【奇点物理】2023湖北卷高考物逐题破第22练

第10题突破
第22练 恒定电流、传感器
（三年考频：0次 预测指数：★★★★✮ ）
本卷共11小题，每小题4分，共44分。

在每小题给出的个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～11题有多项符合题目要求。

全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1．（2022·山东·夏津县双语中学高三阶段练习）某压敏电阻的阻值R 随压力F 变化的规律如图甲所示，将它水平放在电梯地板上并接入如图乙所示的电路中，在其受压面上放一物体m ，即可通过电路中电流表A 的示数I 来研究电梯的运动情况。

已知电梯静止时电流表的示数为I 0。

下列说法正确的是（ ）
A ．若示数I =I 0，则电梯一定处于静止状态
B ．若示数I 保持不变，则电梯一定做匀速运动
C ．若示数I 在增大，则电梯的速度在增大
D ．若示数I >I 0，则电梯可能在减速向下运动
2．（2022·江苏泰州·高三期末）如图（a ）所示的电路中，K 与L 间接一智能电源，用以控制电容器C 两端的电压C U 。

若C U 随时间t 的变化如图（b ）所示，则下列描述电阻R 两端电压R U 随时间t 变化的图像中，正确的是（ ）
A ．
B ．
C ．
D ．
3．（2021·湖北·襄阳五中高三阶段练习）在半导体工艺里经常需要测定金属薄膜厚度，目前采用的方式是通过测定电阻而间接测得薄膜厚度，查询资料获知构成该薄膜金属材料的电阻率 ，取一块厚度均匀、边长为L 的正方形该金属薄膜，在薄膜两端施加恒定电压0U 。

通过薄膜的电流方向如图所示，测定出流过薄膜的电流I ，即可推导出薄膜厚度d ，则（ ）
A．电流I越大，则薄膜厚度d越小
B．电流I越大，则薄膜厚度d越大
C．正方形边长L越大，所测定的电阻值越大
D．正方形边长L越小，所测定的电阻值越小
4．(2022华师一中考前测试)节能的LED灯越来越普及，而驱动LED灯需要恒流源。

如图所示，电源为恒流电源（能提供恒定的电流），R1、R2为定值电阻，电流表和电压表均为理想电表。

移动滑动变阻器R的滑片，下列电压表示数U、电源的输出功率P随电流表示数I变化的关系图线可能正确的是（）
A．B．
C．D．
5．（2022·湖南·高三开学考试）地球表面附近存在一个竖直向下的电场，晴天时在电场作用下，大气中的正离子向下运动、负离子向上运动，如此形成的微弱电流称地空电流。

该电流比较稳定，不随高度变化，全球地空电流的总电流强度为I，假设地空电流在全球各处均匀分布，地球附近竖直向下的电场场强为E，取地球表面积为S，地表附近空气的电阻率0 的大小为（）
A．ES
I
B．
2
E S
I
C．
2
S E
I
D．
2
ES
I
6．（2021·湖南·模拟预测）如图所示电路中，电源电动势E＝24 V，恒定内阻r＝4Ω，定值电阻R1＝8Ω，定值电阻R2＝12Ω，定值电阻R3＝3Ω。

若在C、D间连接一个可调电阻R，调节范围为3Ω至15Ω，下列选项中正确的是（）
A ．在调节范围内，若R ＝3Ω，R 上的功率最大
B ．在调节范围内，若R ＝15Ω，R 上的功率最大
C ．在调节范围内，若R ＝15Ω，R 上的功率最小
D ．在调节范围内，若R ＝9Ω，R 上的功率最大
7．（2022·江苏·模拟预测）已知两电池a 、b 的电动势分别为E 1、E 2，内阻分别为r 1、r 2。

两电池分别接电阻R 时，输出功率相等．当外电路电阻变为R '时，电池a 、b 的输出功率分别为P 1、P 2，已知E 1<E 2，R >R '。

则（ ） A ．r 1=r 2
B ．r 1>r 2
C ．P 1=P 2
D ．P 1>P 2
8．（2016·湖北武汉·高三阶段练习）用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻的实验中，根据某次实验记录数据画出的图像如图所示，下列关于这个图像的说法正确的是（ ）
A ．纵轴截距表示待测电池的电动势，即 3.0V E =
B ．横轴截距表示短路电流，即0.6A I =短
C ．根据E
r I =短
，计算出待测电池内阻为5Ω D ．根据U
r I
∆=
∆，计算出待测电池内电阻为1.0Ω 9．（2021·湖北武汉·高三阶段练习）如图所示电路中电源电动势为E ，内阻为r ，R 1为滑动变阻器，R 2为定值电阻。

