(全国版)2019版高考物理一轮复习第9章恒定电流课件学案练习(打包12套).zip
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能力训练 紧跟高考 第33课时电路的基本概念和规律 33 电路的基本概念和规律1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答案C解析电流通过导体的热功率为PI2R,与电流的平方成正比,A错误;力作用在物体上,如果物体没有在力的方向上发生位移,作用时间再长,做功也为零,B错误;由C可知,电容器的电容由电容器本身的性质决定,因此电容器的带电量与两板间的电势差成正比,C正确;弹簧的劲度系数与弹簧的伸长量无关,D错误。2.有A、B、C、D四个电阻,它们的IU关系如图所示,其中电阻最小的是()AA BBCC DD答案A解析因为在IU图象中,图线的斜率k,故斜率越大,电阻越小,因而A的电阻最小。3.(2016山东德州一中期末)一个阻值为R的电阻两端加上电压U后,通过电阻横截面的电荷量q随时间变化的图象如图所示,此图象的斜率可表示为()AU BR C. D.答案C解析斜率kI,故选C。4(2017贵州都匀一中期末)如图为某台电风扇的铭牌,如果已知该电风扇在额定电压下工作,转化为机械能的功率等于电动势消耗电功率的98%,则在额定电压下工作,通过电动机的电流及电动机线圈的电阻R分别是()AI2.5 A,R11 BI2.5 A,R88 CI0.4 A,R11 DI0.4 A,R550 答案C解析从铭牌上可得额定功率为88 W,额定电压为220 V,故根据公式I可得额定电流为I A0.4 A,转化为机械能的功率等于电动势消耗的电功率的98%,根据能量守恒定律可知线圈电阻消耗功率为2%P,故2%PI2R,解得R 11 ,C正确。5(多选)如图所示,定值电阻R120 ,电动机绕线电阻R210 ,当开关S断开时,电流表的示数是I10.5 A,当开关合上后,电动机转动起来,电路两端的电压不变,电流表的示数I和电路消耗的电功率P应是()AI1.5 A BI1.5 ACP15 W DP15 W答案BD解析当开关S断开时,由欧姆定律得UI1R110 V,当开关闭合后,通过R1的电流仍为0.5 A,通过电动机的电流I21 A,故电流表示数I0.5 A1 A1.5 A,B正确;电路中电功率PUI15 W,D正确。6(2018黑龙江牡丹江一中月考)(多选)有一横截面积为S的铜导线,流经其中的电流为I,设每单位体积的导线中有n个自由电子,电子的电荷量为q,此时电子的定向移动速度为v,在t时间内,通过导线横截面的自由电子数目可表示为()AnvS BnvSt C. D.答案BC解析在t时间内,通过导线横截面的自由电子数目可表示为,或者由InqvS,得nvSt,故选B、C。7(2018山西怀仁一中月考)(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,电动机线圈电阻RM0.50 。若灯泡恰能正常发光,以下说法中正确的是()A电动机的输入功率是12 WB电动机的输出功率是12 WC电动机的热功率是2.0 WD整个电路消耗的电功率是22 W答案AC解析电动机两端的电压U1UUL(126) V6 V,整个电路中的电流I A2 A,所以电动机输入功率P入U1I62 W12 W,故A正确;电动机的热功率P热I2RM40.5 W2 W,则电动机的输出功率P2P入P热122 W10 W,故B错误,C正确;整个电路消耗的功率PUI122 W24 W,故D错误。8.(2018河北正定中学月考)一灯泡的伏安特性曲线如图所示,已知该灯泡额定电压为8 V。(1)求灯泡正常发光时的电功率P;(2)若一定值电阻与该灯泡串联,接在U015 V的电压上,灯泡能正常发光,求串联电阻的阻值。答案(1)16 W(2)3.5 解析(1)根据图象得出电压为8 V时的电流I2 A,则灯泡正常发光时的电功率PUI8216 W。