2015高考物理2009-2013高考真题考点汇编：第七章 恒定电流(2个考点,含解析)

第七章恒定电流考纲要览考向预测本章为历年高考考点分布的重点区域之一，历年考题中均有体现，特别是规定的学生实验，不论是实验知识的检查，还是器材连接、数据处理、误差分析等，每年试题中都有所涉及，考的既具体又灵活，稳恒电路分析，也是高考试题的计算题常考内容之一．本章内容在高考中主要考查电路的计算，包括电阻的计算，串并联电阻的计算，电功、电热的计算（纯电阻电路、非纯电阻电路、混联电路等），闭合电路欧姆定律的计算；电压、电流、电阻的测量．其中电路分析——包括含容电路分析、电路变化、动态问题分析，电功、电功率分配问题分析以及设计型实验题，都是考查中出现几率最大的部分，要重点加以掌握．设计型实验题也是一种考查趋势，该种题型不仅要求对于本章规定实验的原理能够深入理解，还要求具有灵活的思路，能熟练的将所学知识运用于新的情景，解决新的问题．更考查了学生的研究方法、掌握情况及创新思维能力的强弱．所以对于该种问题的复习要引起足够的重视．第1课时电动势欧姆定律基础知识回顾1．电流（1）电流的形成：电荷的定向移动形成电流只要导线两端存在电压，导线中的自由电子就在电场力的作用下，从电势低处向电势高处定向移动，移动的方向与导体中的电流方向相反．导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的，导线内的电场线保持和导线平行．（2）电流的宏观表达式：I=q/t，适用于任何电荷的定向移动形成的电流．注意：在电解液导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，在用公式I＝q／t计算电流强度时应引起注意．（3）电流的微观表达式：I=nqvS（n为单位体积内的自由电荷个数，S为导线的横截面积，v为自由电荷的定向移动速率）．2．电动势（1）物理意义：表示电源把其它形式的能（非静电力做功）转化为电能的本领大小．电动势越大，电路中每通过1C电量时，电源将其它形式的能转化成电能的数值就越多．（2）定义：在电源内部非静电力所做的功W与移送的电荷量q的比值，叫电源的电动势，用E表示．定义式为：E = W/q．注意：①电动势的大小由电源中非静电力的特性（电源本身）决定，跟电源的体积、外电路无关．②电动势在数值上等于电源没有接入电路时，电源两极间的电压．③电动势在数值上等于非静电力把1C电量的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功．（3）电源（池）的几个重要参数①电动势：它取决于电池的正负极材料及电解液的化学性质，与电池的大小无关．②内阻（r）:电源内部的电阻．v v ③容量：电池放电时能输出的总电荷量．其单位是：A·h ，mA·h .注意：对同一种电池来说，体积越大，容量越大，内阻越小．3．部分电路欧姆定律（1）内容：导体中的电流跟导体两端电压成正比，跟导体的电阻成反比．（2）公式 RUI =（3）适用条件：金属导电或电解液导电、不适用气体导电． （4）图像注意I-U 曲线和U-I 曲线的区别：对于电阻一定的导体，图中两图都是过原点的直线，I -U 图像的斜率表示 --------，U -I 图像的斜率表示------．还要注意：当考虑到电阻率随温度的变化时，电阻的伏安特性曲线是一条曲线．重点难点例析一．对公式I ＝q/t 和I =nqvS 的理解I =q /t 是电流强度的定义式，电流的方向规定为与电路中正电荷定向移动的方向相同；负电荷形成的电流，其方向与负电荷定向移动的方向相反；如果是正、负离子同时定向移动形成电流，q 应是两种电荷电荷量绝对值之和，电流方向仍同正离子定向移动方向相同．I =nqvS 是电流的微观表达式，电流强度是标量，但习惯上规定正电荷定向移动方向为电流方向，电流的方向实际上反映的是电势的高低． 【例1】如图7-1-2所示的电解池接入电路后，在t 秒内有n 1个1价正离子通过溶液内截面S ，有n 2个1价负离子通过溶液内截面S ，设e 为元电荷，以下说法正确的是 A ．当n 1=n 2时，电流强度为零B ．当n 1>n 2时，电流方向从A →B ，电流强度 I =（n 1–n 2）e /tC ．当n 1<n 2时，电流方向从B →A ，电流强度I =（n 2–n 1）e /tD ．电流方向从A →B ，电流强度I =（n 2+n 1）e /t 【解析】本题考查电流强度的方向和电流强度的定义式I =q /t ，在电解液导电时，定向移动的电荷有正离子和负离子，它们同时向相反方向移动形成电流，电流应该是I =（n 2+n 1）e /t ，电流方向按规定就是 A →B ，故应选D ． 【答案】D【点拨】不能用一种电荷量来计算电流强度，更不能用电荷量之差来计算．拓展来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为800kV 的直线加速器加速，形成电流强度为1mA 的细柱形质子流．已知质子电荷e =1.60×10-19C ．这束质子流每秒打到靶上的质子数为_________．假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距L 和4L 的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为n 1和n 2，如图7-1-3则n 1∶n 2=_______． 【解析】按定义，.1025.6,15⨯==∴=eIt n t ne I 由于各处电流相同，设这段长度为l ，其中的质子数为n 个， 则由vn l nev I v l t t ne I 1,∝∴===得和．