2024年高二物理寒假提升（人教版）第1天 电流、电能问题 (解析版)

【淘宝店铺：向阳百分百】【淘宝店铺：向阳百分百】第1天电流、电能问题（复习篇）目录考点聚焦：核心考点+高考考点，有的放矢重点速记：知识点和关键点梳理，查漏补缺难点强化：难点内容标注与讲解，能力提升学以致用：真题经典题+提升专练，全面突破核心考点聚焦1、电源和电流2、导体的电阻3、串联和并联电路4、电路中的能量转化5、闭合电路的欧姆定律6、闭合电路的动态分析7、纯电阻电路和非纯电阻电路……高考考点聚焦常考考点真题举例电学实验问题2021·山东·高考真题……电学实验问题……2022·山东·高考真题……电学实验问题……2023·山东·高考真题…………1.电流的计算公式公式含义定义式I＝eq\f(q,t)eq\f(q,t)反映了I的大小，但不能说I∝q，I∝eq\f(1,t)微观式I＝nqSv从微观上看n、q、S、v决定了I的大小决定式I＝eq\f(U,R)I由U、R决定，I∝UI∝eq\f(1,R)2.电阻定律公式决定式定义式R＝ρeq\f(l,S)R＝eq\f(U,I)区别指明了电阻的决定因素提供了一种测定电阻的方法，电阻与U和I无关适用于粗细均匀的金属导体和分布均匀的导电介质适用于任何纯电阻导体相同点都不能反映电阻的实质(要用微观理论解释)3．纯电阻电路与非纯电阻电路的比较纯电阻电路非纯电阻电路实例白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、电熨斗等工作中的电动机、电解槽、日光灯等能量转化电路中消耗的电能全部转化为内能W＝Q电路中消耗的电能除转化为内能外，还转化为其他形式的能W>Q电功的计算W＝UIt＝I2Rt＝eq\f(U2,R)tW＝UIt电热的计算Q＝UIt＝I2Rt＝eq\f(U2,R)tQ＝I2Rt电功率的计算P＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)P＝UI电热功率的计算P热＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)P热＝I2R4.闭合电路的功率和效率电源总功率任意电路：P总＝EI＝P出＋P内纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝eq\f(E2,R＋r)电源内部消耗的功率P内＝I2r＝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＝I2R＝eq\f(E2R,R＋r2)P出与外电阻R的关系电源的效率任意电路：η＝eq\f(P出,P总)×100%＝eq\f(U,E)×100%纯电阻电路：η＝eq\f(R,R＋r)×100%5.含容电路动态分析的三个步骤：第一步理清电路的串、并联关系第二步确定电容器两极板间的电压。在电容器充电和放电的过程中，欧姆定律等电路规律不适用，但对于充电或放电完毕的电路，电容器的存在与否不再影响原电路，电容器接在某一支路两端，可根据欧姆定律及串、并联规律求解该支路两端的电压U第三步分析电容器所带的电荷量。针对某一状态，根据Q＝CU，由电容器两端的电压U求电容器所带的电荷量Q，由电路规律分析两极板电势的高低，高电势板带正电，低电势板带负电【例1】．（2023春·浙江宁波·高三统考阶段练习）已知某款汽车每百公里平均油耗为7L，每升汽油8.3元，家庭用电每度（1度=1kW·h）0.52元。小明家里某款电动自行车的一些主要参数如下表所示，假定电动自行车载人行驶时，受到的阻力是人与车总重力的0.02倍，小明自身质量为60kg。下列说法正确的是（）外形尺寸1630mm×600mm×1100mm额定输出功率100~200W整车质量40kg标准载重90kg充电电压36V电池容量12A·h欠压保护31.5V过流保护6A一次充电连续行驶里程20km充电时间4~8hA．小明骑电动自行车在水平路面上以6m/s的速度匀速行驶时，电动自行车的输出功率为72WB．小明骑电动自行车在水平路面上匀速行驶时的最大速度为15m/sC．正常充电情况下，将完全没电的电池充满电至少需要耗电0.432度D．骑该电动自行车比开小汽车每行驶10km节省约3元【答案】C【详解】A．小明骑电动自行车在水平路面上匀速行驶时，有则电动自行车的输出功率为A错误；B．小明骑电动自行车在水平路面上匀速行驶时的最大速度为B错误；C．在额定电压下，将完全没电的电池充满电至少需要耗电C正确；D．骑该电动自行车每行驶10km，需要的钱数为小汽车每行驶10km，需要的钱数为骑该电动自行车比开小汽车每行驶10km节省约D错误。故选C。【例2】如图所示的电路中，电压表、电流表均视为理想电表，电源电动势E=16V，电源内阻忽略不计，电阻R=1Ω，小型直流电动机M的内阻r=0.2Ω。闭合开关S后，电动机转动，电压表示数UV=11V，电动机以v=0.5m/s匀速竖直向上提升质量为m的重物，取g=10m/s2，则（）A．电流表的示数为5A B．电动机的发热功率为5WC．电动机输出的机械功率为25W D．重物的质量为10kg【答案】ABD【详解】A．由电路中的电压关系可得电阻R的分压流过电阻R的电流即电流表的示数为5A，故A正确；B．通过电动机的电流电动机的分压输入电动机的电功率电动机的发热功率故B正确；C．电动机输出的机械功率故C错误；D．又因所以故D正确。故选ABD。【例3】（2023·全国·高三专题练习）图甲是充电宝正给一部手机充电，等效电路如图乙所示。假设充电开始后一段时间t内充电宝的输出电压U、输出电流I恒定不变。已知手机电池内阻为r、充满电后电动势为E，下列说法正确的是（

