2016年高考物理备考：专题08恒定电流：含解析

第一部分 特点描述
恒定电流主要考查以"电路"为核心三部分内容:一是以部分电路欧姆定律为中心,考查直流电路基本概念、伏安法测电阻、电功和电热等问题;二是以闭合电路欧姆定律为中心,考查电源作用、闭合电路功率分配和能量转化关系、电路路端电压与电源电动势和内阴天关系;三是以电路中电工仪表使用为中心,考查电学实验中仪器选取、电表读数、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问题和探究实验问题是近几年高考考查热点. 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综合题。

该模块复习重点为：
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.掌握各种电学仪器使用、电学各实验方法和原理，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．电流形成条件：（1）导体中有能够自由移动电荷；（2）导体两端存在持续电压． 2．电流方向：与正电荷定向移动方向相同，与负电荷定向移动方向相反． 电流虽然有方向，但它是标量． 3．电流
（1）定义式：I ＝q
t
.
（2）微观表达式：I ＝nqvS ，式中n 为导体单位体积内自由电荷数，q 是自由电荷电荷量，v 是自由电荷定向移动速率，S 为导体横截面积． （3）单位：安培（安），符号是A,1 A ＝1 C/s. 二、电阻定律
1．电阻定律：R ＝ρl S ，电阻定义式：R ＝U I
. 2．电阻率
（1）物理意义：反映导体导电性能物理量，是导体材料本身属性．
（2）电阻率与温度关系
①金属电阻率随温度升高而增大； ②半导体电阻率随温度升高而减小；
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：导体中电流I 跟导体两端电压U 成正比，跟导体电阻R 成反比． （2）公式：I ＝U
R
.
（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I ­U 关系图线． ①线性元件：伏安特性曲线是通过坐标原点直线电学元件，适用于欧姆定律． ②非线性元件：伏安特性曲线是曲线电学元件，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：导体中恒定电场对自由电荷静电力做功． （2）公式：W ＝qU ＝IU t 适用于任何电路）． （3）电流做功实质：电能转化成其他形式能过程． 2．电功率
（1）定义：单位时间内电流做功，表示电流做功快慢． （2）公式：P ＝W /t ＝IU 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热量． （2）计算式：Q ＝I 2
Rt . 4．热功率
（1）定义：单位时间内发热量． （2）表达式：P ＝Q t
＝I 2
R 五、串、并联电路特点 1．电阻串联
电流：I ＝I 1＝I 2＝…＝I n ，电压：U ＝U 1＋U 2＋…＋U n ，电阻：R ＝R 1＋R 2＋…＋R n ； 电压分配：U 1U 2＝R 1R 2，U n U ＝R n R ，功率分配：P 1P 2＝R 1R 2，P n P ＝R n R。

