四川省2019高考物理复习全辑 第2讲 恒定电流讲与练（选修3-1含解析）.doc

恒定电流李仕才选修3-1第2讲恒定电流考试内容及要求知识内容学考要求2015.10考题2016.4考题2016.10考题2017.4考题2017.11考题2018.4考题2018.6考题电源和电流b31电动势b欧姆定律、UI图象及IU图象c串联电路和并联电路c焦耳定律c10121112517导体的电阻c913闭合电路的欧姆定律c多用电表的原理a一、电源和电流1电源：通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置2电流(1)定义：通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用时间t的比值叫做电流(2)定义式：I.(3)方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向(4)电流为标量(5)单位：安培，符号是A,1 A1 C/s.例1某根导线中的电流为1.6 A，则在0.5 s内通过这根导线某一横截面的电荷量为()A0.8 C B1.2 CC0.8 K D1.2 K答案A解析由I得qIt1.60.5 C0.8 C，A选项正确二、电动势1大小：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公式：如果移送电荷q时非静电力所做的功为W，那么电动势E表示为E.3单位：伏特，符号是V.4决定因素：由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，跟外电路无关例2(2017湖州市期末)如图1所示为两节某品牌的不同型号的干电池，其上均标有“1.5 V”字样，下列说法中，正确的是()图1A两种型号的电池都有内阻而且一定相同B两种型号的电池储存的能量一定一样多C“1.5 V”表示电池供电时正负极之间的电压为1.5 VD“1.5 V”表示电池供电时每通过1 C的电荷，有1.5 J的化学能转化为电能答案D解析由题意可知，两个电池的电动势相同，都是1.5 V，但是大小不一样，所以内阻和容量不一定一样，所以A、B选项错误；供电时正负极之间的电压为电路的路端电压，因为电源有内阻存在，所以路端电压不等于电动势，所以C选项错误；电动势表征电源把其他形式的能转化为电能本领的大小，定义式是E，即每通过1 C的电荷，非静电力把1 J其他形式的能转化为电能，所以D选项正确三、欧姆定律、UI图象及IU图象1欧姆定律(1)内容：导体中的电流跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比(2)表达式：I.(3)适用范围：适用于金属导电、电解液导电的纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路)，而对气体导电、半导体导电不适用2导体的电阻R，反映导体对电流的阻碍作用R取决于电阻本身的性质，与U、I无关3导体的UI图象和IU图象图线内容IU图线(伏安特性曲线)UI图线斜率图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体电阻的倒数图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体的电阻线性元件非线性元件电阻随U的增大而增大电阻随I的增大而减小例3如图2是某导体的伏安特性曲线，下列说法正确的是()图2A导体的电阻是1.0 B导体的电阻是0.04 C导体的电阻是25 D当通过导体的电流是0.1 A时，导体两端的电压是0.5 V答案C解析由R或通过IU图象的斜率计算得导体的电阻R25 ，R不变，U与I成正比，当通过导体的电流是0.1 A时，导体两端的电压U0.125 V2.5 V，故选项C正确，A、B、D错误四、串联电路和并联电路1串联电路和并联电路的规律串联并联电路电流II1I2InII1I2In电压UU1U2UnUU1U2Un电阻RR1R2Rn电压、电流分配规律IIRI1R1I2R2InRnU2.电表的改装(1)表头在电路中相当于一个电阻，其满偏电流、满偏电压和表头内阻满足关系：UgIgRg.(2)电压表和电流表的电路结构(如图3所示)图3(3)电压表的分压原理：UUgURIg(RgR)，R.(4)电流表的分流原理：IIgIR，R.例4(2017绍兴市期中)如图4所示，有三个电阻，已知R1R2R3136，则电路工作时，电压U1U2为()图4A16B19C13D12答案D解析由题图可知R2与R3并联再与R1串联，U1为R1两端电压，U2为并联部分两端电压，由电阻关系知R23R1，R36R1，R2与R3并联总电阻R232R1，根据串联电路电压分配规律有U1U2R1R2312.