2020届新考案高考物理总复习教师用书：第十单元 恒定电流 第1讲 Word版含解析.pdf
近几年高考对本章内容的考查,主要涉及电路的分析与计算,包含欧姆定律的应用问题、动态分析问 题、故障判断问题、含容电路问题、电功和电功率问题的处理方法等,题型以选择题为主;另外本章知识常 与电场、电磁感应、交流电等知识综合,常考计算题。实验部分则以 基本仪器的使用和实验设计为主,题型以填空题的形式出现。 预计 2020 年高考命题的重点仍将考查基本概念、规律的理解和应用,特别要关注与实际生活联系紧密 的电路分析和计算问题;实验则考查基本仪器的使用,对实验原理的理解,实验数据的分析和处理等。 第 1 讲 电阻定律 闭合电路的欧姆定律 1电路的基本概念和规律 (1)三个电流表达式的比较 公式 适用范 围 字母含义公式含义 定 义 式 I= 一切 电路 q为时间t内通过 导体横截面的电荷 量 反映了I的大小,但不能说Iq或I q t 1 微 观 式 I= nqSv 一切 电路 n:导体单位体积内 的自由电荷数 q:每个自由电荷的 电荷量 S:导体横截面积 v:电荷定向移动速 率 从微观上看n、q、S、v决定了I的大小 决 定 式 I= 金属、 电解液 U:导体两端的电压 R:导体本身的电阻 I由U、R决定 IU,I 1 (2)公式R=与R=的比较 比较项目R= R= 意义电阻的决定式电阻的定义式 理解 说明导体的电阻由 、l、S决定,即与 l成正比,与S成反 比 提供了一种测量电阻的方法(伏安法),不能认为R与U成正比,与I成反比 适用范围 只适用于粗细均匀 的金属导体或浓度 均匀的电解液 适用于任何纯电阻导体 (3)电阻的串联、并联 串联电路并联电路 电路 电流I=I1=I2=InI=I1+I2+In 电压U=U1+U2+UnU=U1=U2=Un 总电阻R总=R1+R2+Rn=+ 1 总 1 1 1 2 1 功率分 配 = 1 2 1 2 = 1 2 2 1 (4)电功和电热、电功率和热功率的区别与联系 意义公式联系 电 功 电流在 一段电 路中所 做的功 W=UIt 电 热 电流通 过导体 产生的 热量 Q=I2Rt (焦耳定律) 电 功 率 单位时 间内电 流所做 的功 P=UI 【易错警示】 含有直流电动机的电路不能简单地认为它一定是一个非纯电阻电路,要从纯电阻电路 和非纯电阻电路在能量转化的区别上加以区分。若电动机不转(如电动机转子被卡住),则没有电能转化为机 械能,此时电能全部转化为内能,电路中虽然有电动机,但此时的电路仍可当作纯电阻电路处理。 1.1 (2018 湖南常德二模)安培提出了著名的分子电流假说,根据这一假说,电子绕核的运动可等效为环形电 流。设电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动。下列关于该环形电 流的说法正确的是( )。 A.电流大小为,方向沿顺时针方向 2 B.电流大小为,方向沿顺时针方向 C.电流大小为,方向沿逆时针方向 2 D.电流大小为,方向沿逆时针方向 【答案】C 1.2 (2018 湖北随州 10 月月考)已知三个电阻R1=3 、R2=2 、R3=1 ,按如图所示连接,则哪两点间的 电阻最小?( )。 A.A与B两点间 B.B与C两点间 C.A与C两点间 D.无法判断 【答案】C 1.3 (2018 陕西西安七校联考)(多选)如图所示的电路中,输入电压U恒为 12 V,灯泡 L 上标有“6 V 12 W”字样,电动机线圈的电阻RM=0.50 。若灯泡恰能正常发光,以下说法中正确的是( )。 A.电动机的输入功率为 12 W B.电动机的输出机械功率为 12 W C.电动机的热功率为 2.0 W D.整个电路消耗的电功率为 22 W 【答案】AC 2闭合电路欧姆定律 (1)闭合电路的欧姆定律 (2)路端电压与外电阻的关系 一般 情况 U=IR=·R=,当R增大时,U增大 E R + r E 1 + r R 特殊 情况 (1)当外电路断路时,I=0,U=E (2)当外电路短路时,I短=,U=0 E r (3)路端电压跟电流的关系 关系式:U=E-Ir。 用图象表示如图所示,其中纵轴截距表示电动势,横轴截距表示短路电流,斜率的绝对值表示内阻。 (4)闭合电路的功率及效率问题 任意电路:P总=EI=P出+P内 电源总功率 纯电阻电路:P总=I2(R+r)= 2 + 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= 2 ( + )2 当R=r时,电源的输出功率最大为Pm= 2 4 当Rr时,随着R的增大输出功率越来越小 当R2R2,由此可以推断,当不用电压表测量时,R2分得的电压 小于 4 V;当把电压表并在R2上时,bc间的电阻Rbc为R2和RV的并联电阻,RbcR2 C.U1P2 B.P1=P2 C.12 【解析】由图线的交点读出,R1接在电源上时,电源的输出功率P1=U1I1=4×2 W=8 W;R2接在电源上时,电 源的输出功率P2=U2I2=2×4 W=8 W,即P1=P2,A 项错误,B 项正确;电源的效率=,效率与路端电压成 出 总 正比,R1接在电源上时路端电压大,效率高,12,C 项错误,D 项正确。 【答案】BD 5.(2018 重庆模拟)(多选)如图所示的电路中,定值电阻为R,滑动变阻器最大阻值R'=2R,电源电动势为E, 内阻r=R,灯泡 L 的电阻为R,为零刻度在中央的理想电流计,为理想电压表,在滑动变阻器的滑片P从 左端滑到右端的过程中,下列判断正确的是( )。 A.的示数先减小后增大 B.的示数先增大后减小 C.电源的输出功率先增大后减小 D.灯泡 L 先变暗后变亮 【解析】在滑动变阻器的滑片P从左端滑到右端的过程中,当滑片P滑到变阻器中点,即两边电阻均为 R时,电流计的示数为零,则的示数先减小到零后增大,A 项正确。