而12,,212212==∴∝∴=s s n n s v as v ． 【答案】2∶1图7-1-1图7-1-2 图7-1-3【点拨】解决该题的关键是：（1）正确把握电流强度的概念I＝Q/t而Q＝ne．所以n=Q/e=It/e,（2）质子源运动路程上的线密度与其瞬时速度成反比，因为I＝neSv，所以当电流I一定时，n与v成反比．二．电动势和电压的关系电动势和电压这两个物理量虽然有相同的单位和相类似的计算式，而且都是描述电路中能量转化的物理量，但在能量转换方式上有着本质的区别：1.电动势是表示电源内非静电力做功，将其它形式的能量转化为电能本领的物理量，在数值上等于非静电力在电源内部把单位正电荷从负极移送到正极所做的功．而电压是描述电能转化为其它形式能量的物理量，在数值上等于电场力在外电路移动单位正电荷所做的功．2.电动势是由电源本身的性质决定的，与外电路无关，电路两端的电压不仅与电源有关，还与电路的具体结构有关．【例2】关于电动势的下列说法中正确的是A．在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电势能增加B．对于给定的电源，移动正电荷非静电力做功越多，电动势越大C．电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移动单位电荷量做功越多D．电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从电源负极移到正极所移动电荷量越多【解析】电源是将其他形式的能转化为电能的装置，是通过电源内部的非静电力做功来完成的，所以非静电力做功，电势能就增加，因此选项A正确．电源电动势是反映电源内部其它形式的能转化为电能的能力的物理量．电动势在数值上等于移动单位电荷量的电荷所做的功，不能说电动势越大，非静电力做功越多，也不能说电动势越大，被移动的电荷量越多，所以选项C正确．故正确答案应为AC．【答案】AC【点拨】应正确理解电动势的物理意义．本题容易错误的认为电动势越大，非静电力做功越多，电动势越大，被移动的电荷越多．拓展关于电源电动势，下列说法中正确的是（）A．电动势就是电压，它是内外电路电压之和B．电动势不是电压，但在数值上等于内外电压之和C．电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量D．电动势的大小与外电路的结构（如外电路是否接通和外电路的连接方式）无关【解析】正确理解电动势与电压的区别能电动势的物理意义是解答本题的关键．【答案】BCD三．伏安特性曲线及其应用方法将导体中电流I和导线两端的电压U分别用坐标系的纵轴和横轴表示，画出的I—U图线叫导体的伏安特性曲线．对于金属导体，伏安特性曲线是通过原点的直线．具有这种伏安特性曲线的电学元件叫线性元件，伏安特性曲线不是直线的元件叫非线性元件．导体的伏安特性曲线是一条过原点的直线，其斜率的倒数等于导体的电阻．利用物理图象求斜率时，切忌运用直线倾角的正切来求，因为物理图象坐标轴单位长度是可以表示不同大小的物理量，在I—U图象上表示同一电阻的伏安特性曲线时，直线倾角可能不同．导体的电阻随温度的升高有所增大，其伏安特性曲线的斜率会有所变化．运用导体的伏安特性曲线，是判断此类问题的常用方法．因此正确理解、分析导体的伏安特性曲线的物理意义十分重要．一般金属导体的电阻随温度的升高而增大，I —U图线如图7-1-4甲所示，U—I图线如图乙所示．甲乙易错门诊【例3】如图7-1-5所示的图象所对应的两个导体： （1）两导体的电阻的大小R 1＝ Ω，R 2＝ Ω； （2）若两个导体中的电流相等（不为0）时，电压之比U 1∶U 2＝ ；（3）若两个导体的电压相等（不为0）时，电流之比I 1∶I 2＝ ．【错解】(1)因为在I —U 图象中R ＝1/k ＝cot θ，所以R 1＝3Ω，R 2＝33Ω． 【错因】上述错误的原因，没有弄清楚图象的物理意义．【正解】(1)在I —U 图象中R ＝1/k ＝cot θ＝ΔU /ΔI ，所以R 1＝2Ω，R 2＝32Ω． (2)由欧姆定律得U 1＝I 1R 1，U 2＝I 2R 2，由于I 1＝I 2，所以U 1∶U 2＝R 1∶R 2＝3∶1．(3) 由欧姆定律得I 1=U 1/R 1，I 2=U 2/R 2，由于U 1＝U 2，所以I 1∶I 2＝R 2∶R 1＝1∶3．【点悟】应用图象的斜率求对应的物理量，这是图象法讨论问题的方法之一，但应注意坐标轴．在用斜率求解时ΔU 、ΔI 是用坐标轴上数值算出的，与坐标轴的标度的选取无关，而角度只有在两坐标轴单位长度相同时才等于实际角的大小，从本图中量出的角度大小就没有实际意义．课堂自主训练1.R ＝U /I 是电阻的定义式，导体的电阻（CD ） A ．与导体两端的电压成正比 B ．与通过导体的电流成反比C ．与导体两端电压、通过导体的电流无关D ．等于导体两端电压与通过导体的电流之比 2.如图7-1-6所示为实验测得的小灯泡的伏安特性曲线，由图线可知（A ）A ．灯泡电阻随两端电压增加而变大，即R A >R BB ．灯泡在状态A 时的电阻等于曲线在该点斜率的倒数C ．灯泡在状态A 时的电阻等于连线OA 的斜率D ．该实验说明，对于灯丝材料——钨，欧姆定律不能适用课后创新演练1．对于金属导体，还必须满足下列哪一个条件才能在导体中产生恒定的电流（D ） A ．有可以自由移动的电荷 B ．导体两端有电压 C ．导体内存在电场D ．导体两端加有恒定的电压2．