高考物理一轮复习 专题九 恒定电流课件1.ppt

专题九恒定电流 高考物理 课标 专用 考点二闭合电路欧姆定律 2016课标 17 6分 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 b c d 答案c当开关s断开时等效电路如图1所示 电容器c两端的电压u e 所带的电荷量q1 五年高考 a组统一命题 课标卷题组 cu ce 当开关s闭合时等效电路如图2所示 电容器c两端的电压u e 所带的电荷量q2 ce 所以 c项正确 图1图2 考查点含电容电路 解题关键画出开关s闭合与断开时的等效电路图 求出电容器两端的电压 易错警示化简电路时电势排列法与电流分支法结合使用 不易出错 考点一部分电路的基本概念和规律1 2017上海单科 9 4分 将四个定值电阻a b c d分别接入电路 测得相应的电流 电压值如图所示 其中阻值最接近的两个电阻是 a a和bb b和dc a和cd c和d b组自主命题 省 区 市 卷题组 答案a本题考查u i图像的意义 根据r 知 定值电阻的u i图线的斜率表示定值电阻的阻值 在u i图中分别连接o与4个点 根据它们的倾斜度可知 a和b的阻值最接近 故选a 方法技巧图像题的解决方法图像题是物理中最常见的题型之一 解题步骤是 一看轴 即看清横轴及纵轴的意义 二看点 即看清图像中坐标点的位置 三看斜率 即看清斜率的意义及大小 四看面 即看清图像与坐标轴所包围面积的意义 2 2016上海单科 18 4分 多选 如图所示电路中 电源内阻忽略不计 闭合开关 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据题意 由于电源内阻不计 电压表的示数总是不变 故选项a错误 滑片滑动过程中 变阻器r1的等效阻值r1 先增大后减小 又r1 r2两端总电压不变 且r1 r1 所以电流表示数先减小后增大 故选项b c正确 由于电压表示数没有变化 故选项d错误 3 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 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 nevd 答案c金属棒的电阻r 自由电子定向移动形成的电流i nesv 金属棒两端电压u ir 故金属棒内的电场强度e nev 选项c正确 4 2015北京理综 19 6分 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 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 a 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设电流表的内阻为ra 则r1 ra r2 2ra 将接线柱1 2接入电路时 流过接线柱1的电流i1 3i0 其中i0为流过电流表a的电流 因此每一小格表示0 06a 将接线柱1 3接入电路时 流过接线柱1的电流i1 3i0 其中i0为流过电流表a的电流 因此每一小格表示0 06a 选项a b d错误 c正确 5 2014上海单科 18 4分 多选 如图 电路中定值电阻阻值r大于电源内阻阻值r 将滑动变阻器滑片向下滑动 理想电压表v1 v2 v3示数变化量的绝对值分别为 u1 u2 u3 理想电流表a示数变化量的绝对值为 i 则 a a的示数增大b v2的示数增大c u3与 i的比值大于rd u1大于 u2 答案acd滑动变阻器的滑片向下滑动 导致滑动变阻器连入电路的阻值变小 总电阻变小 又电源电动势不变 则电流变大 即电流表示数变大 选项a对 电压表v1测量定值电阻r两端的电压 因电流变大 所以v1示数增大 电压表v2测量定值电阻和滑动变阻器两端的总电压即路端电压 示数变小 选项b错 u1 i r u2 i r 所以 u1 u2 选项d对 电压表v3测量滑动变阻器两端的电压 电压表v3示数的变化量 u3 i r r 所以 r r r 选项c对 考点二闭合电路欧姆定律6 2016北京理综 19 6分 