《高考物理 备考艺体生百日突围系列 专题09 恒定电流（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理 备考艺体生百日突围系列 专题09 恒定电流（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc（21页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、专题09 恒定电流第一部分 特点描述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
2、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。该模块的复习重点为：1.掌握电路基本概念，会用欧姆定律、电阻定律、焦耳定律分析问题.2.掌握闭合电路欧姆定律，能够结合串、并联电路的特点分析问题，会分析电路动态变化问题.3.掌握各种电学仪器的使用、电学各实验的方法和原理，能够设计电路、连接电路、分析电路故障，能够用表格、图象等分析实验数据.第二部分 知识背一背一、电流1电流形成的条件：（1）导体中有能够自由移动的电荷；（2）导体两端存在持续的电压2电流的方向：与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反电流虽然有方向，但它是
3、标量3电流（1）定义式：I.（2）微观表达式：InqvS，式中n为导体单位体积内的自由电荷数，q是自由电荷的电荷量，v是自由电荷定向移动的速率，S为导体的横截面积（3）单位：安培（安），符号是A,1 A1 C/s.二、电阻定律1电阻定律：R，电阻的定义式：R.2电阻率（1）物理意义：反映导体导电性能的物理量，是导体材料本身的属性（2）电阻率与温度的关系金属的电阻率随温度升高而增大；半导体的电阻率随温度升高而减小；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三、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
4、条件：适用于金属和电解液导电，适用于纯电阻电路（4）导体的伏安特性曲线：用横坐标轴表示电压U，纵坐标轴表示电流I，画出的IU关系图线线性元件：伏安特性曲线是通过坐标原点的直线的电学元件，适用于欧姆定律非线性元件：伏安特性曲线是曲线的电学元件，不适用填适用、不适用）于欧姆定律四、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静电力做的功（2）公式：WqUIU t适用于任何电路）（3）电流做功的实质：电能转化成其他形式能的过程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：PW/tIU适用于任何电路）3焦耳定律（1）电热：电流流过一段导体时产生的热量（2）
5、计算式：QI2Rt.4热功率（1）定义：单位时间内的发热量（2）表达式：PI2R五、串、并联电路的特点1电阻的串联电流：II1I2In，电压：UU1U2Un ，电阻：RR1R2Rn ；电压分配：，功率分配：，。2电阻的并联电流：II1I2In电压：UU1U2Un电阻：.电流分配：，.功率分配：，.3几个常用的推论（1）串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻（2）并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻，且小于其中最小的电阻（3）无论电阻怎样连接，每一段电路的总耗电功率P总是等于各个电阻耗电功率之和即PP1P2Pn.（4）无论电路是串联还是并联，电路中任意一个电阻变大时，电路的总电阻变大
6、六、电源的电动势1电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化成电能的装置2电动势：非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值，E，单位：V.3电动势的物理含义：电动势表示电源把其它形式的能转化成电势能本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压4电动势是_标_量，需注意电动势不是电压七、闭合电路欧姆定律（1）内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比（2）公式 (只适用于纯电阻电路),EU外U内(适用于任何电路)（3）路端电压与外电阻的关系负载R增大I减小U内减小U外增大外电路断路时（R），I0，U外E.负载R减小I增大U内增大U外减小外电路短路时（R0
