高考物理备考 艺体生百日突围系列 专题08 恒定电流(含解析)-人教版高三全册物理试题

专题08 恒定电流
第一局部 特点描述
恒定电流主要考查以"电路"为核心的三局部内容:一是以局部电路的欧姆定律为中心,考查直流电路的根本概念、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.掌握电路根本概念，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.
第二局部 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一样，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 ＝q
t
.
〔2〕微观表达式：I ＝nqvS ，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 A ＝1 C/s. 二、电阻定律
1．电阻定律：R ＝ρl
S ，电阻的定义式：R ＝U I
. 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
①金属的电阻率随温度升高而增大； ②半导体的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 ＝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I ­U 关系图线．
①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． ②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：W ＝qU ＝IUt 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：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的热量． 〔2〕计算式：Q ＝I 2
Rt . 4．热功率
〔1〕定义：单位时间内的发热量． 〔2〕表达式：P ＝Q t
＝I 2
R 五、串、并联电路的特点 1．电阻的串联
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．电阻的并联
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．几个常用的推论
〔1〕串联电路的总电阻大于其中任一局部电路的总电阻．
〔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 ＝W q
，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⎩⎪⎨⎪⎧
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〕路端电压与外电阻的关系
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的增大而减小；U －I 关系图线如下列图．
①当电路断路即I ＝0时，纵坐标的截距为电动势E ． ②当外电路电压为U ＝0时，横坐标的截距为短路电流I m ． ③图线的斜率的绝对值为电源的内阻r ．
第三局部 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.
①假设是金属导体导电，如此q 为自由电子通过某截面的电量的总和. ②假设是电解质导电，如此异种电荷反向通过某截面，q =|q 1|+|q 2|.
〔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T
q
I =
，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 ，如此
【例1】如下列图，一根截面积为S 的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 的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为〔 〕 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拟
【例2】1．〔2012·梅州高三检测〕如下说法中正确的答案是 〔 〕． 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，电阻与导体的长度和横截面积都有关系
C ．各种材料的电阻率都与温度有关，金属的电阻率随温度的升高而减小
D ．所谓超导体，当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时，它的电阻率突然变为零 【答案】 BD
考点三 电功与电热的关系 1.电功与电热的比拟
2.电功率与热功率的比拟
〔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，它们的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一样时间，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】选B.
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
①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，反之如此增大.
②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，反之如此减小.
〔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：()r R
r R E R I P 42
2
2
+-==出 ①当R=r 时，电源的输出功率最大，最大值r
E P m 42
=
②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：%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,电源的效率并不是最
高.
【例4】如图是一火警报警电路的示意图.其中R3为用某种材料制成的传感器，这种材料的电阻率随温度的升高而增大.值班室的显示器为电路中的电流表，电源两极之间接一报警器.当传感器R3所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是〔〕
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R3所在处出现火情时，由题意可知，R3增大，回路总电阻增大，干路电流减小，路端电压U变大，而U R2=E-I总〔r+R1〕，如此R2两端电压增大，流过R2的电流变大，选项C正确.
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．假设电容器两端电压升高，电容器将充电；假设电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电，可由ΔQ＝C·ΔU计算电容器上电荷量的变化．
【例5】如下列图的电路中，电源电动势E＝3 V，内电阻r＝1 Ω，定值电阻R1＝3 Ω，R2＝2 Ω，电容器的电容C＝100 μF，如此如下说法正确的答案是〔〕．
A．闭合开关S，电路稳定后电容器两端的电压为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的电荷量为3.0×10－4 C
【答案】AC
第四局部根底练+测
1．【2016•万州二中高三11月月考】如下关于电功、电功率和焦耳定律的说法中不正确的答案是〔〕
A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多
B．W＝UIt适用于任何电路，而
2
2
U
W I Rt t
R
==只适用于纯电阻的电路
C．在非纯电阻的电路中，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，但不一定转化的热量大,故A错误.B、W=UIt适用
于任何电路，而
2
2
U
W I Rt t
R
==只适用于纯电阻的电路，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＞I2R,故C正确.D、任何电路中求焦耳热要用Q＝I2Rt,故D 正确.此题选错误的应当选A.
考点：此题考查电路，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】一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻一样，当二者通过一样的电流且均正常工作时，在一样的时间内①电炉放出的热量与电动机放出的热量相等
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电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率
A ．①②④ B．①③C．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是材料一样、厚度一样、上下外表都为正方形的导体，但R 1的尺寸比R 2大得多，把它们分别连接在如下列图的电路的A 、B 两端，接R 1时电压表的读数为U 1，接R 2时电压表的读数为U 2，如此如下判断正确的答案是
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】设正方形的边长为a ，如此导体的电阻L a R S ad d
ρ
ρ
ρ===，由两导体的ρ与d 一样，如此两导体电阻相等，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 一样，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，电源的电动势为30V ，内电阻为1Ω，一个标有“6V ，12W 〞的电灯与一个绕线电阻为2Ω的电动机申联．开关闭合后，电路中的电灯正常发光，如此电动机输出的机械功率为
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】如下列图电路，电源内阻不可忽略。

