高考物理大一轮总复习 配套三年真题突破全解全析 专题

专题八 恒定电流
高考试题
考点一 部分电路欧姆定律、电阻定律及焦耳定律
★★★
1.(2013年安徽理综,19,6分)用图示的电路可以测量电阻的阻值.图中R x 是待测电阻,R 0是定值电阻,是灵敏度很高的电流表,MN 是一段均匀的电阻丝.闭合开关,改变滑动头P 的位置,当通过电流表的电流为零时,测得MP=l 1,PN=l 2,则R x 的阻值为( )
A. 12l l R 0
B. 112
l l l +R 0 C.
21l l R 0 D. 212l l l +R 0 2.(2012年浙江理综,17,6分)功率为10 W 的发光二极管(LED 灯)的亮度与功率为60 W 的白炽灯相当.根据国家节能战略,2016年前普通白炽灯应被淘汰.假设每户家庭有2只60 W 的白炽灯,均用10 W 的LED 灯替代,估算出全国一年节省的电能最接近( )
A.8×108 kW ·h
B.8×1010 kW ·h
C.8×1011 kW ·h
D.8×1013 kW ·h
3.(2012年上海卷,13,3分)当电阻两端加上某一稳定电压时,通过该电阻的电荷量为0.3 C,消耗的电能为0.9 J.为在相同时间内使0.6 C 的电荷量通过该电阻,在其两端需加的电压和消耗的电能分别是( )
A.3 V,1.8 J
B.3 V,3.6 J
C.6 V,1.8 J
D.6 V,3.6 J
4.(2011年山东理综,16,4分)了解物理规律的发现过程,学会像科学家那样观察和思考,往往比掌握知识本身更重要.以下符合史实的是( )
A.焦耳发现了电流热效应的规律
B.库仑总结出了点电荷间相互作用的规律
C.楞次发现了电流的磁效应,拉开了研究电与磁相互关系的序幕
D.牛顿将斜面实验的结论合理外推,间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动 考点二 闭合电路欧姆定律及应用 ★★★★
1.(2013年江苏卷,4,3分)在输液时,药液有时会从针口流出体外,为了及时发现,设计了一种报警装置,电路如图所示.M 是贴在针口处的传感器,接触到药液时其电阻R M 发生变化,导致S 两端电压U 增大,装置发出警报,此时( )
A.R M 变大,且R 越大,U 增大越明显
B.R M变大,且R越小,U增大越明显
C.R M变小,且R越大,U增大越明显
D.R M变小,且R越小,U增大越明显
2.(2012年上海卷,17,4分)直流电路如图所示,在滑动变阻器的滑片P向右移动时,电源的( )
A.总功率一定减小
B.效率一定增大
C.内部损耗功率一定减小
D.输出功率一定先增大后减小
3.(2011年上海卷,12,3分)如图所示电路中,闭合电键S,当滑动变阻器的滑动触头P从最高端向下滑动时( )
A.电压表V读数先变大后变小,电流表A读数变大
B.电压表V读数先变小后变大,电流表A读数变小
C.电压表V读数先变大后变小,电流表A读数先变小后变大
D.电压表V读数先变小后变大,电流表A读数先变大后变小
4.(2011年重庆理综,20,6分)在测量电珠伏安特性实验中,同学们连接的电路中有四个错误电路,如图所示.电源内阻不计,导线连接良好.若将滑动变阻器的触头置于左端,闭合S,在向右端滑动触头过程中,会分别出现如下四种现象:
a.电珠L不亮;电流表示数几乎为零
b.电珠L亮度增加;电流表示数增大
c.电珠L开始不亮;后来忽然发光;电流表从示数不为零到线圈烧断
d.电珠L不亮;电流表从示数增大到线圈烧断
与上述a b c d四种现象对应的电路序号为( )
A.③①②④
B.③④②①
C.③①④②
D.②①④③
模拟试题
考点一部分电路欧姆定律、电阻定律及焦耳定律
1.(2013浙江省温州市十校联考)如图所示,为了使白炽灯泡L在电路稳定后变得更亮,可以采取的方法有( )
A.只减小电容器C两板间的距离
B.只增大电容器C两板间的距离
C.只增大电阻R1的阻值
D.只增大电阻R2的阻值