2．电阻并联
电流：I ＝I 1＋I 2＋…＋I n 电压：U ＝U 1＝U 2＝…＝U n 电阻：1R ＝1R 1＋1R 2＋…＋1R n
.
电流分配：I 1I 2＝R 2R 1，I 1I ＝R R 1. 功率分配：P 1P 2＝R 2R 1，P 1P ＝R R 1
. 3．几个常用推论
（1）串联电路总电阻大于其中任一部分电路总电阻．
（2）并联电路总电阻小于其中任一支路总电阻，且小于其中最小电阻．
（3）无论电阻怎样连接，每一段电路总耗电功率P 总是等于各个电阻耗电功率之和．即P ＝P 1＋P 2＋…＋P n .
（4）无论电路是串联还是并联，电路中任意一个电阻变大时，电路总电阻变大． 六、电源电动势
1．电源是通过非静电力做功把其它形式能转化成电能装置．
2．电动势：非静电力搬运电荷所做功与搬运电荷量比值，E ＝W q
，单位：V.
3．电动势物理含义：电动势表示电源把其它形式能转化成电势能本领大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间电压．
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：闭合电路中电流跟电源电动势成正比，跟内、外电路电阻之和成反比．
（2）公式⎩⎪⎨⎪⎧
I ＝E R ＋r
(只适用于纯电阻电路)
E ＝U 外＋U 内(适用于任何电路)
（3）路端电压与外电阻关系
①负载R 增大→I 减小→U 内减小→U 外增大 外电路断路时（R ＝∞），I ＝0，U 外＝E . ②负载R 减小→I 增大→U 内增大→U 外减小 外电路短路时（R ＝0），I ＝E
r
，U 内＝E .
（4）U －I 关系图：由U ＝E －Ir 可知，路端电压随着电路中电流增大而减小；U －I 关系图线如
图所示．
①当电路断路即I ＝0时，纵坐标截距为电动势E ． ②当外电路电压为U ＝0时，横坐标截距为短路电流I m ． ③图线斜率绝对值为电源内阻r ．
第三部分 技能+方法
考点一 电流微观表达式应用 1.定义式中q 物理意义
（1）q 是某段时间内通过导体横截面电量.
①若是金属导体导电，则q 为自由电子通过某截面电量总和. ②若是电解质导电，则异种电荷反向通过某截面，q =|q 1|+|q 2|.
（2）带电粒子运动可形成等效电流，如电子绕原子核运动，带电粒子在磁场中运动，此时T
q
I
，q 为带电粒子电量，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】如图所示，一根截面积为S 均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米电荷量为q ，当此棒沿轴线方向做速度为v 匀速直线运动时，由于棒运动而形成等效电流大小为（ ） A.vq B.
T q C.qvS D. S
qv 【答案】选A.
考点二 对电阻定律、欧姆定律理解 1.电阻与电阻率区别
（1）电阻是反映导体对电流阻碍作用大小物理量.电阻率是反映制作导体材料导电性能好坏物理
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.定义式和决定式比较
【例2】1．（2012·梅州高三检测）下列说法中正确是 （ ）． A ．由R ＝U
I
可知，电阻与电压、电流都有关系
B ．由R ＝ρl S
可知，电阻与导体长度和横截面积都有关系 C ．各种材料电阻率都与温度有关，金属电阻率随温度升高而减小
D ．所谓超导体，当其温度降低到接近绝对零度某个临界温度时，它电阻率突然变为零 【答案】 BD
考点三 电功与电热关系 1.电功与电热比较
2.电功率与热功率比较
（1）在纯电阻电路中，电功率等于热功率，即R
U R I UI P 2
2
===。