7、），I，U内E.（4）UI关系图：由UEIr可知，路端电压随着电路中电流的增大而减小；UI关系图线如图所示当电路断路即I0时，纵坐标的截距为电动势E当外电路电压为U0时，横坐标的截距为短路电流Im图线的斜率的绝对值为电源的内阻r第三部分 技能+方法一、电流微观表达式的应用1.定义式中q的物理意义（1）q是某段时间内通过导体横截面的电量.若是金属导体导电，则q为自由电子通过某截面的电量的总和.若是电解质导电，则异种电荷反向通过某截面，q=|q1|+|q2|.（2）带电粒子的运动可形成等效电流，如电子绕原子核的运动，带电粒子在磁场中的运动，此时，q为带电粒子的电量，T为周期.如图，自由电荷电荷量为
8、q，单位体积电荷数为n，定向移动速度为v，导体横截面积为S，则二 、对电阻定律、欧姆定律的理解1.电阻与电阻率的区别（1）电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量.电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量.（2）导体电阻并不是只由电阻率决定，即电阻大，电阻率不一定大；电阻率小，电阻不一定小.2.定义式和决定式的比较三 电功与电热的关系1.电功与电热的比较2.电功率与热功率的比较（1）在纯电阻电路中，电功率等于热功率，即。（2）在非纯电阻电路中，电功率包含热功率， 为电功率，为热功率，有PP.【例1】智能扫地机器人是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作，现
9、今已慢慢普及，成为上班族或是现代家庭的常用家电用品如图为某款智能扫地机器人，其参数见下表，工作时将电池内部化学能转化为电能的效率为60%.下列说法中正确的是 （ ）A. 该扫地机器人的电池从完全没电到充满电所需时间约为8.3 hB. 该扫地机器人最多能储存的能量为4.32105 JC. 该扫地机器人充满电后能工作5 hD. 该扫地机器人充满电后能工作3 h【答案】 B【解析】由表格内的数据可知，电池的容量是5000mAh，所带的电量为：q=500010-3A3600s=1.8104C，充电器输出电流为I充=1000mA=1A，所以充电的时间为： ，故A错误；最多能储存的能量为：W=qU=1.8
10、10424J=4.32105J，故B正确；额定功率未40W，所以工作的时间： ，故CD错误。所以B正确，ACD错误。【例2】家用电吹风由电动机和电热丝等组成。为了保证电吹风的安全使用，要求：电动机不工作时，电热丝不能发热；电热丝不发热时，电动机仍能工作。下列电路中符合要求的是 （ ）【答案】 D考点：电路分析点评：本题考查了结合实际情况的电路分析题，通过实际要求设计符合要求的电路图，通过电路图反馈是否设计合理。【例3】如图所示，电池的内阻可以忽略不计,电压表和可变电阻器R串联接成通路，如果可变电阻器R的值减为原来的1/3时，电压表的读数由U0增加到2U0，则下列说法中不正确的是 （ ）A流过可
11、变电阻器R的电流增大为原来的2倍B可变电阻器R消耗的电功率增加为原来的4倍C可变电阻器R两端的电压减小为原来的2/3D若可变电阻器R的阻值减小到零，那么电压表的示数变为4U0【答案】 B【解析】电压表是纯电阻，电压表的示数U0增大到2U0，故通过电压表的电流增加为2倍，由于串联，故通过可变电阻的电流也增大为原来的2倍，A正确；电流变为2倍，电阻变为原来的，根据P=I2R，可变电阻消耗的功率变为倍，B错误；电流变为2倍，电阻变为，根据U=IR，可变电阻两端的电压减为原来的，C正确；设电压表的内阻为Rx根据闭合电路欧姆定律，开始时：E=U0+，可变电阻的阻值减少为原来的后：E=2U0+联立解得：E
12、=4U0,若可变电阻的阻值减到零，则电压表的示数等于电源的电动势，为4U0D正确四 、 电路动态变化问题1.电路动态变化问题的分析（1）程序法:电路结构的变化R的变化R总的变化I总的变化U端的变化固定支路变化支路.（2）“串反并同”结论法所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大.所谓“并同”，即某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，反之则减小.（3）极限法:因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或电阻为零去讨论.2.电源的输出功率和电源的效率（1）输出功