开关S 闭合后，平行金属板间的带电液滴处于静止状态，在滑动变阻器滑片P 向b 端滑动过程中，电压表的示数变化的绝对值为ΔU ，电流表A 1的示数变化的绝对值为ΔI 1，电流表和电压表均为理想电表，下列说法正确的是（ ）
A ．电压表的示数先减小后增大
B ．电流表A 2的示数减小
C ．液滴将向上运动
D ．
1
ΔΔU
r I = 10．（2021·广东广州·三模）压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，利用压敏电阻可以设计一个电路来判断升降机的运动情况，其工作原理如图所示。

将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个绝缘物块。

0~t 1时间内升降机停在某楼层处，从t 1时刻开始运动，电流表中电流随时间变化的情况如图所示，下列判断正确的是（ ）
A ．t 1~t 2时间内，升降机可能先加速下降后减速下降
B ．t 2~t 3时间内，升降机处于静止状态
C ．t 3~t 4时间内，升降机处于超重状态
D ．t 3~t 4时间内，升降机的加速度大小先增大后减小
11．（2023春·湖北武汉·第一中学校）我国霍尔推进器技术世界领先，其简化的工作原理如图所示。

放电通道两端电极间存在一加速电场，该区域内有一与电场近似垂直的约束磁场（未画出）用于提高工作物质被电离的比例。

工作时，工作物质氙气进入放电通道后被电离为氙离子，再经电场加速喷出，形成推力。

某次测试中，氙气被电离的比例为95%，氙离子喷射速度为41.610m /s ⨯，推进器产生的推力为80mN 。

已知氙离子的比荷为57.310C /kg ⨯；计算时，取氙离子的初速度为零，忽略磁场对离子的作用力及粒子之间的相互作用，则
（ ）
A ．氙离子的加速电压约为175V
B ．氙离子的加速电压约为700V
C ．氙离子向外喷射形成的电流约为37A
D ．每秒进入放电通道的氙气质量约为65.310kg -⨯
学用版参考简答
学用版详细解析
1．【答案】D 【解析】
A ．若示数为I 0，说明m 对压敏电阻的压力与静止时相同，即m 的合外力为零，电梯可能处于静止状态也可能处于匀速运动状态，故A 错误.
B ．由图可知压敏电阻的阻值与受到的压力有关，若示数I 不变，说明压敏电阻的阻值保持不变，压敏电阻受到的压力不变，对于m 受到的支持力不变，m 的合外力恒定，故m 可能做匀变速直线运动，也可能做匀速运动，故B 错误.
C ．若示数I 在增大，说明压敏电阻的阻值在减小，由图可知，压力越大，阻值越小，所以压敏电阻受到的压力在逐渐增大，由上述条件只能判断压敏电阻受到的合外力在变化，由于不能确定合外力方向，故无法确定电梯速度如何变化，故C 错误.
D ．对应电流表示数为I 0，压敏电阻受到的压力等于m 的重力，当I ＞I 0时，电路中电流比静止时变大，说明压敏电阻阻值变小，压力增大，压力大于重力，m 的合外力向上，加速度方向向上，如果电梯正在上升，则为加速上升，如果电梯正在下降，则为减速下降，故D 正确。

故选D 。

2．【答案】B 【解析】
由电容器电容的定义式
C
Q
C U =
可得
C Q U C
=
由电流的定义式有
Q I t
=
则
C I U t C
=
结合C U t -图像可知，01s ~和2
3s 内电路中的电流为零，12s 内和35s 内电路中均为恒定的电流，且电流
大小的比值为2:1，方向相反，根据欧姆定律有
R U IR =
则01s ~和23s 内电阻R 两端无电压，12s 内和35s 内电阻R 两端的电压大小之比为2:1，方向相反，故
ACD 错误，B 正确。

故选B 。

3．【答案】B 【解析】
CD ．根电阻定律，薄膜电阻为
L R Ld d
ρ
ρ
== 可知所测定的电阻值R 与正方形边长L 无关，故CD 错误； AB ．根据欧姆定律
U R I
=
联立解得
I d U ρ=
根据厚度d 公式，d 与I 成正比，与边长L 无关，故A 错误，B 正确； 故选B 。

4．【答案】C
【详解】设电源提供的恒定电流为0I ，根据并联电路特点可知
()()01020122U I R I I R I R R IR =+-=+-
可知U I -是斜率为负的一次函数关系， A ．由上述分析可知，A 错误； B ．由上述分析可知，B 错误； 又由电源的输出功率
()()2
001202P UI I R R I R I ==+-
可知P I -是为斜率为负的一次函数关系， C ．由上述分析可知，C 正确； D ．由上述分析可知，D 错误。