(2)灯泡能正常发光,电压为8 V,电流为2 A,根据闭合电路欧姆定律得:U0UIR。解得:R3.5 。9(2017黑龙江大庆期中)如图所示,内壁光滑、内径很小的圆弧管固定在竖直平面内,圆弧的半径r为0.2 m,在圆心O处固定一个电荷量为1.0109 C的点电荷。质量为0.06 kg、略小于圆管截面的带电小球,从与O点等高的A点沿圆管内由静止运动到最低点B,到达B点小球刚好与圆弧没有作用力,然后从B点进入板距d0.08 m的两平行板电容器后,刚好能在水平方向上做匀速直线运动,且此时电路中的电动机刚好能正常工作。已知电源的电压为12 V,定值电阻R的阻值为6 ,电动机的内阻为0.5 。(取g10 m/s2,静电力常量k9.0109 Nm2/C2)求:(1)小球到达B点时的速度;(2)小球所带的电荷量;(3)电动机的机械功率。答案(1)2 m/s(2)8103 C(3)5.5 W解析(1)根据机械能守恒可得:mgrmv解得vB2 m/s。(2)到达B点恰好作用力为0,由牛顿第二定律得mgm,解得q8103 C。(3)设电容器两端电压为U1,由二力平衡得mg由欧姆定律得I所以,电动机两端电压UMUU1P机P总P热IUMI2rM联立解得P机5.5 W。10(2017江苏南通二模)某同学想粗测一下粗细均匀的某金属导线的电阻率,他先用螺旋测微器测出该导线的直径为d0.200 mm,然后用刻度尺测出导线的长度为1.0103 mm,用调好的欧姆表测出导线的电阻为5.0 ,由此可算得该导线的电阻率约为()A1.57107 m B1.57107 /mC1.57108 m D1.57108 /m答案A解析由电阻定律得R,解得m1.57107 m,故A正确,B、C、D错误。11(2017江苏南通模拟)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U,金属棒内自由电子定向移动的平均速率为()A. B. CneL D.答案A解析根据电流的微观表达式可知InevS,由欧姆定律可得I,根据电阻定律可得R,联立可得v,故A正确,B、C、D错误。12.(2017天津红桥区模拟)(多选)某一热敏电阻其阻值随温度的升高而减小,在一次实验中,将该热敏电阻与一小灯泡串联,通电后二者电流I随所加电压U变化的图线如图所示,M为两元件的伏安特性曲线的交点。则关于热敏电阻和小灯泡的下列说法中正确的是()A图中图线a是小灯泡的伏安特性曲线,图线b是热敏电阻的伏安特性曲线B图中图线b是小灯泡的伏安特性曲线,图线a是热敏电阻的伏安特性曲线C图线中的M点,表示该状态小灯泡的电阻大于热敏电阻的阻值D图线中M点对应的状态,小灯泡的功率与热敏电阻的功率相等答案BD解析小灯泡的灯丝是一个纯电阻,其灯丝温度会随着通电电流的增大而增大,阻值也随着增大,所以题图中图线b是小灯泡的伏安特性曲线;同理可知,热敏电阻的温度随着通电电流的增大而增大,其阻值会逐渐减小,所以题图中图线a是热敏电阻的伏安特性曲线,故A错误、B正确;两图线的交点M,表示此状态两元件的电压和电流相同,由欧姆定律可知,此时两者的阻值相等,功率也相等,故C错误、D正确。13(四川高考)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20 m,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380 V,此时输入电动机的电功率为19 kW,电动机的内阻为0.4 。已知水的密度为1103 kg/m3,重力加速度取10 m/s2。求:(1)电动机内阻消耗的热功率;(2)将蓄水池蓄入864 m3的水需要的时间(不计进、出水口的水流速度)。答案(1)1103 W(2)2104 s解析(1)设电动机的电功率为P,则PUI设电动机内阻r上消耗的热功率为Pr,则PrI2r代入数据解得Pr1103 W。(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MV设河水增加的重力势能为Ep,则EpMgh设电动机的输出功率为P0,则P0PPr根据能量守恒定律得P0t60%80%Ep代入数据解得t2104 s。