高中物理第二章恒定电流恒定电流学案新人教选修

2.11 《恒定电流》
【学习目标】
1.知道电源、电流、电动势的概念,掌握电阻定律、焦耳定律。

2.会用串、并联电路的电压、电流及功率的分配规律分析电路并进行相关的计算。

3.理解欧姆定律、闭合电路的欧姆定律,并能熟练运用。

4.通过实验探究决定导线电阻的因素,会使用多用电表, 通过实验测量电源的电动势和内阻。

5.通过实验观察门电路的基本作用,初步了解逻辑电路的基本原理及其在自动控制中的应用。

【三“点”探究】
主题1:从微观角度认识电流
(1)如果已知某导线的横截面积为S,单位体积内自由电子数(即自由电子“密度”)为n,你能否得出通过该导线的电流I与导线内自由电子定向移动速率v之间的关系?
(2)请从微观角度解释电动机和电源工作时也会发热的现象。

主题2:闭合电路的欧姆定律
(1)闭合电路的欧姆定律总是成立的吗?如果电路不是纯电阻电路,公式E=U+Ir是否依然成立?为什么?
(2)同一个灯泡的灯丝电阻是一定的吗?图示中1是某电池的U-I图象,2是某小灯泡的U-I图象,如果把此灯泡单独接在此电池上,怎样根据图象求出此时灯泡的实际功率呢?
主题3:电学实验
(1)图甲、乙是两种伏安法测电阻的电路图,图丙、丁是两种测电池电动势和内阻的电路,请简单分析各种测量方法中引起系统误差的主要因素。

(2)选择电学测量仪表要遵循什么样的原则?要测量一个电动势大约只有0.2 V的水果电池的电动势和内阻,显然实验室中一般的电压表无法适用,如果给你两只规格分别为I1g=3 mA、r1=100 Ω及I2g=100 mA、r2=1 Ω的电流表、,你能否设计一个测量电路?
【拓展提升】
拓展一、含电动机的电路分析
论述: 电功W=UIt是指电路元件工作时消耗的电能,不同的元件将消耗的电能转化为内能、机械能、化学能等不同形式的能量,其中产生的内能可以用Q=I2Rt来计算。

对于电热元件来说W=Q,对于电动机来说,没有转动时W=Q,转动时W>Q。

1.抽油烟机是现代厨卫不可缺少的用具,下表是某家用抽油烟机说明书中的主要技术参数表。

用多用电表测得两只电动机的线圈电阻均为R=90 Ω。

启动时将电动机当作纯电阻,则:
(1)这种抽油烟机启动时电流是多少?
(2)两电动机每分钟消耗的电能为多少?
(3)两电动机每分钟所做的有用功是多少?
(4)这种抽油烟机的机械效率是多少?
参数表:
额定电压(两电机、照明灯) AC220 V 50 Hz
额定输入功率2×185 W
抽排风量(两电机同时工作) 15 m3/min
风压(两电机同时工作) 300 Pa
照明灯40 W
排烟管内径150 mm
拓展二、电路故障的判断
论述:电路故障主要有短路和断路。

某部分短路的特点是该段电路有电流通过,两端却测不出电压;某部分电路断路的特点则是可测出其两端的电压,却没有电流通过,判断的方法主要是观察电路各部分工作状态并用电压表分段进行测试。

2.如图所示的电路中,闭合开关S后,灯泡L1、L2都发光。

后来由于某种故障使灯L2突然变亮(未烧坏),电压表的示数增大,由此可推断,这故障可能是( )。

A.电阻R1断路
B.电阻R2短路
C.灯L1两接线柱间短路
D.电阻R2断路
拓展三、含容电路的分析
论述:含容电路稳定时,电容部分相当于开路,与其两极板相连接的导体内没有电流通过,皆为等势体,而两极板间的电势差则与其并联部分的电路两端电势差相等,因此,此类电路的分析方法是先把不含容部分分析清楚,再分析与电容并联的部分。

