2019年高考物理二轮复习专题09恒定电流讲含解析

恒定电流
纵观近几年高考试题，预测2019年物理高考试题还会考：
1、非纯电阻电路的分析与计算，将结合实际问题考查电功和电热的关系．能量守恒定律在电路中的应用，是高考命题的热点，多以计算题或选择题的形式出现．
2、应用串、并联电路规律、闭合电路欧姆定律及部分电路欧姆定律进行电路动态分析，稳态、动态含电容电路的分析，以及电路故障的判断分析，多以选择题形式出现．
3、通过对电路的动态分析、电路故障的检测，来考查学生对基本概念、规律的理解和掌握．
考向01 电阻定律欧姆定律焦耳定律及电功率
1.讲高考
（1）考纲要求
理解欧姆定律、电阻定律、焦耳定律的内容，并会利用进行相关的计算与判断；会用导体的伏安特性曲线I －U图象及U－I图象解决有关问题；能计算非纯电阻电路中的电功、电功率、电热．
（2）命题规律
非纯电阻电路的分析与计算，将结合实际问题考查电功和电热的关系．能量守恒定律在电路中的应用，是高考命题的热点，多以计算题或选择题的形式出现．
案例1．【2016·上海卷】电源电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的能力，因此： （ ） A ．电动势是一种非静电力
B ．电动势越大，表明电源储存的电能越多
C ．电动势的大小是非静电力做功能力的反映
D ．电动势就是闭合电路中电源两端的电压 【答案】C
【考点定位】电动势
【方法技巧】本题需要理解电动势的物理意义，电源电动势在闭合电路中的能量分配。

案例2． 【2015·安徽·17】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 ．
2
2m eL
v
B ．
2
m Sn e
v C ．ρnev D ．
ev
SL
ρ
【答案】C 【解析】U I R =
，I=neSv ，L
R S
ρ=，U E L =，联立得E =ρnev ，故选C 。

考点：考查电路和电场知识
【规律总结】考查公式组合，公式组合在高中物理的考察是很多的，哪几个容易组合出题，要总结出来，记在心里，当看到类似的的题时，就联想它们 案例3．
【2015·上海·12】重粒子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发生+5价重离子束，其电流强度为5
1.210A -⨯，
则在1s 内发射的重离子个数为（
）： （ ）
A ．12
3.010⨯ B ．13
1.510⨯ C ．13
7.510⨯ D ．14
3.7510⨯
【答案】B
【考点定位】 电流的定义
【名师点睛】 本题考查了电流的定义式，意在考查考生的理解能力。

本题要特别注意“+5价重离子束”的意思。

2．讲基础 （1）电阻定律 ①电阻的定义式：I
U R = ②电阻定律：S
L R ρ= ③电阻率
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．
电阻率与温度的关系：金属的电阻率随温度升高而增大；半导体的电阻率随温度升高而减小； （2）部分电路欧姆定律 ①公式：R
U I =
②适用条件：适用于金属导体和电解质溶液导电，适用于纯电阻电路． （3）电功、电热、电功率
①电功的公式：W ＝qU ＝IUt (适用于任何电路)；电流做功的实质：电能转化成其他形式能的过程． ②电功率公式： P =IU (适用于任何电路)． （4）焦耳定律 ①公式：Q =I 2
Rt . ②热功率：P=I 2R. 3．讲典例
案例1．用电流表和电压表测量电阻R x 的阻值．如图所示，分别将图（a ）和（b ）两种测量电路连接到电路中，按照（a ）图时，电流表示数为4.50mA ，电压表示数为2.50V ；按照（b ）图时，电流表示数为5.00mA ，电压表示数为2.40V ，比较这两次结果，正确的是
A．电阻的真实值更接近556Ω，且大于556Ω
B．电阻的真实值更接近556Ω，且小于556Ω
C．电阻的真实值更接近480Ω，且大于480Ω
D．电阻的真实值更接近480Ω，且小于480Ω
【答案】 B
【解析】
考点：伏安法侧电阻。

【名师点睛】本题考查了伏安法侧电阻的实验误差问题；解题的关键是熟悉安培表内接法与外接法，明确误差来源，知道安培表内接法电阻测量值等于安培表与待测电阻电阻值之和，外接法电阻测量值等于安培表与待测电阻并联的电阻.
【趁热打铁】下列关于电源电动势的说法中，正确的是（）
A．在某电池的电路中每通过2C的电量，电池提供的电能是4J，那么这处电池的电动势是0.5V
B．电源的路端电压增大时，其电源电动势一定也增大
C．无论内电压和外电压如何变化，其电源电动势一定不变
D．电源的电动势越大，电源所能提供的电能就越多
【答案】 C
【解析】试题分析：由电动势的定义式有，该电池的电动势是故A错误；电源的电动势指非静电力将其他形式的能转化为电能的本领，由电源本身决定，与外电路无关，无论内电压和外电压如何变化，其电源的电动势一定不变，故B错误，C正确；电源的电动势在数值上等于移送单位电荷量所做的功，不能说电动势越大，电源所能提供的电能就越多，故D错误，本题选C。

