第七章 恒定電流第一節(jié) 描述電路的基本概念部分電路隨堂演練鞏固1.(2011全國理綜,17)通常一次閃電過程歷時(shí)約0.2 -0.3 s,它由若干個(gè)相繼發(fā)生的閃擊構(gòu)成.每個(gè)閃擊持續(xù)時(shí)間僅40 -80 ,電荷轉(zhuǎn)移主要發(fā)生在第一個(gè)閃擊過程中.在某一次閃電前云地之間的電勢差約為1. V,云地間距離約為1 km;第一個(gè)閃擊過程中云地間轉(zhuǎn)移的電荷量約為6 C,閃擊持續(xù)時(shí)間約為60 .假定閃電前云地間的電場是均勻的.根據(jù)以上數(shù)據(jù),下列判斷正確的是 ( ) A.閃電電流的瞬時(shí)值可達(dá)到 A B.整個(gè)閃電過程的平均功率約為 W C.閃電前云地間的電場強(qiáng)度約為 V/m D.整個(gè)閃電過程向外釋放的能量約為 J 【解析】 由電流的定義I=Q/t知 A A,選項(xiàng)A正確; 整個(gè)過程的平均功率 W W(t代0.2或0.3),選項(xiàng)B錯(cuò)誤; 有 V/m V/m,選項(xiàng)C正確; 整個(gè)過程向外釋放的能量為電場力做的功W=qU= J,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 【答案】AC 2.一根粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)線,兩端加上恒定電壓U時(shí),通過金屬導(dǎo)線的電流強(qiáng)度為I,金屬導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的平均速率為v,若將金屬導(dǎo)線均勻拉長,使其長度變?yōu)樵瓉淼?倍,仍給它兩端加上恒定電壓U,則此時(shí) ( ) A.通過金屬導(dǎo)線的電流為 B.通過金屬導(dǎo)線的電流為 C.自由電子定向移動(dòng)的平均速率為 D.自由電子定向移動(dòng)的平均速率為 【解析】 金屬導(dǎo)線均勻拉長2倍,則導(dǎo)線的橫截面積變?yōu)樵瓉淼挠呻娮瓒煽傻?導(dǎo)線的電阻變?yōu)樵瓉淼?倍,由歐姆定律可得,通過金屬導(dǎo)線的電流變?yōu)樵瓉淼募礊锳錯(cuò)誤,B正確;由電流的微觀表達(dá)式I=nqSv,可以解得金屬導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的平均速率變?yōu)樵瓉淼募礊镈錯(cuò)誤,C正確. 【答案】BC 3.如圖,已知兩只燈泡、分別標(biāo)有”110 V 60 W”和”110 V 100 W”,另外有一只滑動(dòng)變阻器R,將它們連接后接入220 V的電路中,要求兩燈泡都正常發(fā)光,并使整個(gè)電路消耗的總功率最小,則應(yīng)使用下面哪個(gè)電路( ) 【解析】 A、C兩圖中燈泡不能正常發(fā)光.B、D中兩燈泡都能正常發(fā)光,它們的特點(diǎn)是左右兩部分的電流、電壓都相同,因此消耗的電功率一定相等.可以直接看出:B圖總功率為200 W,D圖總功率為320 W,所以選B. 【答案】 B 4.一只電爐的電阻和一臺電動(dòng)機(jī)線圈電阻相同,都為R,設(shè)通過的電流相同,時(shí)間相同,電動(dòng)機(jī)正常工作,則( ) A.電動(dòng)機(jī)和電爐發(fā)熱相同 B.電動(dòng)機(jī)消耗的功率和電爐一樣大 C.電動(dòng)機(jī)兩端電壓大于電爐兩端電壓 D.電動(dòng)機(jī)和電爐兩端電壓相同 【解析】 由焦耳定律知,電爐與電動(dòng)機(jī)發(fā)熱相同,A對;對電動(dòng)機(jī)U>IR,消耗的功率而電爐是純電阻所以電動(dòng)機(jī)消耗的功率比電爐的大,B錯(cuò);電動(dòng)機(jī)兩端電壓大于電爐兩端電壓,C對,D錯(cuò). 【答案】 AC 5.如圖所示,電源電動(dòng)勢E=6 V,當(dāng)開關(guān)S閉合后,小燈泡和L都不亮.