高考物理备考中等生百日捷进提升专题09恒定电流.docx

高考物理备考中等生百日捷进提升专题09恒定电流.docx

《高考物理备考中等生百日捷进提升专题09恒定电流.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理备考中等生百日捷进提升专题09恒定电流.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高考物理备考中等生百日捷进提升专题09恒定电流

2018高考物理备考中等生百日捷进提升专题09恒定电流

第一部分特点描述

电路的分析与计算是本章的重点内容.电路的分析与计算、电路基本概念的理解以及基本规律的掌握情况，是近几年高考考查的重点，因此要求在熟练掌握串、并联电路特点的基础上，进一步掌握闭合电路欧姆定律的应用问题、动态分析问题、故障判断问题以及含电容电路问题的处理方法，同时要注意电路中的理想电表与非理想电表处理方法

的不同，熟练掌握电路的简化方法.

恒定电流主要考查以"电路"为核心的三部分内容:

一是以部分电路的欧姆定律为中心,考查直流电路的基本概念、伏安法测电阻、电功和电热等问题;二是以闭合电路的欧姆定律为中心,考查电源的作用、闭合电路的功率分配和能量转化的关系、电路的路端电压与电源电动势和内阴天的关系;三是以电路中的电工仪表的使用为中心,考查电学实验中仪器的选取、电表的读数、实物连接、数据处理和误差分析等问题.尤其是电学知识联系实际的问题和探究实验问题是近几年高考考查的热点.欧姆定律、焦耳定律往往与电磁感应现象相交叉渗透；电功率、焦耳热计算往往与现实生活联系较密切，是应用型、能力型题目的重要内容之一，也是高考命题热点内容之一。

历届高考命题形式一是以选择、填空方式考查知识；二是与静电、磁场和电磁感应结合的综合题，值得说明的是，近年来高考在对本章的考查中，似乎更热衷于电路的故障分析.这类题通常都来自生活实际，是学生应具备的基本技能.尤其引人关注的是电路实验有成为必考题的趋势.

第二部分知识背一背

1．电功和电热

电功W＝qU＝UIt；电热Q＝I2Rt.

（1）对纯电阻电路，电功等于电热，即电流流经纯电阻电路，消耗的电能全部转化为内能，所以W＝Q＝UIt＝I2Rt＝

t.

（2）对非纯电阻电路（如电动机和电解槽），电能一部分转化为内能，另一部分转化为其他形式的能（如机械能或化学能等），所以电功必然大于电热，即W>Q，这时电功只能用W＝UIt计算，电热只能用Q＝I2Rt计算，两式不能通用．

2．闭合电路欧姆定律

表达形式：

①E＝U外＋U内；②I＝

（I、R间关系）；③U＝E－Ir（U、I间关系）；④U＝

E（U、R间关系）．

注意：

①当外电路断开时（I＝0），路端电压U等于电动势E.若用理想电压表测量，则读数等于电动势，在进行断路故障分析时，常用此结论进行判断，即何处断路，何处两端电压等于电动势．但用电压表直接测量时，读数却略小于电动势（因为有微弱电流流过电源而产生内压降）．

②当外电路短路时（R＝0，因而U外＝0），电流最大，为Im＝

（不允许出现这种情况，因为这会把电源烧坏）．

3．电源的功率与效率

（1）电源的功率P：

也称电源的总功率，是电源将其他形式的能转化为电能的功率，计算式为：

P＝IE（普遍适用）；P＝

＝I2（R＋r）（只适用于外电路为纯电阻的电路）．

（2）电源内阻消耗功率P内：

是电源内阻的热功率，也称电源的损耗功率，计算式为：

P内＝I2r.

（3）电源的输出功率P外：

是外电路上消耗的功率，计算式为：

P外＝IU外（普遍适用）；P外＝I2R＝

（只适用于外电路为纯电阻的电路）．

（4）电源的效率：

η＝

＝

＝

＝

.

（5）电源的输出功率（P外）与外电阻R的关系：

P外与R的关系图象如图所示：

由图可以看出：

当R＝r时，电源的输出功率最大，Pm＝

，此时电源效率η＝50%.

