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MC1-0988-将一个电阻为 R 的负载接到电压为 U 的电源上。关于负载中的电流 I 及负载所消耗的功率P,以下描述正确的是:(“x^m”表示“x 的 m 次方”)

MC1-0988 考查已知电阻 R 与电压 U 求电流和功率。由欧姆定律电流等于电压除以电阻,代入功率定义式得功率等于电压平方除以电阻。十二伏接二十四欧得零点五安、六瓦。功率量纲必须是瓦特,勿与电能混淆。

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【题目编号】MC1-0988

【题目】将一个电阻为 R 的负载接到电压为 U 的电源上。关于负载中的电流 I 及负载所消耗的功率P,以下描述正确的是:(“x^m”表示“x 的 m 次方”)

【答案】A

[A]I=U/R; P=U^2/R

[B]I=U/R; P=U/R

[C]I=R/U; P=U^2×R

[D]I=R/U; P=U×R

考点速览

这道题考的是欧姆定律与电功率最基础的换算:已知电阻 R 和它两端的电压 U,求电流 I 与功率 P。它是整个电学计算题的起点,后续的串并联、倍数关系、电压百分比变化题都从这里一步步推出来。题干用"x^m 表示 x 的 m 次方"提示了平方记法,正确答案的功率项是电压的平方除以电阻,这也暗示了功率与电压的二次方关系。

原理与依据

欧姆定律(Ohm's law)是一条实验规律,表述为流过导体的电流与导体两端的电压成正比、与导体的电阻成反比,写成公式是电流等于电压除以电阻。电流的单位是安培,电压的单位是伏特,电阻的单位是欧姆,三者之间的换算关系是整个电路计算的基础。给定电压和电阻,电流就是电压除以电阻,这是本题电流项的唯一正确答案。

电功率的通用定义式是功率等于电压与电流的乘积,单位是瓦特。瓦特的含义可以直接从单位看出来:一瓦特等于一伏特乘一安培,也就是单位时间内转移的电能。把欧姆定律代入功率定义式,消去电流,就得到功率等于电压的平方除以电阻。也就是说,已知电压和电阻时,功率等于电压平方除以电阻,这是纯电阻负载下最常用的功率表达式。

用一组具体数字验证:一个十二伏电源接一个二十四欧的电阻,电流等于十二除以二十四,得零点五安;功率等于十二的平方除以二十四,即一百四十四除以二十四,得六瓦。再用功率等于电压乘电流交叉核对,十二伏乘零点五安同样等于六瓦,两式完全一致。这个例子说明平方关系不是凭空出现的,而是从两个基本式联立推导出来的必然结果。

逐项辨析

选项 A:电流等于电压除以电阻,功率等于电压平方除以电阻,两项都与推导一致,正确。

选项 B:电流对,但功率错写成电压除以电阻。电压除以电阻的量纲是伏特除以欧姆,结果恰好是安培、是电流,不是瓦特,把它当成功率在量纲上就站不住脚,错误。

选项 C:电流把分子分母写颠倒了,写成电阻除以电压。电流应当随电压增大而增大、随电阻增大而减小,此式方向完全相反;功率写成电压平方乘电阻,量纲是伏特平方乘欧姆,也不是瓦特,错误。

选项 D:电流同样写成电阻除以电压,方向颠倒;功率写成电压乘电阻,量纲是伏特乘欧姆,也不等于瓦特,错误。

易混淆点

最容易出错的是功率里平方到底落在哪。已知电压和电阻时是电压平方除以电阻,平方在电压上、除以电阻;已知电流和电阻时才是电流平方乘电阻,平方在电流上、乘以电阻。两个式子都源于功率等于电压乘电流,只是代入的欧姆定律形式不同。判断办法很直接:先看题目给了哪个量,给了电压和电阻就用电压平方除以电阻,给了电流和电阻就用电流平方乘电阻。另一个要区分的是电功率与电能:功率是单位时间的做功快慢,单位瓦特;电能是功率乘以时间,单位瓦时或千瓦时,两者不可混用。

应试要点

记两条硬判据:电流等于电压除以电阻,功率等于电压平方除以电阻。做选项判断时先做量纲检查,功率的单位必须是瓦特,凡是用电压除以电阻、电压乘电阻冒充功率的选项一律排除。

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