二輪【專題五】恒定電流(含答案)

1、 【專題五】 恒定電流【考情分析】本專題涉及的考點有：歐姆定律，電阻定律，電阻的串并聯(lián)，電源的電動勢和內阻，閉合電路的歐姆定律，電功率、焦耳定律電路部分知識常常融入到電學實驗和電磁感應綜合問題中考查考生的實驗能力及分析綜合能力等，在選擇題中也有可能會單獨命題。本章涉及的物理概念、物理規(guī)律較多，是電學的重要基礎。高考對本章知識的考查重點是電路的分析、計算以及對電壓、電流、電阻等物理量的測量。電路的分析是高考的重點內容。對基本概念的理解、對基本規(guī)律的掌握，都在電路的分析中體現(xiàn)出來。含容電路分析、電路變化、動態(tài)問題分析、電學實驗等是物理知識應用與分析能力考查的重點內容。甲【知識交匯】一、部分電路歐姆

2、定律1內容：導體中的電流I跟導體兩端電壓U成正比，跟它的電阻成反比。，2公式：I= 乙3適用范圍：適用于金屬導電和電解液導電，對于氣體導電不適用。4伏安特性曲線：。圖甲中，R1 R2，圖乙中，R1 R2。二、電阻及電阻定律1電阻：導體對電流的阻礙作用，稱為電阻。定義式：R= 2電阻定律：R= 3電阻率：反映材料導電性能的物理量，其特點是隨著溫度的改變而改變，金屬電阻率隨溫度升高而升高；半導體電阻率隨溫度升高而減小三、電功、電功率、焦耳定律1電功：電流所做的功，實質是電場力所做的功。W= qU=_ _（普遍式）。2電功率：電流所做的功跟完成這些功所需時間的比值。P= （普遍式）。3焦耳定律：電流

3、通過導體產(chǎn)生的熱量，叫電熱，Q= ， 4電熱功率：產(chǎn)生電熱的快慢，計算式PQ= （普遍式）5兩種電路電功和電功率比較（1）純電阻電路，電功，電功率且電功全部轉化為_，有（2）非純電阻電路，電功，電功率，電熱，電熱功率，電功率_熱功率，即WQ，故求電功、電功率只能用、，求電熱、電熱功只能用Q=_、=_四、串聯(lián)電路和并聯(lián)電路串聯(lián)電路（圖1）并聯(lián)電路（圖2）電路示例電阻電壓U=+電流=電壓（流）分配U1U2=R1R2I1I2=功率分配P1P2=R1R2P1P2=五、閉合電路歐姆定律1閉合電路歐姆定律（1）內容：閉合電路的電流強度與電源的電動勢成正比，與整個電路的電阻成反比用公式表示為（2）實質：因為

4、，在等式兩邊同乘以I即可得到三個功率的關系對整個電路而言，此表達式本身也說明了能量是守恒的（3）總電流I和路端電壓U隨外電阻R的變化規(guī)律：當R增大時，根據(jù)可知I減小，根據(jù)可知U_（視電源E和r為不變）；當R（即斷路）時，I=0，U=_；當R減小時，I增大，U減小；當R=0（即短路）時，=_，U=02電源的功率和效率（1）電源的幾個功率：電源的總功率：電源內部消耗的功率：電源的輸出功率： （2）電源的效率：3UI圖象（1）對電源有：，如圖中a線（2）對定值電阻有：，如圖中b線（3）圖中a線常用來分析電源_和_的測量實驗（4）圖中矩形OABD、OCPD和ABPC的“面積”分別表示電源的總功率、_功

5、率和內電阻消耗的功率4路端電壓（1）定義：外電路兩端的電壓，即電源的輸出電壓，公式：U= 。（2）路端電壓與外電阻的關系：由I=得，當外電阻R增大時，I ，由U= E-Ir得，U ；反之，當外電阻R減小時，U ?！舅枷敕椒ā恳?、對歐姆定律的理解和應用1對公式的理解：公式變形后得到和U=IR，從數(shù)學角度看，三個表達式只是用于求解不同的物理量，沒有本質差別，但從物理角度看意義不同。是電流的決定式，反映了電流I與電壓U和電阻R的因果關系；是電阻的定義式，反映了導體的屬性，與電壓U和電流I無關。2電阻的伏安特性曲線：注意I-U曲線和U-I曲線的區(qū)別。還要注意：當考慮到電阻率隨溫度的變化時，電阻的伏安特