当R＞r时，随着R的增大输出功率越来越小．

当R＜r时，随着R的增大输出功率越来越大．

当R由小于r增大到大于r时，随着R的增大输出功率先增大后减小（非单调变化）．

4．含容电路的分析技巧

电容器两极板间的电压等于与电容器并联的电阻两端的电压，与电容器串联的电阻两端的电压一定为零（有阻无流，则无电压）．

第三部分技能+方法

一、直流电路动态分析

1．引起电路特征发生变化的主要原因有：

①滑动变阻器滑片滑动，使电路的电阻发生变化；②开关的闭合、断开或换向（双掷开关）使电路结构发生变化；③电路发生短路和断路（电路故障）．

2．电路动态变化问题的分析思路

当电路中某处的电阻发生变化时，先由局部电阻的变化推出外电路电阻R外的变化，再由闭合电路的欧姆定律I总＝

和U端＝E－I总r讨论干路电流I总的变化和路端电压U端的变化，最后分析对其他部分电路产生的影响，从而分别确定各元件上其他量的变化情况（使用的公式是部分电路欧姆定律、电路中各元件上的电压关系和电流关系等）．

注意：

①电路的总电阻总是随其中任一电阻的增大而增大，随任一电阻的减小而减小；电阻并联的数目越多，总阻值越小；

②从电路分析角度看，断路可认为是电路中某处电阻增大到无穷大，短路可认为是电路某处电阻减小到零，因此电路故障问题可以视为特殊的动态分析问题；

③对电路进行简化时，电压表和电容器视为断路，电流表视为短路；

④电容器是一个储存电能的元件，在直流电路中，当电容器充、放电时，其所在电路中有充、放电电流，电路达到稳定状态时，电容器就相当于一个阻值无穷大的电阻，则电容器所在电路处可视为断路．分析计算含有电容器的直流电路时应注意：

电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，在此支路的电阻没有电压降，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压．电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器充（放

）电．

【例1】如图所示，电源电动势为E，内阻为r，不计电压表和电流表内阻对电路的影响，当电键闭合后，两小灯泡均能发光。

在将滑动变阻器的滑片逐渐向右滑动的过程中，下列说法正确的是（）

A.小灯泡L1、L2均变暗

B.小灯泡L1变暗，小灯泡L2变亮

C.电流表A的读数变大，电压表V的读数变小

D.电流表A的读数变小，电压表V的读数变大

【答案】D

【例2】电源、开关S、定值电阻

、灯泡L、光敏电阻

和电容器连接成如图所示的电路，电容器的两平行板水平放置。

当开关S闭合，并且无光照射光敏电阻

时，一带电液滴恰好静止在电容器两板间的M点。

当用强光照射时，光敏电阻的阻值变小，则（）

A.灯泡亮度变暗

B.电容器两极板间电压变小

C.电容器所带电荷量减小

D.液滴向上运动

【答案】D

二、与电功、电功率、电热相关问题的综合分析

纯电阻电路中，电功率等于热功率；非纯电阻电路中，电功率只有一部分转化成热功率．纯电阻电路中只有电阻元件

，如电熨斗、电炉、白炽灯等；非纯电阻电路中常含有电动机、电解槽等．

三、含容电路问题的综合分析

电容器是一个储存电能的元件.在直流电路中,当电容器充放电时,电路里有充放电电流.一旦电路达到稳定状态,电容器在电路中就相当于一个阻值无限大的元件,电容器所处电路看做是断路,简化电路时可去掉它.简化后若要求电容器所带电荷量时,可在相应的位置补上.在具体方法上要注意以下几点:

（1）根据Q=CU､ΔQ=CΔU可知,要求电容器所带电荷量以及充放电时所带电荷量的变化,关键是求电容器两端的电压.

（2）在电路分析时要注意电容器所在支路的连接情况.电路稳定后,由于电容器所在支路无电流通过,所以此支路中的电阻上无电压降,可以把与电容器串联的电阻看成导线,电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压.

（3）对于较复杂的电路,经常需要将电容器两端的电势与基准点的电势进行比较后才能确定电容器两端的电压.

