高考物理真题分类难点:2015年真题 8 恒定电流
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电场和恒定电流一、库仑定律:221rQ Q k F =。
(1)只适用于真空中点电荷之间;(2)方向在两电荷连线上。
二、电荷守恒定律:电荷在转移过程中保持代数和不变。
1、两个相同的金属小球,带电量之比为1:7,相距为r ,两者相互接触后再放回原处,则它们间的库仑力可能为原来的( CD )A .4/7B .3/7C .9/7D .16/7三、电场:由电荷产生并存在于电荷周围,其特性是对放入电场中的电荷有电场力作用。
由产生电场的电荷分布决定,与试探电荷无关。
产生电场的电荷可以称为源电荷,电场由源电荷决定。
2.在电场中某点放一检验电荷,其电量为q ,检验电荷受到的电场力为F ,则该点电场强度为E=F/q ,那么下列说法正确的是( )A 、若移去检验电荷q ,该点的电场强度就变为零B 、若在该点放一个电量为2q 的检验电荷,该点的场强就变为E/2C 、若在该点放一个电量为-2q 的检验电荷,则该点场强大小仍为E ,但电场强度的方向变为原来相反的方向D 、若在该点放一个电量为-q/2的检验电荷,则该点的场强大小仍为E ,电场强度的方向也还是原来的场强方向(一)强弱:(1)定义式qFE =,适用于任意电场;(2)与电荷量和距离有关,点电荷电场2r Q kE =;(3)匀强电场dU E =。
(4)由电场线的疏密表示。
(二)方向:与正电荷受力方向相同,与负电荷受力方向相反;电场线中该点的切线方向。
3.对于由点电荷Q 产生的电场,下列说法正确的是( )A .电场强度的表达式仍成立,即E =F /q ,式中q 就是产生电场的点电荷B.在真空中,电场强度的表达式为E=kQ/r2,式中Q就是产生电场的点电荷C.在真空中E=kQ/r2,式中Q是检验电荷D.上述说法都不对(三)电势能:放在电场中的电荷由于受到电场力的作用,将会向电场力方向运动(如同物体受到重力作用,具有重力势能),电荷具有电势能。
(1)电场力做正功,电势能减小;(2)电场力做负功,电势能增加。
专题九恒定电流1、(2019全国Ⅰ卷)某同学要将一量程为250μA的微安表改装为量程为20 mA的电流表。
该同学测得微安表内阻为1 200 Ω,经计算后将一阻值为R的电阻与微安表连接,进行改装。
然后利用一标准毫安表,根据图(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。
(1)根据图(a)和题给条件,将(b)中的实物连接。
(2)当标准毫安表的示数为16.0mA时,微安表的指针位置如图(c)所示,由此可以推测出改装的电表量程不是预期值,而是_______。
(填正确答案标号)A.18 mA A.21 mAC.25mA D.28 mA(3)产生上述问题的原因可能是________。
(填正确答案标号)A.微安表内阻测量错误,实际内阻大于1 200 ΩB.微安表内阻测量错误,实际内阻小于1 200 ΩC.R值计算错误,接入的电阻偏小D.R值计算错误,接入的电阻偏大(4)要达到预期目的,无论测得的内阻值是都正确,都不必重新测量,只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可,其中k=_______。
【答案】 (1).(2). C (3). AC (4).9979【解析】(1)电表改装时,微安表应与定值电阻R 并联接入虚线框内,则实物电路连接如下图所示:(2)由标准毫安表与该装表的读数可知,改装后的电流表,实际量程被扩大的倍数为:31610016010mAn mA-==⨯倍。
故当原微安表表盘达到满偏时,实际量程为:32501010025mA -⨯⨯=,故本小题选C ;(3)根据()g g g I R I I R =-,得:1gg R I I R ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭,改装后的量程偏大的原因可能是,原微安表内阻测量值偏小,即电表实际内阻g R 真实值,大于1200Ω;或者因为定值电阻R 的计算有误,计算值偏大,实际接入定值电阻R 阻值偏小。
故本小题选AC ;(4)由于接入电阻R 时,改装后的表实际量程为25mA ,故满足()25g g g I R I R =-;要想达到预期目的,即将微安表改装为量程为20mA 电流表,应满足()20g g g I R I kR =-, 其中250μA 0.25mA g I ==,联立解得: 1.25k =或9979k =。
第二节 电路 闭合电路的欧姆定律一、串、并联电路的特点 1.特点比照串联并联电流 I =I 1=I 2=…=I n I =I 1+I 2+…+I n 电压 U =U 1+U 2+…+U n U =U 1=U 2=…=U n电阻 R =R 1+R 2+…+R n1R =1R 1+1R 2+…+1R n电压与电流分配 电压与各局部电路的电阻成正比电流与各支路的电阻成反比功率分配与各局部电路的电阻成正比与各支路的电阻成反比2.几个常用的推论(1)串联电路的总电阻大于其中任一局部电路的总电阻.(2)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. (3)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. (4)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.1.电阻R 1与R 2并联在电路中,通过R 1与R 2的电流之比为1∶2,如此当R 1与R 2串联后接入电路中时,R 1与R 2两端电压之比U 1∶U 2为( )A .1∶2B .2∶1C .1∶4D .4∶1提示:选B.由并联特点可知:R 1R 2=I 2I 1=21,又由串联电路特点可得:U 1U 2=R 1R 2=21,故B 正确.二、电源的电动势和内阻 1.电动势(1)定义:电动势在数值上等于非静电力把1 C 的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功.(2)表达式:E =W q.(3)物理意义:反映电源把其他形式的能转化成电能的本领大小的物理量.2.内阻:电源内部也是由导体组成的,也有电阻,叫做电源的内阻,它是电源的另一重要参数.2.判断正误(1)在电源内部把正电荷从负极移到正极,非静电力做功,电能增加.( ) (2)对于给定的电源,非静电力移动正电荷做功越多,电动势就越大.( ) (3)电动势越大,说明非静电力在电源内部把单位正电荷从负极向正极移送做功越多.( )(4)电动势越大,说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送电荷量越多.( )(5)电动势的单位跟电压的单位一致,所以电动势就是两极间的电压.( ) (6)E =W q只是电动势的定义式而非决定式,电动势的大小由电源内非静电力的特性决定.( )提示:(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√ 三、闭合电路欧姆定律1.内容:闭合电路的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比.2.公式⎩⎪⎨⎪⎧I =E R +r 〔只适用于纯电阻电路〕E =U 外+U 内〔适用于任何电路〕3.路端电压U 与电流I 的关系 (1)关系式:U =E -Ir .(2)U -I 图象如下列图.