高考物理专题精准突破电路基本规律及电表改装问题原卷版.docx

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高考物理专题精准突破电路基本规律及电表改装问题原卷版

2020年高考物理专题精准突破

专题电路基本规律及电表改装问题

【专题诠释】

一、电流 电阻和电阻率

1.电流

(1)定义:

电荷的定向移动形成电流.

(2)方向:

规定为正电荷定向移动的方向.

(3)三个公式

①定义式:

I=

.

②决定式:

I=

.

③微观式:

I=neSv.

2.电阻

(1)定义式:

R=

.

(2)物理意义:

导体的电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小,R越大,阻碍作用越大.

(3)电阻定律:

R=ρ

.

3.电阻率

(1)计算式:

ρ=

.

(2)物理意义:

反映导体的导电性能,是导体材料本身的属性.

(3)电阻率与温度的关系:

①金属的电阻率随温度的升高而增大.

②半导体的电阻率随温度的升高而减小.

③超导体:

当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率突然减小为零成为超导体.

二、部分电路欧姆定律

1.内容:

导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比,跟导体的电阻R成反比.

2.公式:

I=

.

3.适用条件:

适用于金属导电和电解质溶液导电,适用于纯电阻电路.

三、电功 电热 电功率

1.电功

(1)定义:

导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做的功.

(2)公式:

W=qU=IUt(适用于任何电路).

(3)电流做功的实质:

电能转化为其他形式能的过程.

2.电功率

(1)定义:

单位时间内电流做的功,表示电流做功的快慢.

(2)公式:

P=

=UI(适用于任何电路).

3.焦耳定律

(1)电热:

电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻及通电时间成正比.

(2)计算式:

Q=I2Rt.

4.热功率

(1)定义:

单位时间内的发热量.

(2)表达式:

P=

=I2R.

三、电表的改装及原理

改装为电压表

改装为大量程的电流表

原理

串联电阻分压

并联电阻分流

改装原理图

分压电阻或分流

电阻

U=Ig(Rg+R)

故R=

-Rg

IgRg=(I-Ig)R

故R=

改装后电表内阻

RV=Rg+R>Rg

RA=

【高考领航】

【2019·新课标全国Ⅰ卷】某同学要将一量程为250μA的微安表改装为量程为20mA的电流表。

该同学测得微

安表内阻为1200Ω,经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接,进行改装。

然后利用一标准毫安表,

根据图(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。

(1)根据图(a)和题给条件,将(b)中的实物连接。

(2)当标准毫安表的示数为16.0mA时,微安表的指针位置如图(c)所示,由此可以推测出改装的电表量程不是预期值,而是。

(填正确答案标号)

A.18MaB.21mAC.25mAD.28mA

(3)产生上述问题的原因可能是。

(填正确答案标号)

A.微安表内阻测量错误,实际内阻大于1200Ω

B.微安表内阻测量错误,实际内阻小于1200Ω

C.R值计算错误,接入的电阻偏小

D.R值计算错误,接入的电阻偏大

(4)要达到预期目的,无论测得的内阻值是否正确,都不必重新测量,只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可,其中k=。

【最新考向解码】

【例1】(2019·北京市海淀区高三上学期期末)手机充电器又名电源适配器。

手机常用锂离子电池的充电器采用的是恒流限压充电,充电器上所标注的输出参数如图甲所示,充电的锂离子电池标识如图乙所示。

对于电源适配器与锂电池,下列说法正确的是(  )

A.手机电池标识的mAh是电功的单位

B.电源适配器输出的电压是6V交流电

C.如果工作电流是200mA,手机电池能连续工作约8个小时

D.手机充电时会微微发热,所以手机充电器主要是把电能转化成热能的装置

【例2】(2019·海南高三上学期期末)如图所示,有一个双量程电流表,其中小量程为0~1A。

已知表头

的满偏电流Ig=500mA,定值电阻R1=20Ω,R2=180Ω,则表头

的内阻Rg的值为(  )

A.100ΩB.200ΩC.250ΩD.500Ω

【例3】(2019·安徽六安模拟)如图所示,一台电动机提着质量为m的物体,以速度v匀速上升,已知电动

机线圈的电阻为R,电源电动势为E,通过电源的电流为I,当地重力加速度为g,忽略一切阻力及导线电

阻,则(  )

A.电源内阻r=

-R

B.电源内阻r=

-R

C.如果电动机转轴被卡住而停止转动,较短时间内电源消耗的功率将变大

D.如果电动机转轴被卡住而停止转动,较短时间内电源消耗的功率将变小

【技巧方法】

非纯电阻电路的分析方法

(1)抓住两个关键量:

确定电动机的电压UM和电流IM是解决所有问题的关键.若能求出UM、IM,就能确定电动机的电功率P=UMIM,根据电流IM和电动机的电阻r可求出热功率Pr=I

r,最后求出输出功率P出=P-Pr.

(2)坚持“躲着”求解UM、IM:

首先,对其他纯电阻电路、电源的内电路等,利用欧姆定律进行分析计算,确定相应的电压或电流.然后,利用闭合电路的电压关系、电流关系间接确定非纯电阻电路的工作电压和电流.