【例3】在如图所示的电路中，两平行正对金属板A、B水平放置，两板间的距离d=4.0cm。

电源电动势E=400V，内电阻r=20Ω，电阻R1=1980Ω。

闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球（可视为质点）从B板上的小孔以初速度v0=1.0m/s竖直向上射入两板间，小球恰好能到达A板。

若小球所带电荷量q=1.0×10-7C，质量m=2.0×10-4kg，不考虑空气阻力，忽略射入小球对电路的影响，取g=10m/s2。

求：

（1）A、B两金属板间的电压的大小U；

（2）滑动变阻器消耗的电功率P滑；

（3）电源的效率η。

【答案】

（1）U=200V；

（2）20W；（3）

【解析】

（1）小球从B板上的小孔射入恰好到达A板的过程中，在电场力和重力的作用下做匀减速直线运动，设A、B两极板间电压为U，根据动能定理有

-qU-mgd=0-

mv02

解得U=200V

【例4】如图是利用电动机提升重物的示意图,其中D是直流电动机.P是一个质量为m的重物,它用细绳拴在电动机的轴上.闭合开关S,重物P以速度v匀速上升,这时电流表和电压表的示数分别是I=5.0A和U=110V,重物P上升的速度v=0.70m/s.已知该装置机械部分的机械效率为70%,重物的质量m=45kg（g取10m/s2）.求:

（1）电动机消耗的电功率P电及绳对重物做功的机械功率P机各多大?

（2）电动机线圈的电阻R多大?

【答案】

（1）315W.

（2）4.0Ω.

四、U-I图像的意义

复习时注意电源的伏安特性曲线反映的是电源自身的性质,具有丰富的内涵（如图所示）:

1.图线与纵轴的截距表示电源的电动势;2.与横轴的截距表示短路电流;3.斜率的绝对值表示电源内阻;4.图线上任意一点所对应的电压和电流的比值（或者说任意一点与坐标原点O连线的斜率）表示接在外电路的电阻;5.阴影部分面积表示电流为I时,外电路电阻两端的输出功率,四边形AEOI的面积表示电源的总功率。

导体的伏安特性曲线反映导体的性质.如果是遵循欧姆定律的线性元件,这是一条直线,电阻恒定不变（如图中直线b所示）;如果是不遵循欧姆定律的非线性元件,如气体､半导体等,就是一条曲线.电阻不断变化,其曲线上每一点对应的电压与电流的比值就是此时导体的电阻（或说成此点与坐标原点连线的斜率表示此时导体的电阻）.

五、电路故障的分析方法

（1）断路故障的判断：

用电压表与电源并联,若有电压时，说明电源正常；若将电压表与某段电路并联，示数不为零,而与其他各段电路并联时电压表示数为零，则这一段电路断路.

（2）短

路故障的判断：

电流

表有示数,而用电器不工作,则该支路短路；用电压表与该部分并联,若有电压时，未短路；若无电压,则该两点间可能短路或被短路.

（3）分析电路故障的基本方法是假设法：

如果电路发生某种故障，寻求故障发生在何处时，可将整个电路划分为若干部分；然后逐一假设某部分电路发生故障，运用电路规律进行正向推理，推理结果若与题干中所述物理现象不符合，则故障不

是发生在这部分电路；若推理结果与题干中所述物理现象符合，则故障可能发生在这部分电路，直到找出发生故障的全部可能为止，亦称排除法.

【例5】如图所示，直线A为某电源的U－I图线，曲线B为某小灯泡D1的U－I图线的一部分，用该电源和小灯泡D1组成闭合电路时，灯泡D1恰好能正常发光，则下列说法中正确的是（）