①当电路断路即I =0时,纵坐标的截距为电源电动势. ②当外电路电压为U =0时,横坐标的截距为短路电流. ③图线的斜率的绝对值为电源的内阻.3.(多项选择)如下列图为某一电源的U -I 图线,由图可知( )A .电源电动势为2 VB .电源内电阻为13ΩC .电源短路时电流为6 AD .电路路端电压为1 V 时,电路中电流为5 A 提示:AD对电路的串、并联方式的考查【知识提炼】简化串、并联电路的常用方法(1)等电势法:电流沿电势高→电势低的方向流动,假设两点之间等电势,如此没有电流.(2)电流流向法:电流分叉的地方如此为并联,否如此为串联.【典题例析】(2016·高考全国卷甲)阻值相等的四个电阻、电容器C 与电池E (内阻可忽略)连接成如下列图电路.开关S 断开且电流稳定时,C 所带的电荷量为Q 1;闭合开关S ,电流再次稳定后,C 所带的电荷量为Q 2.Q 1与Q 2的比值为( )A .25 B .12C .35D .23[解析] 电路中四个电阻阻值相等,开关S 断开时,外电路的连接等效为图1,由于不计电池的内阻,设每个定值电阻的阻值为R ,根据串、并联电路的特点可知,电容器两端的电压为U 1=12×23R 23R +R E =15E ;当开关S 闭合后,外电路的连接等效为图2,如此电容器两端的电压为U 2=12R 12R +R E =13E ,由Q =CU 可知,Q 1Q 2=U 1U 2=35,C 项正确.[答案] C(1)当含有电容器的直流电路达到稳定状态时,电容器处可视为断路,与之串联的电阻中无电流,不起降压作用.(2)电容器电压等于与之并联的电阻的电压.(3)电容器(或串联一个电阻)接到某电源两端时,电容器的电压等于路端电压. (4)在计算电容器所带电荷量的变化时,如果变化前后极板所带电荷的电性一样,那么通过所连导线的电荷量等于初末状态电容器所带电荷量之差;如果变化前后极板所带电荷的电性相反,那么通过所连导线的电荷量等于初末状态电容器所带电荷量之和.用图示的电路可以测量电阻的阻值.图中R x 是待测电阻,R 0是定值电阻,G 是灵敏度很高的电流表,MN 是一段均匀的电阻丝.闭合开关,改变滑动头P 的位置,当通过电流表G 的电流为零时,测得MP =l 1,PN =l 2,如此R x 的阻值为( )A .l 1l 2R 0B .l 1l 1+l 2R 0 C .l 2l 1R 0D .l 2l 1+l 2R 0 解析:电流表G 中的电流为零,表示电流表G 两端电势差为零(即电势相等),如此R 0与R l 1两端电压相等,R x 与R l 2两端电压相等,其等效电路图如下列图.I 1R 0=I 2R l 1① I 1R x =I 2R l 2②由公式R =ρl S 知R l 1=ρl 1S③R l 2=ρl 2S④由①②③④式得R 0R x =l 1l 2即R x =l 2l 1R 0.选项C 正确. 答案:C闭合电路欧姆定律的理解与应用【知识提炼】在恒流电路中常会涉与两种U -I 图线,一种是电源的伏安特性曲线(斜率为负值的直线),另一种是电阻的伏安特性曲线(过原点的直线).求解这类问题时要注意二者的区别.电源U -I 图象 电阻U -I 图象关系式U =E -Ir U =IR图形物理意义电源的路端电压随电流的变化关系 电阻两端电压与电阻中的电流的关系截距与纵轴交点表示电源电动势E ,与横轴交点表示电源短路电流过坐标轴原点,表示没有电压时电流为零坐标U 、I 的乘积 表示电源的输出功率 表示电阻消耗的功率 坐标U 、I 的比值 表示外电阻的大小表示该电阻的大小 斜率(绝对值)电源电阻r 的大小假设图象为过原点的直线,图象斜率表示电阻的大小两曲线在同一坐标系中的交点表示电阻的工作点,即将电阻接在该电源上时,电阻中的电流和两端的电压【典题例析】图甲为某元件R 的U -I 特性曲线,把它连成图乙所示电路.电源电动势E =5 V ,内阻r =1.0 Ω,定值电阻R 0=4 Ω.闭合电键S 后,求:(1)该元件的电功率;(2)电源的输出功率.[审题指导] (1)根据欧姆定律写出R两端的电压U与电流I的关系式.(2)画出U-I图象.(3)两图象交点表示什么?[解析] 设非线性元件的电压为U,电流为I,由欧姆定律得:U=E-I(R0+r),代入数据得U=5-5I画出U=E′-Ir′=5-5I图线.如下列图,两图线交点坐标为(0.4 A,3.0 V)(1)该元件的电功率P R=UI=3.0×0.4 W=1.2 W.(2)电源的输出功率P=P R0+P R=I2R0+P R=0.42×4 W+1.2 W=1.84 W.[答案](1)1.2 W(2)1.84 W(1)电源的伏安特性图象(路端电压与电流的关系图象)①关系式:U=E-Ir.②用图象表示如下列图.a .U -I 图象是一条斜向下的直线.B .纵轴的截距等于电源的电动势E ;横轴的截距等于外电路短路时的电流I 0=Er. c .直线斜率的绝对值等于电源的内阻,即r =E I 0=tan θ.θ越大,明确电源的内阻越大.(2)非线性元件有关问题的求解,关键在于确定其实际电压和电流,确定方法如下: ①先根据闭合电路欧姆定律,结合实际电路写出元件的电压U 随电流I 的变化关系. ②在原U -I 图象中,画出U 、I 关系图象. ③两图象的交点坐标即为元件的实际电流和电压.④假设遇到两元件串联或并联在电路中,如此要结合图形看电压之和或电流之和确定其实际电流或实际电压的大小.【跟进题组】考向1 闭合电路欧姆定律的计算1.飞行器在太空飞行,主要靠太阳能电池提供能量.假设有一太阳能电池板,测得它的开路电压为800 mV ,短路电流为40 mA .假设将该电池板与一阻值为20 Ω的电阻器连成一闭合电路,如此它的路端电压是( )A .0.10 VB .0.20 VC .0.30 VD .0.40 V解析:选D.电源没有接入外电路时,路端电压值等于电源电动势,所以电动势E =800 mV.由闭合电路欧姆定律得短路电流I 短=E r ,所以电源内阻r =E I 短=800×10-340×10-3Ω=20 Ω,该电源与20 Ω的电阻连成闭合电路时,电路中电流I =ER +r =80020+20mA =20 mA ,所以路端电压U =IR =400 mV =0.4 V ,D 正确.考向2 闭合电路欧姆定律的图象应用2.(多项选择)如下列图,直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线,曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线,曲线Ⅲ与直线Ⅰ、Ⅱ相交点的坐标分别为P (5.2,3.5)、Q (6,5).如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接,如此如下说法正确的答案是( )A .电源1与电源2的内阻之比是3∶2B .电源1与电源2的电动势之比是1∶1C .在这两种连接状态下,小灯泡的电阻之比是1∶2D .在这两种连接状态下,小灯泡消耗的功率之比是7∶10解析:选AB.根据题图可知,E 1=E 2=10 V ,r 1=54Ω,r 2=56Ω,所以r 1∶r 2=3∶2,E 1∶E 2=1∶1,选项A 、B 正确;曲线Ⅲ与其他两条直线的交点坐标分别表示该小灯泡在这两种连接状态下的工作电流和工作电压,根据坐标值可求出此时小灯泡消耗的功率分别为P 1=18.2 W 和P 2=30 W ,小灯泡的电阻分别为R 1=3552Ω,R 2=56Ω,所以选项C 、D 错误.电路的动态分析问题 【知识提炼】1.电路动态分析的方法(1)程序法:根本思路是“局部→整体→局部〞.即(2)极限法:因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题,可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论.