2.(2013北京朝阳期末检测)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“6 V 12 W”字样,电动机的线圈电阻R M=0.50 Ω.若灯泡正常发光时,电源的输出电压为12 V,此时( )
A.整个电路消耗的电功率为24 W
B.电动机的热功率为12 W
C.电动机的输出功率为12 W
D.电动机的输入功率为12 W
3.(2013北京西城期末质检)如图所示,电路中R T为热敏电阻,R1和R2为定值电阻.当温度升高时,R T阻值变小.开关S闭合后,R T的温度升高,则下列物理量中变小的是( )
A.通过R T的电流
B.通过R1的电流
C.通过R2的电流
D.电容器两极板间的电场强度
4.(2013北京海淀期末质检)氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测,它的
电阻随一氧化碳浓度的变化而变化.在图所示电路中,不同的一氧化碳浓度对应传感器不同的电阻值,电压表的示数与一氧化碳的浓度一一对应,观察电压表示数就能判断一氧化碳浓度是否超标.已知氧化锡传感器的电阻的倒数与一氧化碳浓度成正比,那么,电压表示数U与一氧化碳浓度ρ之间的对应关系正确的是( )
A.U越大,表示ρ越大,ρ与U成正比
B.U越大,表示ρ越小,ρ与U成反比
C.U越大,表示ρ越大,但ρ与U无关
D.U越大,表示ρ越小,但ρ与U无关
5.(2012上海市徐汇区诊断)在如图(甲)所示的电路中,电源的电动势为3.0 V,内阻不计,L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图(乙)所示.当开关闭合后,下列说法中正确的是( )
A.灯泡L1的电流为灯泡L2的电流2倍
B.灯泡L1的电阻为7.5 Ω
C.灯泡L2消耗的电功率为0.75 W
D.灯泡L3消耗的电功率为0.30 W
6.(2011黄冈模拟)在如图(甲)所示的电路中,AB为粗细均匀、长为L的电阻丝,以AB上各点相对A点的电压为纵坐标,各点离A点的距离x为横坐标,则U随x变化的图线应为图(乙)中的( )
考点二闭合电路欧姆定律及应用
7.(2013广东佛山质量检测)在如图所示的电路中,开关闭合后,灯泡L能正常发光.当滑动变阻器的滑片向右移动时,下列判断正确的是( )
A.滑动变阻器R的阻值变小
B.灯泡L变亮
C.电源消耗的总功率增大
D.电容器C的电荷量增大
8.(2013北京朝阳期末质检)如图所示的电路中,电源电动势为E,内电阻为r,L为小灯泡(其灯丝电阻可以视为不变),R1和R2为定值电阻,R3为光敏电阻,其阻值的大小随照射光强度的
增强而减小.闭合开关S后,将照射光强度增强,则( )
A.电路的路端电压将增大
B.灯泡L将变暗
C.R2两端的电压将增大
D.R1两端的电压将增大
9.(2013上海市金山区检测)在如图所示电路中,圈①、②处可以接小灯泡、电压表(为理想电表).电源电动势E、内阻r保持不变,定值电阻R1=R2=R3=r,小灯泡电阻R L=r,下列说法中正确的是( )
A.要使电源总功率较大,则应该①接电压表,②接小灯泡
B.要使电源输出功率较大,则应该①接小灯泡,②接电压表
C.要使路端电压较大,则应该①接小灯泡,②接电压表
D.要使闭合电路中电源效率较高,则应该①处接电压表,②处接小灯泡
10.(2013重庆南开中学期末检测)某种小灯泡的伏安特性曲线如图(甲)所示,三个完全相同的这种小灯泡连接成如图(乙)所示的电路,四个电表均为理想电表.现闭合开关S,电压表V1的示数为4.0 V,以下说法正确的是( )
A.电压表V2的示数为2.0 V
B.电流表A2的示数为0.60 A
C.电源的输出功率为3.0 W
D.电源的电动势一定为8 V,内阻为5 Ω
11.(2013浙江舟山质检)如图所示的电路中,当滑动变阻器的滑动触点向b端移动时( )
A.电压表V的读数减小,电流表A的读数增大
B.电压表V和电流表A的读数都增大
C.电压表V和电流表A的读数都减小
D.电压表V的读数增大,电流表A的读数减小
12.(2013上海徐汇区期末)压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,有位同学设计了利用压敏电阻判断升降机运动状态的装置,其工作原理如图所示,将压敏电阻固定在升降机底板