开关S闭合后，R的滑片向下滑动的过程中
在滑动变阻器
A．电压表的示数增大，电流表的示数减小
B．电压表的示数减小，电流表的示数增大
C．电压表与电流表的示数都增大
D．电压表与电流表的示数都减小
【答案】D
【解析】当滑片下移时，滑动变阻器接入电阻减小，如此外电路总电阻减小，电路中总电流增大，电源的内电压增大，如此由闭合电路欧姆定律可知，电路的路端电压减小，故电压表
R上的分压增大，而路端电压减小，故并联局部的电压减小，示数减小；由欧姆定律可知，
1
如此电流表示数减小，故D正确，ABC错误；
考点：闭合电路的欧姆定律
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的电池组向线圈为R的电动机供电，电动机正常工作时，测得通过的电流为I，电动机两端电压为U。

如此〔〕
A ．电路中电流r
R E I += B ．在时间t 内，电池组消耗的化学能为IEt C ．在时间t 内，电动机输出的机械能是IEt-I 2rt 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的电流之比为1：2，如此当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的反比，故R 1:R 2 =2：1；由串联电路的规律可知，电压之比等于电阻之比，故U 1：U 2=2：1；应当选B ．
考点：并联电路
8. 【2016•福建省上杭县一中高三12月月考】两根据完全一样的金属裸导线，如果把其中的一根均匀拉长到原到的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，如此在一样时间内通过它们的电荷量之比为〔 〕
A.1：4
B.1：8
C.1：16
D.16：1
【答案】C
【解析】两根完全一样的金属裸导线，如果把其中一根均匀拉长到原来的两倍，把另一根对折后绞合起来，长度比为4：1，体积不变，如此横截面积比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】如下列图的电路中，电源的电动势恒定.要想使灯泡L 变暗，可以〔 〕
A. 增大R 1的阻值
B. 减小R 1 的阻值
C. 增大R 2 的阻值
D. 减小R 2的阻值
【答案】AD
考点：电路的动态分析
10．【2016•江苏省如东高级中学高三上期中】如下列图，电路中电源的电动势为E ，内阻为r ，开关S 闭合后，当滑动变阻器R 的滑动片P 向左移动的过程中，三盏规格一样的小灯泡123L L L 、、的亮度变化情况是
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 的电压等于路端电压．将滑动变阻器的滑片P 向左移动的过程中，变阻器接入电路的电阻减小，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，如此灯1L 变暗，流过灯2L 电流21I I I =-，I 增大，1I 减小，如此2I 增大，灯2L 变亮．灯3L 的电压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、生活中有着广泛的应用。

如下列图，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r1=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r2=1Ω开关S闭合，电动机正常工作时，电压表读数为 9V 。

求：
〔1〕流过电源的电流。

〔2〕流过电动机的电流。

〔3〕电动机对外输出的机械功率。

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