(3)串反并同法:“串反〞是指某一电阻增大(或减小)时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(或增大).“并同〞是指某一电阻增大(或减小)时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(或减小).2.电路故障问题的分析方法与技巧 (1)故障特点①断路特点:表现为电路中的两点间电压不为零而电流为零,并且这两点与电源的连接局部没有断点.②短路特点:用电器或电阻发生短路,表现为有电流通过电路但其两端电压为零. (2)检查方法①电压表检测:如果电压表示数为零,如此说明可能在并联路段之外有断路,或并联路段短路.②欧姆表检测:当测量值很大时,表示该处是断路,当测量值很小或为零时,表示该处是短路.在运用欧姆表检测时,电路一定要切断电源.③电流表检测:当电路中接有电源时,可用电流表测量各局部电路上的电流,通过对电流值的分析,可以确定故障的位置.在运用电流表检测时,要注意电流表的极性和量程.④假设法:将整个电路划分为假设干局部,然后逐一假设某局部电路发生某种故障,运用闭合电路或局部电路的欧姆定律进展推理.【典题例析】(多项选择)(高考某某卷)如图,电路中定值电阻阻值R 大于电源内阻阻值r .将滑动变阻器的滑片向下滑动,理想电压表V 1、V 2、V 3示数变化量的绝对值分别为ΔU 1、ΔU 2、ΔU 3,理想电流表A 示数变化量的绝对值为ΔI ,如此( )A .A 的示数增大B .V 2的示数增大C .ΔU 3与ΔI 的比值大于rD .ΔU 1大于ΔU 2[审题指导] 先分析电路的结构,当滑动变阻器连入电路的阻值变化时,会引起V 1、V 2、V 3、A 表的变化,结合图形得出ΔUΔI的含义.[解析] 变阻器滑片向下滑动,连入电路中的电阻R 变减小,由I =ER +R 变+r,A 表示数增大,故A 正确;V 2表测量的是电源的输出电压,U 2=E -Ir 减小,故B 错误;由于R 是定值电阻,如此ΔU 1ΔI =R ,如图甲所示,又由U 2=E -Ir ,如此ΔU 2ΔI=r ,如图乙所示,所以,ΔU 1=ΔI ×R ,ΔU 2=ΔI ×r ,又因R >r ,得ΔU 1大于ΔU 2,故D 正确;同理,U 3=E -I (r +R ),ΔU 3ΔI=r +R ,故C 正确.[答案] ACD【跟进题组】考向1 直流电路的动态分析1.如下列图,电源内阻不能忽略,电流表、电压表均可视为理想电表,在滑动变阻器R 的触头从a 端滑到b 端的过程中( )A .电压表V 的示数先增大后减小,电流表A 的示数增大B .电压表V 的示数先增大后减小,电流表A 的示数减小C .电压表V 的示数先减小后增大,电流表A 的示数增大D .电压表V 的示数先减小后增大,电流表A 的示数减小解析:选A .在滑动变阻器R 的触头从a 端滑到b 端的过程中,外电阻先增大后减小,路端电压先增大后减小,电压表V 的示数先增大后减小,电流表A 的示数一直增大,选项A 正确.考向2 含容电路的动态分析2.(2017·石家庄模拟)在如下列图的电路中,电源的负极接地,其电动势为E 、内电阻为r ,R 1、R 2为定值电阻,R 3为滑动变阻器,C 为电容器,A 、V 为理想电流表和电压表.在滑动变阻器滑动头P 自a 端向b 端滑动的过程中,如下说法中正确的答案是( )A .电压表示数变小B .电流表示数变小C .电容器C 所带电荷量增多D .a 点的电势降低解析:选D.在滑动变阻器滑动头P 自a 端向b 端滑动的过程中,变阻器接入电路的电阻减小,外电路总电阻减小,干路电流I 增大,电阻R 1两端电压增大,如此电压表示数变大.电阻R 2两端的电压U 2=E -I (R 1+r ),I 增大,如此U 2变小,电容器两板间电压变小,其带电荷量减小.根据外电路中顺着电流方向,电势降低,可知a点的电势大于零.a点的电势等于R2两端的电压,U2变小,如此a点的电势降低,通过R2的电流I2减小,通过电流表的电流I A=I-I2,I增大,I2减小,如此I A增大,即电流表示数变大,A、B、C错误,D 正确.考向3 对电路的故障分析3.如下列图的电路,闭合开关,灯L1、L2正常发光.由于电路出现故障,突然发现L1变亮,L2变暗,电流表的读数变小,根据现象分析,发生的故障可能是( )A.R1断路B.R2断路C.R3短路D.R4短路解析:选A.等效电路如下列图.假设R1断路,电路的外电阻变大,总电流减小,路端电压变大,L1两端电压变大,L1变亮;ab局部电路结构没变,电流仍按原比例分配,总电流减小,通过L2、R4的电流都减小,故A项正确.假设R2断路,总电阻变大,总电流减小,ac局部电路结构没变,电流仍按原比例分配,R1、L1中电流都减小,与题意相矛盾,故B项错误.假设R3短路或R4短路,总电阻减小,总电流增大,电流表A中电流变大,与题意相矛盾,故C、D项错误.1.“串反并同法〞的须知事项:“串反并同法〞的应用条件为单变量电路.对于多变量引起的电路变化,假设各变量对同一对象分别引起的效果一样,如此该方法适用;假设各变量对同一对象分别引起的效果不一样,如此“串反并同法〞不适用.2.电路中断路与短路的故障分析方法:首先要确定是哪个局部出现了什么问题,如果是短路,如此直接当成一根导线处理;如果是断路,如此直接像开关一样断开该条线路,由于电路结构被破坏,需要重新绘画电路图,然后K运用动态电路分析方法去分析,但要注意电路被破坏后电表从支路转为干路还是从干路转为支路,分析时要有理有据,常用的依据有欧姆定律以与电阻的串、并联规律等.K电源功率的计算【知识提炼】电源总功率任意电路:P 总=EI =P 出+P 内纯电阻电路:P 总=I 2(R +r )=E 2R +r 电源内部消耗的功率P 内=I 2r =P 总-P 出 电源的输出功率 任意电路:P 出=UI =P 总-P 内纯电阻电路:P 出=I 2R =E 2R 〔R +r 〕2 P 出与外电阻R 的关系电源的效率任意电路:η=P 出P 总×100%=U E ×100% 纯电阻电路:η=R R +r ×100%【典题例析】(2017·西安模拟)如下列图,E =8 V ,r =2 Ω,R 1=8 Ω,R 2为变阻器接入电路中的有效阻值,问:(1)要使变阻器获得的电功率最大,如此R 2的取值应是多大?这时R 2的功率是多大?(2)要使R 1得到的电功率最大,如此R 2的取值应是多大?R 1的最大功率是多大?这时电源的效率是多大?(3)调节R 2的阻值,能否使电源以最大的功率E 24r输出?为什么? [审题指导] (1)R 1为定值电阻,电功率最大的条件是什么?(2)R 2为可变电阻,其电功率最大的条件是什么?(3)电源输出最大功率为E 24r的条件是什么? [解析] (1)将R 1和电源(E ,r )等效为一新电源,如此新电源的电动势E ′=E =8 V内阻r ′=r +R 1=10 Ω,且为定值利用电源的输出功率随外电阻变化的结论知,当R 2=r ′=10 Ω时,R 2有最大功率,即P 2max =E ′24r ′=824×10W =1.6 W. (2)因R 1是定值电阻,所以流过R 1的电流越大,R 1的功率就越大.当R 2=0时,电路中有最大电流,即I max =E R 1+r=0.8 A R 1的最大功率P 1max =I 2max R 1=5.12 W这时电源的效率η=R 1R 1+r×100%=80%. (3)不能.因为即使R 2=0,外电阻R 1也大于r ,不可能有E 24r的最大输出功率.此题中,当R 2=0时,外电路得到的功率最大.