关于电流，下列说法中正确的是（C ） A ．通过导线截面的电量越多，电流越大 B ．电子运动的速率越大，电流越大C ．单位时间内通过导体截面的电量越多，导体中的电流越大D ．因为电流有方向，所以电流是矢量 3．某种导体材料的I —U 图象如图7-1-7所示，图象上A 点与原点连线与横轴成α角，A 点的切线与横轴成β角．关于10U/mVI /mA O5 10 1512 300600 O U IAB 图7-1-4图7-1-5图7-1-6图7-1-7导体的下列说法正确的是（A ）A ．导体的电功率随电压U 的增大而增大B ．导体的电阻随电压U 的增大而增大C ．在A 点，导体的电阻为tan αD ．在A 点，导体的电阻为tan β4.下列有关电压与电动势的说法中，正确的是（D ） A ．电压与电动势的单位都是伏特，所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法 B ．电动势就是电源两极间的电压 C ．电动势公式E ＝W /q 中的W 与电压U ＝W /q 中的W 是一样的，都是电场力做的功D ．电动势是反映电源把其它形式的能转化为电能本领强弱的物理量5. 若加在某导体两端的电压变为原来的3/5时，导体中的电流减小了0.4 A.如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流多大?【解析】对欧姆定律理解的角度不同，求解的方法也不相同.本题可以有三种解法，现列其一：依题意和欧姆定律得：4.05/3/0000-==I U I U R ，所以I 0＝1.0 A又因为2002I U I U R ==， 所以0.2202==I I A 6.在电解液导电时，若在5s 内分别有5C 的正离子和5C 的负离子通过电解槽中与电流方向垂直的截面，电路中电流是多少？若5s 内有5C 的正负离子分别在阴极和阳极放电，电路中的电流是多少？ 【解析】（1）在电解质溶液中，电流等于同一截面上正负电荷迁移电荷量绝对值之和与所用时间t 之比，所以I =（|Q 1|+|Q 2|）/t =2A ．（2）电解质溶液中各种离子质量、电荷量都可能不同，它们在电场中所受电场力的大小、加速度的大小、速度的大小也各不相同，在同一时间内通过电解液某一截面的正负离子数可能不同，特别是在阳极附近的正离子可以认为刚被加速，速度为零，而负离子的速度却被加速至最大，所以在阳极附过的横截面上，在5s 内只有5C 的负电荷通过，故电流I=Q/t=1A ．（阴极附近同理为1A ．）7.试研究长度为l 、横截面积为S ，单位体积自由电子数为n 的均匀导体中电流的流动。

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答案 见解析 解析 (1)U-I图像如图所示。图像与纵轴交点的纵坐标值为电源电动势,与横轴交点的横坐标 值为短路电流。 (2)a.如图所示。
b.电源输出的电功率
P=I2R=

E R
r
2
R=
R

E2 2r
r
2
R
当外电路电阻R=r时,电源输出的电功率最大,为
Pmax= E2 4r
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高考物理 (北京市专用)
专题十 恒定电流
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五年高考
考点一 部分电路的基本概念和规律
A组 自主命题·北京卷题组
1.(2015北京理综,19,6分,0.48)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
1
格,每一小格表示0.02 A;R1的阻值等于电流表内阻的 2 ;R2的阻值等于电流表内阻的2倍。若用
t
荷量Q=qLS,L为导体长度,t= L ,所以等效电流大小I= Q =qvS,C项正确。
v
t

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7.(2018北京东城一模,23)两根材料相同的均匀直导线a和b串联在电路上,a长为l0,b长为2l0。 (1)若沿长度方向的电势随位置的变化规律如图所示,求: ①a、b两导线内电场强度大小之比E1∶E2; ②a、b两导线横截面积之比S1∶S2。
220
D.电功率大于36 W
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答案 C 由于排气扇为非纯电阻电器,不满足R= U ,根据公式P=UI知,该排气扇正常工作时
I
的电流I= P = 36
U 220
A,A错误。发热功率P热=( 23260 )2×40 W,输出功率P出=P总-P热=[36-( 23260 )2×40]W,