13、率.根据闭合电路欧姆定律可以推出：当R=r时，电源的输出功率最大，最大值当R向接近r阻值的方向变化时，P出增大，当R向远离r阻值的方向变化时，P出减小，如图.（2）电源的效率：R越大，越大，当R=r时，P出最大，=50%. 可见，输出功率最大时,电源的效率并不是最高.【例4】如图所示的电路中，电源电动势为E、内阻为r，电阻R2、R3为定值电阻，R1为滑动变阻器，A、B为电容器的两个极板。当滑动变阻器R1处于某位置时， A、B两板间的带电油滴静止不动。则下列说法中正确的是 （ ）A. 仅把R1的触头向右滑动时，油滴向下运动B. 仅把R1的触头向右滑动时，油滴向上运动C. 仅把两极板A、B间距离增
14、大，油滴向上运动D. 仅把两极板A、B间相对面积减小，油滴向下运动【答案】 B【点睛】电路稳定时，电容相当于开关断开，其电压等于路端电压分析电容器板间电压的变化，判断电场强度的变化，根据油滴所受的电场力变化，判断油滴的运动情况【例5】如图所示电路中，电源电动势E恒定，内阻，两电表均为理想电表，定值电阻.当开关K断开与闭合时，ab段电路消耗的电功率相等则下列说法正确的是 （ ）A电阻、可能分别为3、6B电阻、可能分别为4、5C开关K断开时电压表的示数一定小于K闭合时的示数D开关K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【答案】 B【解析】据题意，电键K断开与闭合时
15、，ab段电路消耗的电功率相等，K闭合时被短路，则有：，将=3、=6代入方程不成立，而将=4、=5代入方程成立，故A错误，B正确.电键K断开时外电路总电阻大于K闭合时外电路总电阻，则电键K断开时电压表的示数一定大于K闭合时的示数故C错误.根据闭合电路欧姆定律得：，则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为，故D错误故选B.【例6】在如图所示的电路中，灯泡L的电阻大于电源的内阻r，闭合开关S，将滑动变阻器滑片P向左移动一段距离后，下列结论正确的是 （ ）A. 电源的输出功率变小B. 灯泡L变亮C. 电容器C上电荷量增多D. 电压表读数变小【答案】 AC【点睛】本题的难点在于确定电源的输
16、出功率如何变化，可以用数学证明，当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，这是很重要的结论对于电容器，关键确定电压，记住这个结论很有必要：电容器与与它并联的电路电压相等五、含电容器电路的分析与计算1.电路的简化：不分析电容器的充、放电过程时，把电容器处的电路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上2.电路稳定时电容器的处理方法：电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻不起降低电压的作用，但电容器两端可能出现电势差3.电压变化带来的电容器带电荷量的变化：电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电若电容器两端电压升高，电容器将充电；若电压降低，电容
17、器将通过与它连接的电路放电，可由QCU计算电容器上电荷量的变化【例7】如图所示，电源电动势E=6V，内阻r=1，电阻，电容器电容C=4F，开关S原来断开，现在合上开关S到电路稳定，则 （ ）AS断开时电容器的电压为3VBS断开时电容器a极板带负电CS合上电路稳定后电容器b极板带负电D从S断开到合上开关S且电路稳定后，流过电流表的电量为【答案】 AD考点：闭合电路的欧姆定律；电量【名师点睛】本题主要考查了串并联电路的特点及闭合电路欧姆定律的直接应用，要求同学们能理清电路的结构，明确电路结构变化时，电容器的电压如何变化。 【例8】如图12所示，将一电动势为E6 V、内阻r0.5 的电源，与一粗细均
18、匀的电阻丝AB相连，电阻丝的长度为L0.30 m，阻值为R4 ，电容器的电容为C3 F.闭合开关S使其达到稳定状态后，将滑动触头P向右以速度v0.6 m/s匀速滑动的过程中，电流计的读数为多少？流过电流计的电流方向如何？【答案】 32 A从右向左【例9】如图所示电路，电源电动势E28V，内阻r2，电阻R112，R2R44，R38，C为平行板电容器，其电容C3.0pF，虚线到两极板的距离相等，极板长L0.20m，两极板的间距d1.0102m(1)若开关S开始处于断开状态，现将其闭合后，流过R4的电荷量为多少？(2)若开关S断开时，有一个带电微粒沿虚线方向以v02.0 m/s的初速度射入平行板电容
