2021年新课标版物理高考复习练习讲义：专题九 恒定电流

专题九恒定电流探考情悟真题
【考情探究】
考点考向5年考情预测热度
考题示例学业水平关联考点素养要素解法
电路的基本概念和规律基本概念
和规律
2019浙江4月选考,8,3分 2 科学推理
★★☆2016课标Ⅱ,17,6分 3 电容器科学推理等效法
2015安徽理综,17,6分 4 电场强度科学推理
闭合电路欧姆定律
动态电路的分析2016上海单科,18,4分 3 科学推理
★★★电路的
分析计算
2019江苏单科,3,3分 3 科学推理
2018北京理综,23,18分 4 U-I图像科学推理图像法
分析解读本专题研究部分电路与闭合电路。

研究各种电路所加电压、电流及消耗的功率所遵循的规
律。

复习中应理清各个基本概念,熟记各公式,明确各公式的适用条件。

由于本专题知识与实际生活联系密
切,必须要加强培养用物理知识解决实际问题的能力,同时深刻理解并熟练掌握各相关实验的基本原理,加
强对基本仪器使用的复习以及对设计实验方法的迁移运用。

本专题知识经常与后面的电磁感应、交变电流
知识相结合。

运用相关的电路知识、运动学规律、能量守恒等来解决一些综合题是高考中又一重点和难点。

【真题探秘】
破考点练考向
【考点集训】
考点一电路的基本概念和规律
1.一根长为L、横截面积为S的金属棒,其材料的电阻率为ρ。

棒内单位体积自由电子数为n,电子的质量为m,电荷量为e。

在棒两端加上恒定的电压U时,棒内产生电流,则自由电子定向移动的平均速率为()
A.U
neρL
2
neρL
C.neρL
D.neρSL
U
答案 A
2.(2020届山西太原三校联考,6)有两个同种材料制成的导体,两导体是横截面为正方形的柱体,柱体高均为h,大柱体上底面边长为a,小柱体上底面边长为b,则()
A.从图示电流方向看大柱体与小柱体的电阻之比为a∶b
B.若电流方向竖直向下,大柱体与小柱体的电阻之比为a∶b
C.从图示电流方向看大柱体与小柱体的电阻之比为1∶1
D.若电流方向竖直向下,大柱体与小柱体的电阻之比为a2∶b2
答案 C
3.(2020届河南平顶山联考,8)(多选)如图所示,A为电解槽,M为电动机,N为电炉,恒定电压U=12 V,电解槽内阻r A=2 Ω。

当S1闭合,S2、S3断开时,电流表A示数为6 A;当S2闭合,S1、S3断开时,电流表A示数为5 A,且电动机输出功率为35 W;当S3闭合,S1、S2断开时,电流表A示数为4 A。

则()
A.电炉的电阻为2 Ω
B.仅S1闭合时,电炉的发热功率为72 W
C.电动机的内阻为2.4 Ω
D.电解槽工作时,电能转化为化学能的功率为48 W
答案AB
考点二闭合电路欧姆定律
1.(2018河南名校联考,6)(多选)如图电路中,电源的内电阻为r,R1、R3、R4均为定值电阻,电表均为理想电表。

闭合开关S,当滑动变阻器R2的滑动触头向右滑动时,下列说法中正确的是()
A.电压表的示数变小
B.电流表的示数变小
C.R1中电流的变化量一定大于R4中电流的变化量
D.电压表示数的变化量与电流表示数的变化量之比一定小于电源的内电阻r
答案BD
2.在纯电阻电路中,当用一个固定的电源(设E、r是定值)向变化的外电阻供电时,关于电源的输出功率P随外电阻R变化的规律如图所示,则下列说法错误的是()
A.当R=r时,电源有最大的输出功率
B.当R=r时,电源的效率η=50%
C.电源的输出功率P随外电阻R的增大而增大
D.电源的效率η随外电阻R的增大而增大
答案 C
3.(2018河南开封模拟,16)图甲所示是一种专供国内市场的家用电熨斗的电路图(额定电压为220 V)。