故选C 。

5．【答案】A 【解析】
取地球表面高度为h ∆的空气层为研究对象，空气层上表面到下表面之间的电势差
U E h =⋅∆
这段空气层的电阻
h
r S
ρ∆= 根据欧姆定律
U I r
= 联立得到
0ES
I
ρ=
故A 正确，BCD 错误。

故选A 。

6．【答案】D 【解析】
ABD ．设R 2两端的电压为U 2，根据串并联电路的特点知，电阻R 两端的电压
23
R R
U U R R =
+ R 3、R 、R 2三个电阻的并联电阻为
()()2323123361212315R R R R R
R R R R R R
+⨯++=
==+++++并
根据串并联电路的特点知，R 2两端的电压为
()2136121231524361298415R
R R R U E R R R r R R
+++==⨯=+++++++并
并 则R 两端的电压为
()12312399
R R R
R U R R R +=
⨯=
+++ R 上的功率为
2
2
12(
)
14498118R R R U R P R R R R
+===++
当R
81
R
=时，即R＝9Ω时，R上的功率有最大值，AB错误，D正确；
C．将R＝3Ω代入
81
R
R
+，解得
81
R
R
+=30
将R＝15Ω代入
81
R
R
+，解得
81
R
R
+=20.4
可知R＝15Ω，R上的功率不是最小，C错误。

故选D。

7．【答案】D
【解析】
因为电阻的电压与电流的图像如图，由题意两电池分别接电阻R时，输出功率相等，且E1<E2，所以两电源的U-I图像如图
故当外电路电阻变为R'时，电池a、b的输出功率关系为
P1>P2
且U-I图像的斜率为内阻r，由图像知
r1<r2
故选D。

8．【答案】AD
【解析】
A．根据
U E Ir
=-
纵轴截距表示待测电池的电动势，即
3.0V
E=
故A正确；
BC．图线与横轴相交时，路端电压大于零，横轴截距不表示短路电流，则短路电流大于0.6A，根据
E r I =
短
计算出待测电池内阻小于5Ω，故BC 错误； D ．斜率的绝对值为电源内阻，故可知
1.0ΩU
r I
∆=
=∆ 故D 正确。

故选AD 。

9．【答案】BD 【解析】
A ．设滑动变阻器上端与R 2并联部分的阻值为Rx ，外电路的阻值为
R 外=R 1-Rx+2
2
x x R R R R +=R 1-22
1
1x x R R R +
当滑动变阻器滑片P 向b 端滑动的过程中，Rx 减小，外电路的阻值R 外增大，根据闭合电路欧姆定律可知，总电流I 减小，内电压减小，路端电压增大，电压表的示数增大，A 错误；
B ．根据串联电路分压规律可知，滑动变阻器的上端和R 2的并联电阻减小，这部分电阻分得的电压U 2减小，根据
I 2=
2
2
U R 可知，电流表A 2的示数减小，B 正确；
C ．电容器和R 2并联，R 2两端所加电压减小，则电容器间的电场强度减小，液滴所受电场力减小，液滴将向下运动，C 错误；
D ．电源内阻一定，内电压和外电压变化量的绝对值相等，故
r =
1
1
1
ΔΔΔΔU U U
I I I ==内内 D 正确。

故选BD 。

10．【答案】CD 【解析】
A ．0~t 1时间内升降机停在某楼层处，受力平衡，t 1~t 2时间内电路中电流比升降机静止时小，说明压敏电阻增大，压力减小，重物处于失重状态，则此过程升降机一直加速下降，故A 错误；
B ． t 2~t 3时间内电路中电流等于升降机静止时的电流，由于t 1~t 2时间内升降机在加速运动，所以t 2~t 3时间内处于匀速运动状态，故B 错误；
C ． t 3~t 4时间内电路中的电流大于升降机静止时的电流，说明压敏电阻减小，压力增大，重物处于超重状态，故C 正确；
D ．由图可知t 3~t 4时间内，电流先增大后减小，得压敏电阻是先减小后增大，可知压力是先增大后减小，可得加速度是先增大后减小，故D 正确。

故选CD 。

可得加速电压为
故A 正确，B 错误；
D ．在Δt 时间内，有质量为m ∆的氙离子以速度v 喷射而出，形成电流为I ，由动量定理可得
ΔΔ0F t mv =
-
进入放电通道的氙气质量为0Δm ，被电离的比例为η，则有
联立解得
故D 正确；
C ．在Δt 时间内，有电荷量为Q ∆的氙离子喷射出，则有
联立解得
故C 错误。

故选AD 。