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【与名师对话】2013届高考物理总复习 课时作业21 新人教版选修3-1

时间:2012-10-03


课时作业(二十一)
(分钟:45 分钟 满分:100 分) 一、选择题(每小题 7 分,共 70 分) 1.一根粗细均匀的导线,两端加上电压 U 时,通过导线的电流为 I,导线中自由电子 1 定向移动的平均速率为 v,若将导线均匀拉长,使它的横截面的半径变为原来的 ,再给它 2 两端加上电压 U,则( ) I A.通过导线的电流为 4 I B.通过导线的电流为 16 v C.导线中自由电子定向移动的速率为 4 v D.导线中自由电子定向移动的速率为 2 1 [解析] 导线被拉长后,其横截面积变小,变为原来的 ,由 V=Sl 可知其长度变为原 4 l 来的 4 倍,由 R=ρ 可知其电阻增大为原来的 16 倍,则加上相同的电压 U 时,电流会变为 S 1 原来的 ,A 项错误,B 项正确;又根据 I=neSv,导线被拉长后,n、e 不变,I 变为原来 16 1 1 1 的 ,S 变为原来的 ,故 v 变为原来的 ,C 项正确,D 项错误. 16 4 4 [答案] BC

2.在如右图所示的电路中,AB 为粗细均匀、长为 L 的电阻丝,以 A、B 上各点相对 A 点的电压为纵坐标, 各点离 A 点的距离 x 为横坐标, U 随 x 变化的图线应为下图中的( 则 )

x [解析] 根据电阻定律,横坐标为 x 的点与 A 点之间的电阻 R=ρ ,这两点间的电压 U S x =IR=Iρ (I 为电路中的电流,它是一个定值),故 U 跟 x 成正比例关系,故选 A. S [答案] A 3.把六个相同的小灯泡接成如下图甲、乙所示的电路,调节变阻器使灯泡正常发光, 甲、乙两电路所消耗的功率分别用 P 甲和 P 乙表示,则下列结论中正确的是( )

用心

爱心

专心

1

A.P 甲=P 乙 C.P 乙=3P 甲

B.P 甲=3P 乙 D.P 乙>3P 甲

[解析] 设各灯泡正常工作时的电流为 I,则甲电路的总电流为 I 甲=3I,乙电路的总电 流为 I 乙=I,所以由 P=UI 得 P 甲=3P 乙,应选 B. [答案] B

4.(2011· 九江月考)在电喷汽车的进气管道中,广泛地使用着一种叫“电热丝式空气流 量传感器”的部件,其核心部分是一种用特殊的合金材料制作的电热丝.如右图所示,当进 气管道中的冷空气流速越大时, 电阻 R 两端的电压 U0 就变得越高, 反之, 电压 U0 就越低. 这 样, 管道内空气的流量就转变成了可以测量的电压信号, 便于汽车内的电脑系统实现自动控 制,如果将这种电热丝从汽车的进气管道中取出,放在实验室中测量,这种电热丝的伏安特 性曲线,得到结果正确的是( )

[解析]

电阻 R 两端的电压 U0 越高,电流 I 就越大,由闭合电路欧姆定律得 I=

E ,则电热丝的电阻越小,符合这个规律的图是 C. R+r+R电热 [答案] C 5.(2010· 福州模拟)在高速公路隧道内两侧的电灯泡不易更换,为了延长电灯泡的使用 寿命,一个接口处通常安装两个完全相同的灯泡,下列说法正确的是( A.两个灯泡串联 B.两个灯泡并联 C.每个灯泡实际消耗的功率是其额定功率的四分之一
用心 爱心 专心 2

)