3.如图所示的电路中,电源电动势为E、内阻为r,闭合开关S,待电流达到稳定后,电流表示数为I,电压表示数为U,电容器C所带电荷量为Q。

将滑动变阻器的滑动触头P从图示位置向a端移动一些,待电流达到稳定后,则与P移动前相比( )。

A.U变小
B.I变小
C.Q不变
D.Q减小
【补充学习材料】
【反思总结】
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．如图所示是某质点做直线运动的v–t图象，由图可知这个质点的运动情况是（）
A．前5 s质点静止
B．10 s末质点的速度为3 m/s
C．0~15 s内质点的平均速度为3.5 m/s
D．5~15 s内质点做匀加速运动，加速度为0.3 m/s2
2．质量为m的小球在竖直平面内的圆形轨道的内侧运动，如图所示，经过最高点而不脱离轨道的速度临界值是v，当小球以2v的速度经过最高点时，对轨道的压力值是( )
A．0 B．mg
C．3mg D．5mg
3．图示装置可以模拟避雷针作用,其中c为恒定直流电源,当闭合开关时,恰好看不到放电现象。

保持开关闭合,为了能看到放电现象(板间电场超过某一临界值),下列做法可行的是
A．仅将M板下移,但不与A或B接触
B．仅将M板上移
C．仅将M板向右移动
D．仅将两板间抽成真空
4．如图，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a、b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上；a、b带正电，电荷量均为q，c带负电。

整个系统置于方向水平的匀强电场中。

已知静电力常量为k。

若三个小球均处于静止状态，则匀强电场场强的大小为 ( )
A．
B．
C．
D．
5．如图所示，A、B两小球从相同高度同时水平抛出，在空中相遇时两球下落的高度为h，若两球的抛出速度都变为原来的2倍，则两球从抛出到相遇下落的高度为( )
A．
B．
C．h
D．2h
6．如图，重为G的体操运动员在进行体操比赛时，有两手臂对称支撑、竖直倒立静止的比赛动作，设两臂夹角为，则
A．当不同时，运动员受到的合力不同
B．当不同时，运动员与地面之间的相互作用力不相等
C．当时，运动员单手所受地面的支持力大小为
D．当时，运动员单手所受地面的支持力大小为2
二、多项选择题
7．下列说法正确的是________
A．单摆的振动周期与其质量无关
B．声波从空气进入水中，波长不变，波速变快
C．光波从空气进入水中，频率不变，波长变短
D．LC震荡回路电容C增加时，震荡频率增加
E. 根据相对论，在某参考系同时发生的两事件，换参考系后可能不是同时发生
8．如图所示，a、b、c是北斗卫星导航系统中的3颗卫星，下列说法中正确的是（）
A．b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度
B．b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度
C．c加速可追上同一轨道上的b，b减速可等候同一轨道上的c
D．a卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，其线速度增大
9．下列说法中正确的是
A．气体对容器的压强是大量气体分子对容器的碰撞引起的，它跟气体分子的密集程度以及气体分子的平均动能有关
B．在绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果
C．液晶显示器是利用了液晶对光具有各向同性的特点
D．当两分子间距离大于平衡位置的间距时，分子间的距离越大，分子势能越小
10．如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图，若已知这列波周期为1s，则下列判断中正确的是_____
A．这列波的振幅为0.8cm
B．这列波的波速为5m/s
C．图示时刻x=2m处的质点沿y轴正方向运动
D．此后经半个周期时间质点P将向右迁移半个波长
E. 图示时刻x=3m处质点的加速度最大
三、实验题
11．甲、乙两车在平直公路上从同一地点由静止出发向同一方向运动，甲车的加速度大小为1m/s2，乙车的加速度大小为2m/s2．甲车出发后经过一段时间后，乙车开始运动。