R0是定值电阻,R是可变电阻(调温开关),其电阻值均不受温度影响。

(1)该电熨斗温度最低时的功率为121 W,温度最高时的功率为484 W,求R0的阻值及R的阻值变化范围。

(2)假定电熨斗每秒钟散发的热量Q跟电熨斗表面温度与环境温度的温差关系如乙图所示,现在温度为20 ℃的房间使用该电熨斗来熨烫毛料西服,要求熨斗表面温度为220 ℃,且保持不变,问应将R的阻值调为多大?
答案(1)温度最低挡,P1=U2
R max+R0,即121 W=(220V)
2
R max+R0
温度最高挡,P2=U2
R0,即484 W=(220V)
2
R0
解得R0=100 Ω,R max=300 Ω
所以R的阻值变化范围是0到300 Ω
(2)10 Ω
炼技法提能力
【方法集训】
方法1 电路故障的分析方法
1.(2020届内蒙古包头三校联考,7)如图所示,闭合开关S,两个灯泡都不亮,电流表指针几乎不动,而电压表指针有明显偏转,该电路的故障可能是()
A.电流表坏了或未接好
B.从a经过L1到b的电路中有断路
C.L2灯丝烧断或灯座未接通
D.电流表和L1、L2都坏了
答案 B
2.(2018山西太原阶段检测)(多选)在如图所示的电路中,由于某一电阻发生短路或断路,使A灯变暗,B灯变亮,则故障可能是()
A.R1短路
B.R2断路
C.R3断路
D.R4短路
答案BC
方法2 含容电路问题的分析与计算
1.(2018陕西西安质检,8)如图所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r,R1、R3为定值电阻,R2为滑动变阻器,C为平行板电容器,开关S闭合后,电容器两板正中央有一个带电液滴恰好静止。

电流表和电压表都可以视为理想电表。

当滑动变阻器滑片P向b端滑动过程中,下述说法正确的是()
A.电压表示数变大,电流表示数变小
B.电压表示数变小,电流表示数变大
C.电容器C所带电荷量增加,液滴向上加速运动
D.电容器C所带电荷量减小,液滴向下加速运动
答案 D
2.如图所示,电路中接一电动势为4 V、内阻为2 Ω的直流电源。

电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为4 Ω,电容器的电容为30 μF,电流表的内阻不计,当电路稳定后,求:
(1)电流表的读数;
(2)电容器所带的电荷量;
(3)如果断开电源,通过R2的电荷量。

答案(1)0.4 A(2)4.8×10-5 C(3)2.4×10-5 C
【5年高考】
A组基础题组
1.(2019浙江4月选考,8,3分)电动机与小电珠串联接入电路,电动机正常工作时,小电珠的电阻为R1,两端电压为U1,流过的电流为I1;电动机的内电阻为R2,两端电压为U2,流过的电流为I2。

则()
A.I1<I2
B.U1
U2>R1 R2
C.U1
U2=R1
R2
D.U1
U2
<R1
R2
答案 D
2.(2015安徽理综,17,6分)一根长为L、横截面积为S的金属棒,其材料的电阻率为ρ,棒内单位体积自由电子数为n,电子的质量为m,电荷量为e。

在棒两端加上恒定的电压时,棒内产生电流,自由电子定向运动的平均速率为v,则金属棒内的电场强度大小为()
A.mv 2
2eL B.mv
2Sn
e
C.ρnev
D.ρev
SL
答案 C
3.(2015北京理综,19,6分)如图所示,其中电流表A的量程为0.6 A,表盘均匀划分为30个小格,每一小格表示0.02 A;R1的阻值等于电流表内阻的1
2
;R2的阻值等于电流表内阻的2倍。

若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值,则下列分析正确的是()
A.将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.04 A
B.将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.02 A
C.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.06 A
D.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.01 A
答案 C
4.(2016课标Ⅱ,17,6分)阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示电路。

开关S断开且电流稳定时,C所带的电荷量为Q1;闭合开关S,电流再次稳定后,C所带的电荷量为Q2。

Q1与Q2的比值为()
A.2
5 B.1
2
C.3
5
D.2
3
答案 C
B组提升题组
1.(2019江苏单科,3,3分)如图所示的电路中,电阻R=2 Ω。

断开S后,电压表的读数为3 V;闭合S后,电压表的读数为2 V,则电源的内阻r为()
A.1 Ω
B.2 Ω
C.3 Ω
D.4 Ω
答案 A
2.(2016江苏单科,8,4分)(多选)如图所示的电路中,电源电动势为12 V,内阻为2 Ω,四个电阻的阻值已在图中标出。

闭合开关S,下列说法正确的有()
A.路端电压为10 V
B.电源的总功率为10 W
C.a、b间电压的大小为5 V
D.a、b间用导线连接后,电路的总电流为1 A
答案AC
3.(2016上海单科,18,4分)(多选)如图所示电路中,电源内阻忽略不计。

闭合开关,电压表示数为U,电流表示数为I;在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中()
A.U先变大后变小
B.I先变小后变大
C.U与I比值先变大后变小
D.U变化量与I变化量比值等于R3
答案 BC
4.(2018北京理综,23,18分)如图1所示,用电动势为E 、内阻为r 的电源,向滑动变阻器R 供电。