知识点:电源电动势
考点：电源电动势。

【名师点睛】电源电动势表征在电源内部非静电力移动电荷做功，把其他形式的能转化为电能的本领的物理量，例如一节干电池的电动势，物理意义是指电路闭合后，电流通过电源，每通过1C的电荷，干电池就把1.5J的化学能转化为电能。

案例2．如图所示电路，已知电源电动势为E，内阻为r，R0为固定电阻，当滑动变阻器R的触头向下移动时，下列论述不正确的是（）
A．灯泡L一定变亮 B．电流表的示数变小
C．电压表的示数变小 D．R0消耗的功率变小
【答案】 C
【解析】
考点：电路的动态分析
【名师点睛】此题是关于电路的动态分析问题；关键是搞清电路的结构，先分析变化的电阻的阻值变化情况，然后分析整个电路的电阻变化，再分析整个电路的电流计路端电压的变化，最后回到电路的各个部分，所谓的“局部-整体-局部”的分析思路.
【趁热打铁】如图所示电路中，电源电动势为E，电源内阻为r，串联的固定电阻为R2，滑动变阻器的总电阻为R1，电阻大小关系为R1=R2=r，则在滑动触头从a端移动到b端的过程中，下列描述中正确的是（）
A．电路中的总电流先增大后减小
B．电路的路端电压先增大后减小
C．电源的输出功率先增大后减小
D．滑动变阻器R1上消耗的功率先减小后增大
【答案】 B
【解析】
4．讲方法
（1）导体的伏安特性曲线
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，不适用于欧姆定律．
③I－U图象中的点表示“状态”点，该点与原点连线的斜率表示电阻的倒数，切线的斜率不是电阻的倒数。

（2）电功、电热、电功率和热功率
①电功是电能转化为其他形式能（内能、机械能、化学能等）的量度；电热是电能转化为内能的量度．
计算电功时用公式W＝IUt，计算电热时用公式Q＝I2Rt.
②从能量转化的角度来看，电功和焦耳热之间的数量关系是W≥Q、UIt≥I2Rt.
纯电阻电路：如电炉等构成的电路，电流做功将电能全部转化为内能，此时有W＝Q.计算时可任选一公式：
非纯电阻电路：如含有电动机、电解槽等的电路，电流做功除将电能转化为内能外，还转化为机械能、化学能等，此时有W>Q.电功只能用公式W＝UIt来计算，焦耳热只能用公式Q＝I2Rt来计算．对于非纯电阻电路，欧姆定律不再适用．
③处理非纯电阻电路的计算问题时，要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电功＝电热＋其他能量”寻找等量关系求解．
5．讲易错
【题目】有一个直流电动机，把它接入0.2 V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A；若把电动机接入2.0 V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0 A。

求电动机正常工作时的输出功率多大？如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？
【答案】输出功率 ; 发热功率
【正解】
【错因】
电动机不转时是纯电阻电路，由欧姆定律可以求出电动机线圈的电阻；电动机正常工作时是非纯电阻电路，根据P=UI求出总功率，根据P=I2R求出热功率，总功率与热功率之差是电动机的输出功率；电动机的转子突然被卡住时为纯电阻用电器，根据求出电动机的发热功率。

（2）电动机的转子突然被卡住时，此时相当于纯电阻，发热功率为：.
点睛：本题主要考查了电动机问题，电动机属于非纯阻电路，要注意电功率的计算，欧姆定律的应用时与纯阻的区别。

考向02 电路的基本规律闭合电路欧姆定律
1.讲高考
（1）考纲要求
熟练掌握串、并联电路的特点，并能分析、计算；理解闭合电路欧姆定律，并能进行电路的动态分析和计算．
（2）命题规律
应用串、并联电路规律、闭合电路欧姆定律及部分电路欧姆定律进行电路动态分析，稳态、动态含电容电路的分析，以及电路故障的判断分析，多以选择题形式出现．
案例1．【2016·全国新课标Ⅱ卷】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
【考点定位】闭合电路的欧姆定律、电容器
【名师点睛】此题是对闭合电路欧姆定律及电容器问题的考查；解题关键是要搞清电路的结构，画出等效电路图，搞清电容器两端的电压是哪个电阻两端的电压，然后根据Q=CU求解电容器的带电荷量。

案例2．【2016·上海卷】（多选）如图所示电路中，电源内阻忽略不计。

闭合电键，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
【考点定位】欧姆定律、闭合电路欧姆定律、电路动态分析
【方法技巧】由于电源内阻不计，从图示需要判断出电压表示数不变，再分析滑片滑动过程中电阻的变化情况，根据欧姆定律可以分析电流表示数，进而可以分析所有选项。