例5(2017衢州市月考)有两个相同的电流表，允许通过的最大电流(满偏电流)为Ig1 mA，表头电阻Rg30 ，若改装成一个量程为3 V的电压表和一个量程为0.6 A的电流表，应分别()A串联一个2 990 的电阻和并联一个0.15 的电阻B并联一个2 990 的电阻和串联一个0.15 的电阻C串联一个2 970 的电阻和并联一个0.05 的电阻D并联一个2 970 的电阻和串联一个0.05 的电阻答案C解析若改装成一个量程为3 V的电压表需串联一个分压电阻，由UIg(RRg)得，所串联分压电阻阻值RRg 30 2 970 ；若改装成一个量程为0.6 A的电流表需并联一个分流电阻，由IgRg(IIg)R得，所并联的分流电阻R 0.05 ，故选项C正确五、焦耳定律1电功电功率(1)电功定义：电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压、电路中的电流、通电时间三者的乘积公式：WIUt.(2)电功率定义：单位时间内电流所做的功公式：PIU.2焦耳定律(1)焦耳定律内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比公式：QI2Rt.(2)热功率定义：单位时间内产生的电热公式：P热I2R.3PUI、P热I2R的区别、联系和适用范围(1)一切电路中计算电功率均可使用PUI，计算热功率均可使用P热I2R.(2)在纯电阻电路中，电功率等于热功率，即UII2R，可得UIR，即欧姆定律成立，此时UII2R.(3)在非纯电阻电路中，电功率大于热功率，即UII2R，可得UIR，故欧姆定律不成立此时P电UI，P热I2R.例6(2017丽水、衢州、湖州三地市9月质检)某学校响应国家节能减排的号召，在屋顶安装光伏电池板，如图5所示，在晴天时每块标准光伏组件输出的电功率约为200 W该学校共有60个班级，教室内的用电器相关信息如下表格所示，若当地每天等效晴天光照时间6 h，为了确保学校教室可以正常供电，安装的标准光伏组件至少需要()图5用电器日光灯风扇多媒体额定功率/W40401 000数量2461平均每日工作时间/h864A.156块 B300块C656块 D1 200块答案C解析一个教室每日用电E1(0.042480.0466114) kWh13.12 kWh60个班级每日用电E60E16013.12 kWh787.2 kW一块光伏组件每日提供电能E20.26 kWh1.2 kWh则所需光伏组件数为656 块，选项C正确例7(2018浙江“五校联考”第一次考试)电动玩具汽车的直流电动机电阻一定，当加上0.3 V电压时，通过的电流为0.3 A，此时电动机没有转动当加上3 V电压时，电流为1 A，这时电动机正常工作则()A电动机的电阻是3 B电动机正常工作时的发热功率是3 WC电动机正常工作时消耗的电功率是4 WD电动机正常工作时的机械功率是2 W答案D解析电动机线圈电阻R1 正常工作时发热功率P热I2R1 W，P总UI3 W，输出的机械功率P(31) W2 W，选项D正确六、导体的电阻1电阻定律(1)内容：同种材料的导体，其电阻R跟它的长度l成正比，与它的横截面积S成反比；导体电阻还与导体的材料有关(2)表达式：R.(3)表达式R与R的区别R是电阻的定义式，R与U、I无关R是电阻的决定式，R与、l、S有关2电阻率：反映导体的导电性能，是导体材料本身的属性，与导体的材料有关，与导体的长度、横截面积无关，一般材料的电阻率与温度有关金属的电阻率随温度的升高而增大，半导体电阻率随温度升高而减小；某些合金的电阻率几乎不随温度变化；当温度降到足够低时，某些材料的电阻率突然减到零，成为超导体例8下列叙述正确的是()A长度、横截面积都相同的导体，电阻一定相同B电阻率只是一个比例常数，没有单位C将长为l的导线从中间分开，其中长为的导线电阻和电阻率均为原来的D将长为l的导线均匀拉长为2l，则电阻变为原来的4倍答案D解析由R知材料不同的导体，即使长度、横截面积都相同，电阻也可能不相同，选项A错误；电阻率有单位，它的国际单位是m，选项B错误；电阻率由导体的材料决定，与长度无关，选项C错误；导线长度由l变为2l，则横截面积变为原来的，由R知电阻变为原来的4倍，选项D正确例9(2016浙江10月学考9)一根细橡胶管中灌满盐水，两端用短粗铜丝塞住管口管中盐水柱长为40 cm时测得电阻为R，若溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同现将管中盐水柱均匀拉长到50 cm(盐水体积不变，仍充满橡胶管)则盐水柱电阻变为()A.R B.RC.R D.R答案D解析由于盐水柱总体积不变，设40 cm长时的横截面积为S.