6、性曲線不再是過原點的直線。【例1】某種金屬導體的UI圖象如圖所示，圖象上A點和原點的連線與橫軸成角，A點的切線與橫軸成角。關于導體的下列說法正確的是（ ）A歐姆定律對于該種導體是不適用的B該導體的電阻隨電壓的增大而增大C在A點，導體的電阻等于tanD在A點，導體的電阻等于tan圖乙圖甲【變式探究】1（原創(chuàng)）在如圖甲所示的電路中，電阻R1 和R2都是純電阻，它們的伏安特性曲線分別如圖乙中Oa、Ob所示?，F(xiàn)在電路兩端BC之間加上恒定的電壓U0=7.0V。調節(jié)滑動變阻器R3，使電阻R1和R2消耗的電功率恰好相等，求此時電阻R1和R2的阻值為多大？R3接入電路的阻值為多大？二、復雜電路的簡化當電路中既

7、有串聯(lián)結構又有并聯(lián)結構，比較復雜時，要將實際電路等效為簡單電路（即等效電路），常用的分析方法是等勢點法：1凡用導線直接連接的各點的電勢必相等（包括用不計電阻的電流表連接的點）；2在外電路，沿著電流方向電勢降低；3凡接在同樣兩個等勢點上的電器為并聯(lián)關系；4不加聲明的情況下，不考慮電表對電路的影響?！纠?】如圖所示是一個電路的一部分，其中R1=5，R2=1，R3=3，I1=0.2A，I2=0.1A，那么電流表測得的電流為（ ）A0.2 A，方向向右B0.15A，方向向左C0.2 A，方向向左D0.3A，方向間右【變式探究】2如圖所示的電路中，各個電阻都是2，電流表內阻不計，在B、C兩點間加6V電壓

8、時，則電流表的示數(shù)為 （ ）A0.5A B1AC1.5A D2A三、閉合電路的動態(tài)分析V2V1L1L2L3P【例3】 如圖所示，電源電動勢為E，內電阻為r當滑動變阻器的觸片P從右端滑到左端時，發(fā)現(xiàn)電壓表V1、V2示數(shù)變化的絕對值分別為U1和U2，下列說法中正確的是（ ）A小燈泡L1、L3變暗，L2變亮B小燈泡L3變暗，L1、L2變亮CU1<U2DU1>U2【變式探究】3在如圖所示的電路中電源電動勢為E，內電阻為r。閉合開關S，待電流達到穩(wěn)定后，電流表示數(shù)為I，電壓表示數(shù)為U，電容器C所帶電荷量為Q，將滑動變阻器P的滑動觸頭, 從圖示位置向a一端移動一些，待電流達到穩(wěn)定后，則與P移動

9、前相比 AU變小 BI變小 CQ增大 DQ減小四、對電源輸出功率問題的探究1首先要搞清幾個概念：電源總功率、電源輸出功率、電源內部消耗功率、電源的效率。（1）電源的功率（電源的總功率）PE=EI（2）電源的輸出功率P出=UI（純電阻電路P出） （3）電源內部消耗的功率Pr=I 2r（4）電源的效率：（最后一個等號只適用于純電阻電路）2電源輸出功率的極值問題O RP出Pmr對于純電阻電路，電源的輸出功率，當內外電阻相等時，電源的輸出功率最大，。P-R圖線如圖所示.E rR2R1【例4】（改編）如圖所示，E =6V，r =4，R1=2，R2的變化范圍是010。則 （ ）A電源的最大輸出功率是6WB

10、R2=0時電源的效率最高CR1上消耗的最大功率是2WDR2上消耗的最大功率是1.5WUV0 I/A15 I/Ab a2.5 【變式探究】4如圖所示，圖線a是某一電源的U-I曲線，圖線b是一定值電阻的U-I曲線若將該電源與該定值電阻連成閉合電路（已知該電源的內阻r=2.0），則 （ ）A該定值電阻為6B該電源的電動勢為20VC將3只這種電阻并聯(lián)作為外電阻，電源輸出功率最大D將2只這種電阻串聯(lián)作為外電阻，電源輸出功率最大五、閉合電路的分析與計算1熟練掌握閉合電路歐姆定律的基本公式和變形公式：（1）IR關系式：（計算干路總電流）；（2）UI關系式： U=E-Ir（計算路端電壓）；（3）UR關系式：（

