（北京专用）2020届高考物理一轮复习 专题十 恒定电流课件

高考物理(北京市选考专用)专题十恒定电流考点一部分电路的基本概念和规律五年高考A组自主命题·北京卷题组1.(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0.01A12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。122.[2014北京理综,24(2)]若导线MN的质量m=8.0g、长度L=0.10m,感应电流I=1.0A,假设一个原子贡献1个自由电子,计算导线MN中电子沿导线长度方向定向移动的平均速率ve(下表中列出一些你可能会用到的数据)。阿伏加德罗常数NA6.0×1023mol-1元电荷e1.6×10-19C导线MN的摩尔质量μ6.0×10-2kg/mol答案7.8×10-6m/s解析导线MN中含有的原子数为N= NA因为一个金属原子贡献一个电子,所以导线MN中的自由电子数也是N。导线MN单位体积内的自由电子数n= 其中,S为导线MN的横截面积。因为电流I=nveSe所以ve= = = 解得ve=7.8×10-6m/smμNSLInSeILNeAILμmNe3.(2016课标Ⅱ,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. 25123523B组统一命题·课标卷题组答案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=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21515131312QQ35方法技巧化简电路时会熟练应用电势排列法,才能又准又快地画出等效电路。评析本题为恒定电路中含容电路问题,考查考生化简电路的能力及对串并联电路相关问题的计算能力。属于中等难度的题。考点二闭合电路欧姆定律自主命题·北京卷题组1.(2011北京理综,17,6分)如图所示电路,电源内阻不可忽略。开关S闭合后,在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中()A.电压表与电流表的示数都减小B.电压表与电流表的示数都增大C.电压表的示数增大,电流表的示数减小D.电压表的示数减小,电流表的示数增大答案A在变阻器R0的滑动端向下滑动过程中,其连入电路的有效电阻减小,则R总减小,由I= 可知I增大,由U内=Ir可知U内增大,由E=U内+U外可知U外减小,故电压表示数减小。由U1=IR1可知 增大,由U外= +U并可知U并减小,由I2= 可知电流表示数变小,故A正确。ERr总1RU1RU2UR并2.(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2ERr222ErRrR24ErE= 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Wq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。3.(2019江苏单科,3,3分)如图所示的电路中,电阻R=2Ω。断开S后,电压表的读数为3V;闭合S后,电压表的读数为2V,则电源的内阻r为 () A.1ΩB.2ΩC.3ΩD.4Ω教师专用题组答案A本题考查了欧姆定律内容,有利于培养学生的推理能力,体现了核心素养中的科学思维和科学态度要素。若断开S,则电压表的示数等于电源电动势E,则E=3V。若闭合S,据串联电路电压分配关系可得 = ,且U=2V,R=2Ω,得出r=1Ω,故选项A正确。UERRr关键提示电压表的读数为路端电压,而当断开S时,外电路电阻R外无穷大,此时可以认为电压表的读数就等于电池的电动势。考点一部分电路的基本概念和规律三年模拟A组2017—2019年高考模拟·考点基础题组1.(2019北京石景山期末,8)某小灯泡的一段伏安特性曲线如图所示,当通过灯泡的电流由0.10A变为0.15A时,灯泡的电阻变化了 () A.10ΩB.30ΩC.40ΩD.60Ω答案AR= ,将U-I图像中(0.10A,3.0V),(0.15A,6.0V)代入得R1= Ω=30Ω,R2= Ω=40Ω,因此电阻变化了10Ω。UI3.00.106.00.15易错警示电阻的定义式是R= ,可由U-I图像中每点到原点的连线对应斜率表示,而不是由该点的切线斜率表示。UI2.(2018北京石景山一模,19)两个电压表V1和V2是由完全相同的两个电流表改装而成的,V1量程是5V,V2量程是15V。现把V1和V2串联起来测量15V~20V电压。下列说法中正确的是 ()A.V1和V2的示数相同B.V1和V2指针偏转的角度相同C.V1和V2示数不同,指针偏转的角度也不同D.V1和V2的示数与V1和V2的内阻成反比答案B由于V1和V2是由完全相同的两个电流表改装而成的,当它们串联起来测电压的时候,通过它们的电流大小相等,故指针偏转的角度相同,示数与内阻成正比,并不相同。