则长度变为50 cm后，横截面积SS，根据电阻定律R，得RR，选项D正确七、闭合电路的欧姆定律1内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电阻之和成反比2表达式：(1)I，此式适用于纯电阻电路(2)EUU内适用于任意电路UEIr适用于任意电路3路端电压与外电阻的关系(1)当外电阻R增大时，I减小，内电压减小，路端电压U增大当外电路断开时，I0，UE.(2)当外电阻R减小时，I增大，内电压增大，路端电压U减小当电源两端短路时，外电阻R0，I，U0.4路端电压U与电流I的关系(1)关系式UEIr(2)UI图象是一条直线，纵截距为电动势，横截距为短路电流(纵坐标从0开始变化时)，直线的斜率的绝对值等于电源的内阻，如图6所示图6例10(2017嘉兴市学考模拟)许多人造卫星都用太阳能电池供电，太阳能电池由许多片电池板组成某电池板不接负载时的电压是600 mV，短路电流是30 mA.则以下结论错误的是()A这块电池板的内阻是2 B这块电池板的内阻是20 C这块电池板的电动势为600 mVD太阳能电池是把太阳能转化为电能答案A解析当不接负载时，I0，UE600 mV，C正确；短路时R0，EI短r，r20 ，A错误，B正确；太阳能电池是把太阳能转化为电能，D正确例11(2017浙江学考模拟)如图7所示为两个独立电路A和B的路端电压U与其总电流I的关系图线，则下列判断错误的是()图7A路端电压都为U1时，它们的外电阻相等B电流都为I1时，两电源内电压相等C电路A的电源电动势大于电路B的电源电动势DA中电源的内阻大于B中电源的内阻答案B解析在路端电压与总电流的关系图线(UI图线)中，图线在U轴上的截距表示电源电动势E，图线斜率的绝对值表示电源的内阻，可见EAEB，rArB.图中两直线的交点坐标为(I1，U1)，由R可知，路端电压都为U1时，它们的外电阻相等，由UIr可知，电流都为I1时，因r不相等，故两电源内电压不相等，所以选项A、C、D正确，B错误八、多用电表的原理1多用电表的面板：如图8所示，多用电表具有用途多、量程多等优点，是生产生活中必备的常用仪器，可以用来测量电压、电流、电阻等电学量，通过选择开关的调整可实现不同物理量及量程(或倍率)的测量与选择图82刻度特点测电阻时，多用电表也称为欧姆表，欧姆表刻度盘位于表盘最上方，欧姆表刻度分布是不均匀的，其零刻度在表盘最右端，直流电流表、电压表刻度盘是均匀的例12如图9所示，在使用多用电表前，发现指针不在左边“0”刻度线处，应调整多用电表中的()图9AA部件 BB部件CC部件 D同时调整A和B部件答案A1(2017嘉兴市期中)如图10所示是一款MP4播放器，随着这种产品的出现，人们可以在旅途中观看电影，让原本枯燥的旅途变得充满乐趣MP4的充电电池多为锂电池，假设锂电池的充电电流为500 mA，则以下说法正确的是()图10A充电时1 s内通过电池某一横截面的电荷量为500 CB该电池的电动势为220 VC充电过程把其他形式的能转化为电能D该电池内部也是由导体组成，所以有内阻答案D解析根据电流的定义式：I，可知充电时1 s内通过电池某一横截面的电荷量为qIt1500103 C0.5 C，故A错误；该电池的电动势小于220 V，一般为3 V，故B错误；在电池充电过程中，将电能转化为化学能储存起来，故C错误；该电池内部也是由导体组成，所以有内阻，故D正确2(2018宁波市重点中学期末热身联考)某同学从电子市场购买了一款手机电池，如图11所示，根据电池上的标识，该电池一次可以提供的最大电能约为()HEDY手机专用锂电池产品型号：BS201208C充电限制电压：4.2 V产品规格：3.7 V/2 000 mAh执行标准：GB/T 182872图11A8.4103 J B7.4103 JC2.6104 J D3.0104 J答案C解析该电池能提供的最大电能WEQ3.723.6103 J2.664104 J，故选C.3(2018浙江6月学考13)两根材料和长度均相同的合金丝a、b的伏安特性曲线分别如图12中A、B所示，则a、b电阻Ra、Rb以及横截面积Sa、Sb的关系正确的是()图12ARaRb、SaSbBRaRb、SaSbCRaSbDRaRb、SaRb，而根据电阻定律R可知SbSa，故选B.4(2018浙江4月学考5)杭州市正将主干道上的部分高压钠灯换成LED灯，已知高压钠灯功率为400 W，LED灯功率为180 W，若更换4 000盏，则一个月可节约的电能约为()A9102 kWhB3105 kWhC6105 kWhD11012 kWh答案B解析每盏灯每天工作约10小时，每天节省电能E1(0.40.18)4 00010 kWh8.8103 kWh，一个月节省电能E30E13105 kWh.5(2018浙江名校联盟第一次联考)一个微型吸尘器的直流电动机的额定电压为U，额定电流为I.