某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻 他们提出的实验方案中有如下四种器材组合 为使实验结果尽可能准确 最不可取的一组器材是 a 一个安培表 一个伏特表和一个滑动变阻器b 一个伏特表和多个定值电阻c 一个安培表和一个电阻箱d 两个安培表和一个滑动变阻器 答案d根据u e ir 要测出e和r 就要同时测出u和i a b c三个选项都能满足要求 d选项只能测出电流i 不能测出电压u 所以选d 解题方法测量电源的电动势和内阻有多种方法 最常用的方法有 1 伏安法 电路如图1所示 图1 2 伏阻法 电路如图2所示 图2 3 安阻法 电路如图3所示 图3 7 2016江苏单科 8 4分 多选 如图所示的电路中 电源电动势为12v 内阻为2 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10vb 电源的总功率为10wc a b间电压的大小为5vd a b间用导线连接后 电路的总电流为1a 答案ac外电路的总电阻r 10 由闭合电路欧姆定律可得电路中的总电流i 1a 因此路端电压u e ir 12v 1 2v 10v a选项正确 电源的总功率p ei 12w b选项错误 由图 a 可知uab uao ubo 15 0 5v 5 0 5v 5v 故选项c正确 当a b间用导线连接后 其等效电路如图 b 所示 电路中的外电阻r 7 5 电路中总电流i a 1a d选项错误 图 a 图 b 方法技巧两部分电路间的电势差uab a b 可知uab a b o o a o b o uao ubo 8 2018北京理综 23 18分 如图1所示 用电动势为e 内阻为r的电源 向滑动变阻器r供电 改变变阻器r的阻值 路端电压u与电流i均随之变化 1 以u为纵坐标 i为横坐标 在图2中画出变阻器阻值r变化过程中u i图像的示意图 并说明u i图像与两坐标轴交点的物理意义 2 a 请在图2画好的u i关系图线上任取一点 画出带网格的图形 以其面积表示此时电源的输出功率 b 请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件 3 请写出电源电动势定义式 并结合能量守恒定律证明 电源电动势在数值上等于内 外电路电势降落之和 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 r 当外电路电阻r r时 电源输出的电功率最大 为pmax 3 电动势定义式e 根据能量守恒定律 在题图所示电路中 非静电力做功w产生的电能等于在外电路和内电路产生的电热 即w i2rt i2rt irq irq得e ir ir u内 u外 试题评析闭合电路及u i图像 1 本题考查闭合电路中路端电压u随干路电流i变化的关系图线 电源的输出功率及其最大值 以及最大值的产生条件 考查内容为教材的基本知识 此题作为一道高考中分值不小的计算题 提示考生要注重基本知识的学习 2 电动势是电源的最基本特征量 在学习中学生不仅仅要掌握其定义式 更要深刻理解其内含 并能灵活应用 考点一部分电路的基本概念和规律1 2013江苏单科 4 3分 在输液时 药液有时会从针口流出体外 为了及时发现 设计了一种报警装置 电路如图所示 m是贴在针口处的传感器 接触到药液时其电阻rm发生变化 导致s两端电压u增大 装置发出警报 此时 a rm变大 且r越大 u增大越明显b rm变大 且r越小 u增大越明显c rm变小 且r越大 u增大越明显d rm变小 且r越小 u增大越明显 c组教师专用题组 答案c当传感器接触药液时 其阻值发生变化 导致s两端电压u增大 则m两端电压减小 可知rm应变小 r与rm构成并联电路 其并联总电阻为r并 可知当r越大 rm减小相同值时 r并减小得越多 因此s两端电压增大越明显 选项c正确 2 2013安徽理综 19 6分 用图示的电路可以测量电阻的阻值 图中rx是待测电阻 r0是定值电阻 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 当通过电流表的电流为零时 测得mp l1 pn l2 