解题关键熟悉电表改装的原理,知道串联电路的特点。3.(2018北京朝阳二模,19)为了确定一个标有“3.8V,0.3A”的小灯泡的电阻,小明和小华两位同学分别采用了不同的方法:小明同学用多用电表的欧姆挡测量,测量结果R1=2Ω;小华同学由R= 计算可得其阻值R2≈13Ω。小明同学的操作过程无误,但R1和R2存在明显差异。对此,下列说法正确的是 ()A.小明同学的方法错误,因为测量时没有电流通过小灯泡B.小华同学的方法错误,因为小灯泡的电阻不能用R= 来计算C.两位同学的方法都正确,因为多用电表的欧姆挡的精确度不够D.两位同学的方法都正确,因为小灯泡的工作状态不同UIUI答案D小灯泡灯丝电阻在不同电压下不同,因而测得阻值不同。则D正确。易错警示多用电表使用欧姆挡时,表内部电池处于工作状态,因而A错。虽然小灯泡阻值不是定值但仍满足R= 。UI4.(2019北京朝阳期末,7)如图所示,电源内阻不可忽略。开关S闭合后,在变阻器R0的滑片向下滑动的过程中 ()A.电压表与电流表的示数都增大B.电压表与电流表的示数都减小C.电压表的示数增大,电流表的示数减小D.电压表的示数减小,电流表的示数增大答案B滑片向下滑动,则滑动变阻器接入电路的电阻减小,则总电阻减小,电路中总电流增大,内阻两端电压增大,则由闭合电路欧姆定律可知,电路的路端电压减小,故电压表示数减小;由欧姆定律可知,R1上的分压增大,故并联部分电压减小,可知电流表示数减小,故B正确,A、C、D错误。方法总结对闭合电路的动态分析问题,一般要按先外电路、再内电路、后外电路的思路进行分析;重点分析电路中的路端电压、总电流及部分电路的电流及电压变化。5.(2019北京朝阳二模,23)一段直导线,单位长度内有n个自由电子,电子电荷量为e。该导线通有电流时,自由电子定向移动的平均速率为v,求导线中的电流I。答案见解析解析设时间Δt内通过导线某一横截面的电荷量为ΔQ,则有ΔQ=n(v·Δt)e所以I= =nevQt6.(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。 (2)以下对直导线内部做进一步分析:设导线单位体积内有n个自由电子,电子电荷量为e,自由电子定向移动的平均速率为v。现将导线中电流I与导线横截面积S的比值定义为电流密度,其大小用j表示。①请建立微观模型,利用电流的定义式I= 推导:j=nev;②从宏观角度看,导体两端有电压,导体中就形成电流;从微观角度看,若导体内没有电场,自由qt电子就不会定向移动。设导体的电阻率为ρ,导体内场强为E,试猜想j与E的关系并推导出j、ρ、E三者间满足的关系式。(解题过程中需要用到的物理量要在解题时做必要的说明)答案(1)①6∶1②1∶6(2)见解析解析(1)①根据U1=φ1-φ2,由图像知:φ1=8V,φ2=2V,代入可得U1=6V,同理U2=2V根据E= ,由已知d1=l0,d2=2l0,代入可得:E1∶E2=6∶1②因为两导线串联,所以电流I1=I2,由欧姆定律I= ,电阻定律R=ρ ,将U1=6V,U2=2V,长度分别为l0和2l0代入,可得:S1∶S2=1∶6(2)①在直导线内任选一个横截面,面积为S,在Δt时间内以该横截面为底,vΔt为高的柱体内的自由电子都将从此截面通过,由电流及电流密度的定义知:j= = ,其中Δq=neSvΔt,代入上式可得:j=nev。②猜想:j与E成正比。设长为l的导线两端电压为U,则E= ;电流密度的定义式为j= ,将I= 代入,得j= = ;导线的电阻R=ρ ,代入上式,可得j、ρ、E三者间满足的关系式为:j= 。UdURlSISqtSUlISURUSRElSRlSEρ解题关键(1)会看图像,熟记串联电路分压规律和电阻率知识。(2)建立物理模型。1.(2019北京海淀期末,6)(多选)如图所示电路,电源内阻不可忽略。开关S闭合后,在滑动变阻器R0的滑片P向上缓慢滑动的过程中 () A.小灯泡L变亮B.电压表的示数增大C.电流表的示数增大D.电容器C的电荷量减小考点二闭合电路欧姆定律答案BC滑片P向上滑动,R0接入电路中的电阻增大,则R总增大,干路电流减小,故灯泡变暗,A错误;由闭合电路欧姆定律可得,路端电压增大,电压表的示数增大,电阻R所在支路两端电压增大,电流表的示数也增大,故B、C正确。对电容器,C= ,U增大,则电容器C的电荷量也增大,D错误。QU2.(2019北京海淀一模,19)图1是实验室的可拆卸铅蓄电池装置,图2是其示意图。利用铅与稀硫酸的化学反应,该装置可以将化学能转化为电能。图中M为电池正极(二氧化铅棒上端),N为电池负极(铅棒上端),P、Q分别为与正、负极非常靠近的探针(探针是为测量内电压而加入电池的,它们不参与化学反应)。用电压传感器(可看做理想电压表)测量各端间的电势差,数据如