专题九 恒定电流.docx
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专题九恒定电流
专题九 恒定电流
考纲解读
考点
内容
要求
高考示例
常考题型
预测热度
部分电路欧姆定律与电阻定律
欧姆定律
Ⅱ
2017上海单科,9,4分
2015安徽理综,17,6分
选择题
计算题
★★★
电阻定律
Ⅰ
电阻的串联、并联
Ⅰ
电功与电热
电功率、焦耳定律
Ⅰ
—
—
★☆☆
闭合电路欧姆定律
电源的电动势和内阻
Ⅱ
2016北京理综,19,6分
2016江苏单科,8,4分
2015北京理综,24,20分
选择题
计算题
★★★
闭合电路的欧姆定律
Ⅱ
分析解读 本专题研究部分电路与闭合电路。
研究各种电路所加电压、电流及消耗的功率所遵循的规律。
复习中应理清各个基本概念,熟记各公式,明确各公式的适用条件。
由于本专题知识与实际生活联系密切,必须要加强培养用物理知识解决实际问题的能力,同时深刻理解并熟练掌握各相关实验的基本原理,加强对基本仪器使用的复习以及对设计实验方法的迁移运用。
本专题知识经常与后面的电磁感应、交流电知识相结合。
运用相关的电路知识、运动学规律、能量守恒来解决一些综合题是高考中又一重点和难点。
命题探究
当开关S断开时等效电路如图1所示,电容器C两极板间的电压U=
E,所带的电荷量Q1=CU=
CE;当开关S闭合时等效电路如图2所示,电容器C两极板间的电压U'=
E,所带的电荷量Q2=
CE。
所以
=
C项正确。
图1 图2
五年高考
考点一 部分电路欧姆定律与电阻定律
1.（2017上海单科,9,4分）将四个定值电阻a、b、c、d分别接入电路,测得相应的电流、电压值如图所示。
其中阻值最接近的两个电阻是（ ）
A.a和bB.b和d
C.a和cD.c和d
答案 A
2.（2015安徽理综,17,6分）一根长为L、横截面积为S的金属棒,其材料的电阻率为ρ,棒内单位体积自由电子数为n,电子的质量为m,电荷量为e。
在棒两端加上恒定的电压时,棒内产生电流,自由电子定向运动的平均速率为v,则金属棒内的电场强度大小为（ ）
A.
B.
C.ρnevD.
答案 C
3.（2015北京理综,19,6分）如图所示,其中电流表A的量程为0.6A,表盘均匀划分为30个小格,每一小格表示0.02A;R1的阻值等于电流表内阻的
;R2的阻值等于电流表内阻的2倍。
若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值,则下列分析正确的是（ ）
A.将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.04A
B.将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.02A
C.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.06A
D.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.01A
答案 C
4.（2013安徽理综,19,6分）用图示的电路可以测量电阻的阻值。
图中Rx是待测电阻,R0是定值电阻,
是灵敏度很高的电流表,MN是一段均匀的电阻丝。
闭合开关,改变滑动头P的位置,当通过电流表
的电流为零时,测得MP=l1,PN=l2,则Rx的阻值为（ ）
A.
R0B.
R0C.
R0D.
R0
答案 C
考点二 电功与电热
考点三 闭合电路欧姆定律
1.（2016江苏单科,8,4分）（多选）如图所示的电路中,电源电动势为12V,内阻为2Ω,四个电阻的阻值已在图中标出。
闭合开关S,下列说法正确的有（ ）
A.路端电压为10V
B.电源的总功率为10W
C.a、b间电压的大小为5V
D.a、b间用导线连接后,电路的总电流为1A
答案 AC
2.（2016北京理综,19,6分）某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻,他们提出的实验方案中有如下四种器材组合。
为使实验结果尽可能准确,最不可取的一组器材是（ ）
A.一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器
B.一个伏特表和多个定值电阻
C.一个安培表和一个电阻箱
D.两个安培表和一个滑动变阻器
答案 D
3.（2013上海单科,24,10分）如图,电路中三个电阻R1、R2和R3的阻值分别为R、2R和4R。
当电键S1断开、S2闭合时,电源输出功率为P0;当S1闭合、S2断开时,电源输出功率也为P0。
则电源电动势为 ;当S1、S2都断开时,电源的总功率为 。
答案 3
P0
4.（2015北京理综,24,20分）真空中放置的平行金属板可以用作光电转换装置,如图所示。