（2）在非纯电阻电路中，电功率包含热功率， UI P =为电功率，R I P 2
='为热功率，有P >P ′.
【例3】有三个用电器，分别为日光灯、电烙铁和电风扇，它们额定电压和额定功率均为“220 V ，60 W ”.现让它们在额定电压下工作相同时间，产生热量（ ） A.日光灯最多 B.电烙铁最多 C.电风扇最多 D.一样多 【答案】选B.
考点四 电路动态变化问题 1.电路动态变化问题分析 （1）程序法:
电路结构变化→R 变化→R 总变化→I 总变化→U 端变化→固定支路→变化支路. （2）“串反并同”结论法
①所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联电阻中电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大.
②所谓“并同”，即某一电阻增大时，与它并联或间接并联电阻中电流、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问题，可将变阻器滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或电阻为零去讨论.
2.电源输出功率和电源效率 （1）输出功率.
根据闭合电路欧姆定律可以推出：()
r
R
r R E R I P 42
2
2
+-=
=出
①当R=r 时，电源输出功率最大，最大值r
E P m 42=
②当R 向接近r 阻值方向变化时，P 出增大，当R 向远离r 阻值方向变化时，P 出减小，如图.
（2）电源效率：%100r
R R %100%100⨯+=⨯=
⨯=
E U P P 总
出η R 越大，η越大，当R=r 时，P 出最大，η=50%. 可见，输出功率最大时,电源效率并不是最高.
【例4】如图是一火警报警电路示意图.其中R 3为用某种材料制成传感器，这种材料电阻率随温度升高而增大.值班室显示器为电路中电流表，电源两极之间接一报警器.当传感器R 3所在处出现火情时，显示器电流I 、报警器两端电压U 变化情况是（ ）
A.I 变大，U 变小
B.I 变小，U 变大
C.I 变大，U 变大
D.I 变小，U 变小 【答案】选C.
【解析】当传感器R 3所在处出现火情时，由题意可知，R 3增大，回路总电阻增大，干路电流减小，路端电压U 变大，而U R 2=E-I 总（r +R 1），则R 2两端电压增大，流过R 2电流变大，选项C 正确. 考点五 含电容器电路分析与计算
1.电路简化：不分析电容器充、放电过程时，把电容器处电路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上．
2.电路稳定时电容器处理方法：电路稳定后，与电容器串联电路中没有电流，同支路电阻相当于导线，即电阻不起降低电压作用，但电容器两端可能出现电势差．
3.电压变化带来电容器带电荷量变化：电路中电流、电压变化可能会引起电容器充、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电路放电，可由ΔQ＝C·ΔU计算电容器上电荷量变化．
【例5】如图所示电路中，电源电动势E＝3 V，内电阻r＝1 Ω，定值电阻R1＝3 Ω，R2＝2 Ω，电容器电容C＝100 μF，则下列说法正确是（）．
A．闭合开关S，电路稳定后电容器两端电压为1.5 V
B．闭合开关S，电路稳定后电容器所带电荷量为3.0×10－4 C
C．闭合开关S，电路稳定后电容器极板a所带电荷量为1.5×10－4 C
D．先闭合开关S，电路稳定后断开开关S，通过电阻R1电荷量为3.0×10－4 C
【答案】AC
第四部分基础练+测
1．【2016•万州二中高三11月月考】下列关于电功、电功率和焦耳定律说法中不正确是（）A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生焦耳热一定越多
B．W＝UIt适用于任何电路，而
2
2
U
W I Rt t
R
==只适用于纯电阻电路
C．在非纯电阻电路中，UI＞I2R D．焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路【答案】A
【解析】
试题分析: A 、电功率越大，电流做功越快，但不一定转化热量大,故A 错误.B 、W =UIt 适用于任
何电路，而2
2
U W I Rt t R
==只适用于纯电阻电路，说法准确．故B 正确.C 、在非纯电阻电路中，总电功大于电热故UI ＞I 2R ,故C 正确.D 、任何电路中求焦耳热要用Q ＝I 2
Rt ,故D 正确.本题选错误故选A.
考点：本题考查电路，电功、电功率；焦耳定律．
2. 【2016•东北师大学附中学净月校区高三上二模】一台电动机线圈电阻与一只电炉电阻相同，当二者通过相同电流且均正常工作时，在相同时间内①电炉放出热量与电动机放出热量相等 ②电炉两端电压小于电动机两端电压 ③电炉两端电压等于电动机两端电压 ④电动机消耗功率大于电炉消耗功率
A ．①②④ B．①③ C ．②④ D．③④ 【答案】A
考点：电功和电功率
3．【2016•山东省平度市高三统考】R 1和R 2是材料相同、厚度相同、上下表面都为正方形导体，但R 1尺寸比R 2大得多，把它们分别连接在如图所示电路A 、B 两端，接R 1时电压表读数为U 1，接
R 2时电压表读数为U 2，则下列判断正确是
A ．R 1＝R 2
B ．R 1>R 2
C ． U 1<U 2
D ．U 1 >U 2 【答案】A
【解析】设正方形边长为a ，则导体电阻L a R S ad d
ρ
ρ
ρ===，由两导体ρ与d 相同，则两导体电阻相等，即12R R =导体接入电路中，根据闭合回路欧姆定律可得电压表示数
E
U IR R r R
==
+，解得12U U =，即电压表示数U 相同，A 正确 考点：考查了电阻定律，闭合回路欧姆定律
4．【2016•洛阳市高三统考】如图2所示，电源电动势为30V，内电阻为1Ω，一个标有“6V，12W”电灯与一个绕线电阻为2Ω电动机申联．开关闭合后，电路中电灯正常发光，则电动机输出机械功率为
A．36 W B．44W C．48 W D．60W
【答案】A
考点：电功、电功率
5．【2016•宁大附中高三第五次月考】如图所示电路，电源内阻不可忽略。