线圈电阻为R，将它接在电动势为E，内阻为r的直流电源两极间，电动机恰好能正常工作，则()A电动机消耗的总功率为I2RB电动机消耗的热功率为C电源的输出功率为EID电动机输出的机械功率为UII2R答案D6小吴同学设计了一种烟雾警报装置，其设计原理如图13所示M为烟雾传感器，其阻值RM随着烟雾浓度的变化而变化，R为定值电阻当装置所在区域出现烟雾且浓度增大时，将导致a、b两端电压减小，触发警报装置发出警报则烟雾浓度增大时()图13ARM增大，电流表示数增大BRM增大，电流表示数减小CRM减小，电流表示数增大DRM减小，电流表示数减小答案C解析UEIr，U减小，E、r不变，故I增大，由I得，RM减小，故C项正确7(2018浙江省名校联盟第三次联考)硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点如图14所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图象(电池电动势不变，内阻不是常量)，图线b是某电阻R的UI图象，倾斜虚线是过a、b交点的图线a的切线在某光照强度下将它们组成闭合回路时，下列相关叙述说法正确的是()图14A此时硅光电池的内阻为12.5 B此时硅光电池的输出功率为0.2 WC此时硅光电池的总功率为0.72 WD此时硅光电池的输出效率为40%答案C解析由题图图象知E3.6 V，硅光电池与电阻组成闭合电路时外电压U2 V，电流I0.2 A.由EUIr知，r8 ，A错误；此时电池的输出功率P出UI20.2 W0.4 W，B错误电池的总功率P总EI3.60.2 W0.72 W，C正确；电池的效率100%100%40%，D错误1(2017浙江11月学考1)下列物理量中属于矢量的是()A速率 B电势C电流 D位移答案D解析瞬时速度的大小称为速率，为标量，故A错误；电势、电流都是只有大小的标量，故B、C错误；位移既有大小又有方向，是矢量，故D正确2如图1所示是某一电器的铭牌从铭牌上的信息可推断该铭牌对应的电器可能是()答案A解析根据铭牌读出用电器的功率为24 W，选项中电饭煲、电熨斗、电水壶都是大功率用电器，只有电风扇的功率较小，故选项A正确3(2017浙江“七彩阳光”联考)一只“220 V1 210 W”的特制金属灯丝灯泡与电流表串联，并将它们接到40 V的直流电源上，电流表的读数是以下的哪个值()A等于1 A B大于1 AC小于1 A D无法确定答案B4(2017浙江学考模拟)电阻R1阻值为6 ，与电阻R2并联后接入电路中，通过它们的电流之比I1I223，则电阻R2的阻值和总电阻的阻值分别是()A4 2.4 B4 3.6 C9 3.6 D9 4.5 答案A解析由并联电路特点知R1I1R2I2，所以R2R14 ，R总2.4 ，故选项A正确5(2017浙江11月学考12)小明同学家里部分电器的消耗功率及每天工作时间如下表所示，则这些电器一天消耗的电能约为()电器消耗功率/W工作时间/h电茶壶2 0001空调1 2003电视机1002节能灯164路由器924A.6.1103 W B6.1103 JC2.2104 W D2.2107 J答案D解析每天消耗的电能为W2 kW1 h1.2 kW3 h0.1 kW2 h0.016 kW4 h0.009 kW24 h6.08 kWh2.2107 J，故选D.6(2017浙江名校协作体模拟)如图2，有两个同种材料制成的导体，两导体为横截面均为正方形的柱体，柱体高均为h，大柱体横截面边长为a，小柱体横截面边长为b，则()图2A从图示电流方向看大柱体与小柱体的电阻之比为abB从图示电流方向看大柱体与小柱体的电阻之比为11C若电流方向竖直向下，大柱体与小柱体的电阻之比为abD若电流方向竖直向下，大柱体与小柱体的电阻之比为a2b2答案B7某同学将标称值为“220 V100 W”的灯泡A和标称值为“220 V40 W”的灯泡B串联接入电路，发现灯泡B反而比灯泡A更亮，对该现象的分析正确的是()A流过灯泡B的电流较灯泡A更大B加在灯泡B两端的电压较灯泡A更高C灯泡B的电阻较灯泡A更小，所以流过的电流更大D这种现象不正常，可能标称值有误答案B解析串联电路中电流处处相等，灯泡A和灯泡B串联，电流相等，B两端的电压大，实际功率大，灯泡B比灯泡A更亮，故选B.8.