19、器的两极板间，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，问：当开关S闭合后，此带电微粒以相同的初速度沿虚线方向射入两极板间，能否从极板间射出？（要求写出计算和分析过程，g取10m/s2）【答案】 (1) (2) ,故带电微粒不能从极板间射出【解析】（1）S断开时，电阻R3两端电压U316 V （1分）S闭合后，外电路的总电阻R6 路端电压U21 V电阻R3两端的电压U3U14 V （2分）流过R4的电荷量QCU3CU3601012C （1分）考点：电容器的定义式、牛顿定律、串并联规律和欧姆定律。【名师点睛】（1）当开关S断开时，电容器的电压等于电阻R3两端的电压，根据欧姆定律及串联电路电压的分配关系，利用比
20、例法电容器的电压和电量当S闭合后，电阻R2与R3串联后再与R1并联，电容器的电压等于电阻R3两端的电压，求出电容器的电量，再求出电容器电量的变化量，即为流过R4的总电量（2）开关S断开时带电油滴恰好静止在水平放置的平行金属板正中间，电场力与重力平衡，根据平衡条件得到重力与电场力的关系S闭合时，根据牛顿第二定律求出加速度，由位移公式求出油滴到达极板的时间然后根据侧向位移来确定是否能射出对于电容器，关键是确定其电压，当电路稳定时，电容器的电压等于与之并联的电路的电压，也等于所在电路两端的电压。第四部分 基础练+测一、选择题1有三个用电器，分别为日光灯、电烙铁和电风扇，它们的额定电压和额定功率均为“
21、220 V,60 W”现让它们在额定电压下工作相同时间，产生的热量 （ ）A日光灯最多B电烙铁最多C电风扇最多 D一样多【答案】 B【解析】电风扇，电烙铁和日光灯额定电压、额定功率相同，相同时间内消耗的电能相等，而电风扇消耗的电能大部分转化为机械能，日光灯消耗的电能大部分转化为光能，电烙铁消耗的电能全部转化为内能，所以产生的热量电烙铁最多故选B2在如图所示的部分电路中，当滑动变阻器的滑键从最左端向右滑过2R/3时，电压表的读数由U0增大到2U0，若电源内阻不计，则下列说法中正确的是 （ ）A通过变阻器R的电流增大为原来的3倍，B变阻器两端的电压减小为原来的2/3倍，C若R的阻值减小到零，则电压
22、表的示数为4U0，D以上说法都不正确【答案】 BC3在如图所示的电路中，E为电源，其内阻为r，L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变)，R1、R2为定值电阻，R3为光敏电阻，其阻值大小随所受照射光强度的增大而减小，V为理想电压表若将照射R3的光的强度减弱，则： （ ）A. 电压表的示数变大B. 小灯泡消耗的功率变小C. 通过R2的电流变小D. 电源内阻消耗的电压变大【答案】 B【解析】由光敏电阻的性质可知电路中电阻的变化，则由闭合电路欧姆定律可得出电路中电流的变化，由欧姆定律可得出电压表示数的变化；同时还可得出路端电压的变化；由串联电路的规律可得出并联部分电压的变化，再由并联电路的规律可得出通过小灯
23、泡的电流的变化，由功率公式即可得出灯泡功率的变化解：A、光敏电阻光照减弱，故光敏电阻的阻值增大，电路中的总电阻增大；由闭合电路欧姆定律可得，电路中电流减小，故R1两端的电压减小，故A错误；B、由并联电路的电流规律可知，流过灯泡的电流一定减小，故由P=I2R可知，小灯泡消耗的功率变小，故B正确；C、因电路中电流减小，故电源内阻的电压减小，路端电压增大，同时R1两端的电压减小，故并联电路部分电压增大；则流过R2的电流增大，故CD错误；故选：B【点评】闭合电路的动态分析问题一般按外电路、内电路再外电路的分析思路进行；分析内电路主要根据总电流及内阻分析内压，而外电路较为复杂，要注意灵活应用电路的性质
24、4如图所示，电源内阻不可忽略，电路中接有一小灯泡和一电动机。小灯泡L上标有“6V 12W”字样，电动机的线圈电阻RM0.50。若灯泡正常发光时，电源的输出电压为12V，此时 （ ）MRMLErA电动机的输入功率为12WB电动机的热功率为12WC电动机的输出功率为12WD整个电路消耗的电功率为24W【答案】 A5如图所示，电源电动势为E，内 电 阻为 r。两电压表可看作是理想电表,当闭合开关，将滑动变阻器的滑片由左端向右端滑动时（设灯丝电阻不变），下列说法中正确的是 （ ）A.小灯泡L2变暗，V1表的示数变小，V2表的示数变大B.小灯泡L2变亮，V1表的示数变大，V2表的示数变小C.小灯泡L1变
25、亮，V1表的示数变大，V2表的示数变小D.小灯泡L1变暗，V1表的示数变小，V2表的示数变大【答案】 C6在如图所示的闭合电路中，灯泡正常发光，电压表、电流表均为理想电表。当滑片向左滑动时，下列描述正确的是 （ ）A电压表、电流表示数均曾大B电压表、电流表示数均减小C灯泡逐渐变暗D灯泡逐渐变的更亮【答案】 C【解析】根据欧姆定律及串并联知识分析有： ，电流表测干路电流变大，电压表测灯泡电压变小，所以A、B错误；因灯泡两端电压变小，所以灯泡功率变小，变暗，故C正确、D错误；电路的动态变化也可以利用“串反并同”规律进行分析，电流表与变阻器有串联关系、电压表与变阻器有并联关系、灯泡与变阻器并联，故可