11、分析路端電壓隨外電阻的變化情況）（4）E =U+Ir和（計算電動勢和內阻）2解題的思路和方法：（1）弄清電路結構。要了解外電路上各元件的串并聯(lián)關系。必要時，畫出等效電路圖。（2）求總電流是關鍵。依據(jù)或外電路上某個已知電阻的電壓和阻值求解。（3）根據(jù)串、并聯(lián)電路的特點或部分電路歐姆定律分別求解各部分電路的電壓和電流。【例5】如圖所示電路中，R1=0.8，R3=6，滑動變阻器的全值電阻R2=12 ，電源電動勢E=6 V，內阻r=0.2 ，當滑動變阻器的滑片在變阻器中央位置時，閉合開關S，電路中的電流表和電壓表的讀數(shù)各是多少?【能力提升】1如圖所示，一段長為a，寬為b，高為c（a>b>c

12、）的導體，將其中的兩個對立面接入電路中時，最大的電阻為R，則最小的電阻為 （ ）A B C DR2（2012名校示范卷）家用電話機不摘機（不通話）時，測該機兩條電話線兩端的電壓約為36V，摘機（通話）時，測電話線兩端的電壓約為6V，此時通過電話機的電流為15mA，若將電話機從電話線兩端取下來，換接上小燈泡（2.5V，0.5W），小燈泡幾乎不發(fā)光，根據(jù)以上實驗事實，下面推斷正確的是 （ ）A小燈泡的電阻太大，約2k，所以小燈泡幾乎不發(fā)光B給電話機供電的電源的電動勢太小，遠小于2.5VC電話機的電阻約10 D給電話機供電的電源的內阻約2k穩(wěn)定電壓220V頻率50Hz加熱功率550W保溫功率22 W

13、3（2012山大附中）飲水機是一種常見的家用電器，其工作電路可簡化為如圖所示的電路，其中S是一溫度控制開關，當水溫升高到一定溫度時，它會自動切換，使飲水機處于保溫狀態(tài)；R0是飲水機加熱管的電阻，R是與加熱管串聯(lián)的電阻下表是從其說明書中摘錄的一些技術數(shù)據(jù)（不考慮R0、R的電阻受溫度變化的影響，表中的功率均指加熱管的功率） ，當開關S閉合時，飲水機處于何工作狀態(tài)和R0的阻值為（ ）A加熱，220B加熱，88C保溫，88D保溫，2204投影儀光源使用的是強光燈泡，燈泡發(fā)光時必須用風扇進行散熱，因此，在設計投影儀簡易電路時要求滿足，帶動電風扇的電動機啟動后燈泡才可以發(fā)光；電動機未啟動時，燈泡不可以發(fā)光

14、若電動機的電路元件符號用M表示，則如圖所示電路中可能符合設計要求的是 （ ）A B C D51，3，5如圖所示，電源電動勢為E，內電阻為r，不計電壓表和電流表內阻對電路的影響，當電鍵閉合后，兩燈泡均能發(fā)光?，F(xiàn)將滑動變阻器的觸片逐漸向右滑動的過程中，下列說法正確的是 （ ）A小燈泡L1、L2均變暗B小燈泡L1變亮，L2變暗C電流表A的讀數(shù)變小，電壓表V的讀數(shù)變大D電流表A的讀數(shù)變大，電壓表V的讀數(shù)變小6（經(jīng)典）某實驗小組用三只相同的小燈泡，聯(lián)成如圖所示的電路，研究串并聯(lián)電路特點實驗中觀察到的現(xiàn)象是 （ ）A斷開，與a連接，三只燈泡都熄滅B斷開，與b連接，三只燈泡亮度相同C閉合，與a連接，三只燈泡

15、都發(fā)光，、亮度相同D閉合，與b連接，三只燈泡都發(fā)光，亮度小于的亮度 7如圖甲所示，滑動變阻器最大阻值為R0=22，與電源連接后，組成分壓器對負載（純電阻）供電。如圖乙所示，為該電源的路端電壓隨外電阻變化的關系圖線，電源正常工作時允許通過的電流不能超過2 A求：（1）電源電動勢和內阻（2）接到變阻器a、b間的負載電阻的許可范圍【專題五】 恒定電流【例1】【思維導引】圖象上“A點和原點的連線的斜率”和“A點的切線的斜率”意義有何不同？計算某時刻的電阻R，應該用還是用？物理圖象上“連線傾角的正切”或“切線傾角的正切”有沒有物理意義？【解析】歐姆定律適用于金屬導體，A項錯；電壓U增大，電流I也增大，但