D.每个灯泡实际消耗的功率大于其额定功率的四分之一 [解析] 两个灯泡串联,每个灯泡承担的电压为 220 V/2=110 V,低于额定电压,灯泡 不易损坏;由 P=U2/R,U 变为原来的 1/2,由于灯丝较正常发光时温度偏低,故灯丝电阻 较正常发光时小,所以每个灯泡实际消耗的功率大于其额定功率的四分之一.故选项 A、D 正确. [答案] AD 6.(2011· 烟台月考)下面列出不同品牌的电视机、电风扇、空调机和电冰箱铭牌上的主 要项目:

根据铭牌上提供的信息,试判断下列说法正确的是( A.正常工作时电风扇中流过的电流最小 B.正常工作时电风扇消耗的电功率最小

)

C.在 24 小时内正常使用的电冰箱比连续运转的电风扇耗电多 D.在 24 小时内正常使用的电冰箱比连续运转的电风扇耗电少 [解析] 由 P=UI 得空调机的额定功率 P 空=1364 W,所以正常工作时电风扇消耗的电 功率最小,电流也最小,故 A、B 均对;由于在 24 小时内电冰箱的耗电量 W=0.8 kW· h, 而电风扇的耗电量 W=Pt=65×24 W· h=1.56 kW· h,所以 C 错,D 对. [答案] ABD

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, 如右图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( A.25 W C.75 W B.50 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,C 项正确. [答案] C
用心 爱心 专心 3

8.“神舟”七号载人飞船上的电子仪器及各种动作的控制都是靠太阳能电池供电的. 由于光照而产生电动势的现象称为光伏效应. “神舟”飞船上的太阳能电池就是依靠光伏效 应设计的单晶硅太阳能电池. 在正常照射下,太阳能电池的光电转换效率可达 23%.单片单 晶硅太阳能电池可产生 0.6 V 的电动势,可获得 0.1 A 的电流,则每秒照射到这种太阳能电 池上的太阳光的能量是( A.0.24 J C.0.26 J ) B.0.25 J D.0.28 J

[解析] 根据 W=UIt 可得每秒太阳能电池产生的能量为 W=0.6×0.1×1 J=0.06 J,设 太阳能每秒照射的能量为 Q,则由能的转化和守恒定律得 Q×23%=W,所以 Q=0.26 J. [答案] C 9.在显像管的电子枪中,从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为 U 的加速电场, 设其初速度为零,经加速后形成横截面积为 S、电流为 I 的电子束.已知电子的电荷量为 e、 质量为 m,则在刚射出加速电场时,一小段长为 Δl 的电子束内的电子个数是( IΔl A. eS I C. eS m 2eU m 2eU IΔl B. e ISΔl D. e m 2eU m 2eU )

q neSvt [解析] 设单位体积电子束中含有的电子个数为 n, 由电流的定义得 I= = =neSv, t t I 1 I 所以 n= ,电子经电场加速后,满足 eU= mv2,得 n= eSv 2 eS IΔl 电子个数为 N=nΔlS= e [答案] B m ,故选项 B 正确. 2eU m ,长为 Δl 的电子束内的 2eU

10.阻值较大的电阻 R1 和 R2,串联后,接入电压为 U 的恒定电路中,如右图所示.现 用同一电压表依次测量 R1 和 R2 的电压,测量值分别为 U1 与 U2,已知电压表内阻、R1 和 R2 相差不大.则( U 1 R1 C. = U 2 R2 ) B.U1+U2<U U 1 R1 D. ≠ U 2 R2 A.U1+U2=U

[解析] 设电压表的内阻为 Rv,测 R1 的电压时, U1= U R 1R v R1Rv × = U R1Rv R1+Rv R1Rv+R1R2+R2Rv +R2 R1+Rv U R2Rv × R2Rv R2+Rv +R1 R2+Rv

测 R2 的电压时,U2=



R2Rv U R1Rv+R1R2+R2Rv
用心 爱心 专心 4

U1+U2=

?R1+R2?Rv U<U,故选项 B 正确; ?R1+R2?Rv+R1R2

U 1 R1 = ,选项 C 正确. U 2 R2 [答案] BC 二、非选择题(共 30 分)