则rx的阻值为 a r0b r0c r0d r0 答案c对均匀的电阻丝有r 得 对于桥式电路 当ig 0时满足 得rx r0 所以c项正确 3 2012上海单科 13 3分 当电阻两端加上某一稳定电压时 通过该电阻的电荷量为0 3c 消耗的电能为0 9j 为在相同时间内使0 6c的电荷量通过该电阻 在其两端需加的电压和消耗的电能分别是 a 3v1 8jb 3v3 6jc 6v1 8jd 6v3 6j 答案d设两次加在电阻r上的电压分别为u1和u2 通电的时间都为t 由公式w1 u1q1和w1 t可得 u1 3v 0 1 再由w2 u2q2和w2 t可求出 u2 6v w2 3 6j 故选项d正确 4 2009全国 24 15分 材料的电阻率 随温度变化的规律为 0 1 t 其中 称为电阻温度系数 0是材料在t 0 时的电阻率 在一定的温度范围内 是与温度无关的常量 金属的电阻一般随温度的增加而增加 具有正温度系数 而某些非金属如碳等则相反 具有负温度系数 利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性 可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻 已知 在0 时 铜的电阻率为1 7 10 8 m 碳的电阻率为3 5 10 5 m 在0 附近 铜的电阻温度系数为3 9 1 1 碳的电阻温度系数为 5 0 10 4 1 将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1 0m的导体 要求其电阻在0 附近不随温度变化 求所需碳棒的长度 忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化 答案3 8 10 3m 解析设所需碳棒的长度为l1 电阻率为 1 电阻温度系数为 1 铜棒的长度为l2 电阻率为 2 电阻温度系数为 2 根据题意有 1 10 1 1t 2 20 1 2t 式中 10 20分别为碳和铜在0 时的电阻率 设碳棒的电阻为r1 铜棒的电阻为r2 有r1 1 r2 2 式中s为碳棒与铜棒的横截面积 碳棒与铜棒连接成的导体的总电阻和总长度分别为r r1 r2 l0 l1 l2 式中l0 1 0m联立以上各式得 r 10 20 t 要使r不随t变化 式中t的系数必须为零 即 10 1l1 20 2l2 0 联立 式得l1 l0 代入数据解得l1 3 8 10 3m 考点二闭合电路欧姆定律5 2010课标 19 6分 电源的效率 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 a b 由图可知 a b的值分别为 a b c d 答案d电源的效率 100 100 a点对应的路端电压u为4个格 而电动势e为6个格 因此 a b点对应的路端电压为2个格 因此 b 故d项正确 6 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ekm 元电荷为e 1 求a板和b板之间的最大电势差um 以及将a b短接时回路中的电流i短 2 图示装置可看做直流电源 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 ek 请推导证明 p ek 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 见解析 解析 1 由动能定理ekm eum 可得um 短路时所有逸出电子都到达b板 故短路电流i短 ne 2 电源的电动势等于断路时的路端电压 即上面求出的um 所以e um 电源内阻r 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 eke eu设单位时间内有n 个电子到达b板 则损失的动能之和 ek n eke 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 ek 7 2013浙江理综 25 22分 为了降低潜艇噪音 提高其前进速度 可用电磁推进器替代螺旋桨 