上,其上放置一个物块,在升降机运动过程的某一段时间内,发现电流表的示数I不变,且I 大于升降机静止时电流表的示数I0,在这段时间内( )
A.升降机可能匀速上升
B.升降机一定在匀减速上升
C.升降机一定处于失重状态
D.通过压敏电阻的电流一定比电梯静止时大
13.(2012潍坊高三一模)科学家研究发现,磁敏电阻(GMR)的阻值随所处空间磁场的增强而增大.图示电路中,GMR为一个磁敏电阻,R、R2为滑动变阻器,R1、R3为定值电阻,当开关S1和S2闭合时,电容器中一带电微粒恰好处于静止状态.则( )
A.只调节滑动变阻器R,当P1向右端移动时,电阻R1消耗的电功率变大
B.只调节滑动变阻器R,当P1向右端移动时,带电微粒向下运动
C.只调节滑动变阻器R2,当P2向下端移动时,电阻R1消耗的电功率变大
D.只调节滑动变阻器R2,当P2向下端移动时,带电微粒向下运动
14.(2012重庆市高三诊断)某课外小组设计了一种测定风速的装置,其原理如图所示,一个劲度系数k=
120 N/m,自然长度L0=1 m的弹簧一端固定在墙上的M点,另一端N与导电的迎风板相连,弹簧穿在光滑水平放置的电阻率较大的金属杆上,弹簧是不导电的材料制成的.迎风板面积
S=0.5 m2,工作时总是正对着风吹来的方向.电路的一端与迎风板相连,另一端在M点与金属杆相连.迎风板可在金属杆上滑动,且与金属杆接触良好.定值电阻R=1.0 Ω,电源的电动势E=12 V,内阻r=0.5 Ω.闭合开关,没有风吹时,弹簧处于原长,电压表的示数U1=9.0 V,某时刻由于风吹迎风板,电压表的示数变为U2=6.0 V.(电压表可看作理想电表)求:
(1)金属杆单位长度的电阻;
(2)此时作用在迎风板上的风力大小.
专题八 恒定电流
真题考点分类突破
考点一:部分电路欧姆定律、电阻定律及焦耳定律
【高考真题】
1.C 当通过的电流为零时,电流表两端的电势差为零,设通过R 0的电流为I 1,通过电阻丝
MN 的电流为I 2,则I 1R 0=I 2R MP ,I 1R x =I 2R PN ,联立得0x R R =MP PN R R ,而MP PN R R =12l l ,所以R x =21
l l R 0,选项C 正确.
2.B 全国家庭数大约为4亿户,每天用电大约6 h,一年365天,W=Pt,全国一年节省的电能
E=P 1t-P 2t=(P 1-P 2)t=(60-10)×10-3×2×4×108×365×6 kW ·h=8.76×1010 kW ·h.故选项B
正确.
3.D 根据W=Uq,可知通过该电阻的电荷量为0.3 C,消耗的电能为0.9 J 时电阻两端所加电压U=3 V,在相同时间内通过0.6 C 的电荷量,则电流为原来的2倍,而根据I=U/R,电压也为原来的2倍,即为6 V,这样消耗的电能W=Uq=3.6 J.
4.AB 焦耳于1840年发现了电流热效应的规律,故选项A 正确;库仑总结出了点电荷间的相互作用规律,即库仑定律,故选项B 正确;1820年,丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应,故选项C 错误;伽利略将斜面实验的结论合理外推,间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动.故选项D 错误.
考点二:闭合电路欧姆定律及应用
【高考真题】
1.C S 两端的电压增大,总电流变大,电路中的总电阻变小,说明M 的电阻R M 变小.R 越大,R M 变小时,对电路的总电阻变化的影响越明显,电路中电流变化的影响越明显,只有C 正确.
2.ABC 当滑动变阻器的滑片P 向右移动时,接入电路的电阻变大,整个回路的电流变小,内
部消耗的功率P=I 2r 一定减小,选项C 正确;总功率P=EI 一定减小,选项A 正确;内电压降低,
路端电压升高,电源的效率η=UI EI =U E
增大,选项B 正确;当内电阻等于外电阻时,输出功率最大,此题中无法知道内外电阻的关系,无法判断输出功率的变化情况,因此D 项错误.