若甲车运动10s后，乙车的速度大小为10m/s，此时两车相距最远。

求
（1）相遇前两车间的最大距离为多少；
（2）甲车运动多长时间后，两车相遇。

12．如图所示,有一质量为M=2kg的平板小车静止在光滑的水平地面上,现有质量均为m=1kg的小物块A和B(均可视为质点),由车上P处开始,A以初速度V1=2m/s向左运动,B同时以V2=4m/s向右运动.最终A、B两物块恰好停在小车两端没有脱离小车.两物块与小车间的动摩擦因数都为μ=0.1,取g=10m/s2.求:
(1)求小车总长L;
(2)B在小车上滑动的过程中产生的热量Q B
四、解答题
13．如图所示，在平面直角坐标系xoy内，坐标原点O处有一粒子源，向与x轴成角的方向连续不断地发射质量为m、电荷量为、速度大小为的粒子，经过足够长的时间后，在第Ⅰ象限加一方向垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁杨，不计粒子重力及粒子间的相互作用。

求：
(1)粒子在磁场中运动的最短时间；
(2)粒子离开磁场时距O点的最大距离。

14．将输入电压为220V，输出电压为55V的理想变压器改绕成输出电压为110V的变压器，副线圈原来是50匝，原线圈匝数不变，求：副线圈新增匝数为多少匝？
【参考答案】
一、单项选择题
题号 1 2 3 4 5 6 答案 D C A B B C
二、多项选择题
7．ACE
8．AD
9．AB
10．ACE
三、实验题
11．（1）25m；（2）17s 12．（1）9.5m（2）7.5J
四、解答题
13．（1）（2）14．50匝
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．已知地球两极的重力加速度为g,地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍。

考虑地球自转的影响把地球视为质量均匀分布的球体,则赤道上的重力加速度为
A．B．C．D．
2．下列说法正确的是
A．一个质点所受合外力恒为F，那么该质点一定做匀变速直线运动
B．一个质点所受合外力恒为F，那么该质点的动能一定增加
C．一个质点做直线运动，每通过相同的位移Δx，速度的增加量Δv也相同，则A＝>0且恒定，那么该质点的加速度a一定在增大
D．一个1 kg的质点，在恒定合外力F的作用下，产生的加速度为1 m/s2，那么F不一定等于1 N 3．我国已成为世界上高铁商业运营速度最高的国家.一乘客在一列匀加速直线行驶的“复兴号”车厢里相对车厢以一定的速度竖直向上抛出一个小球，则小球
A．在最高点对地速度最大
B．在最高点对地速度为零
C．抛出时车厢速度越大，落点位置离乘客越远
D．落点位置与抛出时车厢的速度大小无关
4．一质量为2kg的物体受水平拉力F作用,在粗糙水平面上做加速直线运动时的at图象如图所示,t＝0时其速度大小为2m/s,滑动摩擦力大小恒为2N,则( )
A．t＝6s时,物体的速度为18m/s
B．在0～6s内,合力对物体做的功为400J
C．在0～6s内,拉力对物体的冲量为36N·s
D．t＝6s时,拉力F的功率为200W
5．如图，由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B中．一接入电路电阻为R的导体棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动，滑动过程PQ始终与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦．在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中( )
A．PQ中电流先增大后减小
B．PQ两端电压先减小后增大
C．PQ上拉力的功率先减小后增大
D．线框消耗的电功率先减小后增大
6．如图所示，平行板电容器充电后与电源断开，正极板接地，两板间有一个带负电的试探电荷固定在P 点．静电计的金属球与电容器的负极板连接，外壳接地．以E表示两板间的场强，表示P点的电势，E P 表示该试探电荷在P点的电势能，表示静电计指针的偏角．若保持负极板不动，将正极板缓慢向右平移一小段距离(静电计带电量可忽略不计)，各物理量变化情况描述正确的是
A．E增大，降低，E P减小，增大
B．E不变，降低，E P增大，减小
C．E不变，升高，E P减小，减小
D．E减小，升高，E P减小，减小
二、多项选择题
7．下列说法正确的是_______
A．夏天和冬天相比，夏天的气温较高，水的饱和汽压较大，在相对湿度相同的情况下，夏天的绝对湿度较大
B．所有的晶体都有固定的熔点和规则的几何形状
C．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，但气体压强不一定增大
D．液体表面张力与浸润现象都是分子力作用的表现
E.第一类永动机和第二类永动机研制失败的原因是违背了能量守恒定律
8．关于热力学定律，下列说法正确的是___________。

