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

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）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），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+方法考点一 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【例1】北京正负电子对撞机的储存环是长为240 m的近似圆形轨道，当环中的电流为10 mA时，若电子的速率为十分之一光速，已知元电荷e = 1. 6×10-19C ，则在整个环中运行的电子数目为： （ ）A5.0×1011 B5×1019 C1.0×1013 D1.0×103【答案】A【解析】【名师点睛】此题主要死考查电流强度的微观表达式I=neSv；注意理解表达式中各个量的物理意义，式中的n是单位体积的电荷数.考点二 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【例2】滑动变阻器R和固定电阻R接成如图所示的电路，已知R两端电压恰好等于R两端总电压U的一半，那么变阻器滑动端P的正确位置是在变阻器R的： （ ）A中点位置 B中点偏下 C中点偏上 D条件不足，无法确定【答案】C【解析】【名师点睛】此题考查串联电路的分压规律；搞清电路的结构及电阻之间的串并联关系，根据串联电路的电阻的分压关系即可解答.考点三 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P>P.【例3】如图所示的电路中，输入电压U恒为12V，灯泡L标有“6V 12W”字样，电动机线圈的电阻RM=0.50若灯泡恰能正常发光，以下说法中不正确的是： （ ）A电动机的输入功率是12W B电动机的输出功率是12WC电动机的热功率是2.0W D整个电路消耗的电功率是24W【答案】B【解析】【名师点睛】此题是对电功率的计算问题的考查；要知道电动机是非纯电阻电路，欧姆定律不适应；电动机的输入总功率等于输出的机械功率与内部产生的热功率之和.考点四 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，是两个规格不同的灯泡，当它们如图连接时，恰好都能正常发光，设电路两端的电压保持不变，现将变阻器的滑片P向右移动过程中，两灯泡亮度变化情况是： （ ）A亮度不变，变暗B变暗，变亮C变亮，变暗D变暗，亮度不变【答案】B【解析】【名师点睛】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考点五 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，电容器将通过与它连接的电路放电，可由QC·U计算电容器上电荷量的变化【例5】（多选）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【解析】【名师点睛】本题主要考查了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，电荷怎样移动，从而判断出电流表中的电流方向第四部分 基础练+测1、【2017·株洲市高三教学质量统一检测】右图为某控制电路的一部分，已知AA的输入电压为24V，如果电阻R=6k，R1=6k，R2=3k，则BB不可能输出的电压是： （ ）A12V B8V C6V D3V【答案】D【名师点睛】在分析电路问题时，首先必须明确电路结构，画出等效电路图，然后根据串并联电路规律，欧姆定律分析解题2、【广东省肇庆市2017届高三第二次模拟考试】如图所示电路中，闭合开关S后当变阻器R3的滑动头P向b移动时，下列说法正确的是： （ ）AVErbaPR1R2R3SA电压表示数变大 B电流表示数变大C电源消耗的总功率变小 D电源的效率（电源的输出功率/电源消耗的总功率）变大【答案】B【解析】当P向b移动时，变阻器的电阻变小，它与R2并联的电阻变小，外电阻也变小，故电压表的示数变小，选项A错误；根据欧姆定律可知，干路电流增大，由于R2的两端电压减小，故通过R2的电流变小，则根据总电流等于各支路电流之和可知，通过变阻器的电流变大，故电流表的示数变大，选项B正确；由于总电流变大，故电源消耗的总功率变大，选项C错误；由于路端电压减小，故电源的效率变小，选项D错误。