A.此电源的内阻为2/3Ω

B.灯泡D1的额定电压为3V，功率为6W

C.把灯泡D1换成“3V，20W”的灯泡D2，电源的输出功率将变小

D.由于小灯泡B的U－I图线是一条曲线，所以灯泡发光过程，欧姆定律不适用

【答案】B

【例6】某一电源的路端电压与电流的关系和电阻R1、R2两端的电压与电流的关系如图所示。

用此电源和电阻R1、R2组成电路，R1、R2可以同时接入电路，也可以单独接入电路。

下列说法正确的是（）

A.将R1、R2串联后接到电源两端时，电源的效率为75％

B.将R1、R2并联后接到电源两端时，电源的效率为80％

C.为使电源输出功率最大，可将R1单独接到电源两端

D.为使电源输出功率最大，可将R2单独接到电源两端

【答案】AC

第四部分基础练+测

一、选择题

1．直流电源的电动势为E、内电阻为r，用它给直流电动机供电使之工作。

电动机的线网电阻是R，电动机两端的电压为U，通过电动机的电流为I，导线电阻不计，若经过时间t，则（）

A．电流在整个电路中做的功等于I2（R+r）i

B．电动机输出的机械能等于[E－I（R+r）]It

C．电动机输出的机械能等于UIt

D．电流在整个电路中做的功等于（E－Ir）it

【答案】B

【解析】这题关键在两点：

一是：

电路的总功率要用P=UI来求，而热功率要用P=I2R来算，只有在纯电阻电路（电路中的元件只发热，不会转化成其他形式的能量）中这两个公式才是通用的，而非纯电阻电路并不满足欧姆定律，所以两个公式不通用。

二是：

电源两端的电压为外电路的总电压，也就是路端电压，而并不等于电源的电动势。

所以题目中的U只是电动机的电压，而不等于电源电压，电流的电压E＝U+Ir。

电流在电路中的总功为EIt，虽然E=U+Ir，但是因为电动机是非纯电阻元件，所以并不满足欧姆定律，所以E不等于I（R+r），所以A和D都是错的。

电动机的输出能等于它的输入能UIt减去热能I2Rt，即：

UIt-I2Rt=（U-IR）It，所以C是错的，再把E=U+Ir带入上式，可得电动机的输出能等于（E-Ir-IR）It=[E-I（r+R）]It，所以B是对的。

2．如图所示，R3处是光敏电阻，a、b两点间接一电容，当开关S闭合后，在没有光照射时，电容上下极板上电量为零，当用光线照射电阻R3时（）

A．R3的电阻变小，电容上极板带正电，电流表示数变大

B．R3的电阻变小，电容上极板带负电，电流表示数变大

C．R3的电阻变大，电容上极板带正电，电流表示数变小

D．R3的电阻变大，电容上极板带负电，电流表示数变小

【答案】B

3．某同学准备用一种金属丝准备制作一只电阻温度计．他先通过实验描绘出一段金属丝的U-I曲线，如图甲所示．再将该金属丝与某一定值电阻R0串联接在电路中，用电压表（电压表的内阻远大于金属丝的电阻）与金属丝并联，并在电压表的表盘上标注温度值，制成电阻温度计，如图乙所示.下列说法中正确的是（）

A．从图甲可知，该金属丝的阻值随温度的升高而减小

B．图乙中电压表的指针偏转角越大，温度值越小

C．选用不同阻值的R0可以改变温度计的量程，R0越大，量程越大

D．温度越高，电源消耗的功率越大

【答案】C

【解析】

从图甲可知，图像割线的斜率表示电阻的大小，故该金属丝的阻值随温度的升高而增大，所以A错误；图乙中电压表的指针偏转角越大，说明Rt的阻值大，即温度高，所以B错误；若R0越大，电压表要偏转同样的的角度，需Rt的阻值更大，即温度更高，量程越大，所以C正确；温度越高，Rt的阻值越大，电路电流越小，所以电源消耗的功率P=EI越小，故D错误。

4．如图所示，电源的电动势为E，内电阻为r，外电路接有定值电阻

和滑动变阻器R，合上开关S，当滑动变阻器的滑动片P从R的最左端移到最右端的过程中，下述说法正确的是（）

A．电压表读数一定变大B．电压表读数一定变小

C．R消耗的功率一定变大D．R消耗的功率一定变小

【答案】A

5．分别用图甲．图乙两种电路测量同一未知电阻的阻值。

图甲中两表的示数分别为3V．4mA，图乙中两表的示数分别为4V．3．9mA，则待测电阻Rx的真实值为（）

A．略小于1

B．略小于750

C．略大于1

D．略大于750

【答案】D

【解析】先判断采用的测量方法，由于在两种不同的接法中电压表的示数变化大，说明测量的是小电阻，这种电流表分压较大，应该采用甲图进行测量比较准确。

甲图中测量值较真实值偏小。

6．压敏电阻的阻值

随所受压力的增大而减小，某兴趣小组利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图甲所示．将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体A，电梯静止时电压表示数为