第七章综合测试题本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分．满分100分，考试时间90分钟．第Ⅰ卷(选择题 共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．下列说法正确的是( )A ．由R ＝U I 知，一段导体的电阻跟它两端的电压成正比，跟通过它的电流成反比B ．比值U I 反映了导体阻碍电流的性质，即电阻R ＝U IC ．导体中电流越大，导体电阻越小D ．由I ＝U R 知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比[答案] BD[解析] 导体的电阻决定于导体自身，与U 、I 无关，故A 、C错误；比值U I 反映了导体对电流的阻碍作用，是电阻的定义式，即选项B 正确；由欧姆定律可知，D 项正确．2．下面关于多用电表的使用中出现的一些与事实不相符合的现象有( )A ．待测电阻不跟别的元件断开，其测量值将偏大B ．测量电阻时，用两手碰表笔的金属杆，其测量值偏小C．测量电阻时，如果电路不和电源断开，可能出现烧坏表头的情况D．用多用电表测量60W灯泡的电阻，其阻值比用额定电压和额定功率算出的电阻大[答案]AD[解析]待测电阻不跟别的元件断开时，可能是与其他元件并联，测量值可能偏小；测电阻时，两手碰表笔的金属杆，人体电阻与待测电阻并联，测量值偏小；测量电阻时，如果电路不和电源断开，欧姆表两端的电压可能过大，从而烧坏电表：用多用表测量灯泡的电阻，测量的是灯泡不发光时的电阻，灯泡用额定电压和额定功率计算出的电阻是灯泡正常发光时的电阻，灯泡正常发光时温度很高，电阻较大，故应选A、D.3.中国江苏某一品牌的太阳能热水器中含有辅助电加热控制器，当太阳能不足时，热水器中的水温达不到所需要的温度，热水器内安装的电阻丝辅助加热装置会自动工作，如图所示，如要在最短的时间内将水加热到预期的温度，应将选择开关置于哪一个档位() A．“0”档B．“1”档C ．“2”档D ．“3”档[答案] B[解析] 太阳能热水器需要温度是定值，吸收的能量是定值，根据Q ＝U 2R t ，若时间最短，电阻R 必须最小，所以应该选择开关置于“1”档，选B 项．4．粗细均匀的金属环上A 、B 、C 、D 四点把其周长分成四等份，如图所示，当A 、C 点接入电路中时，圆环消耗的电功率为P ；当A 、B 点接入电路时，圆环消耗的电功率为(电源电阻不计)( )A ．3PB ．4P /3C ．PD ．3P /4[答案] D[解析] 设金属环的总电阻为4R ，则A 、C 接入电路中时，金属环的总电阻为3R 4，圆环消耗的电功率为P ＝E 23R /4＝4E 23R ，当A 、B 点接入电路中时，则并联的电阻为R ，则功率P 1＝E 2R ＝34P ，D 正确．5．(2012·北京朝阳区模拟)电动势为E、内阻为r的电源，与定值电阻R1，R2，R3连接成如图所示的电路．当开关S闭合时()A．电压表和电流表的示数均减小B．电压表和电流表的示数均增大C．电压表的示数减小，电流表的示数增大D．电压表的示数增大，电流表的示数减小[答案] A[解析]由题图知，电阻R2与R3并联，闭合开关S时，R2接入电路，故电路总电阻变小，电流变大，内电压变大，外电压变小，电压表示数变小，又因为电流变大，电阻R1分压变大，并联部分分压变小，故通过R3的电流变小，电流表示数变小，故A正确．6．(2012·杭州模拟)酒精测试仪利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化．在如图所示的电路中，R和R0为定值电阻，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，因此，显示仪表读数的指针与酒精气体浓度有了对应关系．如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是()A．U越大，表示r′越大c越大，c与U成正比B．U越小，表示r′越小c越大，但是c与U成正比C．U越小，表示c越小，c与U成反比D．U越大，表示c越小，但是c与U不成正比[答案] D[解析]根据闭合电路的欧姆定律可得U＝ER0R0＋R＋r＋r′，如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度成正比，1r′＝kc，两式联立得U＝ER0R0＋R＋r＋1kc，故可得D项正确．7．(2012·哈尔滨模拟)如图所示，闭合开关S后，在滑动触头P由a端滑向b端过程中，下列表述正确的是()A ．路端电压变大B ．电流表的示数变大C ．电阻R 2消耗的功率变大D ．电阻R 1上的电流变小[答案] C[解析] 滑动触头向b 端滑动过程中，滑动变阻器连入电路的电阻变小，则整个电路中电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知干路上电流I 变大，电源内阻分得的电压增大，路端电压U 变小，选项A错误；由I 3＝U R 3可知电流表示数减小，选项B 错误；根据I 2＝I －I 3可知I 2变大，则电阻R 2消耗功率变大，选项C 正确，D 错误．8．电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比．在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图所示，图中U 为路端电压，I 为干路电流，a 、b 为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为ηa 、ηb .由图可知ηa 、ηb 的值分别为( )A.34、14 B .13、23C.12、12 D .23、13[答案] D[解析] 本题考查电路的U －I 图象以及电源的效率，解决本题的关键是抓住图象的物理意义．由U －I 图象可知，若电源的电动势为6U 0，则a 、b 两点处对应的路端电压分别为4U 0、2U 0，电源的效率η＝UI EI ＝U E ，所以ηa ＝U 1E ＝23，ηb ＝U 2E ＝13.9．