3、【2017·天津市和平区高三上学期期末质量调查】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上电荷量减少 D电压表读数变小【答案】A【名师点睛】本题的难点在于确定电源的输出功率如何变化，可以用数学证明，当内、外电阻相等时，电源的输出功率最大，这是很重要的结论要记牢对于电容器，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。4、【2017·开封市高三第一次模拟】如图所示，电路电源电动势为E，内阻r，R1、R2为定值电阻，调节电阻箱R的阻值，使电压表V的示数增大U，在此过程中： （ ）A路端电压增加，增加量一定等于UB电阻R2两端的电压减小，减少量一定等于UC通过电阻R1的电流增加，增加量一定等于U / R1、D通过电阻R2的电流减小，但减少量一定大于U /R2【答案】C【解析】电压表V的示数增大，和r两端的电压减小，干路电流减小，则两端的电压减少，电源的内电压也减小，则路端电压即外电路两端的总电压增大，增加量一定小于，故A错误；电压表V的示数增大，和r两端的电压减小，干路电流减小，则两端的电压减少，电源的内电压也减小，则路端电压即外电路两端的总电压增大，所以两端的电压减少量一定小于电压表V的示数增大量，故B错误；电压表V的示数增大，则通过的电流增加，由于是定值电阻，所以其电流增加量一定等于，故C正确；电压表V的示数增大，和r两端的电压减小，干路电流减小，通过的电流减小，电压减小量小于，所以电流减少量一定小于，故D错误；【名师点睛】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5、【2017·长春外国语学校高三上学期期末考试】如图所示电路，当滑动变阻器R1的滑片向上滑动时，下列说法正确的是： （ ）AR2的功率增大BR3两端的电压减小C电流表的示数变大DR1的电流增大【答案】C【名师点睛】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6、【福建省厦门第一中学2017届高三上学期期中考试】（多选）用图示电路测电池电动势和内阻，由U-I图线可得： （ ）A电池电动势的测量值为1.40VB电池内阻的测量值为3.50C外电路发生短路时的电流为0.40AD电压表的示数为1.20V，电流表的示数【答案】AD【解析】U-I图像的纵截距表示电流为零时的路端电压，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势，故，A正确；图像的斜率表示加速度，所以，B错误；外电路发生短路时的电流，C错误；根据闭合回路欧姆定律可得电压表示数为1.20V时，故D正确；7、【大庆中学20162017学年上学期期中考试高三物理试题】如图，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r，闭合电键K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V1、V2、V3，理想电流表示数变化量的绝对值为I，则下列结论错误的是： （ ）AA的示数增大 BV2的示数增大CV3与I的比值大于r DV1大于V2【答案】B8、【河北省沧州市第一中学2017届高三11月月考】（多选）如图所示的电路有电源、电阻箱和电流表组成，电源电动势E=4V，内阻r=2；电流表内阻忽略不计，闭合开关，调解电阻箱，当电阻箱读数分别等于R1和R2时，电流表对应的读数分别为I1和I2，这两种情况下电源的输出功率相等，下列说法正确的是： （ ）AI1+I2=2A BI1-I2=2A CR1=1/ R2 DR1=4/ R2【答案】AD【解析】根据闭合电路欧姆定律得：，这两种情况下电源的输出功率相等，则有：I12R1I22R2，由解得：I1+I2=2A，R1=4/ R2 ，故AD正确故选AD.9、【温州中学2017届高三11月选考模拟考试】如图所示，电路电源电动势为E，内阻r ，R1、R2为定值电阻，调节电阻箱R的阻值，使电压表V的示数增大U，在此过程中： （ ）A路端电压增加，增加量一定等于UB电阻R2两端的电压减小，减少量一定等于UC通过电阻R1的电流增加，增加量一定大于U / R1、D通过电阻R2的电流减小，但减少量一定小于U /R2【答案】D10、【黑龙江省哈尔滨市第六中学2017届高三上学期期中考试】如图所示为测量某电源电动势和内阻时得到的UI图线。