，电梯在某次运动过程中，电压表的示数变化情况如图乙所示，下列判断中正确的是（）

A.乙图表示电梯可能做变减速下降

B.乙图表示电梯可能做匀减速下降

C.乙图表示电梯可能做变减速上升

D.乙图表示电梯可能做匀速下降

【答案】A

7．普通照明电路中一只白炽灯泡不发光了，电工师傅在检修时，拧下灯口的上盖，露出了两个接线柱（如图所示），然后用测电笔分别去接触a接线柱和b接线柱，结果发现a、b两接线柱都能够使电笔的氖管发光，根据这一现象，电工师傅就断定了故障的性质及发生故障的部位，以下说法中你认为正确的是（）

A.短路，短路处必在灯口内

B.短路，短路处必在跟灯口连接的两根电线之间

C.断路，必是跟灯口连接的两根电线中有一根断了，且断掉的那根是零线，灯泡的钨丝肯定没有断

D.断路，必是灯泡的钨丝断了，而不是连接灯口的电线断了

【答案】C

考点：

家庭电路的故障分析；测电笔的使用．

点评：

该题考查了用测电笔判断电路故障的方法，是一项基本技能，了解家庭电路的构成和安全用电连接方式是解题的关键．

8．如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为

，当变阻器R的滑片位于中点时，额定功率相同的A、B、C三个小灯泡均正常发光，则下列说法不正确的是

（）

A．三个灯泡中，C灯电阻最大，B灯电阻最小

B．当滑片P向左移动时，A、C两灯变亮，B灯变暗

C．当滑片P向左移动时，B、C两灯变亮，A灯变暗

D．当滑片P想左移动时，电源的总功率减小

【答案】C

【解析】

等效电路为变阻器与A灯并联后与B灯串联，最后与C灯并联，对于灯A、B：

通过A的电流小于B的电流，当两灯泡的功率相同时，由公式

分析可知，A的电阻大于B的电阻．灯C的电压大于A的电压，当两个灯泡的功率相同时，C的电阻大于A的电阻．可见，C灯电阻最大，B灯电阻最小．故选项A正确．B、C当滑片P向左移动时，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，总电流减小，路端电压增大，C灯变亮．流过B灯的电流

，

减小，

增大，则

减小，则B灯变暗．A灯的电压

，

增大，

减小，则

增大，A灯变亮．故选项B正确，选项C错误．当滑片P向左移动时，外电阻增大，总电流减小，由总功率

知减小，选项D正确。

本题选不正确的故选C.

9．（多选）一额定功率为9W、额定电压为9V的小灯泡L和一直流电动机并联，与定值电阻R＝4Ω串联后接在电路中的AB两点间，电流表A为理想电表，电路如图所示，灯泡的电阻不变。

当AB间接电压0.49V时，电动机不转、灯泡不亮，电流表示数为0.1A；当AB间接电压15V时，电动机转动起来、灯泡正常发光。

则下列说法正确的是（）

A.电动机线圈电阻为1Ω

B.灯泡正常发光时电流表示数0.5A

C.灯泡正常发光时电流表示数1A

D.电动机输出的机械功率4.25W

【答案】AD

点睛：

对于电动机电路区分是纯电阻电路还是非纯电阻电路，可从从能量转化的角度理解：

电能全部转化内能时，是纯电阻电路．电能转化为内能和其他能时，是非纯电阻电路。

10．（多选）在如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r。

M为多种元件集成的电子元件，其阻值与两端所加的电压成正比（即RM=kU，式中k为正常数）且遵循欧姆定律。

R1和R2是两个定值电阻（其电阻可视为不随温度变化而变化）。

R为滑动变阻器，现闭合开关S，使变阻器的滑片向上移动，下列说法中正确的是（）

A.电压表V1、V2读数增大

B.电子元件M两端的电压减小

C.通过电阻R的电流增大

D.电流表读数减小

【答案】CD

【点睛】在分析电路动态变化时，一般是根据局部电路变化（滑动变阻器，传感器电阻）推导整体电路总电阻、总电流的变化，然后根据闭合回路欧姆定律推导所需电阻的电压和电流的变化（或者电流表，电压表示数变化），也就是从局部→整体→局部.