現(xiàn)用一電壓表檢測故障,已測得 V那么以下判斷正確的是( ) A.含1的ab段電路斷路,其他部分無問題 B.含L的bc段電路斷路,其他部分無問題 C.含R的cd段電路斷路,其他部分無問題 D.ab段和bc段電路可能都是斷路的 【解析】 由題設(shè)知故障為開路,又由測量結(jié)果 V,可知電源部分，開關(guān)部分，變阻器部分都是完好的，C錯(cuò)；L和的這部分電路發(fā)生了開路. 如只是L斷開,此時(shí)就等于電源的開路電壓,即 V,而實(shí)測故不可能只是L斷開,可知A是錯(cuò)誤的. 如只是L斷開,此時(shí)L無電流通過,為一等勢體,故成立,可知B正確. 同樣,L、L都斷開時(shí)也成立,故可知D正確. 【答案】 BD 6.節(jié)日掛在樹上或商店門口的小彩燈通電后發(fā)出絢麗的色彩,眾多小彩燈是先和電阻R并聯(lián)后再串聯(lián)接到220 V的電源上,其簡化的電路如圖所示.下面對此電路正確的認(rèn)識是( ) A.當(dāng)某小彩燈燈絲斷時(shí),由于R的導(dǎo)電作用仍保持整個(gè)電路通路,其他燈仍能發(fā)光 B.R的作用是分流,使小彩燈的電流不至太大 C.R的作用是分壓,使得小彩燈不被燒壞 D.為了節(jié)能,R的阻值要大于小彩燈的燈絲電阻 【解析】 R的阻值大于燈絲的電阻,所以其分流作用很小. 【答案】AD 7.( 選做題)如圖所示的電路中,三個(gè)電阻的阻值之比為 =123,電流表、和的內(nèi)電阻均可忽略,它們的讀數(shù)分別為 、和則= .如果把圖中的電流表和換成內(nèi)阻非常大的電壓表和,則它們的示數(shù)和及總電壓U的比值U= . 【解析】 解答本題的關(guān)鍵是正確分析電路的結(jié)構(gòu).我們把原圖中各結(jié)點(diǎn)分別標(biāo)上字母,如圖(1)所示.由于三個(gè)電流表的內(nèi)阻都可以忽略,可以認(rèn)為各電流表的兩端的電勢是相等的,即圖中A點(diǎn)與C點(diǎn)電勢相等,B點(diǎn)與D點(diǎn)電勢相等,為此我們確定三個(gè)電阻是并聯(lián)的,不畫電流表的等效電路圖如圖(2)所示,畫出電流表的等效電路圖如圖(3)所示. 從圖(2)可以看出,三電阻是并聯(lián)在電路中的,因此通過三電阻的電流之比32. 從圖(3)可以看出,電流表測量的是通過和的電流,電流表測量的是通過和的電流,而測量的是通過干路的總電流,因此 =5911. 如果把原圖中的電流表和換成內(nèi)阻非常大的電壓表和則三個(gè)電阻是串聯(lián)在電路中的,電壓表測量的是電阻和兩端的電壓,而電壓表測量的是電阻和兩端的電壓,因此U=356. 【答案】5 9 11 3 5 6 課后作業(yè)夯基(時(shí)間:45分鐘 必做題滿分:100分 選做題:10分) 一、不定項(xiàng)選擇題(本題共8小題,每小題8分,共64分.選對但不全的得5分) 1.元件A、B、C的伏安曲線如圖所示,三個(gè)元件在相同的電壓作用下,相同時(shí)間內(nèi)發(fā)出的熱量、之間的關(guān)系是( ) A. B. C. D.因A、C是非線性元件,故無法判斷 【解析】 根據(jù)題圖可知,電壓相同時(shí),電流因Q=UIt,所以. 【答案】 B 2.在神經(jīng)系統(tǒng)中,把神經(jīng)纖維分為有髓鞘和無髓鞘兩大類,現(xiàn)代生物學(xué)認(rèn)為,髓鞘是由多層類脂物質(zhì)髓質(zhì)累積而成,具有很大的電阻,經(jīng)實(shí)驗(yàn)測得髓質(zhì)的電阻率為.某生物體中某段髓質(zhì)神經(jīng)纖維可看做高20 cm、半徑為4 cm的圓柱體,當(dāng)在其兩端加上電壓U=100 V時(shí),該神經(jīng)發(fā)生反應(yīng),則引起神經(jīng)纖維產(chǎn)生感覺的最小電流為( ) A.0.31 B.0.62 C.0.15 D.0.43 【解析】 由電阻定律,圓柱體的電阻為由歐姆定律代入數(shù)值得I=0.31 ,A正確. 