潜艇下方有左 右两组推进器 每组由6个相同的 用绝缘材料制成的直线通道推进器构成 其原理示意图如下 在直线通道内充满电阻率 0 2 m的海水 通道中a b c 0 3m 0 4m 0 3m的空间内 存在由超导线圈产生的匀强磁场 其磁感应强度b 6 4t 方向垂直通道侧面向外 磁场区域上 下方各有a b 0 3m 0 4m的金属板m n 当其与推进器专用直流电源相连后 在两板之间的海水中产生了从n到m 大小恒为i 1 0 103a的电流 设该电流只存在于磁场区域 不计电源内阻及导线电阻 海水密度 m 1 0 103kg m3 1 求一个直线通道推进器内磁场对通电海水的作用力大小 并判断其方向 2 在不改变潜艇结构的前提下 简述潜艇如何转弯 如何 倒车 3 当潜艇以恒定速度v0 30m s前进时 海水在出口处相对于推进器的速度v 34m s 思考专用 直流电源所提供的电功率如何分配 求出相应功率的大小 答案见解析 解析 1 将通电海水看成导线 所受磁场力f ibl代入数据得 f ibc 1 0 103 6 4 0 3n 1 92 103n用左手定则判断磁场对海水作用力方向向右 或与海水出口方向相同 2 考虑到潜艇下方有左 右2组推进器 可以开启或关闭不同个数的左 右两侧的直线通道推进器 实施转弯 改变电流方向 或者磁场方向 可以改变海水所受磁场力的方向 根据牛顿第三定律 使潜艇 倒车 3 电源提供的电功率中的第一部分 牵引功率p1 f牵v0根据牛顿第三定律 f牵 12ibl当v0 30m s时 代入数据得 p1 f牵v0 12 1 92 103 30w 6 9 105w第二部分 海水的焦耳热功率 对单个直线推进器 根据电阻定律 r 代入数据得 r 0 2 0 5 由热功率公式 p i2r代入数据得 p单 i2r 5 0 105wp2 12 5 0 105w 6 0 106w第三部分 单位时间内海水动能的增加值设 t时间内喷出海水的质量为mp3 12 考虑到海水的初动能为零 ek ek mm mbcv水对地 tp3 12 12 mbc 4 6 104w 8 2012四川理综 23 16分 四川省 十二五 水利发展规划指出 若按现有供水能力测算 我省供水缺口极大 蓄引提水是目前解决供水问题的重要手段之一 某地要把河水抽高20m 进入蓄水池 用一台电动机通过传动效率为80 的皮带 带动效率为60 的离心水泵工作 工作电压为380v 此时输入电动机的电功率为19kw 电动机的内阻为0 4 已知水的密度为1 103kg m3 重力加速度取10m s2 求 1 电动机内阻消耗的热功率 2 将蓄水池蓄入864m3的水需要的时间 不计进 出水口的水流速度 答案 1 1 103w 2 2 104s 解析 1 设电动机的电功率为p 则p ui 设电动机内阻r上消耗的热功率为pr 则pr i2r 代入数据解得pr 1 103w 说明 式各2分 式3分 2 设蓄水总质量为m 所用抽水时间为t 已知抽水高度为h 容积为v 水的密度为 则m v 设质量为m的河水增加的重力势能为 ep 则 ep mgh 设电动机的输出功率为p0 则p0 p pr 根据能量守恒定律得p0t 60 80 ep 代入数据解得 t 2 104s 说明 式各1分 式各2分 式3分 考点一部分电路的基本概念和规律1 2017内蒙古巴彦淖尔临河一中月考 5 如图所示 电阻r1 20 电动机的绕组r2 10 当开关s断开时 电流表的示数是1 5a 当开关s闭合后 电动机转动起来 电路两端的电压不变 此时电流表示数为3 5a 则电动机的绕组的热功率是 a 40wb 4wc 90wd 9w 三年模拟 a组2016 2018年高考模拟 基础题组 答案a开关断开时 由欧姆定律可知 电压u ir1 1 5 20v 30v 当开关闭合时 流过r1的电流不变 则由并联电路特点可知 流过电动机的电流im 3 5a 1 5a 2a 则电动机的热功率pq r2 22 10w 40w 故a正确 考点二闭合电路欧姆定律2 2018云南曲靖一中4月质量监测七 17 电动势为e 内阻为r的电源与定值电阻r1 r2及滑动变阻器r连接成如图所示的电路 闭合开关 当滑动变阻器的触头由中点滑向a端时 