光照前两板都不带电。
以光照射A板,则板中的电子可能吸收光的能量而逸出。
假设所有逸出的电子都垂直于A板向B板运动,忽略电子之间的相互作用。
保持光照条件不变。
a和b为接线柱。
已知单位时间内从A板逸出的电子数为N,电子逸出时的最大动能为Ekm。
元电荷为e。
（1）求A板和B板之间的最大电势差Um,以及将a、b短接时回路中的电流I短。
（2）图示装置可看做直流电源,求其电动势E和内阻r。
（3）在a和b之间连接一个外电阻时,该电阻两端的电压为U。
外电阻上消耗的电功率设为P;单位时间内到达B板的电子,在从A板运动到B板的过程中损失的动能之和设为ΔEk。
请推导证明:
P=ΔEk。
（注意:
解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题中做必要的说明）
答案
（1）
Ne
（2）
（3）外电阻两端的电压为U,则电源两端的电压也是U。
由动能定理,一个电子经电源内部电场后损失的动能
ΔEke=eU
设单位时间内有N'个电子到达B板,则损失的动能之和
ΔEk=N'ΔEke=N'eU
根据电流的定义,此时电源内部的电流
I=N'e
此时流过外电阻的电流也是I=N'e,外电阻上消耗的电功率
P=IU=N'eU
所以P=ΔEk
三年模拟
A组 2016—2018年模拟·基础题组
考点一 部分电路欧姆定律与电阻定律
1.（2018山西太原联考,4,4分）（多选）一根粗细均匀的金属导线,在其两端加上电压U时,通过导线的电流为I,导线中自由电子定向移动的平均速率为v,若将导线均匀拉长,使它的横截面半径变为原来的
再给它两端加上电压2U,则（ ）
A.通过导线的电流为
B.通过导线的电流为
C.导线中自由电子定向移动的速率为
D.导线中自由电子定向移动的速率为
答案 AD
2.（2017湖北恩施一中摸底,9,4分）（多选）工业生产中需要物料配比的地方常用“吊斗式”电子秤,图甲所示的是“吊斗式”电子秤的结构图,其中实现称质量的关键性元件是拉力传感器。
拉力传感器的内部电路如图丙所示,R1、R2、R3是定值电阻,R1=20kΩ,R2=10kΩ,R0是对拉力敏感的应变片电阻,其电阻值随拉力变化的图像如图乙所示,已知料斗重1×103N,没装料时Uba=0,g取10m/s2。
下列说法中正确的是（ ）
A.R3阻值为40kΩ
B.装料时,R0的阻值逐渐变大,Uba的值逐渐变小
C.拉力越大应变片电阻阻值也越大,传感器的示数也越大
D.应变片的作用是把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量
答案 AC
3.（2016四川雅安模拟）给装在玻璃管内的水银柱加一电压,则通过水银柱的电流为0.1A,若将这些水银倒入一个内径为前者2倍的玻璃管内,接在同一电压上,则通过水银柱的电流为多少?
答案 1.6A
考点二 电功与电热
1.（2018东北三校联考,6,4分）如图所示,R1和R2都是4W、100Ω的电阻,R3是1W、100Ω的电阻,A、B两端允许消耗的最大电功率是（ ）
A.1.5WB.3WC.9WD.
W
答案 A
2.（2017河北唐山联考,13,4分）在如图甲所示的电路中,电源电动势为3.0V,内阻不计,A1、A2、A3为三个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,当开关S闭合后（ ）
甲
乙
A.通过A1的电流为通过A2的电流的2倍
B.A1的电阻为7.5Ω
C.A1消耗的电功率为0.75W
D.A2消耗的电功率为0.375W
答案 C
3.（2017湖南浏阳、攸县联考,6,4分）如图甲所示,在材质均匀的圆形薄电阻片上,挖出一个偏心小圆孔。
在彼此垂直的直径AB和CD两端引出四个电极A、B、C、D。
先后分别将A、B或C、D接在电压恒为U的电路上,如图乙和图丙所示。
比较两种接法中电阻片的热功率大小,下列选项正确的是（ ）
A.接在CD两端电阻片热功率大
B.两种接法电阻片热功率一样大
C.接在AB两端电阻片热功率大
D.无法比较
答案 A
4.（2018内蒙古包头联考,15,8分）如图,电源的电动势E=110V,电阻R1=21Ω,电动机绕组的电阻R0=0.5Ω,开关S1始终闭合。
当开关S2断开时,电阻R1的电功率是525W;当开关S2闭合时,电阻R1的电功率是336W,求:
（1）电源的内电阻;
（2）当开关S2闭合时电动机的效率。
答案
（1）1Ω
（2）86.9%
5.（2016河北五校联考）在如图甲所示的电路中,电阻R1和R2都是纯电阻,它们的U-I图线分别如图乙中Oa、Ob所示。
电源的电动势E=7.0V,内阻忽略不计。
（1）调节滑动变阻器R3,使电阻R1和R2消耗的电功率恰好相等,求此时电阻R1和R2阻值为多大?
R3接入电路的阻值为多大?
（2）调节滑动变阻器R3,使R3=0,这时电阻R1和R2消耗的电功率各是多少?