案例3．【2016·江苏卷】（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
【考点定位】闭合电路的欧姆定律
【方法技巧】重点是掌握闭合电路的欧姆定律，注意电路的连接方式，a 、b 间用导线连接后，外电路的连接发生改变。

2．讲基础
（1）串、并联电路的特点 ①特点对比
②几个常用的推论
串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻．
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． 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． 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． （2）闭合电路欧姆定律 ①公式：r
R E
I +=
（只适用于纯电阻电路）；（适用于所有的电路）
②路端电压U 与电流I 的关系式：U ＝E －Ir . ③U －I 图象如图所示．
当电路断路即I＝0时，纵坐标的截距为电源电动势
图线的斜率的绝对值为电源的内阻．
3．讲典例
案例1．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)开关S接a时，通过电源的电流和电源两端的电压；
(2)开关S接b时，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)1A;4V（2）6V；（3）0.5A
【解析】
（3）当电开关S接c时，通过R2的电流为：
A
考点：闭合电路的欧姆定律
【名师点睛】本题首先要理解短路的意义，灵活选取灵活功率公式，运用闭合电路欧姆定律和欧姆定律结合求解。

【趁热打铁】在如图所示的电路中，电源电动势E＝6.0V，内阻r＝2Ω，定值电阻R1＝R2＝10Ω，R3＝30Ω，R4＝35Ω，电容器的电容C＝100μF，电容器原来不带电．求:
(1)闭合开关S 后，电路稳定时，流过R3 的电流大小I3；
(2)闭合开关S 后，直至电路稳定过程中流过R4的总电荷量Q。

【答案】 (1) (2)
考点：闭合电路的欧姆定律
【名师点睛】对于含有电容器的问题，关键是确定电容器的电压．电路稳定时电容器的电压等于其并联电路两端的电压。

案例2．如图所示，电路中电源内阻不计，水平放置的平行金属板A、B间的距离为d，金属板长为L，在两金属板左端正中间位置M，有一个小液滴以初速度v0水平向右射入两板间，已知小液滴的质量为m，带负电，电荷量为q。

要使液滴从B板右侧边缘射出电场，电动势E是多大？(重力加速度用g表示)
【答案】
点睛：题是电路与电场两部分知识的综合，关键是确定电容器的电压与电动势的关系，掌握处理类平抛运动的分析方法与处理规律．
【趁热打铁】（多选）如图所示，图线1、2分别表示导体A、B的伏安特性曲线，它们的电阻分别为R1、R2，则下列说法正确的是( )
A．R1：R2=1：3
B．R1：R2=3：1
C．将R1与R2串联后接于电源上，则电压比U1：U2=3：1
D．将R1与R2并联后接于电源上，则电流比I1：I2=1：3
【答案】 AC
【解析】
【详解】
【点睛】
本题考查了欧姆定律的实际应用，侧重考查了控制变量法．
4．讲方法
（1）电路中的功率关系：
①P总＝EI＝P内＋P外＝I2r＋UI.
②当R外＝r时，电源有最大输出功率．
（2）电路的动态分析：
①分析直流电路的动态问题时，一般按照“局部→整体→局部”的思路进行．
②先分析电路结构未发生变化的支路，再分析电路结构发生变化的支路．
（3）电路故障问题的分析
①故障特点：(1)断路特点；短路特点。

．
②检查方法：电压表检测；电流表检测；欧姆表检测；假设法：将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理。

（4）两种U－I图线的比较与应用
①电源的伏安特性曲线是一条斜率为负值的直线，反映的是电源的特征：纵轴上的截距表示电动势，斜率的绝对值表示内阻．
②电阻的伏安特性曲线是一条过原点的直线，斜率表示电阻的大小．
③分析图象问题时，一定要明确图线的含义，即要确定两坐标轴表示的物理意义．
④对闭合电路的U－I图象，图线上每一点纵、横坐标的乘积为电源的输出功率；纯电阻电路的图线上每一点纵、横坐标的比值为此时外电路的电阻．
5．讲易错
【题目】（多选）如图所示，电路中电压表V1、V2、V3和电流表A1、A2均为理想电表，电源内阻为r，两个定值电阻阻值均为R。

现闭合电键，将滑动变阻器滑片向下滑动，电压表V1、 V3示数变化量的绝对值为ΔU1、ΔU3，电流表A1示数变化量的绝对值分别为ΔI1，则（）。

A．A2示数增大
B．电源效率减小，电源的输出功率增大
C．V2示数与A1示数的比值减小
D．ΔU1与ΔI1的比值不变，ΔU3与ΔI1的比值增大
【答案】 AC
【正解】
【错因】
本题是电路的动态分析问题，关键要搞清电路的结构，明确电表各测量哪部分电路的电压或电流，根据闭合电路欧姆定律进行分析．。