26、知电流表示数变大、电压表示数变小、灯泡变暗，故只有选项C正确；7图示电路中，R1是光敏电阻，R2是定值电阻，电源的内阻不能忽略闭合开关S，当光敏电阻上的光照强度增大时，下列有关电路的分析，其中正确的是 （ ）A.通过R1的电流增大B.电容器所带电荷量增加C.电源的输出功率减小D.电源的效率增大【答案】 A8（多选）如图所示，平行金属板中带电质点P原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R4的滑片向a端移动时，则 （ ）A. 电压表读数减小B. 电流表读数减小C. 质点P将向上运动D. R3上消耗的功率逐渐增大【答案】 BCD【解析】由图可知电路结构，由滑片的移动可知电路中
27、电阻的变化，再由闭合电路欧姆定律可知各电表示数的变化及电容器两端的电压变化；再分析质点的受力情况可知质点的运动情况由图可知， 与滑动变阻器串联后与并联后，再与串联接在电源两端；电容器与并联；当滑片向a移动时，滑动变阻器接入电阻增大，则电路中总电阻增大；由闭合电路欧姆定律可知，电路中电流减小；路端电压增大，同时两端的电压也减小；故并联部分的电压增大；由欧姆定律可知流过的电流增大，则流过并联部分的电流减小，故电流表示数增减小；因并联部分电压增大，而中电压减小，故电压表示数增大，因电容器两端电压增大，故电荷受到的向上电场力增大，则重力小于电场力，合力向上，电荷向上运动，故A错误故BC正确；因两端的电
28、压增大，由可知， 上消耗的功率增大，故D正确；【点睛】解决闭合电路欧姆定律的题目，一般可以按照整体-局部-整体的思路进行分析，注意电路中某一部分电阻减小（增大）时，无论电路的连接方式如何，总电阻均是减小（增大）的 9（多选）如图电路，C为电容器的电容，D为理想二极管（具有单向导通作用），电流表电压表均为理想表。闭合开关S至电路稳定后，调节滑动变阻器滑片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，电压表的示数改变量大小为，电流表A的示数改变量大小为，则下列判断正确的有 （ ）A滑片向左移动的过程中，电容器所带的电荷量不变B的值变大C的值不变，且始终等于电源内阻D滑片向左移动的过程中，
29、电容器所带的电荷量要不断减少【答案】 AC考点：闭合电路的欧姆定律、电容【名师点睛】对于闭合电路欧姆定律的动态分析类题目，一般可按外电路-内电路-外电路的分析思路进行分析，在分析时应注意结合闭合电路欧姆定律及串并联电路的性质。10（多选）如图甲所示，R为电阻箱(099.9 )，置于阻值最大位置，Rx为未知电阻(1)断开S2，闭合S1，逐次减小电阻箱的阻值，得到多组R、I值，并依据R、I值作出了如图乙所示的R图线(2)断开S2，闭合S1，当R调至某一位置时，电流表的示数I11.0 A；保持电阻箱的位置不变，断开S1，闭合S2，此时电流表的示数为I20.8 A根据以上数据可知 （ ）A. 电源电动
30、势为3.0 VB. 电源内阻为0.5 C. Rx的阻值为0.5 D. S1断开、S2闭合时，随着R的减小，电源输出功率减小【答案】 BC二、非选择题11电动自行车因其价格相对于摩托车低廉，而且污染小,受到群众喜爱,某电动车铭牌如下表所 示。取g=10m/s2，试求规格后轮驱动直流永磁电机车型：20电动自行车电机输出功率：175 W电源输出电压：36 V额定工作电压/电流：36 V/5 A整车质量：40 kg最大载重量：120kg（1）求此车所装电动机的线圈电阻。（2）求此车所装电动机在额定电压下正常工作时的效率。（3）一个60kg的人骑着此车，如果电动自行车所受阻力为人和车重的0.02倍，求电
31、动自行车在平直公路上行驶的最大速度。【答案】 （1） (2)97.2% (3)考点：闭合电路欧姆定律、运动过程中变速过程的分析点评：此类题型考察了关于对题目信息提取的能力，通过审题将题目中信息转化为闭合电路欧姆定律，从而分析出结果。12受动画片四驱兄弟的影响，越来越多的小朋友喜欢上了玩具赛车某玩具赛车充电电池的输出功率P随电流I变化的图象如图13所示(1)求该电池的电动势E和内阻r；(2)求该电池的输出功率最大时对应的外电阻R(纯电阻)；(3)由图象可以看出，同一输出功率P可对应两个不同的电流I1、I2，即对应两个不同的外电阻(纯电阻)R1、R2，试确定r、R1、R2三者间的关系【答案】 (1)2 V0.5 (2)0.5 (3)r2R1R2