(2012·乌鲁木齐模拟)如图所示电路，电源内阻不可忽略，R 0为定值电阻，开关S 闭合后，滑动变阻器滑片P 置于滑动变阻器的中点时，电压表示数为8V ，当滑片从中点向b 端移动距离s 后，电压表示数变为6V ；滑片从中点向a 端移动距离s 后，电压表示数为( )A ．9VB ．10VC ．11VD ．12V[答案] D[解析] 设电源电动势为E ，内阻为r ，滑动变阻器的总电阻为R ，长度为s 的电阻为R ′，由闭合电路的欧姆定律可得：U 1＝E r ＋R 0＋R 2×R 0；U 2＝E r ＋R 0＋R 2＋R ′×R 0，联立两式可解得：R ′＝13(r ＋R 0＋12R)，滑片从中点向a端移动距离s后由：U＝Er＋R0＋R2－R′×R0，联立解得U＝12V，D选项正确．10．(2012·济南模拟)如图所示的电路中，电源内阻不可忽略，若调整可变电阻R的阻值，可使电压表的示数减小ΔU(电压表为理想电表)，在这个过程中()A．通过R1的电流减小，减少量一定等于ΔU/R1B．R2两端的电压增加，增加量一定等于ΔUC．路端电压减小，减少量一定等于ΔUD．通过R2的电流增加，但增加量一定小于ΔU/R2[答案]AD[解析]电压表的示数减小ΔU，由部分电路的欧姆定律，通过R1的电流减小，减小量一定等于ΔU/R1，A项正确；根据闭合电路的欧姆定律，电压表的示数减小，说明总电阻减小，总电流增加，电源内阻和R2消耗的总电压增加ΔU，R2两端的电压增加，增加量一定小于ΔU，B项错误，D项正确；路端电压增加，增加量一定小于ΔU，C项错误．第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、填空题(共3小题，共18分．把答案直接填在横线上)11．(4分)(2012·北京海淀模拟)多用电表是实验室和生产实际中常用的测量仪器．使用多用电表测某段导体的电阻．(1)主要的操作过程分以下三个步骤，请填写第②步操作．①将红、黑表笔分别插入多用电表的“＋”“－”插孔；选择电阻挡“×10”；②_____________________________________________________ ___________________________________________________________ ________________________________________________________；③把红、黑表笔分别与导体的两端相接，读取导体的电阻．(2)采用上述的操作步骤后，多用电表的示数如图所示．则该段导体的电阻测量值为________Ω.[答案](1)②将红、黑表笔短接，调整调零旋钮调零(2)80[解析](1)②选挡之后要进行欧姆调零．(2)电阻测量值为8×10Ω＝80Ω.12．(6分)(2012·嘉兴模拟)现要测电阻R 0的阻值、干电池组的电动势E 及内阻r .给定的器材有：两个理想电压表(量程均为3.0V)，理想电流表(量程为0.60A)，滑动变阻器R ，待测的电阻R 0，两节串联的电池，开关S 及导线若干．某同学设计一个如图甲所示的电路同时测电阻R 0、电池组的电动势及内阻．调节变阻器，电压表V 1，V 2和电流表A 分别测得多组U 1，U 2，I 的数据，并作出U 1－I 图(图线1)和U 2－I 图(图线2)，如图乙．(1)由图可知电阻R 0阻值为________Ω；(2)电池组E 的电动势为________V ，内阻为______Ω.(结果保留两位有效数字)[答案] (1)4.0 (2)3.0 (3)2.0[解析] (1)由图线2可以看出电阻R 0＝1.00.25Ω＝4Ω；(2)通过图线1可以看出电源电动势为3.0V ，内阻为斜率的绝对值，即2.0Ω.13．(8分)(2012·南通模拟)在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中，提供的实验器材有：A ．小灯泡(额定电压为12V ，额定电流约0.5A)B ．直流电流表A(0～0.6A ，内阻约0.8Ω)C ．直流电压表V 1(0～3V ，内阻约5kΩ)D．直流电压表V2(0～15V，内阻约15kΩ)E．滑动变阻器R1(0～5Ω，2A)F．滑动变阻器R2(0～20Ω，2A)G．电源(12V，内阻不计)H．开关S及导线若干．某同学设计了实验测量电路，通过改变变阻器的滑片位置，使电表读数从零开始变化，记录多组电压表的读数U和电流表的读数I.(1)实验中电压表应选用________(填“V1”或“V2”)，滑动变阻器应选用________(填“R1”或“R2”)；(2)在图甲虚线框内画出实验电路图；甲(3)该同学在实验中测出8组对应的数据(见下表)：请在图乙坐标中，描点作出U－I图线．由图象可知，灯泡的功率增大时，其电阻________(填“增大”“减小”或“不变”)．[答案](1)V2R2(2)如图甲所示(电路图中只要有错不得分)(3)如图乙所示增大[解析](1)灯泡的额定功率为12W，则电压表应选用15V的电压表V2，灯泡正常工作的电阻为24Ω，滑动变阻器要采用分压式接法，若采用R1，则电路中的电流超过2A，所以选用R2.(2)因灯泡的电阻较小，电流表应采用外接法；滑动变阻器采用分压式接法．(3)依据拟合出的U－I图象，图象上的点与坐标原点的连线的斜率逐渐增大，故电阻变大．三、论述计算题(共4小题，共42分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)14．(10分)如图所示，已知电源电动势E＝20V，内阻r＝1Ω，当接入固定电阻R＝4Ω时，电路中标有“3V,6W”的灯泡L和内阻R D ＝0.5Ω的小型直流电动机D都恰能正常工作．