[答案] (1)10 Ω 1.6 W (2)0 5.12 W 80%(3)不能 理由见解析电源输出功率的极值问题的处理方法对于电源输出功率的极值问题,可以采用数学中求极值的方法,也可以采用电源的输出功率随外电阻的变化规律来求解.但应当注意的是,当待求的最大功率对应的电阻值不能等于等效电源的内阻时,此时的条件是当电阻值最接近等效电源的内阻时,电源的输出功率最大.假设一电源的电动势为E ,内阻为r ,外电路有一可调电阻R ,电源的输出功率为:P 出=I 2R =E 2R 〔R +r 〕2=E 2〔R -r 〕2R +4r . 由以上表达式可知电源的输出功率随外电路电阻R 的变化关系为:(1)当R =r 时,电源的输出功率最大,为P m =E 24r; (2)当R >r 时,随着R 的增大,电源的输出功率越来越小;(3)当R <r 时,随着R 的增大,电源的输出功率越来越大;(4)当P 出<P m 时,每个输出功率对应两个外电阻阻值R 1和R 2,且R 1R 2=r 2.(多项选择)(2017·某某高三模拟)如下列图为两电源的U -I 图象,如此如下说法正确的答案是( )A .电源①的电动势和内阻均比电源②大B .当外接一样的电阻时,两电源的输出功率可能相等C .当外接一样的电阻时,两电源的效率可能相等D .不论外接多大的一样电阻,电源①的输出功率总比电源②的输出功率大解析:选AD.图线在U 坐标轴上的截距等于电源电动势,图线的斜率的绝对值等于电源的内阻,因此A 对;作外接电阻R 的U -I 图线分别交电源①、②的伏安特性曲线于S 1、S 2两点,电源的工作点横、纵坐标的乘积IU 为电源的输出功率,由图可知,无论外接多大电阻,两工作点S 1、S 2横、纵坐标的乘积都不可能相等,且电源①的输出功率总比电源②的输出功率大,故B 错,D 对;电源的效率η=P 出P 总=I 2R I 2〔R +r 〕=R R +r,因为电源内阻不同如此电源效率不同,C 错.1.(2015·高考卷)如下列图,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 ;R 1的阻值等于电流表内阻的12;R 2的阻值等于电流表内阻的2倍.假设用电流表A 的表盘刻度表示流过接线柱1 的电流值,如此如下分析正确的答案是( )A .将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.04 AB .将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.02 AC .将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.06 AD .将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.01 A解析:选C.设电流表A 的内阻为R A ,用电流表A 的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值时,假设将接线柱1、2接入电路,根据并联电路的特点,(I 1-I A )R 1=I A R A ,解得I 1=3I A =0.06 A ,如此每一小格表示0.06 A ;假设将接线柱1、3接入电路,如此(I 2-I A )R 1=I A R A ,解得I 2=3I A =0.06 A ,如此每一小格表示0.06 A .选项C 正确.2.(多项选择)(2016·高考江苏卷)如下列图的电路中,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 ,如下说法正确的有( )A .路端电压为10 VB .电源的总功率为10 WC .a 、b 间电压的大小为5 VD .a 、b 间用导线连接后,电路的总电流为1 A 解析:选AC.开关S 闭合后,外电路的总电阻为R =10 Ω,路端电压U =E R +r R =1212×10 V =10 V ,A 项正确;电源的总功率P =E 2R +r =12 W ,B 项错误;由于两条支路的电流均为I ′=1020A =0.5 A ,因此a 、b 两点间的电压为U ab =0.5×(15-5) V =5 V ,C 项正确;a 、b 两点用导线连接后,外电阻R ′=2×5×155+15Ω=7.5 Ω,因此电路中的总电流I =E R ′+r=129.5 A ≈1.26 A ,D 项错误. 3.(多项选择)在如下列图的电路中,闭合开关S ,将滑动变阻器的滑片P 向下滑动后,假设电流表A 和电压表V 1、V 2、V 3四个电表的示数变化量的绝对值分别为ΔI 、ΔU 1、ΔU 2、ΔU 3,如此在滑片P 向下滑动的过程中,如下说法正确的答案是( )A .ΔU 1ΔI 变大B .ΔU 2ΔI不变 C .ΔU 3ΔI 不变 D .ΔU 3ΔI变大 解析:选BC.ΔU 1ΔI =r ,是电源内阻,保持不变,A 错误;ΔU 2ΔI=R 1,是定值,选项B 正确;ΔU 3ΔI=r +R 1,是定值,选项C 正确,选项D 错误. 4.(多项选择)在探究电路故障时,某实验小组设计了如下列图的电路,当电键闭合后,电路中的各用电器正常工作,经过一段时间,发现小灯泡A 的亮度变暗,小灯泡B 的亮度变亮.如此如下对电路故障的分析正确的答案是( )A .可能是定值电阻R 1短路B .可能是定值电阻R 2断路C .可能是定值电阻R 3断路D.可能是定值电阻R4短路解析:选BC.由于小灯泡A串联于干路中,且故障发生后小灯泡A变暗,可知电路中总电流变小,即电路总电阻变大,由此推知,故障应为某一电阻断路,排除选项A、D.假设R2断路,如此R1和小灯泡B所在支路的电压增大,而R2的断路又使小灯泡B分配的电压增大,故小灯泡B变亮,选项B对;假设R3断路,必引起与之并联的支路(即R1所在支路)中电流增大,小灯泡B分得的电流也变大,小灯泡B变亮,应当选项C对.5.(多项选择)(2017·山西四校联考)如下列图,电源电动势E=9 V,内电阻r=4.5 Ω,变阻器R1的最大电阻R m=5.0 Ω,R2=1.5 Ω,R3=R4=1 000 Ω,平行板电容器C的两金属板水平放置.在开关S与a接触且当电路稳定时,电源恰好有最大的输出功率,在平行板电容器中间引入一带电微粒恰能静止.那么( )A.在题设条件下,R1接入电路的阻值应为3 Ω,电源的输出功率应为4.5 WB.引入的微粒带负电,当开关接向b(未接触b)的过程中,微粒将向下运动C.在题设条件下,当R1的阻值增大时,R2两端的电压增大D.在题设条件下,当开关接向b后,流过R3的电流流向为d→c解析:选AD.选项A中在开关S与a接触且当电路稳定时,电源恰好有最大的输出功率,可知R1+R2=r,R2=1.5 Ω,如此R1=3 Ω.电源的输出功率P m=E24r=4.5 W,应当选项A 正确;选项B中在开关S与a接触且当电路稳定时,在平行板电容器正中央引入一带电微粒,恰能静止,微粒受重力和电场力作用而处于平衡状态.而上极板带正电,可知微粒带负电.当开关接向b(未接触b)的过程中,电容器所带的电荷量未变,电场强度也不变,所以微粒不动,应当选项B错误;选项C中电容器所在的支路相当于断路,在题设条件下,R1和R2与电源构成串联电路,R1的阻值增大时,总电阻增大,总电流减小,R2两端的电压减小,应当选项C错误;选项D中在题设条件下,开关接a时,上极板带正电,当开关接向b后,下极板带正电,流过R3的电流流向为d→c,应当选项D正确.一、单项选择题1.两个一样的电阻R ,当它们串联后接在电动势为E 的电源上,通过一个电阻的电流为I ;假设将它们并联后仍接在该电源上,通过一个电阻的电流仍为I ,如此电源的内阻为( )A .4RB .RC .R2 D .无法计算 解析:选B.