P高中物理专题解析专题10恒定电流.docx

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P高中物理专题解析专题10恒定电流

10.恒定电流

电源+负载——路端电压、电流与负载电阻之间的关系

电表的改装

1.（多选）关于电动势E，下列说法中正确的是（　　）

A．电动势E的单位与电势、电势差的单位都是伏特，故三者本质上一样

B．电动势E的大小，与非静电力的功W的大小成正比，与移动电荷量q的大小成反比

C．电动势E是由电源本身决定的，跟电源的体积和外电路均无关

D．电动势E是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量

解析：

电势是电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，而电势差是电场中两点电势的差值，电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置，电动势反映了电源中非静电力做功本领的大小，是电源的属性之一，所以AB错误、CD正确．

2.（多选）如图所示是根据某次测电源的电动势和内阻的实验记录的数据做出的U－I图像，下列关于图像的说法中正确的是（　　）

A．纵轴截距表示待测电源的电动势，即：

E＝3.0V

B．横截距表示短路电流，即：

I0＝0.6A

C.根据r＝

计算出待测电源内阻为5Ω

D.根据r＝|

|计算出待测电源内阻为1Ω

解析：

显而易见，选项AD是正确的，U－I图像中的短路电流应当是输出电压为0时的电流，B是错误的；自然C也是错误的．

3.[2014·安徽合肥]如图所示的电路中，电压表都看作理想电表，电源内阻为r.闭合电键S，当把滑动变阻器R3的滑片P向b端移动时，则（　　）

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示数变化量大于V2示数变化量

D．电压表V1示数变化量小于V2示数变化量

解析：

当滑动变阻器R3的滑片P向b端移动时，接入电路中的R3增大，电压表V1、V2和R3均是并联，根据“串反并同”结论可知，电压表V1和V2示数均变大，故A、B两项错误．设V1示数为U1，V2示数为U2，干路电流为I，则有U1＝U2＋IR1，ΔU1＝ΔU2＋ΔIR1，根据“串反并同”结论可知I减小，即ΔI<0，则ΔU1<ΔU2，故D项正确．

4.有三个电阻串联，如图所示，电流表是完好的，合上开关S后，发现电流表示数为零，在不拆开电路的前提下，通过电压表测量各连接点的电压值，可判断故障原因，电压表测量数据为Uab＝Ucd＝0，Uac≠0，则该电路的故障原因可能是（　　）

A.R1断路B.R2断路

C.R3断路D.R1、R2、R3均断路

解析：

首先根据Uac≠0，说明电阻R3是完好的，电源、开关和电阻R3之间通路，然后根据Uab＝Ucd＝0可判断出R1也正常，R2发生了故障．

5.[2014·江苏名校检测]如图所示的电路中，电池的电动势E＝5V，内阻r＝10Ω，固定电阻R＝90Ω，R0是可变电阻．在R0由0增加到400Ω的过程中，求：

（1）可变电阻R0上消耗热功率最大的条件和最大热功率；

（2）电池的内阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和．

解析：

（1）可变电阻R0上消耗的热功率P1＝I2R0＝（

）2R0＝

＝

由上式可知，当R0＝100Ω时，电阻R0上消耗功率最大为

Pm＝

W＝

W.

（2）r和R上消耗的热功率之和P2＝I2（R＋r）＝

×100

由上式可知，R0最大时，P2最小．

即当R0＝400Ω时，电池的内阻和固定电阻上消耗功率的最小值为P2min＝

×100W＝0.01W.

答案：

（1）R0＝100Ω　

W　

（2）0.01W

6.用伏安法测量某一电阻Rx阻值，现有实验器材如下：

待测电阻Rx（阻值约5Ω,额定功率为1W）；电流表A1（量程0~0.6A,内阻0.2Ω）;电流表A2（量程0~3A，内阻0.05Ω）;电压表V1（量程0~3V，内阻3kΩ）;电压表V2（量程0~15V，内阻15kΩ）;滑动变阻器R0（0~50Ω）,蓄电池（电动势为6V）、开关、导线.

为了较准确测量Rx阻值，电压表、电流表应选________，并画出实验电路图.

命题意图：

考查正确选择实验仪器及据实验原理设计合理电路的实验能力.B级要求.

错解分析：

没能据安全性、准确性原则选择A1和V1，忽视了节能、方便的原则，采用了变阻器的分压接法.

解题方法与技巧：

由待测电阻Rx额定功率和阻值的大约值，可以计算待测电阻Rx的额定电压、额定电流的值约为

U=

≈2.2V,I=

=0.45A.

则电流表应选A1，电压表应选V1.

又因

=24.5Ω＞Rx，则电流表必须外接.