）A．充电宝的输出电压U=IrB．充满电后手机电池的电动势E=U＋IrC．在时间t内，手机电池产生的焦耳热D．在时间t内，手机电池储存的化学能E化=UIt－I2rt【答案】D【详解】A．手机电池不是纯电阻，则输出电压U≠IrA错误；B．充满电后不再有电流，则E=U，B错误；C．手机电池内阻为r，电流I，根据焦耳定律，时间t内，手机电池产生的焦耳热为I2rt，C错误；D．根据能量守恒定律，手机电池储存的化学能为UIt－I2rt，D正确。故选D。【例4】厦门中学生助手用伏安法测电阻，如果电压表、电流表均为理想电表，其读数分别为U、I，则待测电阻阻值为：Rx=。实际上电压表及电流表也是有一定内阻的，如量程为0-3V的电压表内阻一般较大，约为3kΩ，量程为0-0.6A的电流表内阻一般很小，约为0.5Ω。如图甲所示为电流表外接法，如图乙所示为电流表内接法，请回答以下问题：（1）采用图甲所示方案测电阻时，待测电阻Rx的测量值___________（填“大于”或“小于”）真实值，其原因是___________。（2）采用图乙所示方案测电阻时，待测电阻Rx的测量值___________（填“大于”或“小于”）真实值，其原因是___________。（3）厦门中学生助手测量一电阻时，不知道电阻大概阻值，因此，他采用了如图丙所示的方法。先把电压表的右端与a点连接，此时电压表示数为4.5V、电流表示数为1.8mA；再把电压表的右端与b点连接，此时电压表示数为4.6V、电流表示数为1.6mA；为了减小电阻的测量误差，他应该把电压表的右端接在___________（选填“a”或“b”）点进行实验；则圆环接入电路的两点间的电阻值为___________Ω。【答案】