当两电阻串联接入电路中时I =E 2R +r ,当两电阻并联接入电路中时I =E R2+r×12,由以上两式可得:r =R ,应当选项B 正确. 2.(2017·大连模拟)如下列图,电源电动势为3 V ,内阻为1 Ω,电阻R 1、R 2、R 3、R 4的阻值均为3 Ω,电表均视为理想电表,如此如下说法不正确的答案是( )A .闭合开关S ,电流表示数约为0.23 AB .闭合开关S ,电压表示数约为1.3 VC .如果撤去电压表所在的整个支路,闭合开关S ,电流表示数约为0.43 AD .如果撤去电流表所在的整个支路,闭合开关S ,电压表示数约为1.4 V解析:选A .闭合开关S ,电阻R 1、R 2被短路,电路中的电流I =E R 3+R 4+r≈0.43 A ;电压表测的是R 3两端的电压,U =IR 3≈1.3 V ;撤去电压表所在支路,闭合开关S ,电路中的电流不变,仍然为0.43 A ;撤去电流表所在支路,电路为R 1、R 2、R 3、R 4串联,电压表测量R 2、R 3的电压,整个回路的电流为I ′=E R 1+R 2+R 3+R 4+r =313A ,故电压表示数为U ′=I ′(R 2+R 3)≈1.4 V.3.将电学元件按照如下列图的方式连接,两电表均为理想电表,电源有一定的内阻.现闭合电键,将滑动变阻器的触头向下缓慢移动,如此( )A .两电表的读数均增大B .小灯泡b 的亮度变暗,电流表的读数变小C .小灯泡a 的亮度变亮,电压表的读数变小D .电容器两极板所带的电荷量增加解析:选C.滑动变阻器的触头向下缓慢移动时,其接入电路的电阻值减小,导致总电阻减小,根据“串反并同〞规律可知:电压表读数减小、小灯泡b 变暗,电流表读数变大、小灯泡a 变亮,电容器C 两端的电压等于小灯泡b 两端的电压,逐渐减小,所以电容器C 所带电荷量减少,C 正确,A 、B 、D 错误.4.(2017·重庆江津中学月考)两位同学在实验室利用如图甲所示的电路测定定值电阻R 0、电源的电动势E 和内电阻r ,调节滑动变阻器的滑动触头P 向某一方向移动时,一个同学记录了电流表A 和电压表V 1的测量数据,另一同学记录的是电流表A 和电压表V 2的测量数据.根据数据描绘了如图乙所示的两条U -I 直线.如此图象中两直线的交点表示的物理意义是( )A .滑动变阻器的滑动头P 滑到了最右端B .电源的输出功率最大C .定值电阻R 0上消耗的功率为1.0 WD .电源的效率达到最大值解析:选B.由图乙可得,电源的电动势E =1.5 V ,r =1 Ω,交点位置:R +R 0=U 1I=2 Ω,R 0=U 2I=2 Ω,R =0,滑动变阻器的滑动头P 滑到了最左端,A 项错误;当电路中外电阻等于内电阻时,电源输出功率最大,但此题R 0>r ,改变滑动变阻器时无法达到电路中内、外电阻相等,此时当外电阻越接近内电阻时,电源输出功率最大,B 项正确;R 0消耗的功率P =IU 2=0.5 W ,C 项错误;电源的效率η=IE -I 2r IE,电流越小效率越大,可见滑动变阻器的滑动头P 滑到最右端时效率最大,D 项错误.5.在如下列图的电路中,闭合开关S 后,L 1、L 2两灯泡都正常发光,后来由于某种故障使L 2突然变亮,电压表读数减小,由此推断,该故障可能是( )A .L 1灯丝烧断B .电阻R 2断路C .电阻R 2短路。
专题08恒定电流一、单选题1(2023·海南·统考高考真题)如图所示电路,已知电源电动势为E ,内阻不计,电容器电容为C ,闭合开关K ,待电路稳定后,电容器上电荷量为()A.CEB.12CE C.25CE D.35CE 2(2022·北京·高考真题)某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。
如图所示,电路中的R 1和R 2,其中一个是定值电阻,另一个是压力传感器(可等效为可变电阻)。
水位越高,对压力传感器的压力越大,压力传感器的电阻值越小。
当a 、b 两端的电压大于U 1时,控制开关自动开启低水位预警;当a 、b 两端的电压小于U 2(U 1、U 2为定值)时,控制开关自动开启高水位预警。
下列说法正确的是()A.U 1<U 2B.R 2为压力传感器C.若定值电阻的阻值越大,开启高水位预警时的水位越低D.若定值电阻的阻值越大,开启低水位预警时的水位越高3(2022·江苏·高考真题)如图所示,电路中灯泡均正常发光,阻值分别为R 1=2Ω,R 2=3Ω,R 3=2Ω,R 4=4Ω,电源电动势E =12V ,内阻不计,四个灯泡中消耗功率最大的是()五年(2019-2023)高考物理真题分项汇编专题08 恒定电流 (解析版)A.R1B.R2C.R3D.R44(2021·江苏·高考真题)有研究发现,某神经细胞传递信号时,离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流,若将该细胞膜视为1×10-8F的电容器,在2ms内细胞膜两侧的电势差从-70mV变为30mV,则该过程中跨膜电流的平均值为()A.1.5×10-7AB.2×10-7AC.3.5×10-7AD.5×10-7A5(2020·海南·统考高考真题)一车载加热器(额定电压为24V)发热部分的电路如图所示,a、b、c是三个接线端点,设ab、ac、bc间的功率分别为P ab、P ac、P bc,则()A.P ab>P bcB.P ab=P acC.P ac=P bcD.P ab<P ac6(2020·北京·统考高考真题)图甲表示某金属丝的电阻R随摄氏温度t变化的情况。
1.(浙江省稽阳联谊学校2013届高三4月联考)如图所示,图甲中M 为一电动机,当滑动变阻器R 的触头从一端滑到另一端的过程中,两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示。
已知电流表读数在0.2A 以下时,电动机没有发生转动。
不考虑电表对电路的影响,以下判断正确的是A .电路中的电源电动势为3.4VB .变阻器向右滑动时,V2读数逐渐减小C .此电路中,电动机的最大输出功率为0.9WD . 变阻器的最大阻值为30Ω 【参照答案】D 【名师解析】由图乙可知E =3.6V ,选项A 错。
变阻器向右滑动时,R 阻值变大,总电流减小,路端电压即为V22.两只内阻不同、满偏电流相同的电流表改装成的电压表V1和V2 ,分别串联和并联接入电路,则两只电压表A.串联时示数之比与表的内阻成正比 B.并联时示数之比与表的内阻成反比C.串联时指针偏转角度之比与表的内阻成正比 D.并联时指针偏转角度之比与表的内阻成反比AA题203((2014上海市崇明县模拟)如图所示,直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源Ⅰ与电源Ⅱ的路端电压随输出电流变化的特性曲线,曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线,则: A .电源Ⅰ与电源Ⅱ的内阻之比为12∶7 B .电源Ⅰ与电源Ⅱ的电动势之比为7∶12C .若该小灯泡分别与电源I 和电源II 单独连接,则小灯泡的电阻之比为35∶24 D .若该小灯泡分别与电源I 和电源II 单独连接,则电源I 和电源II 输出功率之比为10∶214.三个规格分别为30Ω/30 W 、10Ω/40 W 、30Ω/24.3W 的定值电阻,若将它们串联在电路中,总电压不能超过______ V.若将它们并联在电路中,总电流不能超过______ A. 【参照答案】63V 3.33A5.(18分)(2013北京市丰台区一模)如图是磁流体发电工作原理示意图。