16、是電壓U比電流I增大得快，說明導體的電阻隨電壓的增大而增大，選項B正確；導體的電阻應該由歐姆定律來計算，即電阻。在物理圖象上，圖線的傾角決定于標度的選取，不能用夾角的正切表示斜率所代表的物理量，選項CD都不正確?！敬鸢浮緽。圖甲圖乙【變式探究】1【解析】R1、R2和R3串聯(lián)，電流相等。當電阻R1和電阻R2消耗的電功率相等時，得R1=R2由伏安特性曲線可知，此時電路中的電流I=2.5mA，這時加在電阻R1和R2上的電壓U1=U2=2.5V，由歐姆定律得 ，滑動變阻器R3兩端電壓為 V 由歐姆定律得 【答案】；【例2】【思維導引】R1兩端的電壓為多大？R1兩端的電壓為多大？若取電勢，則b、d兩點的

17、電勢分別為多大，哪點電勢高，電勢差為多大？R3中的電流方向向哪、電流是多大？【解析】R1和R2兩端電勢差分別為U1= I1R1=1.0V，U2= I2R2=0.1V，若取電勢，則V，V，d點的電勢高于b點，b、d兩點的電勢差為U3=0.9V，故R3中的電流I3=0.3A，方向向上，由于I3大于I2，因此電流表中的電流應該向左，大小為0.2A，C項正確?！敬鸢浮?C【變式探究】2【解析】將電路化簡為關系明朗的串并聯(lián)電路，如圖所示，BC間的等效電阻為RBC=2+1=3，BC間的總電流IBC=2A，由并聯(lián)電路的電流分配規(guī)律得電流表的示數(shù)為1A，B項正確。【答案】BV2V1L1L2L3P【例3】【思維

18、導引】 滑動觸頭P向左滑動，變阻器R阻值怎樣變化？總電阻怎樣變化？總電流、路端電壓怎樣變化？哪些元件和變阻器R有串聯(lián)關系？哪些元件和變阻器R有并聯(lián)關系？用原理推導法判斷出燈泡的變化情況，看看是否符合“并同串反”的結論？【解析】觸片P向左滑動，電阻減小，總電流增大，路端電壓減小。與電阻串聯(lián)的燈泡L1、L2電流增大，變亮，與電阻并聯(lián)的燈泡L3電壓降低，變暗，A項錯B項正確。U1減小，U2增大，而路端電壓U= U1+ U2減小，所以U1的變化量U1大于 U2的變化量U2，C項錯D項正確?！敬鸢浮緽D?！咀兪教骄俊? 【解析】當觸頭P向a端移動時，其電阻值增大，由閉合電路的歐姆定律可知，電路的總電流I

19、減小，B項正確；變阻器R兩端的電壓增大，即電容器C兩端的電壓增大，其電荷量Q增大，C項正確。E rR2R1【答案】BC 【例4】【思維導引】電源有最大輸出功率的條件是什么？電源的效率與什么有關？計算電阻R1、R2消耗的功率要考慮什么？UV0 I/A15 I/Ab a2.5 【解析】當外電阻等于內電阻時，電源輸出功率最大，即R2=2時，Pm=2.25W，A項錯；當外電阻最大時電源的效率最高，B項錯；R1是定植電阻，電流越大功率越大，所以R2=0時R1上消耗的功率最大為2W，C項正確；把R1也看成電源的一部分，等效電源的內阻為6，所以，當R2=6時，R2上消耗的功率最大為1.5W，D項正確?！敬鸢?/p>

20、】CD【變式探究】4 【解析】由圖象得，定值電阻，電動勢V，AB項正確；3只這種電阻并聯(lián)，外電阻等于2時，輸出功率最大，C項正確?！敬鸢浮緼BC【例5】如圖所示電路中，R1=0.8，R3=6，滑動變阻器的全值電阻R2=12 ，電源電動勢E=6 V，內阻r=0.2 ，當滑動變阻器的滑片在變阻器中央位置時，閉合開關S，電路中的電流表和電壓表的讀數(shù)各是多少?【思維導引】該電路的基本結構是怎樣的？圖中的電壓表和電流表各測什么電壓和電流？【規(guī)范解答】R2與R3并聯(lián)后的等效電阻為，電路外電路的總電阻為R=3.8 根據(jù)閉合電路歐姆定律，電路中的總電流為I=1.5A 即電流表A1的讀數(shù)為1.5 A R2與R3并聯(lián)部分的電壓為=4.5 V 即電壓表V2的讀數(shù)為4.5 V通過R2的電流為I2=0.75 A 即電流表A2的讀數(shù)為0.75 A 路端電壓U=E-Ir=5.7 V即電壓表V1的讀數(shù)為5.7 V. 【答案】A1讀數(shù)1.5 A；A2讀數(shù)0.75 A；V2讀數(shù)4.5 V；V1讀數(shù)5.7 V【能力提升參考答案】1A 由電阻定律：可知，l越大，S越小，R越大；所以：，而最小電