下列说法错误的是 a 定值电阻r1的电功率增大b 电压表和电流表读数都减小c 电压表的示数变化绝对值与电流表的示数变化绝对值之比等于r2d r中电流变化的绝对值大于电流表读数变化的绝对值 答案c当滑动变阻器的滑动触头由中点向a端滑动时 变阻器接入电路的电阻变小 由 并同串反 知 电流表读数减小 电源输出电流增大 定值电阻r1的电功率增大 电源路端电压减小 电压表示数减小 故a b正确 电路总电流增大 r2中电流减小 r中电流增大 故r中电流变化的绝对值减去r2中电流变化的绝对值应等于总电流的增大量 所以r中电流变化的绝对值大于r2中电流变化的绝对值 故d正确 因为u u1 ir2 u1变化 所以 r2 c错误 3 2017四川资阳二诊 20 多选 如图所示 电源电动势e 12v 内阻r 3 r0 2 直流电动机内阻r0 1 额定输出功率p0 2w 调节滑动变阻器r1可使甲电路输出功率最大 调节r2可使乙电路输出功率最大且此时电动机刚好正常工作 则 a 甲电路中当r1 1 时 定值电阻r0的功率最大b 甲电路中当r1 1 时 电源的输出功率最大c 乙电路中当r2 1 5 时 电源的输出功率最大d 乙电路中当r2 2 时 电源的输出功率最大 答案bc甲电路中 当r1 0时 电路电流最大 定值电阻r0的功率最大 故a错 当内外电路电阻相等时 电源的输出功率最大 当r1 1 时 r1 r0 r 故b对 对于乙电路 当输出功率最大时 电路中电流为i 2a ur2 e ir ir2 解得r2 1 5 故c对 d错 4 2016云南师范大学附中适应性月考 六 16 如图所示 电源电动势为e 内阻为r 平行板电容器两金属板水平放置 开关s是闭合的 两板间一质量为m 电荷量为q的油滴恰好处于静止状态 g为灵敏电流计 则下列说法正确的是 a 若电阻r2短路 油滴向上加速运动 g中有从b到a的电流b 在将滑动变阻器滑片p向下移动的过程中 油滴向下加速运动 g中有从a到b的电流c 在将滑动变阻器滑片p向上移动的过程中 油滴仍然静止 g中有从a到b的电流d 在将s断开后 油滴仍保持静止状态 g中无电流通过 答案b若电阻r2短路 则电容器两极板间的电压为零 油滴向下运动 a错误 滑片向下滑动 变阻器接入电路的电阻减小 并联电阻减小 并联部分电压减小 电容器上极板带正电 电容器放电 g中有从a到b的电流 电容器两极板间电场强度减小 油滴向下加速运动 b正确 在p向上移动的过程中 滑动变阻器连入电路的电阻增大 故并联电阻增大 所以并联部分电压增大 电容器处于充电状态 g中有从b至a的电流 电容器两极板间的电场强度增大 所以油滴向上加速运动 c错误 将s断开 电容器放电 g中有从a到b的电流 电容器两极板间的电场强度减小 故油滴不能保持静止状态 会向下运动 d错误 b组2016 2018年高考模拟 综合题组 时间 15分钟分值 24分 选择题 每题6分 共24分 1 2018云南昆明一中七模 16 如图所示 平行金属板中带电油滴p处于静止状态 不考虑电流表和电压表对电路的影响 r1的阻值和电源内阻r相等 当滑动变阻器的滑片向a端移动时 a r2上消耗的功率逐渐增大b 质点p将向下运动c 电源的输出功率逐渐增大d 电压表与电流表示数变化量的绝对值之比不变 答案d当滑动变阻器的滑片向a端移动时 电阻增大 电流减小 r2上消耗的功率逐渐减小 故a错 电容器两端电压增大 质点p将向上运动 故b错 由于外电路的总电阻增大 且始终大于电源的内电阻 电源的输出功率逐渐减小 故c错 电压表与电流表示数变化量的绝对值之比始终等于r1 r 故d正确 2 2017四川自贡一诊 18 图示电路中 电源电动势为e 内阻为r r1 r2为定值电阻 r3为可变电阻 c为电容器 在可变电阻r3由较大逐渐变小的过程中 a 电容器充电b 流过r2的电流方向是由b到ac 电容器的电荷量在逐渐减小d 电源内部消耗的功率变小 答案cr3由较大逐渐变小的过程中 电路中总电阻减小 由闭合电路欧姆定律可知电路中电流增大 内电压及r1两端的电压增大 则r3两端的电压减小 电容器两端的电压减小 电容器电荷量减小 故电容器放电 流过r2的电流方向是由a到b 故c正确 a b