因为滑动变阻器的全阻值大于被测电阻Rx，故首先考虑滑动变阻器的限流接法，若用限流接法，则被测电阻Rx上的最小电流为Imin=

=0.11A＜I额，故可用限流电路.电路如图12-2所示.

●锦囊妙计

一、滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点图12-3所示的两种电路中，滑动变阻器（最大阻值为R0）对负载RL的电压、电流强度都起控制调节作用，通常把图12-3（a）电路称为限流接法，图12-3（b）电路称为分压接法.

负载RL上电压调节范围（忽略电源内阻）

负载RL上电流调节范围（忽略电源内阻）

相同条件下电路消耗的总功率

限流接法

E≤UL≤E

≤IL≤

EIL

分压接法

0≤UL≤E

0≤IL≤

E（IL+Iap）

比较

分压电路调节范围较大

分压电路调节范围较大

限流电路能耗较小

其中，在限流电路中，通RL的电流IL=

，当R0＞RL时IL主要取决于R0的变化，当R0＜RL时，IL主要取决于RL，特别是当R0<

练习

1.如图所示是某直流电路中电压随电流变化的图像，其中a、b分别表示路端电压、负载电阻上的电压随电流变化的情况，下列说法正确的是（　　）

A.阴影部分的面积表示电源的输出功率

B.阴影部分的面积表示电源的内阻消耗的功率

C.当满足α＝β时，电源的效率最高

D.当满足α＝β时，电源的效率小于50%

2.[2014·北京东城]如图所示，电动势为E、内阻为r的电池与定值电阻R0、滑动变阻器R串联，已知R0＝r，滑动变阻器的最大阻值是2r.当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时，下列说法中正确的是（　　）

A.路端电压变大

B.电路中的电流变小

C.滑动变阻器消耗的功率变小

D.定值电阻R0上消耗的功率变小

3.某控制电路如图所示，主要由电源（电动势为E、内阻为r）与定值电阻R1、R2及电位器（滑动变阻器）R连接而成，L1、L2是红绿两个指示灯，当电位器的触片滑向a端时，下列说法正确的是（　　）

A.L1、L2两个指示灯都变亮

B.L1、L2两个指示灯都变暗

C.电路的输出功率减小

D.流经R1的电流减小

4.如图所示，甲、乙两个电路都是由一个灵敏电流表G和一个电阻箱R组成，它们之中一个是电压表，一个是电流表．则下列说法中正确的是（　　）

A.甲是电压表，R增大时量程增大

B.甲是电流表，R增大时量程增大

C.乙是电压表，R增大时量程增大

D.乙是电流表，R减小时量程增大

5.（多选）如图所示，曲线C1、C2分别是纯直流电路中内、外电路消耗的电功率随电流变化的图线，由该图可知下列说法正确的是（　　）

A.电源的电动势为4V

B.电源的内阻为1Ω

C.电源输出功率最大值为8W

D.电源被短路时，电源消耗的功率为16W

6.（多选）如图所示电路中，电源电动势为E、内阻为r，闭合开关S，增大可变电阻R的阻值后，电压表示数的变化量为ΔU.在这个过程中，下列判断正确的是（　　）

A.电阻R1两端的电压减小，减小量等于ΔU

B.电容器的带电荷量减小，减小量等于CΔU

C.电压表的示数U和电流表的示数I的比值变大

D.电压表示数变化量ΔU和电流表示数变化量ΔI的比值不变

7.温度传感器广泛应用于空调、电冰箱等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的．如图甲所示，电源的电动势E＝9.0V，内阻不计，G为灵敏电流计，内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其电阻阻值与温度的变化关系如图乙所示．闭合开关S，当R的温度等于20℃时，电流表示数I1＝2mA；当电流表的示数I2＝3.6mA时，热敏电阻的温度是（　　）

A.60℃B.80℃

C.100℃D.120℃

8.位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑片P，假设电压表、电流表都是理想的，则下列说法正确的是（　　）

A.通过电压表显示的数据，可以反映物体位移的大小x

B.通过电流表显示的数据，可以反映物体位移的大小x

C.物体M不运动时，电路中没有电流

D.物体M不运动时，电压表没有示数

9.如图所示，电池的电动势为E，内阻为r，电阻R＝r，滑动变阻器的总阻值为2R，电表为理想电表，在滑动变阻器的滑动片P由a向b滑动的过程中，下列判断正确的是（　　）

A.电压表示数最大值为

B．电源的输出功率一直减小

C．电流表示数先增大后减小，电压表示数先减小后增大

D．电流表示数在

～

间变化

10.将量程为100μA的电流表改装成量程为1mA的电流表，并用一标准电流表与改装后的电流表串联，对它进行校准.校准时要求通过电流表的电流能从零连续调到1mA，试按实验要求画出电路图.