小于

电压表的分流导致电流表的测量值偏大

大于

电流表的分压导致电压表的测量值偏大

b

2875【详解】（1）[1][2]由可得采用图甲所示方案测电阻时，由于电压表的分流作用，所用电流表测量的电流大于流过待测电阻的电流，所以待测电阻Rx的测量值小于真实值；（2）[3][4]由可得采用图乙所示方案测电阻时，由于电流表的分压作用，所用电压表测量的电压大于待测电阻两端的实际电压，所以待测电阻Rx的测量值大于真实值；（3）[5]由题意可得；由此可知，电压表分流明显，电流表应采用内接法，他应该把电压表的右端接在b端；[6]圆环接入电路的两点间的电阻值为一、多选题1.如图所示的电路中，电压表、电流表均视为理想电表，电源电动势E=16V，电源内阻忽略不计，电阻R=1Ω，小型直流电动机M的内阻r=0.2Ω。闭合开关S后，电动机转动，电压表示数UV=11V，电动机以v=0.5m/s匀速竖直向上提升质量为m的重物，取g=10m/s2，则（）A．电流表的示数为5A B．电动机的发热功率为5WC．电动机输出的机械功率为25W D．重物的质量为10kg【答案】ABD【详解】A．由电路中的电压关系可得电阻R的分压流过电阻R的电流即电流表的示数为5A，故A正确；B．通过电动机的电流电动机的分压输入电动机的电功率电动机的发热功率故B正确；C．电动机输出的机械功率故C错误；D．又因所以故D正确。故选ABD。2．图甲是某实验小组的同学通过实验作出的路端电压U与电流I的关系图像，图乙是该实验小组的同学通过实验作出的小灯泡L的I-U图像。下列说法中正确的是（）A．电源的电动势约为3.0VB．电源的内阻约为12.5ΩC．路端电压为2.0V时，电源效率约为50%D．将小灯泡L接在电源E两端组成闭合回路，此时小灯泡消耗的功率约为0.15W【答案】AD【详解】AB．由闭合电路的欧姆定律U=E-Ir结合图甲可知，图像的纵截距表示电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻，可得E=3.0V；故A正确，B错误；C．路端电压U=2.0V时，电源的效率为故C错误；D．在小灯泡的I-U图像上作出路端电压与电流的关系图像，如图所示两图像的交点表示工作点，则小灯泡的实际功率为P=UI=0.7×0.21W≈0.15W故D正确。故选AD。3．将一电源与电阻箱R、定值电阻R0连接成闭合回路（甲），并且R0＝2，测得电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线如图（乙）所示，由此可知（）A．电阻箱R＝1时，定值电阻R0功率取得最大值B．电源内阻一定等于5C．电源电动势为30VD．电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率大于50％【答案】CD【详解】A．电阻箱时，电路电流最大，定值电阻功率取得最大值，故A错误；B．由电阻箱功率最大的条件可知，此时满足所以电源内阻一定等于3Ω，故B错误；C．由电阻箱所消耗功率P最大值为45W可知，由得到电源电动势故C正确；D．电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率故D正确。故选CD。4．如图所示电路中，、为定值电阻，电源内阻为，闭合电键，电压表显示有读数，减小电阻的阻值，电压表示数变化量大小为，则在此过程中（）A．路端电压一定减小B．流过的电流一定减小C．通过电阻的电流变化量D．电流变化量关系【答案】AC【详解】A．由题可知，减小R的阻值，外电路总电阻减小，根据公式干路电流增大，再根据公式路端电压减小，A正确；B．R和并联，R减小，总电阻减小，总电流增大，并联部分电压减小，通过的电流减小，所以通过可变电阻R的电流增大，B错误；C．由干路电流I将增大，则电阻两端的电压将增大，依知路端电压减小，而路端电压等于外电路总电压，所以电阻两端的电压减小量小于由欧姆定律得知，通过电阻的电流增大，增大量小于，C正确；D．由干路电流I将增大，则电阻两端的电流增大，电阻两端的电压增大，再根据公式路端电压减小，则通过的电压减小，减小，因路端电流变大，则通过的电流增大，电流关系为因增大，减小，增大则，D错误；故选AC。5．如图所示，电源电动势为E，内阻为r.电路中的R2、R3分别为总阻值一定的滑动变阻器，R0为定值电阻，R1为光敏电阻（其电阻随光照强度增大而减小）.当开关S闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。下列说法中正确的是（