发电通道是个长方体,其中空部分的长、高、宽分别为l 、a 、b ,前后两个侧面是绝缘体,上下两个侧面是电阻可略的导体电极,这两个电极与负载电阻R相连。
(8)恒定电流——2025高考物理一轮复习易混易错专项复习一、易错点分析1. 电阻求解误区警示(1)在分析图线时,要注意区分是I -U 图线还是U -I 图线。
(2)对线性元件U U R I I ∆==∆;对非线性元件U U R I I∆=≠∆。
2. 电源输出功率的求解思路及方法(1)当R 向接近r 阻值方向变化时,P 出增大,当R 向远离r 阻值的方向变化时,P 出减小。
(2)除最大输出功率以外,同一个输出功率P 有两个外电阻值R 1、R 2与之对应(如图中水平虚线)。
根据输出功率相等可推得R 1、R 2满足R 1·R 2=r 2。
(3)在电路中同时有两个及以上用电器时,在讨论某个用电器获得最大功率时,应采用等效电源法,将用电器获得最大功率问题转化为电源最大输出功率的问题进行求解。
3. 求电源最大输出功率的常见误区注意结论“当外电阻等于内电阻时,电源有最大输出功率”的适用条件为电源电动势及内阻恒定,若电源内阻可变,则上述结论不成立,应采用其他方法求解,如等效电源法等。
4. 电荷变化量求解误区警示在含电容器电路中,当电路发生变化时,除了要判断和计算电容器两端的电压外,还必须要判断电容器极板上极性的变化,防止出现电容器先放电后反向充电的现象。
若如此,则通过每根导线的电荷量等于始末状态电容器电量之和。
二、易错训练1.如图甲所示的电路,其中电源电动势6V E =,内阻2Ωr =,定值电阻4ΩR =,已知滑动变阻器消耗的功率P 与其接入电路的阻值P R 的关系如图乙所示。
则下列说法中正确的是( )A.图乙中滑动变阻器的最大功率22W P =B.图乙中126Ω,12ΩR R ==C.滑动变阻器消耗功率P 最大时,定值电阻R 消耗的功率也最大D.调整滑动变阻器P R 的阻值从最右端滑到最左端,电源的效率先增大后减少2.如图所示为某控制电路的一部分,已知24V AA U '=,如果电阻6k R =Ω,16k R =Ω,23k R =Ω,则BB U '不可能为( )A.12 VB.8 VC.6 VD.3 V3.一段长为L 、电阻为R 的均匀电阻丝,把它拉成3L 长的均匀细丝后,再切成等长的三段,则其中每一段电阻丝的阻值为( )4.在如图所示的自动控制电路中,当开关S 断开时,工作电路的情况是( )A.灯亮,电动机转起来,电铃响B.灯亮,电动机转起来,电铃不响C.灯不亮,电动机不转,电铃响D.灯亮,电动机不转,电铃响5.LC 振荡电路在测量、自动控制、无线电通信等领域有广泛应用。
2015高考物理恒定电流一轮复习题(带答案和解释)3.使用多用电表测量电阻时,多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池)、一个电阻和一表头相串联,两个表笔分别位于此串联电路的两端。
现需要测量多用电表内电池的电动势,给定的器材有:待测多用电表,量程为60mA的电流表,电阻箱,导线若干。
实验时,将多用电表调至×1Ω挡,调好零点;电阻箱置于适当数值。
完成下列填空:图实-8-11(1)仪器连线如图实-8-11所示(a和b是多用电表的两个表笔)。
若两电表均正常工作,则表笔a为________(填“红”或“黑”)色;(2)若适当调节电阻箱后,图实-8-11中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图实-10-12(a)、(b)、(c)所示,则多用电表的读数为______Ω,电流表的读数为______mA,电阻箱的读数为________Ω;图实-8-12(3)将图实-8-11中多用电表的两表笔短接,此时流过多用电表的电流为________mA;(保留3位有效数字)(4)计算得到多用电表内电池的电动势为______V。
(保留3位有效数字) 解析:(1)根据所有电器“红进黑出”的一般原则,对多用电表有,电流从红表笔进入多用电表,电流从黑表笔流出多用电表,由于设计电路图中a表笔接在电流表的正极,故电流经过多用电表从a表笔流出,故a表笔为多用电表的黑表笔。
(2)欧姆表读数为R=14Ω;电流表读数为I=53.0mA;电阻箱读数为4×1Ω+6×0.1Ω=4.6Ω。
(3)由题意,多用电表的表盘实际是一表头,看电流刻度,此时对应26格,电流为53.0mA,两表笔短接时,表头对应50格,则电流I=50×53.026mA≈102mA。
(4)设多用电表内阻为r,已知外电路电阻为R=14Ω,多用电表接外电路时:E=I(r+R),多用电表两表笔短接时:E=I0r,联立解得多用电表内的电池电动势E=1.54V。
专题八 恒定电流考点一 电路的基本概念和规律1.(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. B. C.ρ nev D.答案C考点二 闭合电路欧姆定律5.(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 , 以及将 a 、 b 短接时回路中的电流I 短 。
m(2) 图示装置可看作直流电源 , 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 E k 。
k请推导证明 :P= E 。
( 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) Ne (2) (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E 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E k =N' E 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= E k考点三 电阻的测量 逻辑电路1.(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;R 1 的阻值等于电流表内阻的 ;R 2 的阻值等于电流表内阻的2 倍。
(科学备考必考)2015高考物理大二轮复习恒定电流(含2014试题)(科学备考必考)2015高考物理大二轮复习恒定电流(含2014试题)物理1.(2014天津,2,6分)如图所示,电路中R1、R2均为可变电阻,电源内阻不能忽略,平行板电容器C的极板水平放置。
闭合电键S,电路达到稳定时,带电油滴悬浮在两板之间静止不动。
如果仅改变下列某一个条件,油滴仍能静止不动的是()A.增大R1的阻值B.增大R2的阻值C.增大两板间的距离D.断开电键S[答案] 1.B[解析] 1.设油滴质量为m,电荷量为q,两板间距离为d,当其静止时,有q=q=mg;由题图知,增大R1,UR1增大,油滴将向上加速,增大R2,油滴受力不变,仍保持静止;由E=知,增大d,U不变时,E减小,油滴将向下加速;断开电键S,电容器将通过R1、R2放电,两板间场强变小,油滴将向下加速,故只有B项正确。
2.(2013辽宁大连高三第一次模拟考试理科综合试题,18)如图所示,R1、R2、R3为定值电阻,S0、S1为开关,别为理想电压表与电流表。
初始时S0与S1均闭合,现将S1断开,则()A.的读数变大,的读数变小B.的读数变大,的读数变大C.的读数变小,的读数变小D.的读数变小,的读数变大[答案] 2.18.D[解析] 2.:S1断开时,该闭合电路的总电阻变大,则由闭合电路欧姆定律可得电路中总电流减小,故R1两端电压变小,V的读数变小;由于R2、R3并联阻值增大,故R2两端电压增大,由欧姆定律可知R2中的电流也增大,电流表示数增大,故D正确。