(2016浙江10月学考11)如图3为一种服务型机器人，其额定功率为48 W，额定工作电压为24 V机器人的锂电池容量为20 Ah.则机器人()图3A额定工作电流为20 AB充满电后最长工作时间为2 hC电池充满电后总电荷量为7.2104 CD以额定电流工作时每秒消耗能量为20 J答案C解析根据PUI可知，额定电流为2 A，选项A错误；电池的容量为20 Ah，即在额定电流2 A下工作时，能够工作的最长时间为10 h，选项B错误；电池充满电后的总电荷量为qIt7.2104 C，选项C正确；在额定电流下，机器人的功率为48 W，即每秒消耗能量48 J，选项D错误9(2017嘉兴市基础检测)锂电池能量密度高，绿色环保现用充电宝为一手机锂电池(如图4甲)充电，等效电路如图乙所示，充电宝的输出电压为U，输出电流为I，该锂电池的内阻为r，则()图4A充电宝输出的电功率为UII2rB电能转化为化学能的功率为UIC锂电池产生的热功率为I2rD锂电池产生的热功率为答案C解析充电宝的输出功率为UI，锂电池的热功率为I2r，则电能转换为化学能的功率为UII2r，非纯电阻电路中I2r，故C正确10如图5所示是一个电热水壶的铭牌，小沈同学利用所学知识，结合该铭牌上获取的信息，得出该电热水壶()图5A正常工作时的电流约为6.8 AB正常工作5 min耗电约0.5 kWhC只能在直流电下工作D只能在220 V电压下工作答案A解析I A6.8 A，A项正确；WPt0.125 kWh，B项错误；由铭牌可知交流220 V是电热水壶正常工作时的电压，故C、D项错误11.(2017浙江学考模拟)如图6所示是某电源的路端电压与电流的关系图象，下面结论正确的是()图6A电源的电动势为6.0 VB电源的内阻为12 C电源的短路电流为0.5 AD电流为0.3 A时的外电阻是8 答案A解析因电源的UI图象纵轴坐标不是从零开始，故纵轴上的截距虽为电源的电动势，即E6.0 V，但横轴上的截距0.5 A并不是电源的短路电流，内阻应按斜率的绝对值计算，即r| 2 .由闭合电路欧姆定律可得电流I0.3 A时，外电阻Rr18 .A正确，B、C、D错误12(2017宁波市效实中学期中)如图7所示，电阻R1、R2、R3的阻值相等，电源的内阻不计，开关S接通后流过R2的电流是S接通前的()图7A. B. C. D.答案B解析设电源电动势为E，R1R2R3R，则S接通时，I2，S接通前，I2，所以，故B项正确13(2018浙江6月学考17)不切断电源只按下遥控器的待机键，电视机即进入待机模式家用电视机待机功率约0.5 W，假设每户家庭使用1台电视机，如果在不使用电视机时及时切断电源，则我国一年因此节省的电能最接近()A1107 kWhB1108 kWhC1109 kWhD11010 kWh答案C14(2018新昌中学考前模拟)如图8所示是某直流电路中电压随电流变化的图象，其中a、b分别表示路端电压、负载电阻上电压随电流变化的情况，下面说法正确的是()图8A阴影部分的面积表示电源的输出功率B阴影部分的面积表示电源的内阻上消耗的功率C当满足时，电源的效率最高D当满足时，电源的效率小于50%答案A解析交点坐标为(U，I)，U为外电压，I是电路中电流，题图阴影部分面积为输出功率，PUI，A正确，B错误；效率100%100%，故U越大，即越大，效率越高，C、D错误15QQ是一款流行的互联网即时通讯工具，具有“在线时长”功能，用户通过积累在线时长可以获得更高等级、享受更多服务，许多网友为追求虚拟的等级而纯粹地开机在线，造成大量的电能浪费如图9所示是某网友QQ界面的电脑屏幕抓拍图，假定QQ用户使用的台式电脑功率约为200 W，请你估算他升到下一级还要消耗多少电能()图9A0.2 kWh B2 kWhC20 kWh D200 kWh答案B解析由题图可知，该网友升到下一等级的剩余时间为t10 h，台式电脑的功率约为P200 W0.2 kW，所以消耗的电能为WPt0.2 kW10 h2 kWh，故选项B正确16(2017台州9月质检)竖直放置的一对平行金属板A和B，在A极板上用绝缘线悬挂了一个带正电的小球，将平行金属板按图10所示的电路图连接当滑动变阻器R的滑片在a、b两个位置时，电流表的读数分别为I1、I2，稳定后绝缘线与左极板的夹角分别为1、2，则()图10A12，I1I2 B12，I1I2C12，I1I2 D12，I1I2答案C解析滑片滑动时不改变滑动变阻器接入电路的阻值，故电路中的电流不变；电容器两端电压等于滑片左侧电阻两端电压，故滑片从a向b滑时U增大，板间电场强度增大，增大，故C正确