改变变阻器R 的阻值,路端电压U 与电流I 均随之变化。

(1)以U 为纵坐标,I 为横坐标,在图2中画出变阻器阻值R 变化过程中U-I 图像的示意图,并说明U-I 图像与两坐标轴交点的物理意义。

(2)a.请在图2画好的U-I 关系图线上任取一点,画出带网格的图形,以其面积表示此时电源的输出功率;
b.请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件。

(3)请写出电源电动势定义式,并结合能量守恒定律证明:电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和。

答案 (1)U-I 图像如图所示。

图像与纵轴交点的纵坐标值为电源电动势,与横轴交点的横坐标值为短路电流。

(2)a.如图所示。

b.电源输出的电功率
P=I 2
R=(
E R+r )2R=E 2R+2r+r 2
R
当外电路电阻R=r 时,电源输出的电功率最大,为 P max =E 24r
(3)电动势定义式 E=W q
根据能量守恒定律,在题图所示电路中,非静电力做功W 产生的电能等于在外电路和内电路产生的电热,即
W=I 2
rt+I 2
Rt=Irq+IRq 得E=Ir+IR=U 内+U 外
C组教师专用题组
1.(2016北京理综,19,6分)某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻,他们提出的实验方案
的一组器材是()
中有如下四种器材组合。

为使实验结果尽可能准确,最不可取
．．．．
A.一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器
B.一个伏特表和多个定值电阻
C.一个安培表和一个电阻箱
D.两个安培表和一个滑动变阻器
答案 D
2.(2014上海单科,18,4分)(多选)如图,电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r。

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ΔU1、ΔU2、ΔU3,理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI,则()
A.A的示数增大
B.V2的示数增大
C.ΔU3与ΔI的比值大于r
D.ΔU1大于ΔU2
答案ACD
3.(2015北京理综,24,20分)真空中放置的平行金属板可以用作光电转换装置,如图所示。

光照前两板都不带电。

以光照射A板,则板中的电子可能吸收光的能量而逸出。

假设所有逸出的电子都垂直于A板向B板运动,忽略电子之间的相互作用。

保持光照条件不变。

a和b为接线柱。

已知单位时间内从A板逸出的电子数为N,电子逸出时的最大动能为E km。

元电荷为e。

(1)求A板和B板之间的最大电势差U m,以及将a、b短接时回路中的电流I短。

(2)图示装置可看做直流电源,求其电动势E和内阻r。

(3)在a和b之间连接一个外电阻时,该电阻两端的电压为U。

外电阻上消耗的电功率设为P;单位时间内到达B板的电子,在从A板运动到B板的过程中损失的动能之和设为ΔE k。

请推导证明:P=ΔE k。

(注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题中做必要的说明)
答案(1)E km
e Ne(2)E km
e
E km
Ne2
(3)外电阻两端的电压为U,则电源两端的电压也是U。

由动能定理,一个电子经电源内部电场后损失的动能
ΔE ke=eU
设单位时间内有N'个电子到达B板,则损失的动能之和
ΔE k=N'ΔE ke=N'eU
根据电流的定义,此时电源内部的电流
I=N'e
此时流过外电阻的电流也是I=N'e,外电阻上消耗的电功率
P=IU=N'eU
所以P=ΔE k
【3年模拟】
时间:50分钟分值:90分
一、选择题(每小题6分,共54分)
1.(2020届云南曲靖检测)铜的摩尔质量为M,密度为ρ,每摩尔铜原子中有n个自由电子,今有一横截面积为S的铜导线,当通过的电流为I时,电子定向移动的平均速率为()
A.光速c
B.I
neSM
C.ρI
neSM D.MI
neSρ
答案 D
2.(2019湖南郴州质检一,6)如图所示,电源电动势为E,内电阻为r,两电压表可看成理想电表,当闭合开关,将滑动变阻器的滑片由右端向左端滑动时,下列说法中正确的是()
A.小灯泡L1、L2均变暗
B.小灯泡L1变亮,V1表的读数变大
C.小灯泡L1变暗,V1表的读数变小
D.小灯泡L2变亮,V2表的读数不变
答案 C
3.(2019山西晋城一模,5)如图所示的电路中,电源电动势E=10 V,内电阻不计,电阻R1=1
4.0 Ω,R2=6.0 Ω,R3=2.0 Ω,R4=8.0 Ω,电容器的电容C=2 μF,开关S1、S2闭合,下列说法正确的是()
A.电容器两端电势相等,电容器不带电荷
B.电容器所带的电荷量为1×10-5 C
C.若仅将开关S2断开,电容器所带的电荷量为零
D.若仅将开关S2断开,电容器所带的电荷量改变了6×10-6 C
答案 B
4.(2018河北衡水中学六调)(多选)某电路如图所示,电源电动势为E、内阻为r,R1、R2为定值电阻,R为电位器(滑动变阻器),L1是小灯泡,电压表和电流表均为理想电表。