【答案】 A 3.家用電器即使沒有使用,只要插頭插在電源上處于待機(jī)狀態(tài),就會(huì)消耗電能.根據(jù)下表提供的數(shù)據(jù),估算這些電器待機(jī)1天耗電約為( ) A.0.3度B. 0.6度C.0.9度D. 1.2度 【解析】 題中所述用電器一天耗電W=Pt=(4 600 J=9. J,耗電度數(shù)為度=0.3度,選項(xiàng)A正確. 【答案】A 4.如圖所示,因線路故障,接通開關(guān)K時(shí),燈和L均不亮,用電壓表測得4 V由此可知開路處為A燈 B. L C .變阻器 D.不能確定解析：=4v說明c-a-b-d通路，排除掉A，B選項(xiàng)；=0說明b-a-c-d某處斷路，綜上只能是變阻器開路，C正確。5 如圖所示,厚薄均勻的矩形金屬薄片邊長ab=10 cm,bc=5 cm,當(dāng)將A與B接入電壓為U的電路中時(shí),電流強(qiáng)度為1 A,若將C與D接入電壓為U的電路中,則電流為 ( ) A.4 AB.2 AC.AD. A 【解析】 設(shè)金屬薄片厚度為h,當(dāng)將A與B接入電壓為U的電路中時(shí)將C與D接入電壓為U的電路中二式相除得: =4 A,選A. 【答案】 A 6.投影儀的光源是強(qiáng)光燈泡,發(fā)光時(shí)必須用風(fēng)扇給予降溫.現(xiàn)設(shè)計(jì)投影儀的簡易電路,要求:帶動(dòng)風(fēng)扇的電動(dòng)機(jī)先啟動(dòng)后,燈泡才可以發(fā)光;電動(dòng)機(jī)未啟動(dòng)時(shí),燈泡不可以發(fā)光.電動(dòng)機(jī)的電路元件符號是,則下圖中符合設(shè)計(jì)要求的是 ( ) 【解析】 (1)電動(dòng)機(jī)和燈要能各自獨(dú)立工作,互不影響,兩者必須是并聯(lián). (2)要能保證電動(dòng)機(jī)先啟動(dòng).設(shè)計(jì)A是串聯(lián);設(shè)計(jì)B是電動(dòng)機(jī)和燈泡同時(shí)工作;設(shè)計(jì)C中若先合上燈不亮,電動(dòng)機(jī)也不啟動(dòng),若先合上S電動(dòng)機(jī)先啟動(dòng),再合上燈泡才工作,符合設(shè)計(jì)要求;設(shè)計(jì)D中若合上S后,先合上燈泡就開始工作,而電動(dòng)機(jī)還沒啟動(dòng),不符合要求. 【答案】 C 7.(2011江蘇鎮(zhèn)江模擬)如圖所示,電阻 =20 ,電動(dòng)機(jī)繞線電阻 . 當(dāng)電鍵S斷開時(shí),電流表的示數(shù)是I=0.5 A,當(dāng)電鍵S合上后,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來,電路兩端的電壓不變,此時(shí)電流表的示數(shù)I和電路消耗的電功率P應(yīng)滿足( ) A.I=1.5 AB.I<1.5 A C.P=15 WD.P<15 W 【解析 】 S斷開時(shí),電路兩端的電壓U=I V.S合上后,流過電動(dòng)機(jī)的電流I< A,則電流表的示數(shù)I=I+I<1.5 A,電路消耗的電功率P=IU<15 W,選項(xiàng)BD正確. 【答案】 BD 8.如圖所示電路,電流表和A為兩個(gè)相同的毫安表,當(dāng)電路兩端接某一恒定電壓的電源時(shí),A的示數(shù)為3 mA,A的示數(shù)為2 mA.現(xiàn)將A改接在所在支路上,如圖中虛線所示,再接入原來的恒定電壓電源,那么,關(guān)于與A的示數(shù)情況,以下說法正確的是( ) A.示數(shù)增大示數(shù)增大 B.示數(shù)增大示數(shù)減小 C.示數(shù)增大示數(shù)不一定減小 D.示數(shù)不一定增大,A示數(shù)也不一定增大 【解析】 由電流表示數(shù)知將A改接在所在支路上,兩支路電阻差別更大,并聯(lián)部分阻值一定減小,則A示數(shù)增大所在支路原來的電流為1 mA,現(xiàn)在這個(gè)支路電阻更大,所以這個(gè)支路電流就更小了,所以A示數(shù)減小,選B. 