当滑片P滑到变阻器中点,即两边电阻均 为R时,外电路的总电阻最大,此时路端电压最大,即的示数先增大后减小;当滑片P滑到变阻器中点时,R外 =R=r,此时电源的输出功率最大,则电源的输出功率先增大后减小,B、C 两项正确。当滑片P滑到变阻器最左 端时,灯泡被短路,不亮;滑片P滑到变阻器中点时,外电路电阻为R,则通过灯泡的电流IL=;当P滑到最右端 4 时,外电路电阻为,通过灯泡的电流IL=,则当滑动变阻器的滑片P从左端滑到右端的过程中,灯泡 L 一直 2 3 2 5 变亮,D 项错误。 【答案】ABC 6.(2018 上海模拟)如图所示,电路中三个电阻R1、R2和R3的阻值分别为R、2R和 4R。当开关 S1断开、S2 闭合时,电源输出功率为P0;当 S1闭合、S2断开时,电源的输出功率也为P0。则当 S1、S2都断开时电源的电 动势和总功率分别为( )。 A.3, 0R 0 2 B.2,P0 0R C.3,P0 0R D.,P0 0R 【解析】当开关 S1断开、S2闭合时,电路中电流I1=,P0=R=R;当 S1闭合、S2断开时,电路中 + 12 2 ( + )2 电流I2=,P0=×4R=×4R,联立解得r=2R,E=3;当 S1、S2都断开时,电源的总功率P= 4 + 22 2 (4 + )2 0R =P0,C 项正确。 2 1+ 2+ 3+ r 【答案】C 7.(2019 天津月考)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,为灵敏电流计。则下列说法正确的是 ( )。 A.若电阻R2断路,油滴向上加速运动,中有从b到a的电流 B.在将滑动变阻器滑片P向上移动的过程中,油滴向下加速运动,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,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,中无电流通过 【解析】若电阻R2断路,则外电路电阻变大,总电流变小,所以电容器两端的电压变大,根据Q=CU,可知电 容器要充电,所以中有从b到a的电流,由于电压增大,所以电容器两板之间的电场强度会变大,导致油滴向 上加速运动,A 项正确。在将滑动变阻器滑片P向上移动的过程中,回路中电阻变大,电流变小,所以电容器两 端的电压增大,故中有从b到a的电流,油滴要加速向上运动,B、C 两项错误。在将 S 断开后,电容器放电, 中有从a到b的电流,板间电场强度减小,则油滴向下加速运动,D 项错误。 【答案】A 1.(2016 全国卷,17)阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图甲所示电路。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( )。 甲 A.B.C.D. 2 5 1 2 3 5 2 3 【解析】S 断开时等效电路如图乙所示 乙 电容器两端电压U1=×R×= E + 2 3R 2 3 1 2 1 5 S 闭合时等效电路如图丙所示 丙 电容器两端电压 U2=×R= E + 1 2R 1 2 1 3 由Q=CU得=,故 C 项正确。 1 2 1 2 3 5 【答案】C 2.(2010 吉林卷,19)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.、 3 4 1 4 1 3 2 3 C.、D.、 1 2 1 2 2 3 1 3 【解析】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,即=,E为电源的 外 总 总电压(电动势)。在U-I图象中,纵轴截距表示电动势,根据图象可知Ua= E,Ub= E,则a=,b=,所以 A、B、 2 3 1 3 2 3 1 3 C 三项错误,D 项正确。 【答案】D 3.(2015 浙江卷,14)下列说法正确的是( )。 A.电流通过导体的热功率与电流大小成正比 B.力对物体所做的功与力的作用时间成正比 C.电容器所带电荷量与两极间的电势差成正比 D.弹性限度内,弹簧的劲度系数与弹簧伸长量成正比 【解析】根据公式P=I2R可知热功率与电流大小的平方成正比,A 项错误;功的公式W=Flcos ,其中位 移l与时间t不一定成正比,B 项错误;由公式Q=CU可知 C 项正确;弹簧的劲度系数由弹簧本身决定,与弹簧 伸长量无关,D 项错误。 【答案】C 4.(2015 安徽卷,17)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. 2 2 2Sn 【解析】欧姆定律I=,电流的微观表达式I=neSv,电阻定律R=,则金属棒内电场强度大小E= = =nev,故 C 项正确。 【答案】C 5.(2015 北京卷,19)如图所示,其中电流表的量程为 0.6 A,表盘均匀划分为 30 个小格,每一小格表示 0.02 A;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。若用电流表的表盘刻度表示流 1 2 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 0.04 A B.将接线柱 1、2 接入电路时,每一小格表示 0.02 A C.将接线柱 1、3 接入电路时,每一小格表示 0.06 A D.将接线柱 1、3 接入电路时,每一小格表示 0.01 A 【解析】当接线柱 1、2 接入电路时,R1与电流表并联,因为R1=,可知流过R1的电流为流过电流表电流 A 2 的 2 倍,所以 1、2 接线柱间的电流为通过电流表电流的 3 倍,所以每一小格是原来的 3 倍,即 0.06 A,所以 A、B 两项错误;当接线柱 1、3 接入电路时,电流表与R1并联,然后再与R2串联,串联电阻对电流无影响,与 1、2 接入电路的效果一样,所以每一小格表示 0.06 A,C 项正确,D 项错误。 【答案】C