当电位器的触片滑向b端时,下列说法正确的是()
A.小灯泡L1将变亮
B.电压表示数与电流表A1示数的比值将变大
C.电流表A1的示数将变大
D.电源的总功率将变大
5.(2020届广西五校联考,9)在如图所示的电路中,当开关S闭合后,若将滑动变阻器的滑片P向下调节,下列说法正确的是()
A.电压表和电流表的示数都增大
B.灯L2变暗,电流表的示数减小
C.灯L1变亮,电压表的示数减小
D.灯L2变亮,电容器的带电荷量增加
答案 C
6.(2018安徽皖西高中教学联盟联考,6)如图甲所示为一温度报警装置,其中R为定值电阻,R t为一半导体热敏电阻,其电阻随温度变化的关系如图乙所示。

电流表示数用I表示,a、b两点接在报警器上,用来监控电压U ab,当U ab过低时开始报警,若温度逐渐升高,则()
A.U ab增大,I增大,不报警
B.U ab减小,I减小,报警
C.U ab增大,I减小,不报警
D.U ab减小,I增大,报警
答案 D
7.(2020届江西南昌调研,10)(多选)如图所示是某型号电吹风的电路图,它主要由电动机M和电热丝R构成,已知电吹风的额定电压为220 V,吹冷风时的功率为120 W,吹热风时的功率为1 000 W,关于该电吹风,下列说法正确的是()
A.若S1、S2闭合,则电吹风吹冷风
B.电热丝的电阻为55 Ω
C.电动机工作时输出的机械功率为880 W
D.当电吹风吹冷风时,电动机每秒消耗的电能为120 J
8.(2019河北百校联盟二联,6)(多选)如图所示,电源的电动势为E,内阻为r,R 1、R 2、R 3为定值电阻(阻值均大于电源内阻r),R 为滑动变阻器,A 为理想电流表,V 为理想电压表。

开关S 闭合,一带电油滴P 静止在平行金属板之间,当滑动变阻器的滑片向a 端移动时,下列说法正确的是( )
A.电源的输出功率逐渐减小
B.电压表和电流表的读数都变小
C.油滴P 将向上运动
D.R 1和R 3的功率都变小 答案 AC
9.(2018东北三校联考,10)(多选)如图甲所示,电源电动势E=6 V,闭合开关,将滑动变阻器的滑片P 从A 端滑至B 端的过程中,得到电路中的一些物理量的变化如图乙、丙、丁所示。

其中图乙为输出功率与路端电压的关系曲线,图丙为路端电压与总电流的关系曲线,图丁为电源效率与外电路电阻的关系曲线,不考虑电表、导线对电路的影响。

则下列关于图中a 、b 、c 、d 点的坐标值正确的是( )
A.a(4 V,4.5 W)
B.b(4.8 V,2.88 W)
C.c(0.6 A,4.5 V)
D.d(8 Ω,80%) 答案 BD
二、非选择题(共36分)
10.(12分)(2019河北精英中学二调改编)如图所示的电路中,R 1=4 Ω,R 2=2 Ω,滑动变阻器R 3上标有“10 Ω 2 A ”的字样,理想电压表的量程有0~3 V 和0~15 V 两挡,理想电流表的量程有0~0.6 A 和0~3 A 两挡。

闭合开关S,将滑片P 从最左端向右移动到某位置时,电压表、电流表示数分别为2 V 和0.5 A;继续向右移动滑片P 至另一位置,电压表指针指在满偏的1
3
处,电流表指针也指在满偏的13
处。

求电源电动势与内阻的大小。

(保留两位有效数字)
答案7.0 V 2.0 Ω
11.(12分)(2018河北保定五校联考,18)某同学在研究微型直流电动机的性能时,采用如图所示的实验电路。

调节滑动变阻器R的阻值,使电动机无法转动,此时电流表和电压表的示数分别为0.2 A和0.3 V。

重新调节R的阻值,使电动机能够正常运转,此时电流表和电压表的示数分别为1.0 A和6.0 V。

(电流表、电压表均为理想电表)求:
(1)这台电动机的线圈电阻;
(2)电动机正常运转时的输出功率。

答案(1)1.5 Ω(2)4.5 W
12.(12分)(2018安徽皖西南名校联考,15)在如图所示的电路中,R1=2 Ω,R2=R3=4 Ω,当开关S接a时,R2上消耗的电功率为4 W,当开关S接b时,电压表示数为4.5 V。

试求:
(1)当开关S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)当开关S接c时,通过R2的电流。

答案(1)1 A 4 V(2)6 V 2 Ω(3)0.5 A。