）A．若断开开关S，带电微粒向上运动B．只逐渐减小对R1的光照强度时，电压表示数变大，电阻R0消耗的电功率减小C．只调节电阻R2的滑动端P1向下端移动时，电压表示数不变，带电微粒向上运动D．只调节电阻R3的滑动端P2向上端移动时，电源消耗的电功率变大，电阻R3中有向上的电流【答案】BC【详解】A．只断开开关S，电容器通过R2、R3放电，所带电荷量变小，极板间场强减小，带电微粒所受向上的电场力减小，故微粒向下运动，A错误；B．只减小R1的光照强度，R1阻值变大，干路电流变小，故电阻R0消耗的功率减小，电源内阻上的电压减小，则路端电压变大，即电压表读数变大，选项B正确；C．只调节电阻R2的滑动端P1向下移动时，回路总电阻不变，干路电流不变，路端电压不变，故电压表示数不变，电容器两端的电压（即电阻R2上半段的电压）变大，极板间场强变大，微粒所受向上的电场力变大，带电微粒向上运动，C正确；D．电阻R3与电容器串联，由于电容器处于开路状态，故R2的阻值对电路没有影响，所以P2向上移动时，电源消耗的电功率不变，电阻R3中没有电流，D错误。故选BC。6．在如图所示的电路中，电源的电动势E和内阻r恒定，闭合开关S后灯泡能够发光，经过一段时间后灯泡突然变亮，若电路中仅有一处故障，则出现这种现象的原因可能是（）A．电阻R1短路 B．电阻R2断路C．电阻R2短路 D．电容器C断路【答案】AB【详解】A．若电阻R1短路，电路中总电阻减小，总电流增大，灯泡与R2并联部分的电压增大，则灯泡变亮，故A正确；B．若电阻R2断路，则电路中总电阻增大，总电流减小，R1及电源内阻分得的电压减小，灯泡两端的电压增大，故灯泡变亮，故B正确；C．若电阻R2短路，灯泡被短路，不亮，故C错误；D．若电容器C断路，对灯泡亮度没有影响，故D错误。故选AB。二、实验题1．用伏安法测定某定值电阻（内阻约为），要尽可能准确地测量这只电阻的阻值.现有器材除被测电阻外，还有如下的实验仪器：A．直流电源，电压，内阻不计；B．电压表，量程，内阻约；C．电压表，量程，内阻约；D．电流表，量程，内阻约；E.电流表，量程，内阻；F.滑动变阻器，阻值；G.电键一只、导线若干.（1）在上述仪器中，电压表应选用_____，电流表应选用______（用仪器前序号表示）。（2）请在方框内画出电路原理图_____。（3）若电流表示数为I，电压表示数为U，则_____（用题中字母表示）。【答案】

B

E

【详解】（1）[1]因为直流电源，电压，选用量程的电压表，如果电流表采用内接法，通过电流表的电流为电压表选量程，则通过待测电阻的最大电流约为在分析两个电流的量程，要精确测量，所以电压表选B。[2]电压表选量程，则通过待测电阻的最大电流约为电流表应选E。（2）[3]为了精确测量滑动变阻器应采用分压接法，因为电压表量程，如果电流表采用内接法，通过电流表的电流为也满足精确测量的要求，电路如图所示[4]根据解得2．小李在实验室测量一电阻Rx的阻值。因电表内阻未知，用如图甲所示的电路来判定电流表该内接还是外接。正确连线后，合上开关S，将滑动变阻器的滑片P移至合适位置。单刀双掷开关K掷到1，电压表的读数，电流表的示数如图乙所示，其读数___________A；将K掷到2，电压表和电流表的读数分别为，。由此可知应采用电流表___________（选填“内”或“外”）接法。【答案】

0.34

外【详解】[1]由图乙可知，电流表的量程为0.6A，最小刻度为0.02A，则电流表的读数为0.34A。[2]根据题意可得，电压表的百分比变化为电流表的百分比变化为因此可知，电压表的示数变化更明显，说明电流表的分压更严重，因此不能让电流表分压，采用外接法。3．已知一热敏电阻当温度从10℃升至60℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用下列方法测量其常温下的阻值。（1）用多用电表的欧姆挡“×10”倍率测量热敏电阻的阻值，正确操作指针偏转如图甲所示。实验小组应将倍率更换至______（选填“×100”或“×1”）倍率，正确操作并读出热敏电阻阻值；（2）实验小组在粗