(3)应用能量守恒定律分析:

要善于从能量转化的角度出发,紧紧围绕能量守恒定律,利用“电功=电热+其他能量”寻找等量关系求解.

【微专题精练】

1.(2019·北京市石景山区高三上期末)某小灯泡的一段伏安特性曲线如图所示,当通过灯泡的电流由0.10A变为0.15A时,灯泡的电阻变化了(  )

A.10ΩB.30ΩC.40ΩD.60Ω

2.(2019·浙江杭州高三上学期模拟)如图有一内电阻为4.4Ω的电解槽和一盏标有“110V 60W”的灯泡串联后接在电压为220V的直流电路两端,灯泡正常发光,则(  )

A.电解槽消耗的电功率为120WB.电解槽消耗的电功率为60W

C.电解槽的发热功率为60WD.电路消耗的总功率为60W

3.(2019·山东济南高三上学期期末)如图所示,灯泡L1、L2原来都正常发光,由于故障两灯突然熄灭,(假设电路中仅有一处故障)下列说法正确的是(  )

A.将多用表的电压挡并联在ac两端,示数为0,说明ac间断路

B.将多用表的电压挡并联在cd两端,有示数,说明cd间完好

C.将多用表的电压挡并联在ad两端,有示数;并联在ac两端,示数为0,说明cd间断路

D.断开S,将L1拆下,使用多用电表欧姆挡,调零后将红黑表笔连接在L1两端,如果指针不偏转,说明L1完好

4.(2019·江苏七市二模)检测煤气管道是否漏气通常使用气敏电阻传感器。

某气敏电阻的阻值随空气中煤气浓度增大而减小,某同学用该气敏电阻R1设计了图示电路,R为变阻器,a、b间接报警装置。

当a、b间电压高于某临界值时,装置将发出警报。

则(  )

A.煤气浓度越高,a、b间电压越高

B.煤气浓度越高,流过R1的电流越小

C.煤气浓度越低,电源的功率越大

D.调整变阻器R的阻值会影响报警装置的灵敏度

5.如图所示,电源电动势为12V,电源内阻为1.0Ω,电路中的电阻R0为1.5Ω,小型直流电动机M的内阻

为0.5Ω,闭合开关S后,电动机转动,电流表的示数为2.0A.则以下判断中正确的是(  )

A.电动机的输出功率为14WB.电动机两端的电压为7.0V

C.电动机产生的热功率为4.0WD.电源输出的功率为24W

6.(2019·宜昌模拟)如图所示,a、b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀的电阻丝的伏安特

性曲线,下列判断正确的是(  )

A.a代表的电阻丝较粗B.b代表的电阻丝较粗

C.a电阻丝的阻值小于b电阻丝的阻值D.图线表示电阻丝的阻值与电压成正比

7.(2019·济南质检)有甲、乙两个由同种金属材料制成的导体,甲的横截面积是乙的两倍,而单位时间内通过

导体横截面的电荷量乙是甲的两倍,以下说法中正确的是(  )

A.通过甲、乙两导体的电流相同

B.通过乙导体的电流是甲导体的两倍

C.乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的两倍

D.甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相等

8.(2019·邢台一中月考)两根用同种材料制成的电阻丝甲和乙,甲电阻丝的长度和直径分别为l和d;乙电阻

丝的长度和直径分别为2l和2d.将甲、乙两根电阻丝分别接入电路时,如果两电阻丝消耗的电功率相等,则

加在两根电阻丝上的电压的比值应满足(  )

A.

=1B.

C.

D.

=2

9.(2019·山东临沂十九中高三上学期第六次调研)如图所示,M为一线圈电阻RM=0.5Ω的电动机,R=8Ω,电源电动势E=10V。

当开关S断开时,电流表的示数I1=1A,当开关S闭合时,电流表的示数为I2=3A。

求:

(1)电源内阻r;

(2)开关S断开时,电阻R消耗的功率P;

(3)开关S闭合时,通过电动机M的电流大小IM。

 

10.(2019·山东泰安一模)如图为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。

图中E是电池;R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是最大阻值为20kΩ的可变电阻;表头G的满偏电流为250μA,内阻为600Ω。

虚线方框内为换挡开关。

A端和B端分别与两表笔相连。

该多用电表有5个挡位。

5个挡位为:

直流电压1V挡和5V挡,直流电流1mA挡和2.5mA挡,欧姆×1kΩ挡。

(1)图中的A端与________(填“红”或“黑”)色表笔相连接。

(2)关于R6的使用,下列说法正确的是________(填正确答案标号)。

A.在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置

B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置

C.使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置

(3)要想使用直流电压1V挡,选择开关B应与________相连(填选择开关对应的数字)。

(4)根据题给条件可得R1+R2=________Ω。

(5)将选择开关与“3”相连,把表笔插入A、B并短接,滑动R6的滑片到最上端a处,表头G的指针指在表盘电流125μA处;滑动R6的滑片到最下端b处,表头G的指针指在表盘电流250μA处。

则电池的电动势E=________V。

 

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