开关S闭合后，在滑R滑片向下滑动过程中
动变阻器
A．电压表示数增大，电流表示数减小
B．电压表示数减小，电流表示数增大
C．电压表与电流表示数都增大
D．电压表与电流表示数都减小
【答案】D
【解析】当滑片下移时，滑动变阻器接入电阻减小，则外电路总电阻减小，电路中总电流增大，电源内电压增大，则由闭合电路欧姆定律可知，电路路端电压减小，故电压表示数减小；由欧姆R上分压增大，而路端电压减小，故并联部分电压减小，则电流表示数减小，故D
定律可知，
1
正确，ABC错误；
考点：闭合电路欧姆定律
6．【2016•福建省上杭县一中高三12月月考】用电动势为E 、内阻为r 电池组向线圈为R 电动机供电，电动机正常工作时，测得通过电流为I ，电动机两端电压为U 。

则（ ） A ．电路中电流r
R E
I +=
B ．在时间t 内，电池组消耗化学能为IEt
C ．在时间t 内，电动机输出机械能是IEt-I 2
rt D ．以上说法都不对 【答案】B
考点：电动机电路
7．【2016•福建省上杭县一中高三12月月考】电阻R 1与R 2并联在电路，通过R 1与R 2电流之比为1：2，则当R 1与R 2串联接入电路中时，R 1与R 2两端电压之比U 1：U 2为（ ） A.1：2 B.2：1 C.1：4 D.4：1 【答案】B
【解析】并联电路中电阻之比等于电流反比，故R 1:R 2 =2：1；由串联电路规律可知，电压之比等于电阻之比，故U 1：U 2=2：1；故选B ． 考点：并联电路
8. 【2016•福建省上杭县一中高三12月月考】两根据完全相同金属裸导线，如果把其中一根均匀拉长到原到2倍，把另一根对折后绞合起来，多然后给它们分别加上相向电压后，则在相同时间内通过它们电荷量之比为（ ）
A.1：4
B.1：8
C.1：16
D.16：1 【答案】C
【解析】两根完全相同金属裸导线，如果把其中一根均匀拉长到原来两倍，把另一根对折后绞合起来，长度比为4：1，体积不变，则横截面积比1：4．根据电阻定律R=S
L
ρ得，电阻比为16：1．根据欧姆定律I=
R
U
得，电流比为1：16，电荷量之比为1：16。

故C 正确，ABD 错误。

考点：电阻定律、欧姆定律
9.【2016•江苏省清江中学高三第四次月考】如图所示电路中，电源电动势恒定.要想使灯泡L 变暗，可以（ ）
A. 增大R 1阻值
B. 减小R 1 阻值
C. 增大R 2 阻值
D. 减小R 2阻值 【答案】AD
考点：电路动态分析
10．【2016•江苏省如东高级中学高三上期中】如图所示，电路中电源电动势为E ，内阻为r ，开关S 闭合后，当滑动变阻器R 滑动片P 向左移动过程中，三盏规格相同小灯泡123L L L 、、亮度变化情况是
A 、灯2L 变亮，灯13L L 、变暗
B 、灯1L 变亮，灯23L L 、变暗
C 、灯12L L 、变亮，灯3L 变暗 C 、灯23L L 、变亮，、灯1L 变暗 【答案】A
【解析】图中变阻器与灯3L 并联后与灯2L 串联，再与灯1L 并联．灯1L 电压等于路端电压．将滑动变阻器滑片P 向左移动过程中，变阻器接入电路电阻减小，外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律得知：干路电流I 增大，路端电压减小，则灯1L 变暗，流过灯2L 电流21I I I =-，I 增大，
1I 减小，则2I 增大，灯2L 变亮．灯3L 电压U 3=U-U 2，U 减小，U 2增大，U 3减小，3L 灯变暗，故A
正确
考点：考查电路动态变
11．【2016•成都市七中高三11月月考】（15 分）直流电动机在生产、生活中有着广泛应用。

如图所示，一直流电动机 M 和电 灯 L 并联之后接在直流电源上，电动机内阻r 1=0.5Ω，电灯
灯丝电阻 R=9Ω（阻值认为保持不变），电源电动势 E=12V ，内阻r 2=1Ω
开关
S 闭合，电动机
正常工作时，电压表读数为 9V 。

求：
（1）流过电源电流。

（2）流过电动机电流。

（3）电动机对外输出机械功率。

【答案】（1）3A．（2）2A．（3）16W．
考点：全电路欧姆定律；电功率。