用此电源与三个阻值均为3 的电阻连接成电路，测得路端电压为4.8 V。则该电路可能为： （ ）IA UV 0 1 2 3 4 4 5 6 （A） （B） （C） （D）【答案】B【解析】由上图可知电源电动势为6V，电源内阻为对A图，U=IR外=4V；对B图，U=IR外=4.8V；对C图，U=5.68V；对D图，U=5.4V故B项正确故选B。11、【湖南省长沙市长郡中学2017届高三上学期第二次周测】）电动势为E的电源与一电压表和一电流表串联成闭合回路，如果将一电阻与电压表并联，则电压表的读数减小为原来的，电流表的读数增大为原来的3倍，则可以求出： （ ）A、电源的内阻B、电流表的内阻C、电压表原来的读数D、电流表原来的读数【答案】C【解析】【名师点睛】本题初看时好像少了些条件，但注意题目中给出了两次电流表、电压表示数的比值，另外可将电流表当作内阻处理，则电压表的示数即为路端电压，则可由闭合电路欧姆定律列式求解12、【河北省沧州市第一中学2017届高三上学期第一次月考】（多选）如图所示，电源电动势为E，内阻为r，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度减小时，R3阻值增大，则： （ ）A电压表的示数增大 BR2中电流增大C小灯泡的功率减小 D电路的路端电压升高【答案】BCD【解析】由图可知，L与R3串联后与R2并联，再与R1串联；当光照减弱时，光敏电阻的阻值增大，电路中总电阻增大，总电流减小，由U=E-Ir可知，路端电压增大；因电流减小，则R1两端的电压减小；并联部分电压增大，R2中电流增大，流过灯泡的电流减小；故灯泡的功率减小；故A错误，BCD正确；故选：BCD。【名师点睛】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。13、【2016宁夏石嘴山市第三中学高三第四次考】（多选）对于常温下一根阻值为R的均匀金属丝，下列说法中正确的是： （ ）A常温下，若将金属丝均匀拉长为原来的10倍，则电阻变为10 RB常温下，若将金属丝从中点对折起来，电阻变为RC给金属丝加上的电压逐渐从零增大到U0，则任一状态下的比值不变D把金属丝温度降低到绝对零度附近，电阻率会突然变为零【答案】BD【解析】【名师点睛】本题是对电阻定律的考查；解题的关键要能熟练运用电阻定律，同时要明确电阻率的物理意义和温度对其的影响；导体的电阻只与物体的材料和温度有关一般说金属材料的电阻率随着温度的升高而增大，有些材料恰好相反14、【江苏省南京市、盐城市2016届高三第二次模拟考试物理试题】（多选）如图所示的火警报警装置，R1为热敏电阻，若温度升高，则R1的阻值会急剧减小，从而引起电铃电压的增加，当电铃电压达到一定值时，电铃会响下列说法正确的是： （ ）A. 要使报警的临界温度升高，可以适当增大电源的电动势B. 要使报警的临界温度降低，可以适当增大电源的电动势C. 要使报警的临界温度升高，可以把R2的滑片P适当向下移D. 要使报警的临界温度降低，可以把R2的滑片P适当向下移【答案】BD【解析】15、【2016黑龙江省哈尔滨师范大学附属中学高三12月考】（10分）如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离d=40cm电源电动势E=24V，内电阻r=1，电阻R=15闭合S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0=4m/s竖直向上射入板间若小球带电量为q=1×10-2C，质量为m=2×10-2kg，不考虑空气阻力那么，滑动变阻器滑片P在某位置时，小球恰能到达A板。求（取g=10m/s2）：(1)两极板间的电场强度大小； (2)滑动变阻器接入电路的阻值； (3)此时，电源的输出功率。【答案】（1）20V/m（2）8（3）23W【解析】（1）对小球从B到A，有vA=0；则由动能定理可得：qUABmgd=0mv02得：UAB=8V；则（2）由闭合电路欧姆定律可得：E=I（R+r）+UAB解得：I=1A；则有：（3）电源的输出功率：16、【2016郑州一中教育集团高三第一次联考】在如图所示的电路中，R 1 =2 ，R 2 =R 3 =4 ，当电键 K 接 a 时，R 2 上消耗的电功率为 4 W，当电键 K 接 b 时，电压表示数为 4.5 V，试求：（1）电键 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）当电键 K 接 c 时，通过 R 2 的电流.【答案】（1） （2） （3）【解析】