3.(2014江西重点中学协作体高三年级第一次联考,19)如图所示,电源电动势为E,内阻为r,滑动变阻器最大阻值为R,G为灵敏电流计, 开关闭合,两平行金属板M、N之间存在垂直纸面向里的匀强磁场,一带正电的粒子恰好以速度v匀速穿过两板,不计粒子重力。
以下说法中正确的是()A.保持开关闭合,滑片P向下移动,粒子可能从M板边缘射出B.保持开关闭合,滑片P的位置不动,将N板向下移动,粒子可能从M板边缘射出C.将开关断开,粒子将继续沿直线匀速射出D.在上述三个选项的变化中,灵敏电流计G指针均不发生偏转[答案] 3.19.AB[解析] 3.:由图可知M板带正电,N板带负电;粒子带正电,则粒子所受电场力向下,洛仑兹力向上,而当滑片下移时,滑动变阻器接入电阻减小,则电路中电流增大,则由以上分析可知,滑动变阻器两端的电压减小,则电容器两极板间的电场强度减小,带电粒子受电场力减小,则粒子将向上偏转,故可能从M板边缘飞出,故A正确;保持开关闭合,滑片P的位置不动,电容器两极板之间电压不变,将N板向下移动,电容器两极板间的电场强度减小,粒子可能从M板边缘射出,B正确;若开关断开,则电容器与电源断开,而与R形成通路,电荷会减小,故两板间的电场强度要减小,故所受电场力减小,粒子不会做直线运动,故C错;A选项中,电容器两极板间电压U减小,根据可知,电容器所点电荷量减小,故灵敏电流计G指针偏转,D 错。
新课标高考物理专题复习:《恒定电流》( 附参照答案 )一、选择题。
(共 20 小题,每题 3 分,共 60 分,部分分 1 分)1. 如图,电源电动势为E,内阻为r ,给外电阻R供电,则以下图中不可以反应全电路特色的图象是 ()E r IUU/V I/A U/V P出/WE/rOI/A O E U/V OCR/ΩO r R/ ΩA B D2.如下图,电源电动势=8V,内电阻为r =0.5 Ω,“ 3V,3W”的灯泡L与电动机 M串连接E在电源上,灯泡恰巧正常发光,电动机恰巧正常工作,电动机的线圈电阻L R0=1.5Ω 。
以下说法正确的选项是()E A.经过电动机的电流为 1.6A B.电动机的效率是62.5%MrC.电动机的输入功率为 1.5W D.电动机的输出功率为3W3.在如下图电路中,闭合电键S,当滑动变阻器的滑动触头P 向下滑动时,四个理想电表的示数都发生变化,电表的示数分别用123表示,电表示数I 、 U、U和U变化量的大小分别用I 、U1、U2和U3表示.以下比值正确的选项是()A.U1/I不变,U1/I 不变 C.U2/I变大,U2/I 变大C.U2/I变大,U2/I 不变 D.U3/I变大, U3/I 不变4.右图为包括某逻辑电路的一个简单电路图,L 为小灯泡.光照耀电阻远小于 R.则以下说法正确的选项是()A.该逻辑电路是非门电路;当电阻R 遇到光照时,小灯泡L 不发光B.该逻辑电路是非门电路;当电阻R 遇到光照时,小灯泡L 发光C.该逻辑电路是与门电路;当电阻R 遇到光照时,小灯泡L 不发光D.该逻辑电路是或门电路;当电阻R 遇到光照时,小灯泡L 发光R时,其阻值将变得5VR1R L5. 小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如下图,P为图线上一点,为图线的PN切线, PQ为 U轴的垂线, PM为 I 轴的垂线。
则以下说法中正确的选项是()A.跟着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大1IUB.对应P点,小灯泡的电阻为R=I2I2 M PC.对应P点,小灯泡的电阻为R=U1I1 N21I- ID.对应P点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积QO U1U6. 如下图,四个同样的电流表分别改装成两个安培表和两个伏特表,安培表A1的量程大于A2的量程,伏特表 V1的量程大于 V2的量程,把它们按图接入电路中,则以下说法正确的选项是A.安培表 A1的读数大于安培表 A2的读数B.安培表A1的偏转角大于安培表A2的偏转角C.伏特表V1的读数小于伏特表V2的读数D.伏特表 V1的偏转角等于伏特表V2的偏转角7.如下图的电路中,电池的电动势为E,内阻为 r ,电路中的电阻 R1、 R2和 R3的阻值都相同.在电键 S 处于闭合状态下,若将电键S 由地点 1 切换到地点2。
专题8 恒定电流1.(15江苏卷)(8分)小明利用如题10-1图所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻(1)题10-1图中电流表的示数为__________A(2)调节滑动变阻器,电压表和电流表的示数记录如下请根据表中的数据,在答题卡的方格纸上作出U-I图线由图线求得:电动势E=_________V;内阻r=_________________Ω(3)实验时,小明进行了多次测量,花费了较长时间,测量期间一直保持电路闭合,其实从实验误差考虑,这样的操作不妥,因为_______________答案:(1)0.44(2)U-I图线见右图 1. 60 (1. 58 ~ 1. 62 都算对) 1.2(1.18 ~1.26 都算对)(3)干电池长时间使用后,电动势和内阻会发生变化,导致实验误差增大.解析:本题做图象时,纵轴的标度要注意,一是初始点不为0而是1.0,二是每5个小格为0.1而不是10个小格,否则,不是图象画不全就是延长线到图象外才与纵轴相交.平常做作业,学生常常认为作图象不要做,考试时就会了,本题图象说明,平常做作业,做图象题也要做,否则,考试时画不好.2.(15江苏卷)做磁共振检查时,对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流.某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响,将包裹在骨骼上一圈肌肉组织等效成单匝线圈,线圈的半径r=5.0cm ,线圈导线的横截面积A=20.80cm ,电阻率 1.5m ρ=Ω⋅,如图所示,匀强磁场方向与线圈平面垂直,若磁感应强度B 在0.3s 内从1.5T 均匀地减小为零,求(计算结果保留一位有效数字)(1)该圈肌肉组织的电阻R ;(2)该圈肌肉组织中的感应电动势E ;(3)0.3s 内该圈肌肉组织中产生的热量Q.解析:(1)由电阻定律得Ar R πρ2=,代入数据得Ω⨯=3106R (2)感应电动势tr B E ∆⋅∆=2π,代入数据得V E 2104-⨯= (3) 由焦耳定律t RE Q ∆=2,代入数据得J Q 8108-⨯=3.(15北京卷)如图所示, 其中电流表 A 的量程为 0.6A , 表盘均匀划分为 30 个小格, 每一小格表示 0.02A ;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将接线柱 1、2 接入电路时,每一小格表示 0.04AB .将接线柱 1、2 接入电路时,每一小格表示 0.02AC .将接线柱 1、3 接入电路时,每一小格表示 0.06AD .将接线柱 1、3 接入电路时,每一小格表示 0.01A答案:C解析:当接线柱1 和 2 入电路时,R1 与电流表并联,并联后等效电阻为原来电流表电阻1/3,量程扩大为原来的 3 倍,每个小格表示的电流应该是 0.06A.A 、B 选项错误;当接线柱 1 和 3 连入电路时,R1 与电流表并联再整体与R2 串联,但串联电阻对电流表量程无影响,每个小格表示的电流仍然是0.06A ,故选项 C 正确.4.(15北京卷)(20 分)真空中放置的平行金属板可以作为光电转换装置,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 Ekm ,元电荷为 e.