【答案】 B 二、論述計(jì)算題(本題共2小題,共36分) 9.(18分)如圖為摩托車轉(zhuǎn)向燈光電路,S為轉(zhuǎn)向開關(guān),它是三擲開關(guān).D為轉(zhuǎn)向指示燈(裝在儀表內(nèi)).、為前后兩個(gè)右轉(zhuǎn)向燈、為前后兩個(gè)左轉(zhuǎn)向燈.已知電源電壓為6 V,內(nèi)阻不計(jì),四只轉(zhuǎn)向燈用”6 V 15 W”的燈泡,D用”6 V 1 W”的小燈泡. 試判斷:當(dāng)轉(zhuǎn)向開關(guān)S與1連通時(shí)電路中各燈的發(fā)光情況?要求通過計(jì)算說明. 【解析】 轉(zhuǎn)向開關(guān)S與1連通時(shí)電路中各燈的發(fā)光情況:前后右轉(zhuǎn)向燈、正常發(fā)光,指示燈D正常發(fā)光,左指示燈不發(fā)光. (3分) 轉(zhuǎn)向燈電阻/ =2.4 . (3分) 指示燈電阻/ =36 . (3分) 每只右轉(zhuǎn)向燈均獲得6 V電壓,正常發(fā)光; (3分) 每只左轉(zhuǎn)向燈獲得電壓.2 V遠(yuǎn)小于正常發(fā)光電壓6 V,所以不能發(fā)光. (3分) 指示燈獲得電壓.8 V接近正常發(fā)光電壓6 V,基本上正常發(fā)光. (3分) 【答案】 前后右轉(zhuǎn)向燈、正常發(fā)光,指示燈D正常發(fā)光,左指示燈不發(fā)光. 10.(18分)電熱毯、電飯鍋等是人們常用的電熱式家用電器,它們一般具有加熱和保溫功能,其工作原理大致相同.圖為某種電熱式電器的簡化電路圖,主要元件有電阻絲、和自動(dòng)開關(guān)S. (1)當(dāng)自動(dòng)開關(guān)S閉合和斷開時(shí),用電器分別處于什么狀態(tài)? (2)用電器由照明電路供電(U=220 V),設(shè)加熱時(shí)用電器的電功率為400 W,保溫時(shí)用電器的電功率為40 W,則和分別為多大? (3)若將圖中的自動(dòng)開關(guān)S換成理想的晶體二極管D,如圖所示,其他條件不變,求該用電器工作1小時(shí)消耗的電能. 【解析】 (1)S閉合,處于加熱狀態(tài);S斷開,處于保溫狀態(tài). (3分) (2)由電功率公式得 加熱時(shí): (3分) 保溫時(shí): (3分) 聯(lián)立二式得 089. (3分) (3)理想的晶體二極管具有單向?qū)щ姷奶攸c(diǎn),當(dāng)二極管正向?qū)щ姇r(shí),用電器處于加熱狀態(tài),電流反向時(shí),二極管沒有電流通過,用電器處于保溫狀態(tài) .22 (或7. J). (6分) 【答案】 (1)加熱 保溫 (2)121 1 089 (3)0.22 (或 7. J) 三、選做題(10分) 11.A、B兩地間鋪有通信電纜,長為L,它是由兩條并在一起彼此絕緣的均勻?qū)Ь€組成的,通常稱為雙線電纜.在一次事故中經(jīng)檢查斷定是電纜上某處的絕緣保護(hù)層損壞,導(dǎo)致兩導(dǎo)線之間漏電,相當(dāng)于該處電纜的兩導(dǎo)線之間接了一個(gè)電阻.檢查人員經(jīng)過下面的測量可以確定損壞處的位置: (1)令B端的雙線斷開,在A處測出雙線兩端間的電阻; (2)令A(yù)端的雙線斷開,在B處測出雙線兩端的電阻; (3)在A端的雙線間加一已知電壓在B端用內(nèi)阻很大的電壓表測出兩線間的電壓. 試由以上測量結(jié)果確定損壞處的位置. 【解析】 設(shè)雙線電纜每單位長度的電阻為r,漏電處的電阻為R,漏電處距A為x,題設(shè)測量過程可用如圖所示的電路表示, 則A、A間的電阻 (2分) B、B間的電阻R (2分) 當(dāng)A、A間加電壓時(shí),在B、B間用內(nèi)阻很大的電壓表測出的電壓等于R兩端電壓(電纜上近似看做無電流、電勢降落),根據(jù)歐姆定律有 (4分) 聯(lián)立解得. (2分) 【答案】 漏電處距 13