11.用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下：

待测电阻Rx（约100Ω）;直流电流表（量程0~10mA、内阻50Ω）;直流电压表（量程0~3V、内阻5kΩ）;直流电源（输出电压4V、内阻不计）；滑动变阻器（0~15Ω、允许最大电流1A）；开关1个，导线若干.根据器材的规格和实验要求画出实验电路图.

12、如图所示的电路中，已知电容C=2uF。

电源电动势ε=12V。

内电阻不计，R1：

R2：

R3：

R4=1：

2：

6：

3，则电容器极上板所带的电量为多少？

R1bR2

ac

R3R4

图（4）

练习答案

1.解析：

根据闭合电路的欧姆定律和U－I图像特点可知，阴影部分的面积表示负载电阻消耗的功率，即电源的输出功率，A正确，B错误；当满足α＝β时，电源内阻等于负载电阻，电源的效率为50%，输出功率最大，C、D错误．答案：

A

2.解析：

由闭合电路欧姆定律得，I＝

，当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时，滑动变阻器连入电路的阻值R减小，I增大，路端电压U＝E－Ir变小，A、B两项错误；滑动变阻器消耗的功率P＝

＝

，当R＝R0＋r＝2r时，R消耗的功率最大，R减小，P变小，C项正确；定值电阻R0上消耗的功率P0＝I2R0，R减小，I变大，P0变大，D项错误．答案：

C

3.解析：

当电位器的触片滑向a端时，R的并联电阻减小，致使该部分的分压随之减小，L2的分压也随之减小，因此L2指示灯变暗．由于R的并联电阻减小，总外电阻减小，路端电压也随之减小，故L1指示灯也变暗，A错，B对；由于不知道内外电阻的大小关系，无法判断输出功率的变化，故C错；由于干路电流增大，L1所在支路电流减小，故流经R1的电流增大，所以D错．答案：

B

4.解析：

电压表是扩大了灵敏电流表的电压承受能力，故其由灵敏电流表和大电阻串联而成，串联的电阻越大，其量程越大；电流表是扩大了灵敏电流表的电流承受能力，故其由灵敏电流表和小电阻并联而成，并联的电阻越小，其量程越大．故选项C正确．答案：

C

5.解析：

根据图像可知，当电流为2A时，内电路消耗功率为4W，由I2r＝4W可得电源内阻r＝1Ω，选项B正确；根据图像可知，当电流为2A时，外电路消耗功率为4W，外电路路端电压为U＝2V，由E＝U＋Ir可得电源电动势为E＝4V，选项A正确；由U＝IR可得外电路电阻R＝1Ω时，电源输出功率最大，最大值为4W，选项C错误；电源被短路时，短路电流为I＝E/r＝4A，电源消耗功率为I2r＝16W，选项D正确．答案：

ABD

6.解析：

增大R后，总电阻增大，总电流减小，则R1两端电压减小，内阻消耗电压减小，由于电动势不变，R两端电压的增加量等于两者减小量之和，所以电阻R1两端的电压减小，减小量小于ΔU，电容器带电荷量减小量小于CΔU，A、B项错误，

表示R的阻值，R增大，所以

增大，C项正确；将R1“等效”到电源内部，

表示内阻r和R1之和，比值不变，D项正确．答案：

CD

7.解析：

由图象知，当t1＝20℃时，热敏电阻的阻值R1＝4kΩ，根据闭合电路欧姆定律I1＝

，可解得Rg＝0.5kΩ，又I2＝

，可解得R2＝2kΩ，结合图象得t2＝120℃，故选D.答案：

D

8.解析：

由电路特点知：

当滑动变阻器的滑片P移动时，通过滑动变阻器的电流I＝

不变，电压表测的是AP段对应的电压值，当滑片P移动时，由U＝IRAP知电压表示数变化，对应位移的变化，故选项A正确．滑片不移动的时候，电压表、电流表均有读数．答案：

A

9.解析：

外电路是滑动变阻器两部分并联再与定值电阻串联，当滑动片位于a、b时，外电路阻值最小为R，内、外电阻相等，电源输出功率最大，电流表示数最大为

，电压表示数最大为

，A对；当滑动片两侧电阻值相等时，外电路阻值最大为

，干路电流最小为

，所以在滑动变阻器的滑动片P由a向b滑动的过程中，电源的输出功率、电压表示数、电流表示数都先减小后增大，电流表示数变化范围为

～

，B、C、D错．

答案：

A

10.如图

11..用伏安法测量电阻有两种连接方式，即电流表的内接法和外接法，由于Rx＜

，故电流表应采用外接法.在控制电路中，若采用变阻器的限流接法，当滑动变阻器阻值调至最大，通过负载的电流最小，Imin=

=24mA＞10mA,此时电流仍超过电流表的量程，故滑动变阻器必须采用分压接法.如右上图所示.

12.