答案
（1）1000Ω 1000Ω 800Ω
（2）1.05×10-2W 1.4×10-2W
考点三 闭合电路欧姆定律
1.（2018江苏无锡联考,17,4分）（多选）如图所示电路中,
为一电动机,调节滑动变阻器,当电动机恰好正常工作时,电流表示数I=1A,电压表V1的示数U1=6V,电压表V2的示数U2=8V。
已知所有的电表均为理想电表,电源内阻r=1Ω,电动机线圈的电阻rM=2Ω,则电动机恰好正常工作时,以下说法正确的是（ ）
A.电路中电源电动势为8V
B.滑动变阻器连入电路的阻值为2Ω
C.电动机的输出功率为4W
D.整个回路的发热功率为4W
答案 BC
2.（2017浙江杭州五县七校联考,10,4分）锂电池因能量密度高、绿色环保而广泛使用在手机等电子产品中。
现用充电器为一手机锂电池充电,等效电路如图所示,充电器电源的输出电压为U,输出电流为I,手机电池的内阻为r,下列说法正确的是（ ）
A.电能转化为化学能的功率为UI
B.电池产生的热功率为I2r
C.充电器输出的电功率为UI+I2r
D.充电器的充电效率为
×100%
答案 B
3.（2016浙江温州十校联合体联考）（多选）如图所示,在滑动变阻器的滑片向左滑动的过程中,理想电压表、电流表的示数将发生变化,电压表V1、V2示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2,已知电阻R大于电源内阻r,则（ ）
A.电流表A的示数增大
B.电压表V2的示数增大
C.电压表V1的示数增大
D.ΔU1大于ΔU2
答案 ACD
B组 2016—2018年模拟·提升题组
（满分30分
20分钟）
一、选择题（每小题5分,共20分）
1.（2018河南名校联考,6）（多选）如图电路中,电源的内电阻为r,R1、R3、R4均为定值电阻,电表均为理想电表。
闭合开关S,当滑动变阻器R2的滑动触头向右滑动时,下列说法中正确的是（ ）
A.电压表的示数变小
B.电流表的示数变小
C.R1中电流的变化量一定大于R4中电流的变化量
D.电压表示数的变化量与电流表示数的变化量之比一定小于电源的内电阻r
答案 BD
2.（2017河北五校联考,7）（多选）如图所示的电路,电源两端电压保持不变,R1为滑动变阻器,R2、R3为定值电阻。
闭合开关S,将滑片P由a端向b端滑动一段距离后,电压表V1、V2示数变化的大小分别为ΔU1、ΔU2,电流表示数变化的大小为ΔI。
下列判断正确的是（ ）
A.ΔU2大于ΔU1
B.
与
的差值等于R2
C.R2和R3消耗的电功率的和增加了ΔU2·ΔI
D.电压表V1示数变小、电压表V2示数变大,电流表示数变大
答案 ABD
3.（2017河北正定中学段考,14）（多选）在如图所示的电路中,R1、R2、R3均为可变电阻,当开关S闭合后,两平行金属板M、N间有一带电油滴正好处于静止状态,为使带电油滴向上加速运动,可采取的措施是（ ）
A.减小R2连入电路的阻值B.增大R1连入电路的阻值
C.减小R3的阻值D.减小M、N间距
答案 AD
4.（2016全国100所名校示范卷）（多选）实验小组利用如图电路研究电压的变化ΔU与电流的变化ΔI的关系,电流表、电压表均为理想电表,D为理想二极管,C为电容器。
闭合开关S至电路稳定后,将滑动变阻器的滑片P向左移动一小段距离,结果发现电压表
的示数改变量大小为ΔU1,电压表
的示数改变量大小为ΔU2,电流表
的示数改变量大小为ΔI,则下列判断正确的是（ ）
A.
的值变大
B.