试求：(1)电路中的电流大小；(2)电动机的额定电压；(3)电动机的输出功率．[答案](1)2A(2)27V(3)12W[解析](1)灯泡L正常发光，电路中的电流为I＝P L/U L＝6/3A ＝2A(2)由闭合电路欧姆定律可求得，电动机的额定电压为U D＝E－I(r＋R)－U L＝20V－2×(1 ＋4)V－3V＝7V(3)电动机的总功率为P总＝IU D＝2×7W＝14W电动机的热功率为P热＝I2R D＝22×0.5W＝2W所以电动机的输出功率为P出＝P总－P热＝14W－2W＝12W15．(10分)如图所示，变阻器R0的滑片P从最左端移到最右端时电压表的示数变化范围是0～4V，电流表的示数变化范围是1A～0.5A，电源的内阻可忽略不计．求电阻R的阻值、变阻器R0的最大阻值和电源电压U.[答案]8Ω8Ω8V[解析]当电压表示数U1＝0时，电流表示数I A＝1A电源电压：U＝I1R＝1×R①当电压表示数U2＝4V时，电流表示数I2＝0.5AR2＝U2I2＝4V0.5A＝8Ω电源电压：U＝U2＋I2R＝4＋0.5×R②由①②解得：U＝8V，R＝8Ω. 16．(11分)如图所示的电路中，电路消耗的总功率为40W，电阻R1为4Ω，R2为6Ω，电源内阻r为0.6Ω，电源的效率为94%，求：(1)a、b两点间的电压；(2)电源的电动势．[答案](1)4.8V(2)20V[解析](1)电流是联系内、外电路的桥梁，是求解闭合电路的关键，而电源的内电路部分为求解该题的突破口．电源内部的热功率P内＝I2r又P内＝P总(1－η)故I＝P总(1－η)r＝2A由于R1、R2并联，所以U ab＝I R1R2R1＋R2＝4.8V(2)由P总＝IE得E＝P总I＝20V17．(11分)(2012·黄冈模拟)在如图所示的电路中，R1是由某金属氧化物制成的导体棒，实验证明通过它的电流I和它两端电压U遵循I＝kU3的规律(式中k＝0.02A/V3)，R2是普通电阻，阻值为24Ω，遵循欧姆定律，电源电动势E＝6V，闭合开关S后，电流表的示数为0.16A，求：(1)R 1两端的电压； (2)电源的内电阻r ；(3)R 1、R 2和r 消耗的电功率P 1、P 2和P r .[答案] (1)2V (2)1Ω (3)0.32W 0.61W 0.026W [解析] (1)由I ＝kU 3得 U ＝3I k ＝30.160.02V ＝2V (2)根据闭合电路欧姆定律有 E ＝U ＋IR 2＋Ir故r ＝E －U －IR 2I ＝E －U I －R 2 ＝6－20.16Ω－24Ω ＝1Ω(3)R 1消耗的电功率 P 1＝IU ＝0.16×2W ＝0.32W R 2和r 消耗的电功率P 2＝I 2R 2＝0.162×24W ≈0.61W P r ＝I 2r ＝0.162×1W ≈0.026W。

单元练7 恒定电流本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分.满分120分，考试时间100分种.第Ⅰ卷（选择题 共35分）一、单项选择题（每小题 3分，共15分.每小题只有一个选项符合题意）1．某同学做三种导电元件的导电性质实验，他根据所测量数据分别绘制了三种元件的I —U 图像，如图（a ）、（b ）、（c ）所示，则下列判断中正确的是（ ）A ．只有（b ）图正确B ．（a ）、(c)图的曲线肯定是偶然误差太大C ．（a ）、(c)不遵从欧姆定律，肯定是不可能的D ．（a ）、（b ）、（c ）三个图像都可能正确，并不一定有较大误差2．某用电器离供电电源距离为L （m ），线路上的电流为I （A ），若要求线路上的电压降不超过U （V ），已知输电线的电阻率为ρ（Ω·m ），该输电线的横截面积最小值是（ ）A ．RLρ B ．ULIρ2 C ．LIUρ D ．ρI UL2 3．所图所示，a 、b 、c 、d 、e 是五个相同的电阻，如果将电压逐渐升高，则最先烧坏的电阻应是（ ）A ．a 和bB ．cC ．dD ．e4．图中虚线框内是一个未知电路，测得它的两端点a 、b 之间的电阻是R ，在a 、b 之间上电压U ，测得流过这电路的电流为I ，则未知电路的电功率一定是（ ）A ．I 2R B ．RU 2C ．UID ．I 2R+UI5．北京正负电子对撞机的储存环是长240m 的近似圆形轨道，当环中的电子流强度为10mA 时，若电子的速率为十分之一光速，则在整个环中运行的电子数目为（ ）A ．5×1011B ．5×1019C ．10×10-3D ．5×103二、多项选择题（每小题4分，共20分.每小题有多个选项符合题意） 6．关于闭合电路的性质，下列说法中正确的是（ ）A ．电源短路时，输出电流无限大B ．电源断路时，路端电压大小等于电源电动势C ．外电路电阻越大，输出电流越大D ．外电路电阻越大，路端电压越大7．如图所示，已知直流电动机M 的电阻是R ，电源的电阻是r ，当电动机正常工作时电压表的示数是U ，电流表的示数是I.则（ ）A ．t 时间内，电动机产生的热量是IUtB ．t 时间内，电动机消耗的电能是IUtC ．电源电动势是IR+IrD ．电源电动势是U+Ir8．如图所示，一电压表和可变电阻R 串联后，接在一电压恒定的电源两端，如果可变电阻的阻值减小到原来的41，电压表示数将由U 变为2U ，则（ ）A ．流过R 的电流将增大到原来的2倍B ．R 两端的电压将减为原来的21 C ．R 上消耗的功率将变原来的41D ．当R 阻值变为零时，电压表的示数将增大到3U9．如图所示，R 1=2k Ω，R 2=3k Ω，电源内阻可忽略.现用一电压表测得电源的路端电压示数为6V ，用这只电压表测R 1两端，电压表示数为2V ，那么（ ）A ．