( 1 ) 求 A 板和 B 板之间的最大电势差 ,以及将 a 、b 短接时回路中的电流 I 短 ( 2 ) 图示装置可看作直流电源,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 ,外电阻上的消耗电功率设为 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 ΔEK .请推导证明: P = ΔEK .( 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 ) 解析:(1) A 板中逸出的电子累积在 B 板上,在 A 、B 两板间形成由 A 指向 B 的电场.从 A 板后续逸出的电子在向 B 板运动的过程中会受到电场力的阻碍作用而做减速运动.AB 间电压最大值时,从 A 板逸出的最大动能的电子到 B 板时动能恰好为零.根据动能定理 k m m E eU = ① e E U k mm =若将 a 、b 短接,则两板间电势差为零,从 A 板逸出的电子均能完整通过整个回路,即短路电流Ne t Nte t Q I === ②(2)当外电路断路时,A 、B 两板间电压为该直流电源的电动势.E=Um=e E km③电源内阻r=2k m Ne E I E r ==短 ④证明:设连接外电阻之后,单位时间内到达 B 板的电子个数为/N ,则回路中电流e N t te N t Q I ///===⑤外电阻上消耗的电功率 P=UI ⑥单位时间内到达 B 板的电子,从 A 板运动到 B 板过程中损失的动能之和为eU N E N E /k /k =∆=∆单个总⑦由⑤⑥⑦式可得,P = ΔEK ⑧5.(15福建卷)(12分)某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小,实验器材如图甲所示,现已完成部分导线的连接.①实验要求滑动变阻器的 滑片从左到右移动过程中,电流表的示数从零开始逐渐增大.请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接;②某次测量,电流表指针偏转如图乙所示,则电流表的示数为 A③该小组描绘的伏安特性曲线如图丙所示,根据图线判断,将只相同的小电珠并联后,直接与电动势为3V、内阻为1欧的电源组成闭合回路,可使小电珠的总功率最大,其总功率的值约为 W(保留两位小数)答案::见解析;0.44A;4 2.25解析:实物图如图所示;由图知电流表量程为0.6A,所以读数为0.44A;电源内阻为1欧,所以当外电路总电阻等于电源内阻时,消耗电功率最大,此时外电路电压等于内电压等于1.5V,由图知当小电珠电压等于1.5V时电流约为0.38A,此时电阻约为,并联后的总电阻为1欧,所以需要4个小电珠,小电珠消耗的总功率约为.6.(15四川卷)(11分)用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值R x.已知电池的电动势约6V,电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧.可选用的实验器材有:电流表A1(量程0~30mA);电流表A2(量程0~100mA);电压表V(量程0~6V);滑动变阻器R1(阻值0~5Ω);滑动变阻器R2(阻值0~300Ω);开关S一个,导线若干条.某同学的实验过程如下:Ⅰ.设计如图3所示的电路图,正确连接电路.Ⅱ.将R 的阻值调到最大,闭合开关,逐次调小R 的阻值,测出多组U 和I 的值,并记录.以U 为纵轴,I 为横轴,得到如图4所示的图线.Ⅲ.断开开关,将R x 改接在B 、C 之间,A 与B 直接相连,其他部分保持不变.重复Ⅱ的步骤,得到另一条U -I 图线,图线与横轴I 的交点坐标为(I 0,0),与纵轴U 的交点坐标为(0,U 0).回答下列问题:①电流表应选用 ,滑动变阻器应选用 ;②由图4的图线,得电源内阻r = Ω;③用I 0、U 0和r 表示待测电阻的关系式R x = ,代入数值可得R x ;④若电表为理想电表,R x 接在B 、C 之间与接在A 、B 之间,滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置,两种情况相比,电流表示数变化范围 ,电压表示数变化范围 .(选填“相同”或“不同”)答案:①A 2 R 2 ②25 ③-r ④相同 不同 解析: 根据题设条件中电池的电动势约为6V ,电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧,可估算出电路中的电流为数十毫安,因此电流表应选用A 2,为了电路正常工作,以及方便调节,多测几组数据,滑动变阻器应选用R 2.②根据图3电路结构可知,电压表测量了电路的路端电压,电流表测量了电路的总电流,因此图4中,图线斜率绝对值即为电源的内阻,有:r =|k |=||Ω=25Ω. ③当改接电路后,将待测电阻与电源视为整体,即为一“等效电源”,此时图线的斜率为等效电源的内阻,因此有:r ′=r +R x =|k ′|=,解得:R x =-r0I U 310)2060(5.45.5-⨯--0000--I U 00I U④若电表为理想电表,R x 接在B 、C 之间与接在A 、B 之间,电路的总电阻可变范围不变,因此电流表的示数变化范围相同,R x 接在B 、C 之间时,电压表测量的是滑动变阻器两端的电压,而R x 接在A 、B 之间时,电压表测量的是滑动变阻器与R x 两端电压的和,由于对应某一滑动变阻器阻值时,电路的电流相同,因此电压表的读数不同,所以电压表示数变化范围也不同.7.(15安徽卷)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 .22mv eLB .e Sn mv 2C .nev ρD .SL ev ρ 答案:C解析:根据电流的微观表达式I nesv =、欧姆定律U I R =、电阻定律L R Sρ=及电势差与电场强度的关系U EL =可得金属棒内的电场强度大小E nev ρ=,故答案为C .8.(15新课标2卷)电压表满偏时通过该表的电流是半偏是通过该表的电流的两倍.某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)实验室提供材料器材如下:待测电压表(量程3V ,内阻约为3000欧),电阻箱R 0(最大阻值为99999.9欧),滑动变阻器R1(最大阻值100欧,额定电压2A ),电源E (电动势6V ,内阻不计),开关两个,导线若干(1)虚线框内为同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分,将电路图补充完整(2)根据设计的电路写出步骤________________________(3)将这种方法测出的电压表内阻记为R 1v 与内阻的真实值Rv 先比R 1v ________. Rv (添“>”“=”或“<”)主要理由是答案:(1)(2)见解析;(3)>;见解析解析:(1)实验电路如图所示(2)移动滑动变阻器的滑片,以保证通电后电压表所在支路分压最小;闭合开关S1、S2,调节R1,使电压表指针满偏,保证滑动变阻器的滑片的位置不变,断开S2,调节电阻箱R0,是电压表的指针半偏;读取电阻箱所示的电阻值,即为测得的电压表内阻(3)断开S2,调节电阻箱使电压表呈半偏状态,电压表所在支路的总电阻增大,分得的电压也增大,此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压,故R V’>R V。