3.A 设滑动变阻器触点以上的电阻为R 上,触点以下的电阻为R 下.因为滑动变阻器的有效电
阻R 并除最初和最终为零外,是R 上和R 下并联的结果,R 并=+R R R R 下上下
上 ①,二者之和一定,二者相等时积最大,所以当触点在中间时电阻最大,根据全电路欧姆定律,I 总=E R r R ++并
②,所以当触点在中间时电流最小,电压表V 读数为电源的路端电压,U=E-I 总r,所以当触点在中间时路端电压最大,所以电压表V 读数先变大后变小.再算电流表A 读数即R 下的电流I,根据电阻并联分流公式,I=
I 总+R R R 上下
上 ③, 联立①②③式,解得 I=+E R R R r R R ++下上下
上·+R R R 上下上=()(+)E R R r R R R R ⋅++上下下上上, 变化为I=()(+)E R r R R R R +⋅+下上下上
,当滑动变阻器的滑动触头P 从最高端向下滑动时,R 上一直变大而R 下一直变小,从上式可以看出,电流表A 读数I 一直变大,所以选项A 正确.
4.A 在①中电压表和电流表的连接是错误的,开始将滑动变阻器的触头置于左端,在向右端滑动触头过程中,电珠L 逐渐变亮,由于总电阻减小,干路电流增大,电流表示数增大,是b;在②中电流表连接错误,应该连接在干路上,开始时滑动变阻器的电阻最大,通过电珠的电流太小,电珠L 不亮,在向右端滑动触头过程中,电珠后来忽然发光,由于大部分电流流过电流表造成电流表从示数不为零到线圈烧断,是c;在③中电压表和电流表应该互换位置,由于电压表串联造成电珠L 不亮,电流表示数几乎为零,是a;在④中电流表使电珠短路,电珠L 始终不亮,电流表从示数增大到线圈烧断,是d.即①②③④分别对应bcad.故选项A 正确.
三年模拟能力提升
1.D 根据电路连接关系可知,灯泡L 两端的电压与R 2两端的电压相同,电容器在电路中表现为断路,改变电容器C 两板间的距离只会在瞬时影响电路,电路稳定后不改变电路电阻,所以选项A 、B 均错误;只增大电阻R 1的阻值,就只增大R 1两端的电压,从而减小灯泡L 两端的电压,使灯泡L 变暗,选项C 错误;只增大电阻R 2的阻值,就会增大电阻R 2和灯泡L 两端的电压,使灯泡L 变亮,选项D 正确.
2.D 若灯泡正常发光,则电路中的电流为I=P U =126
A=2 A,因电源的输出功率为P=U 总I=12×2 W=24 W,并不是整个电路消耗的功率是24 W,因此A 项错误.因电路中的电流I=2 A,
因此电动机的热功率为P 热=I 2R M =22×0.50 W=2 W,可知B 项错误.由电路知识知电动机的总功
率即输入功率为P M =U M I=6×2 W=12 W,则电动机的输出功率为P=P M -P 热=12 W-2 W=10 W,由此可知C 项错误,D 项正确.
3.C 开关S 闭合后,R T 的温度升高,R T 阻值变小,R T 与R 2的并联阻值减小,则外电阻减小,由闭合电路的欧姆定律可知干路电流增大,即流过R 1的电流增大,B 选项错误;电源内电压增大,R 1两端电压增大,并联部分电压减小,R 2为定值电阻,则通过R 2的电流减小,C 选项正确;R T 与R 2的电流之和等于干路电流,则流过R T 的电流增大,A 选项错误;电容器与R 1并联,R 1两端电压增大时,电容器两端电压增大,由E=U d
可得电容器两极板间的电场强度增大,D 选项错误. 4.C 氧化锡传感器的电阻的倒数与一氧化碳浓度成正比,若一氧化碳浓度ρ增大,则氧化锡传感器的电阻减小,回路中总电阻减小,干路电流增大,则电压表示数U 增大,一氧化碳浓度ρ由汽车排放的尾气决定,与电压表示数U 无关,故C 选项正确.
5.D 根据题给电路图可知,灯L 1两端电压为3.0 V,灯L 2和L 3两端的电压各为1.5 V;由题给I U 图像可知,灯L 1两端电压为3.0 V 时,通过它的电流为0.25 A,故此时电阻值1L R =3.00.25
Ω=12 Ω,同理,灯L 2和L 3两端电压均为1.5 V 时,电流I 2=I 3=0.20 A,其电阻值2L R =3
L R =1.50.20 Ω=7.5 Ω;通过灯L 1的电流I 1=0.25 A,通过L 2的电流I 2=0.2 A,显然I 1<2I 2;灯L 2和L 3消耗的电功率为P 2=P 3=1.5×0.20 W=0.30 W,综上所述,正确选项为D.
