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1、第 1 节 电路的基本概念及规律第 1 节 电路的基本概念及规律 1.下列说法中正确的是( D ) A.由 R= 可知,电阻与电压、电流都有关系 B.由 R= 可知,电阻只与导体的长度和横截面积有关系 C.各种材料的电阻率都与温度有关,金属的电阻率随温度的升高而 减小 D.所谓超导现象,就是当温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时,导体的电阻率突然变 为零的现象 解析:R= 是电阻的定义式,R 与电压和电流无关,选项 A 错误;而 R= 是电阻的决定式,即电 阻与,l,S 都有关系,选项 B 错误;电阻率都与温度有关,金属的电阻率随温度的升高而增大, 选项 C 错误;当温度降低到接近绝对零度的
2、某个临界温度时,导体的电阻率突然变为零的现 象叫超导现象,选项 D 正确. 2.下图中的四个图像,最能正确地表示家庭常用的白炽灯泡在不同电压下消耗的电功率 P 与 电压平方 U2之间函数关系的是( C ) 解析:白炽灯泡为纯电阻,其电功率 P=,但随着电压和灯泡工作时间的增加,灯丝电阻会增 大,P U2图像会向下弯曲,选项 C 正确. 3.现有一段长为 L、电阻为 R 的均匀电阻丝,把它拉成 3L 长的均匀细丝后,切成等长的三段, 然后把它们并联在一起,其电阻值为( D ) A. B.3R C. D.R 解析:根据 R= 可知,原电阻丝被拉长 3 倍后的总阻值为 9R,再切成三段后每段的阻值为
3、 3R, 把它们并联后的阻值为 R,选项 D 正确. 4.(2018江西七校联考)如图所示电路中,a,b两点与一个稳压直流电源相接,当滑动变阻器 的滑片 P 向 d 端移动一段距离时,下列电路中的电流表读数会变小的是( B ) 解析:选项 A,C,D 中,滑动变阻器连入电路中的有效部分为滑片 P 右侧部分,当滑动变阻器的 滑片P向d端移动时,滑动变阻器阻值减小,电路中的电流将会增大;而选项B中,滑动变阻器 连入电路中的有效部分为滑片P左侧部分,当滑动变阻器的滑片P向d端移动时,滑动变阻器 阻值增大,电路中的电流将会减小,选项 B 正确. 5.如图所示,P 是一个表面均匀镀有很薄电热膜的长陶瓷管
4、,直径为 D,其镀膜的长度为 L,镀 膜的厚度为 d.管两端有导电金属箍 M,N.现把它接入电路中,测得它两端电压为 U,通过它的 电流为 I.则镀膜材料的电阻率为( C ) A. B. C. D. 解析:根据部分电路欧姆定律 I= ,得 R= ,又根据电阻定律 R= ,其中 S=( +d)2-( )2=(D+d)dDd,解得=,故选项 C 正确. 6.如图所示为甲、乙两灯泡的 I U 图像,根据图像计算甲、乙两灯泡并联在电压为 220 V 的 电路中,实际发光的功率分别为( C ) A.15 W 30 W B.30 W 40 W C.40 W 60 W D.60 W 100 W 解析:两灯泡
5、并联在电压为 220 V 的电路中,则每只灯泡两端的电压均为 220 V,根据 I U 图像 可知,甲灯工作时的电流约为 I甲=0.18 A,乙灯实际工作时的电流约为 I乙=0.27 A,所以它们 的功率分别为 P甲=I甲U= 0.18220 W40 W,P乙=I乙U=0.27220 W60 W,选项 C 正确. 7.(2018河北唐山一模)(多选)在如图所示电路中,电源内阻忽略不计,闭合开关 S,滑动变 阻器的滑片位于a点时,两理想电表的读数分别为U1,I1,滑动变阻器的滑片位于b点时,两理 想电表的读数分别为 U2,I2.下列判断正确的是( BD ) A.U1U2,I1R2 C.U12,R
6、1R2D.12,R1R2 解析:由部分电路欧姆定律并结合图像可得 U1=IR1=3 0-20=0,U2=IR2 =20-0=20,故 R1l,所以12.综上可得,选 项 A 正确. 15.(2018北京房山区模拟)电荷的定向移动形成电流,电流是物理量中的基本量之一.电流 载体称为载流子,大自然有很多种承载电荷的载流子,例如,金属导体中可自由移动的电子、 电解液内的离子、等离子体内的正负离子,半导体中的空穴,这些载流子的定向移动,都可形 成电流. (1)电子绕氢原子核做圆周运动时,可等效为环形电流,已知静电力常量为 k,电子的电荷量 为e,质量为m,电子在半径为r的轨道上做圆周运动.试计算电子绕
7、氢原子核在该轨道上做圆 周运动形成的等效电流大小; (2)如图,AD 表示一段粗细均匀的一段导体,两端加一定的电压,导体中的自由电荷沿导体定 向移动的速率为v,设导体的横截面积为S,导体每单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电 荷所带的电荷量为 e.试证明导体中电流 I=neSv; (3)有一圆柱形的纯净半导体硅,其横截面积为 2.5 cm2,通有电流 2 mA 时,其内自由电子 定向移动的平均速率为 7.510-5 m/s,空穴定向移动的平均速率为 2.510-5 m/s.已知硅的 密度为2.4103 kg/m3,摩尔质量是28.电子的电荷量e=-1.610-19 C,空穴和电子总是成对 出
8、现,它们所带电荷量相等,但电性相反,阿伏加德罗常数为N0=6.021023 mol-1.若一个硅原 子至多只释放一个自由电子,试估算此导体材料平均多少个硅原子才有一个硅原子释放出自 由电子? 解析:(1)电子绕核做圆周运动,所需的向心力由核对电子的库仑引力来提供, 根据= 又 I= = 解得 I=. (2)导体中电流大小 I= ,t 时间内电荷定向移动的距离为 vt,则其体积为 Svt,通过导体某一 截面的自由电子数为 nSvt,该时间内通过导体该截面的电量 q=nSvte,则 I=neSv. (3)设此半导体单位体积内有 n 个自由电子,同时也将有 n 个空穴;以 v1,v2分别表示半导体 中空穴和自由电子的定向移动速率,I1和 I2分别表示半导体中空穴和自由电子形成的电流, 则有 I1=nev1S I2=nev2S 总电流 I=I1+I2 由此可得 n= 设单位体积内硅原子数为 N,则 N=N0 则=, 代入数据解得=103. 答案:(1) (2)见解析 (3)103