R 1两端电压2VB ．电压表内阻是6k ΩC ．R 2两端实际电压是3.6VD ．用这只电压表测R 2两端电压，示数是3V10．如上右图甲所示的电路，不计电表内阻的影响，改变滑动变阻器的滑片位置，测得电压表V 1和V 2随电流表A 的示数变化的两条实验图像，如图乙所示.关于这两条实验图像，有（ ）A ．图线b 的延长线一定过坐标的原点OB ．图线a 的延长线与纵轴交点的纵坐标值等于电源的电动势C ．图线a 、b 交点的横坐标和纵坐标值的乘积等于电源输出功率D ．图线a 、b 交点的横坐标和纵坐标值的乘积等于电阻R 0消耗的电功率第Ⅱ卷（非选择题 共85分）三、简答题（第11题6分，第12题10分，共16分.把答案填在相应的横线上或按题目要求作答）11．（6分）小明同学用以下器材接成如图甲所示的电路，成功地改装了一个简易的“R ×1k ”的欧姆表，所供器材如下：A ．微安表一个（满偏电流I g =100μA ，内阻R g =1k Ω）；B．干电池一节（电动势E=1.5V，内阻可忽略不计）；C．电阻箱R一个（最大阻值99 999.9Ω）；D．红、黑表棒各一枝，导线若干.（1）电阻箱的阻值应调到R= ，原微安表的刻度盘的正中央50μA处所对应的阻值是.（2）用该欧姆表测量电阻R x，能准确测量的阻值范围是.A．120kΩ~200kΩB．12kΩ~20kΩC．1Ω~2ΩD．100Ω~200Ω（3）将红、黑表棒分别插在该欧姆表的A、B插孔中，用该欧姆表测量一只晶体二极管D的正、反向电阻，测量结果如图乙所示，则图中A端为晶体二极管的极. 12．（10分）某课题研究小组，收集了数码相机、手机等用旧了的各种类型的电池，及从废旧收音机上拆下的电阻、电容、电感线圈.现从这些材料中选取两个待测元件，一是电阻R0（约为2kΩ），二是手机中常用的锂电池（电动势E标称值为3.7V，允许最大放电电流为100mA）.在操作台上还准备了如下实验器材：A．电压表V（量程4V，电阻R V约为4.0kΩ）B．电流表A1（量程100m，电阻R A1约为50Ω）C．电流表A2（量程2mA，电阻R A2约为50Ω）D．没动变阻器R1（0~20Ω，额定电流1A）E．电阻箱R2（0~999.9Ω，最小分度值0.1Ω）F．开关S一只、导线若干（1）为了测定电阻R0的阻值，小组的一位成员，设计了如图所示的电路原理图并选取了相应的器材（电源用待测的锂电池），其设计或器材选取中有不妥之处，你认为应该怎样调整？.（2）在实际操作过程中，发现滑动变阻器R1、电流表A1已损坏，请用余下的器材测量锂电池的电动势E和内阻r.①请你在方框中画出实验电路图（标注所用器材符号）②为了便于分析，一般采用线性图像处理数据，请写出与线性图像对应的相关物理量间的函数关系式.]四、计算或论述题（本题共5小题，共69分.解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须写出明确的数值和单位）13．（15分）一台电风扇，内阻为20Ω，接上220V电压后，消耗功率66W，问：（1）电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少？（2）电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少？转化为内能的功率是多少？电动机的效率是多少？（3）如果接上电源后，电风扇的风叶被卡住，不能转动，这时通过电动机的电流，以及电动机消耗的电功率和发热功率是多少？14．（13分）如图所示电路中，电源电动势E=6V，内阻r=1Ω，电阻R1=3Ω，R2=6Ω，电容器的电容C=3.6μF，二极管D具有单向导电性，开始时开头S1闭合，S2断开.（1）合上S2，待电路稳定以后，求电容器C上电荷量变化了多少？（2）合上S2，待电路稳定以后再断开S1，求断开S1后，流过R3的电荷量是多少？15．（13分）如图所示为一个电灯两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线，由图可知，两者不成线性关系，这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故，参考这根曲线回答下列问题（不计电流表和电源的内阻）.（1）若把三个这样的电灯串联后，接到电动势为12V的电源上，求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻；（2）如图乙所示，将两个这样的灯并联后再与10Ω的定值电阻串联，接在电动势为8V的电源上，求通过电流表的电流值以及每个灯泡的实际功率.16．（14分）电动自行车是目前一种较为时尚的代步工具，某厂生产的一种电动自行车，设计质量（包括人）为m=80kg，动力电源选用能量存储量为“36V，10Ah”（即输出电压为36V，工作电流与工作时间的乘积为10A·h）的蓄电池（不计内阻），所用电动机的输入功率有两挡，分别为R1=120W和P2=180W，考虑到传动摩擦及电机发热等各种因素造成的损耗，自行车的效率为η=80%.如果自行车在平直公路上行驶时所受阻力与行驶速率和自行车对地面的压力都成正比，即f=kmgv，其中k=5.0×10-3S·m-1，求：（1）该自行车分别选用两挡行驶时，行驶的最长时间分别是多少？（2）自行车在平直的公路上能达到的最大速度为多大？（3）估算选用高挡在平直的公路上最大行程可达多少千米？17．（14分）如图所示是一种专供国内市场的家用电熨斗的电路图（额定电压为220V）.R0是定值电阻，R是可变电阻（调温开关），其电阻值均不受温度影响.