第十章　恒定電流章末教考銜接教師用

一、高考中的“電學(xué)黑箱”問題【真題1】（多選）（2023·全國乙卷20題）黑箱外有編號為1、2、3、4的四個(gè)接線柱，接線柱1和2、2和3、3和4之間各接有一個(gè)電阻，在接線柱間還接有另外一個(gè)電阻R和一個(gè)直流電源。測得接線柱之間的電壓U12＝3.0V，U23＝2.5V，U34＝－1.5V。符合上述測量結(jié)果的可能接法是（）A.電源接在1、4之間，R接在1、3之間 B.電源接在1、4之間，R接在2、4之間C.電源接在1、3之間，R接在1、4之間 D.電源接在1、3之間，R接在2、4之間解析：CD由題意知，U12＝φ1－φ2＝3V，U23＝φ2－φ3＝2.5V，U34＝φ3－φ4＝－1.5V，聯(lián)立可得φ1＞φ2＞φ4＞φ3，在電路中電流從高電勢流向低電勢，所以1接電源正極，3接電源負(fù)極，故A、B錯(cuò)誤，C、D正確。人教版必修第三冊P77第4題。如圖，黑箱面板上有三個(gè)接線柱1、2和3，黑箱內(nèi)有一個(gè)由四個(gè)阻值相同的電阻構(gòu)成的電路。用歐姆表測得1、2接線柱之間的電阻為1Ω，2、3接線柱之間的電阻為1.5Ω，1、3接線柱之間的電阻為2.5Ω。在虛線框中畫出黑箱中的電阻連接方式。銜接分析：人教版必修第三冊P77第4題考查了電學(xué)黑箱問題，習(xí)題中通過利用歐姆表測得任意兩個(gè)接線柱之間的電阻值，結(jié)合電阻的串并聯(lián)規(guī)律判斷黑箱中電阻的連接方式；而2023年全國乙卷第20題則告訴學(xué)生黑箱內(nèi)含有電源和電阻，提供了各有關(guān)接線柱間的電阻連接情況及有關(guān)兩個(gè)接線柱之間的電勢差U12＝3.0V，U23＝2.5V，U34＝－1.5V，以此判斷黑箱內(nèi)電源和電阻R的連接的位置。兩個(gè)題目雖然都考查了電學(xué)黑箱問題，但是2023年全國乙卷考查的角度不同于人教版必修第三冊P77第4題，難度也高于教材題目；這種“源于教材但高于教材”的高考命題也是近幾年高考的熱點(diǎn)之一。二、汽車啟動過程的電路分析【真題2】（多選）（2020·江蘇高考6題）某汽車的電源與啟動電機(jī)、車燈連接的簡化電路如圖所示。當(dāng)汽車啟動時(shí)，開關(guān)S閉合，電機(jī)工作，車燈突然變暗，此時(shí)（）A.車燈的電流變小 B.路端電壓變小C.電路的總電流變小 D.電源的總功率變大解析：ABD開關(guān)S閉合，電機(jī)工作，外電路的總電阻減小，由閉合電路歐姆定律可知電路中的總電流增大，電源的內(nèi)阻分壓增大，路端電壓減小，則車燈兩端的電壓減小，通過車燈的電流減小，A、B正確，C錯(cuò)誤；電路中的總電流增大，由P＝EI可知，電源的總功率增大，D正確。人教版必修第三冊P88第6題。如圖是汽車蓄電池供電簡化電路圖。當(dāng)汽車啟動時(shí)，啟動開關(guān)S閉合，電動機(jī)工作，車燈會變暗；當(dāng)汽車啟動之后，啟動開關(guān)S斷開，電動機(jī)停止工作，車燈恢復(fù)正常亮度。請分析以上現(xiàn)象發(fā)生的原因。銜接分析：人教版必修第三冊P88第6題以汽車蓄電池供電簡化電路圖為情境，要求分析汽車啟動時(shí)、啟動之后兩個(gè)狀態(tài)下啟動開關(guān)S的動作、電動機(jī)的工作狀態(tài)對車燈的亮度變化產(chǎn)生的影響；而2020年江蘇高考題則以某汽車的電源與啟動電機(jī)、車燈連接的簡化電路圖為情境，考查已知“當(dāng)汽車啟動時(shí)，開關(guān)S閉合，電機(jī)工作，車燈突然變暗”條件下，分析判斷車燈的電流、路端電壓、電路的總電流及電源的總功率各個(gè)量的變化情況。兩道題目命題情境均來自汽車的啟動電路，“源于生活，寓教于樂”是高考命題熱點(diǎn)的又一重要例證。1.