11.(12 分)有一种“电测井”技术,用钻头在地上钻孔,通过在钻孔中进行电学特性测 量,可以反映地下的有关情况,如图为一钻孔,其形状为圆柱体,半径为 10 cm.设里面充满 浓度均匀的盐水, 其电阻率 ρ=0.314 Ω·m.现在钻孔的上表面和底部加上电压测得 U=100 V, I=100 mA,求该钻孔的深度. U 100 3 [解析] 设该钻孔内的盐水的电阻为 R,由 R= ,得 R= 由电阻 - Ω=10 Ω I 100×10 3 l 定律 R=ρ , S l=
3 2 RS 10 ×3.14×0.1 = m=100 m. ρ 0.314

[答案] 100 m 12.(18 分)一台电风扇,内阻为 20 Ω,两端加 220 V 电压后正常工作,消耗功率 66 W, 求: (1)电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少? (2)电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少?转化为内能的功率是多少?电动机 的效率是多少? (3)如果接上电源后,电风扇的扇叶被卡住,不能转动,这时通过电动机的电流以及电 动机消耗的电功率和发热功率是多少? P 66 [解析] (1)因为 P 入=IU 所以 I= = A=0.3 A U 220 (2)电风扇正常工作时转化为内能的功率为 P 内=I2R=0.32×20 W=1.8 W 电风扇正常工作时转化为机械能的功率为 P 机=P 入-P 内=66 W-1.8 W=64.2 W 电风扇正常工作时的效率为: W机 P机 64.2 η= = = ×100%≈97.3%. W总 P入 66 (3)电风扇的扇叶被卡住后通过电风扇的电流为 U 220 I= = A=11 A R 20 电动机消耗的电功率为 P=IU=11×220 W=2420 W
用心 爱心 专心 5

电动机发热功率为 P 内=I2R=112×20 W=2420 W. [答案] (1)0.3 A 拓展题: (2)64.2 W 1.8 W 97.3% (3)11 A 2420 W 2420 W

(2011· 大连测试)如图所示,用半径为 0.4 m 的电动滚轮在长薄铁板的上表面压轧一道 浅槽.薄铁板的长为 2 m、质量为 10 kg.已知滚轮与铁板、铁板与工作台面间的动摩擦因数 分别为 0.3 和 0.1.铁板从一端放入工作台的滚轮下,工作时滚轮对铁板产生恒定的竖直向下 的压力为 100 N,在滚轮的摩擦作用下铁板由静止向前运动并被压轧出一浅槽.已知滚轮转 动的角速度恒为 5 rad/s,g=10 m/s2.求:(1)铁板和滚轮分离时铁板的速度; (2)加工一块这样的铁板,电动机要消耗多少电能?(不考虑电动机自身的能耗) [解析] (1)开始滚轮给铁板向前的滑动摩擦力: F1=μ1F1N=0.3×100 N=30 N 工作台给铁板的摩擦阻力: F2=μ2F2N=0.1×(100+10×10) N=20 N 设加速过程铁板达到的最大速度为 v,由动能定理得: 1 F1· 2· mv2 l-F l= 2 解得 v=2 m/s 又滚轮速度 v0=ωr=2 m/s 即铁板正好向前滑行 2 m 时达到滚轮速度,因而在铁板和滚轮分离时恰好与滚轮共速, 分离速度为 2 m/s. (2)在铁板向前滑行 2 m 过程中,电动机消耗的电能转化为三部分:铁板和滚轮的相对 滑动产生的内能、铁板与地面的滑动产生的内能及铁板增加的动能. Q1=F1l=30×2 J=60 J Q2=F2l=20×2 J=40 J 1 1 Ek= mv2= ×10×22 J=20 J 2 2 所以加工一块这样的铁板,电动机需消耗的电能 E=Q1+Q2+Ek=120 J. [答案] (1)2 m/s (2)120 J

用心

爱心

专心

6


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