根据t＝q×80％I＝3 400mA·h×80％2.78A≈0.98 h，知C错误；机器人平均每分钟可打扫2 m2，机器人打扫面积为150 m2的空间需要连续工作的时间为t总＝1502 min＝75 min＝1.25 h，若机器人充满电后，工作时能够把电池电量全部用光，则工作时间t'＝qI＝3 400mA·h2.78A≈1.22 h≈t总，但是充一次电只能工作电量的80％，当电池电量剩余20％，需要中途再充一次电，只需要再充20％的电量，即可打扫完剩余的面积，根据充电电流大小可知，充20％的电量需要的时间为t充＝q×20％I充＝3 400mA·h×20％1A＝0.68 h，故打扫完150 m2的空间至少需要的时间约为1.25 h＋0.68 h＝1.93 h≈1.9 h，D正确.