如圖所示為汽車啟動電路原理圖，汽車電動機(jī)啟動時(shí)車燈會瞬間變暗。在打開車燈的情況下，電動機(jī)未啟動時(shí)電流表的示數(shù)為10A；電動機(jī)啟動時(shí)電流表的示數(shù)為58A。已知電源的電動勢為12.5V，內(nèi)阻為0.05Ω，設(shè)電流表的內(nèi)阻不計(jì)，車燈的電阻不變。則（）A.車燈的電阻為1.0ΩB.電動機(jī)的內(nèi)阻為0.2ΩC.打開車燈，電動機(jī)啟動時(shí)，電動機(jī)的輸入功率為480WD.打開車燈，電動機(jī)啟動時(shí)，電源的工作效率為60％解析：C根據(jù)閉合電路歐姆定律，車燈的電阻為R＝EI－r＝12.510Ω－0.05Ω＝1.2Ω，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電動機(jī)啟動時(shí)，電路外電壓為U外＝E－I'r＝12.5V－58×0.05V＝9.6V，流過車燈的電流為I1＝U外R＝9.61.2A＝8A，流過電動機(jī)的電流為I2＝I'－I1＝50A，由于電動機(jī)啟動時(shí)會產(chǎn)生反向電動勢E，可知電動機(jī)的內(nèi)阻應(yīng)滿足rM＜U外I2＝9.650Ω＝0.192Ω，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；打開車燈，電動機(jī)啟動時(shí)，電動機(jī)的輸入功率為P＝U外I2＝9.6×50W＝480W，選項(xiàng)C正確；打開車燈，電動機(jī)啟動時(shí)，電源的工作效率為η＝P出2.如圖所示，已知黑箱外有A、B、C三只接線柱，黑箱內(nèi)有一只定值電阻和一個(gè)二極管，它們的兩端都直接接在接線柱上。用多用電表依次測三只接線柱間的阻值，結(jié)果如下表所示。請判定黑箱內(nèi)的結(jié)構(gòu)。紅表筆AABCCB黑表筆BCCBAA阻值/Ω1001505020002100100答案：見解析解析：先由二極管的反向截止的性質(zhì)分析，由表可知，接B、C和C、B時(shí)測量結(jié)果不同，故在B、C間一定有二極管存在；同理可知在A、C間也有二極管存在，并且A、C間的正向電阻大于B、C間的，說明A、C間包含電阻；而接A、B和B、A時(shí)電阻不變，故說明A、B間只有電阻，B、C間接二極管。所以黑箱內(nèi)的結(jié)構(gòu)如圖所示。3.如圖甲所示的黑箱中有三只完全相同的電學(xué)元件，小明使用多用電表對其進(jìn)行探測。（1）在使用多用電表前，發(fā)現(xiàn)指針不在左邊“0”刻度線處，應(yīng)先調(diào)整圖乙中多用電表的A（選填“A”“B”或“C”）。（2）在用多用電表的直流電壓擋探測黑箱a、b接點(diǎn)間是否存在電源時(shí)，一表筆接a，另一表筆應(yīng)短暫（選填“短暫”或“持續(xù)”）接b，同時(shí)觀察指針偏轉(zhuǎn)情況。（3）在判定黑箱中無電源后，將選擇開關(guān)旋至“×1”擋，調(diào)節(jié)好多用電表，測量各接點(diǎn)間的阻值。測量中發(fā)現(xiàn)，每對接點(diǎn)間正反向阻值均相等，測量記錄如下表。兩表筆分別接a、b時(shí)，多用電表的示數(shù)如圖乙所示。請將記錄表補(bǔ)充完整，并在圖甲的黑箱圖中畫出一種可能的電路。兩表筆接的接點(diǎn)多用電表的示數(shù)a、b5.0Ωa、c10.0Ωb、c15.0Ω答案：圖見解析解析：（1）A是機(jī)械調(diào)零，B是歐姆調(diào)零，C是功能選擇開關(guān)，故選填A(yù)。（2）為防止a、b間存在高壓電源在持續(xù)接通時(shí)燒壞電表，應(yīng)采用“點(diǎn)觸”方式。（3）正反向阻值相等說明兩接點(diǎn)間無二極管。由題圖乙可以讀出a、b間阻值為5.0Ω