的值不变,且始终等于电源内阻r
C.电压表
的示数与电流表示数的比值
变大
D.滑片向左移动的过程中,电容器的电容减小,带电荷量减少
答案 BC
二、非选择题（共10分）
5.（10分）（2018安徽皖西南名校联考,15）在如图所示的电路中,R1=2Ω,R2=R3=4Ω,当开关K接a时,R2上消耗的电功率为4W,当开关K接b时,电压表示数为4.5V。
试求:
（1）当开关K接a时,通过电源的电流和电源两端的电压;
（2）电源的电动势和内电阻;
（3）当开关K接c时,通过R2的电流。
答案
（1）1A 4V
（2）6V 2Ω （3）0.5A
C组 2016—2018年模拟·方法题组
方法1 有关电功和电热关系问题的处理
1.（2017天津六校联考,10,4分）（多选）一辆电动观光车蓄电池的电动势为E,内阻为r,当空载的电动观光车以大小为v的速度匀速行驶时,流过电动机的电流为I,电动车的质量为m,电动车受到的阻力是车重的k倍,忽略电动观光车内部的摩擦,则（ ）
A.电动机的内阻为R=
-r
B.电动机的内阻为R=
-r-
C.电动车的工作效率η=
D.电动机的输入功率为P=EI-I2r
答案 BCD
2.（2018河南开封模拟,16,10分）图甲所示是一种专供国内市场的家用电熨斗的电路图（额定电压为220V）。
R0是定值电阻,R是可变电阻（调温开关）,其电阻值均不受温度影响。
（1）该电熨斗温度最低时的功率为121W,温度最高时的功率为484W,求R0的阻值及R的阻值变化范围。
（2）假定电熨斗每秒钟散发的热量Q跟电熨斗表面温度与环境温度的温差关系如乙图所示,现在温度为20℃的房间使用该电熨斗来熨烫毛料西服,要求熨斗表面温度为220℃,且保持不变,问应将R的阻值调为多大?
答案
（1）温度最低挡,P1=
即121=
温度最高挡,P2=
即484=
解得R0=100Ω,Rmax=300Ω
所以R的阻值变化范围是0到300Ω
（2）10Ω
3.（2018河北保定五校联考,18,16分）某同学在研究微型直流电动机的性能时,采用如图所示的实验电路。
调节滑动变阻器R的阻值,使电动机无法转动,此时电流表和电压表的示数分别为0.2A和0.3V。
重新调节R的阻值,使电动机能够正常运转,此时电流表和电压表的示数分别为1.0A和6.0V。
（电流表、电压表均为理想电表）求:
（1）这台电动机的线圈电阻;
（2）电动机正常运转时的输出功率。
答案
（1）1.5Ω
（2）4.5W
方法2 动态直流电路的分析技巧
1.（2018河北定州期中,11,4分）在如图所示电路中,当滑动变阻器滑片P向下移动时,则（ ）
A.A灯变亮,B灯变亮,C灯变亮
B.A灯变亮,B灯变亮,C灯变暗
C.A灯变亮,B灯变暗,C灯变暗
D.A灯变亮,B灯变暗,C灯变亮
答案 D
2.（2017湖北部分重点学校联考,3,4分）（多选）如图,电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r。
将滑动变阻器滑片向下滑动,理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3,理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI,则（ ）
A.A的示数减小
B.ΔU1大于ΔU2
C.ΔU3与ΔI的比值等于R+r
D.电源的输出功率一定增大
答案 BCD
3.（2016安徽合肥质检一,5,4分）如图所示的电路中,电压表都看做理想电表,电源内阻为r。
闭合开关S,当把滑动变阻器R3的滑片P向b端移动时（ ）
A.电压表V1的示数变大,电压表V2的示数变小
B.电压表V1的示数变小,电压表V2的示数变大
C.电压表V1的示数变化量大于V2的示数变化量
D.电压表V1的示数变化量小于V2的示数变化量
答案 D
方法3 含电容器电路问题的分析与计算
1.（2017河北保定联考,8,4分）如图电路中,电源电动势为E、内阻为r,R0为定值电阻,电容器的电容为C,R为光敏电阻,其阻值的大小随照射光强度的增强而减小,闭合开关S后,将照射光强度增强,电压表示数的变化量为ΔU,电流表示数的变化量为ΔI,则在此过程中（ ）
A.ΔU和ΔI的比值增大
B.电压表示数U和电流表示数I的比值不变
C.电阻R0两端电压增大,增加量为ΔU
D.电容器的带电荷量减小,减小量为CΔU
答案 D
2.（2018内蒙古集宁一中期中,17,12分）如图所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,板长l=80cm,两板间的距离d=40cm。
电源电动势E=40V,内电阻r=1Ω,电阻R=15Ω。
闭合开关S,待电路稳定后,将一带负电的小球从B板左端且非常靠近B板的位置以初速度v0=4m/s水平向右射入两板间,该小球可视为质点。
已知小球的质量为m=2×10-2kg,所带的电荷量为q=1×10-2C,不考虑空气阻力,电路中电压表、电流表均为理想电表。
若小球恰好从A板右边缘射出（g取10m/s2）。
求:
（1）滑动变阻器接入电路的电阻;
（2）此时电流表、电压表的示数;
（3）此时电源的输出功率。
答案
（1）24Ω
（2）1A 39V （3）39W
3.（2016百校联盟质检）如图所示,电源电动势E=9V,内电阻r=0.5Ω,电阻R1=5.0Ω、R2=3.5Ω、R3=6.0Ω、R4=3.0Ω,电容C=2.0μF。
当开关K由与a接触拨到与b接触,通过R3的电荷量是多少?
答案 1.7×10-5C
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