（1）该电熨斗温度最低时的功率为121W，温度最高时的功率为484W，求R0的阻值及R的阻值变化范围.（2）假定电熨斗每秒钟散发的热量Q跟电熨斗表面温度与环境温度的温差关系如右图所示，现在温度为20℃的房间使用该电熨斗来熨烫毛料西服，要求熨斗表面温度为220℃，且保持不变，问应将R的阻值调为多大？单元练7 恒定电流1．D 解析 有的导电元件（如合金）的电阻率几乎不随温度的变化而变化，可可作标准电阻，其伏安特性曲线为(b)图.有的导电元件（如金属）随温度的升高而增大，其I-U 图线上某点斜率的倒数表示该状态下电阻的大小，其伏安特性曲线为(c)图.气态导体和半导体随温度的升高电阻率减小，其伏安特性曲线为(a)图.欧姆定律适用于金属导电和电解液导电，对气态导电和半导体导电不适用.2．B 解析 输电线的总长为2L(m)，据电阻定律得R=SL2ρ，由题意知IR ≤U ，故S ≥.2ULI ρ3．D 解析 作出如图所示的等效电路，易知电阻e 两端的电压大最先烧坏.4．C 解析 a 、b 间的元件并非一定是纯电阻元件，公式P=IU 适用于任何电路.5．A 解析 由I=neSv ，电子总数N=nSL 得N=.10511个⨯=evIL6．BD 解析 电源短路时输出电流rEI =，由于电源内阻很小，所以短路时电流很大，但并非无限大.A 错.电源断路时，U=E.B 对，由I=rR E+可知：外电阻R越大，输出电渡I 越小.C 错.由U=E-Ir 可知：外电阻R 变大，电流I 变小，路端电压变大.D 对.7．BD 解析 t 时间内电流做功W=IUt ，即电动机消耗的电能，据能的转化和守恒定律，一部分转化为热，Q=I 2Rt ，另一部分转化为机械能，A 错B 对，电源的电动势等于外电压和内电压之和，即E=U+Ir ，故D 对，对电动机来讲属非纯电阻电路，IR 是电动机线圈上的电压，并非输入电压，其中U ＞IR ，故C 错. 8．ABD 9.AD10．ABCD 解析 图线b 表示随电流的增大电压增大，描述的必为定值电阻R 0.两端电压与流过R 0的电流的伏安特性曲线.因U 2=IR 0.故图线b 必过原点.图线a 表示随电流的增大电压反而减小，由闭合电路欧姆定律知U 1=E-Ir ，显然与图线a 相符，图线与纵轴的交点为电路中的电流为零时，即外电路断路时电源两极间的电压，即电源的电动势.图线a 、b 交点的物理意义是路端电压U 1与R 0两端的电压此刻相同，必有变阻器R 短路，因此电源的输出功率IU 1与电阻R 0消耗的电功率IU 2相同.11．（1）14k Ω 15k Ω （2）B （3）正 12．（1）用A 2替换A 1 （2）①②21121R E r E U += 13.（1）因为P 人=IU ，所以A UPI 3.0==（2）电风扇正常工作时转化为内能的功率P 内=I 2R=1.8W（3）电风扇正常工作时的效率W P P P 2.64=-=内入机电风扇正常工作时的效率%3.97%100662.64=⨯=η （4）电风扇风叶被卡住后通过电风扇的电流A RUI 11==电动机消耗的电功率P=IU=2420W电动机发热功率P 内=I 2R=2420W14．S 1闭合，S 2断开时，电容器两端电压V R rR ER I U 5.411111=+== S 2闭合后有A rR R R R EI 221212=++=，电压U 2=V R R R R I 421212=+电容器上电荷量变化了C C U U Q 612108.1)(-⨯-=-=∆ （2）合上S 2后电容器上的电荷量Q=CU 2=1.44×10-6C断开S 1后，R 1，R 2并联，电阻与电流成反比，又q=It ，因此流过的电荷量与电阻成反比，流过R 2的电荷量C Q R R R Q 62112108.4-⨯=+=15．（1）把三个这样的电阻串联后，每只电灯得到的实际电压为4V ，再在图甲上查到每只电灯加上一阶段V 的实际电压时的工作电流为I=0.4A（2）在图乙所示的混联电路中，设每只电灯上的实际电压和实际电流分别为U 和I ，在这个闭合电路中，E=U+2IR ，代入数值得U=8-20I每个电灯两端的电压和流过电灯的电流值，既要符合图甲中的曲线，又要符合闭合电路公式，把U=8-20I 直线在图甲中作出，它们的交点U=2V ，I=0.3A 同时满足元件和电路要求，此时通过电流表的电流为2I=0.6A ，每只灯泡的实际功率P=IU=0.6W16．（1）根据公式：P=IU ，可解得两档电流分别为.5,31021A I A I ==再根据电池容量可解得h I t h I t 2103102211====和 （2）经分析可知，自行车以最大功率行驶且达匀速时速度最大，因此有F 牵=mm v P F kmgv 2,η=牵而联立，并代入数据可得s m v m /6=（3）忽略自行车启动和减速过程，可认为自行车以最大速度匀速行驶3h.即s m =v m t 2=43200m=43.2km.17．（1）温度最低挡，0max 20max 21220121,R R R R U P +=+=最高温度最高挡，02022220484,R R U P == Ω=Ω=300,100max 0R R .所以变阻器阻值范围是0到300Ω）.（2）此时电熨斗表面温度与环境温度之差，220=∆T ℃-20℃=200℃ 由图像知电熨斗每秒钟散发的热量Q=440J ，要保持电熨斗的表面温度不变，则电熨斗的电功率P=440W ，P=02R R U +，440=Ω=+10,1002202R R .（应将R 调至10Ω）。