(填正确答案标号，选对1个得2分，选对2个得
4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分为0分)
A．科技的进步使得人类有可能生产出从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化的热机
B．物体对外做功，其内能一定改变，向物体传热，其内能也一定改变
C．熵是物体内分子运动无序程度的量度，气体向真空膨胀时虽然不对外做功，但系统的熵是增加的D．制冷设备可实现从低温热源处吸热，并在高温热源处放热
E．第一类永动机不可能制成，是因为它违背了能量守恒定律
9．某种金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压与入射光频率的关系图象如图所示．则由图象可知（）
A．任何频率的入射光都能产生光电效应
B．该金属的逸出功等于
C．入射光的频率发生变化时，遏止电压不变
D．若已知电子电量e，就可以求出普朗克常量h
E. 入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为
10．如图所示，汽车质量为m，以恒定功率P沿一倾角为θ的长斜坡向上行驶，汽车和斜坡间的动摩擦因数为μ，某一时刻t时刻速度大小为v，则（）
A．t时刻汽车的牵引力为
B．t时刻汽车的牵引力为mg sinθ+μmg cosθ
C．t时刻汽车的加速度为
D．汽车上坡的最大速度为
三、实验题
11．如图所示，BC是位于竖直平面内，半径的圆弧形光滑绝缘轨道，圆心角，其下端点C与足够长的水平绝缘轨道平滑连接，在C点右侧存在水平向左的匀强电场，电场强度。

今有一质量为、带电荷量的小物块（可视为质点）从A点以的初速度水平抛出，在B点沿切线进入圆弧轨道。

若已知物块与水平轨道间的动摩擦因数，物块在
运动过程中电量不变，取，。

求：
（1）A、B两点之间的高度差h；
（2）带电小物块第一次过C点时对轨道的压力大小；
（3）通过计算判断小物块能否从B点离开轨道；若不能，求出整个运动过程中小物块在水平轨道上通过的总路程S。

12．某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材：
A．被测干电池一节
B．电流表：量程0～0.6 A，内阻r=0.3Ω
C．电压表：量程0～3 V，内阻未知
D．滑动变阻器：0～10Ω，2 A
E．开关、导线若干
伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差；在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。

（1）实验电路图应选择下图中的__________（填“甲”或“乙”）；
（2）根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U－I图象，则在修正了实验系统误差后，干电池的电动势E=__________V，内电阻r=__________Ω。

（所有结果保留两位有效数字）
四、解答题
13．如图所示，竖直放置的光滑圆柱形绝热气缸，上端开口，有一质量m=10kg、横截面积S=10cm2的绝热活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，在气缸内距缸底h=0.2m处有体积可忽略的卡环a、b，使活塞只能向上滑动。

开始时活塞搁在a、b上，缸内气体的压强等于大气压强，温度为T0=200K．现通过内部电热丝缓慢加热气缸内气体，直至活塞恰好离开a、b．已知大气压强p0=1.0×105Pa．（g取10m/s2）求：（1）活塞恰要离开a、b时，缸内气体的压强p1；
（2）当活塞缓慢上升△h=0.1m时（活塞未滑出气缸）缸内气体的温度出T为多少？
（3）若从开始加热到活塞缓慢上升△h=0.1m的全过程中电阳丝放热52J，求气体内能的变化量△U
14．一列简谐横波沿x轴传播，图甲为t＝4s时的波形图，P、Q是介质中的两个质点．图乙为质点P的振动图象，求：
（1）波的传播方向和波速的大小；
（2）质点Q平衡位置的坐标．
【参考答案】
一、单项选择题
题号 1 2 3 4 5 6
答案 D C D D C C
二、多项选择题
7．ACD
8．CDE
9．BDE
10．AC
三、实验题
11．(1)0.2m；(2)6.1N；(3) 1.0m
12．甲1.5V0.70Ω
四、解答题
13．（1）2.0×105pa；（2）600K；（3）32J
14．（1）沿x轴负方向，；（2）。