11．（多选）在如图所示的电路中，开关闭合后，灯泡L能正常发光。

当滑动变阻器的滑片向右移动时，下列判断正确的是（）

A.滑动变阻器R连入电路中的阻值变小

B.灯泡L变暗

C.电源消耗的功率增大

D.电容器C所带电荷量增加

【答案】BD

【解析】当滑动变阻器的滑片向右移动时，滑动变阻器R的阻值增大，故A错误；R增大，根据闭合电路欧姆定律可知电路中电流减小，灯泡L将变暗，故B正确；电源消耗的总功率P=EI，电流减小，P减小

12．（多选）如图所示，电源电动势E恒定，内阻r=1Ω，定值电阻R3=5Ω．当电键S断开与闭合时，ab段电路消耗的电功率相等．则下列说法中正确的是（）

A.电阻R1、R2可能分别为3Ω、6Ω

B.电阻R1、R2可能分别为4Ω、5Ω

C.电键s断开时电压表的示数一定大于s闭合时的示数

D.电键s断开与闭合时，电压表的示数变化量大小与电流表的示数变化量大小之比一定等于6Ω

【答案】BCD

二、非选择题

13．如图所示，电源电动势E＝12V，内阻r＝1Ω，电阻R1＝3Ω，R2＝2Ω，R3＝5Ω，电容器的电容

C1＝4μF，C2＝1μF，求C1、C2所带电荷量。

【答案】1.6×10-5C；10-5C

【解析】由于电容器的隔直作用，故R3无电流通过，R1，R2构成串联电路，根据闭合电路欧姆定律，I＝

＝2A，U1＝IR1＝6V，U2＝IR2＝4V，所以C1两端的电压UC1＝U2＝4V，C2两端的电压UC2＝

U1＋U2＝10V，根据Q＝CU知，Q1＝C1UC1＝4×10－6×4C＝1.6×10－5C，Q2＝C2UC2＝1×10－6×10C＝10－5C。

14．如图所示的U—I图象中，I是电源的路端电压随电流变化的图象，Ⅱ是某电阻两端的电压随电流变化的图象，当该电源向该电阻供电时，求电阻上消耗的功率和电源的效率分别为多少？

【答案】PR=4W,

=66.7%

点评：

对于电功率的计算，一定要分析清楚是不是纯电阻电路，对于非纯电阻电路，总功率和发热功率的计算公式是不一样的．

15．如图所示电路，图中甲、乙两毫安表的内阻均为6Ω，当电建K断开时AB间的电阻为3Ω．R4=12Ω．当电建闭合后甲、乙两表的读数比为1：

2．求R1、R2的值．

【答案】R1、R2的值分别为3Ω和1Ω．

【解析】解：

当电建K断开时AB间的电阻为3Ω．即有：

+R2=3；

设K闭合时，设流过甲表的电流为I，则流过乙表的电流为2I，有：

I（RA+R4）=2IRA+（2I+

）R2

联立解得：

R1=3Ω，R2=1Ω

答：

R1、R2的值分别为3Ω和1Ω．

【点评】本题是直流电路的计算问题，关键要搞清电路的连接关系，将毫安表当一个电阻即可，要抓住并联电压相等列式研究．

16．在如图所示的电路中，电源电压保持不变，L1、L2分别标有“6V3W”和“6V6W”的字样，L3额定电压看不清，而额定功率为4W清晰可见。

（1）当开关S1断开、S2闭合时，恰有一只灯泡正常发光，此时，电流表和电压表的示数分别为多大？

（2）当开关S2断开，S1闭合时，若发光灯泡的实际功率为1W，则此时电流表的示数是多大？

灯L3的额定电压是多大？

【答案】

（1）0.5A3V

（2）0.1A18V

考点：

欧姆定律

点评：

本题属于较简单的电路计算题，弄清楚额定电压、实际功率，通过常见的电路计算公式很容易求得答案。