6.A 根据电阻定律,横坐标为x 的点与A 点之间的电阻R=ρx S
,这两点间的电压U=IR=I ρx S
(I 为电路中的电流,是一定值),故U 与x 成正比例关系,所以选A 项. 7.D 当滑片向右移动时,电路中的电阻增大,因此A 项错误.由I=E R r
总知电路中电流减小,小灯泡将变暗,因此B 项错误.电源的电动势不变,电路中电流变小,由P=EI 知,电源消耗的总功率减小,可知C 项错误.电容器两端的电压等于电路中的路端电压,路端电压变大,因此,电容器C 的电荷量增大,因此D 项正确.
8.D 当光照增强后电阻R 3的阻值将减小,因此并联电路及电路中的总电阻都会减小,由闭合电路欧姆定律知I=E R r
+总,电路中电流将会增大,路端电压U=E-Ir 将会减小,因此A 项错误.由电路知识知U=U 1+U 2,且U 1=IR 1,可知电阻R 1两端电压U 1增大,并联电路电压U 2减小,由此可
知C 项错误,D 项正确.因电路中电流I 增大,电阻R 2两端的电压减小,则知I 2=22
U R 减小,又知I=I 1+I 2,可以知道灯泡L 所在的支路中电流I 1增大,因此灯泡L 将变亮,故B 项错误.
9.AC 如果在①处接小灯泡,②处接电压表,则有R=
52r ,I=27E r ,如果在①处接电压表,②处接小灯泡,则有R=53
r ,I=38E r ,要使电源总功率较大,就要使总电流较大,则应该在①处接电压表,②处接小灯泡,即选项A 正确;要使电源输出功率较大,就要使I 2R 较大,应该在①处接
电压表,②处接小灯泡,选项B 错误;要使路端电压较大,就要使RI 的积较大,则应该①处接小灯泡,②处接电压表,即选项C 正确;因为电源的效率η=R/(R+r),所以要使闭合电路中电源效率较高,应该①接小灯泡,②接电压表,选项D 错误.
10.A 已知电压表V 1的示数为4.0 V,根据电路分析并结合图像可知流过A 1的电流为0.60 A,则根据电路可知A 2的读数是0.30 A,电压表V 2的读数为2.0 V,由此可知A 项正确,B 项错误.电源的输出电压等于两电压表读数之和,可知电源的路端电压为6.0 V,干路电流为0.60 A,则电源的输出功率为P=UI=6.0×0.60 W=3.6 W,因此C 项错误.根据所给的条件并不能求出电源的电动势及内阻,因此D 项错误.
11.A 当滑动变阻器的滑动触点向b 端移动时,电路中总的电阻变小,由I=E R r
+知干路中电流增大,由U=E-Ir,知路端电压变小,因此电压表V 的读数减小;由电路知电阻R 1两端的电压与并联电路电压之和等于路端电压,即U 1+U 2=U,又知U 1=IR 1变大,因此并联电路的电压减小,
则电阻R 2中的电流I 2=22
U R 变小,又知I 2+I A =I,可知电流表A 的读数增大,由此可知A 项正确. 12.C 发现电流表的示数I 不变,且I 大于升降机静止时电流表的示数I 0,在这段时间内,说明压敏电阻中电流减小,压敏电阻的阻值增大,通过压敏电阻的电流一定比电梯静止时的小,说明升降机的加速度向下,处于失重状态,选项A 、D 错误,选项C 正确,又由于电梯的运动方向未知,故选项B 错误.
13.A P 1向右端移动时,GMR 所处空间磁场减弱,GMR 电阻减小,此回路总电阻减小,电路总电流增大,电阻R 1消耗的功率增大,故选项A 正确;电路总电流增大,使得电容器两端电压变大,带电微粒所受静电力变大,故微粒向上运动,选项B 错误;P 2向下端移动时,不影响GMR 回路中的总电阻,所以电路中的电流不变,电容器两端电压变大,电阻R 1消耗的电功率不变,带电微粒向上运动,故选项C 、D 均错误.
14.解析:设无风时金属杆接入电路的电阻为R 1,风吹时接入电路的电阻为R 2,由题意得
(1)无风时:U 1=1E R R r
++·R 1,得R 1=4.5 Ω, 又因为L 0=1 m,
所以金属杆单位长度的电阻r 0=4.5 Ω.
(2)有风时:U 2=2E R R r
++·R 2,得R 2=1.5 Ω 此时,弹簧长度L=13
m
压缩量x=L0-L=（1-1
3
）m=
2
3
m.
由平衡条件得此时风力:F=kx=120×2
3
N=80 N.
答案:(1)4.5 Ω(2)80 N。