7 第33课时电路的基本概念和规律 考点 能力训练 紧跟高考 第9章恒定电流第34课时闭合电路欧姆定律 34 闭合电路欧姆定律1在已接电源的闭合电路中,关于电源的电动势、内电压、外电压的关系应是()A如外电压增大,则内电压增大,电源电动势也会随之增大B如外电压减小,内电阻不变,内电压也就不变,电源电动势必然减小C如内电压减小,则外电压不变,电源电动势随内电压减小D如外电压增大,则内电压减小,电源电动势始终为二者之和,保持不变答案D解析在闭合电路中,电源电动势和内电压、外电压的关系为:EU外U内,E由其自身性质决定,一般不变,所以U外增大,U内减小;U外减小,U内增大,二者之和始终不变。故选D。2.如图中电阻R1、R2、R3的阻值均与电池的内阻相等,则开关K接通后流过R2的电流与接通前流过R2的电流的比是()A53 B35C65 D56答案B解析设三个电阻及内阻的阻值均为R;开关K接通前,流过R2的电流I1;开关K接通后,流过R2的电流I2,则I2I135,故选B。3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,当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时,下列说法正确的是()A电压表和电流表读数都增大B电压表和电流表读数都减小C电压表读数增大,电流表A1示数减小,A2示数增大D电压表读数减小,电流表A1示数增大,A2示数减小答案C解析由题图可知滑动变阻器的触头由中点滑向b端时,滑动变阻器连入电路中的阻值R增大,则外电路的总阻值R总增大,干路电流I,因R总增大,所以I减小,故A1示数减小;路端电压UEIr,因I减小,所以U增大,即电压表的读数增大;R2两端电压U2EI(R1r),因I减小,所以U2增大,由I2知,I2增大,即电流表A2的读数增大,故C正确,A、B、D错误。4(2017济宁月考)(多选)在如图所示的电路中,电源的电动势恒定,要想使灯泡L变暗,可以()A增大R1的阻值B减小R1的阻值C增大R2的阻值D减小R2的阻值答案AD解析(等效思维法)因电容器具有隔直流通交流的特征,所以其电路可等效为如图所示。当R2的阻值减小并趋于零时,L被短路,L变暗,当R1的阻值增大并趋近无穷大时,可视为断路,总电流趋近于零,灯泡L也变暗,所以A、D正确。5(2017湖北七市联考)有一个电动势为3 V,内阻为1 的电源。下列电阻与其连接后,使电阻的功率大于2 W,且使该电源的效率大于50%的是()A0.5 B1 C1.5 D2 答案C解析由闭合电路欧姆定律得I,100%50%,PI2R2 W,即2R2 W,得 Rr1 ,故C正确。6如图所示,电路中电源的电动势为E,内阻为r,开关S闭合后,当滑动变阻器R的滑动片P向左移动的过程中,三盏规格相同的小灯泡L1、L2、L3的亮度变化情况是()A灯L2变亮,灯L1、L3变暗B灯L1变亮,灯L2、L3变暗C灯L1、L2变亮,灯L3变暗D灯L2、L3变亮,灯L1变暗答案A解析图中变阻器R与灯L3并联后与灯L2串联,再与灯L1并联。灯L1的电压等于路端电压,将滑动变阻器的滑片P向左移动的过程中,变阻器接入电路的电阻减小,外电路总电阻R总减小,由闭合电路欧姆定律得知:干路电流I增大,路端电压UEIr减小,则灯L1变暗;流过灯L2的电流I2II1,I增大,I1减小,则I2增大,灯L2变亮;灯L3的电压U3UU2,U减小,U2增大,则U3减小,灯L3变暗,故A正确。7(多选)某种小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示,三个完全相同的这种小灯泡L1、L2、L3连接成如图乙所示的电路,电源的内阻为1.0 。现闭合开关S,理想电压表V的示数为4.0 V,则()A三个灯泡的总电阻约为8.3 B电源的电动势为5.6 VC电源消耗的热功率为3.0 WD电源的效率约为89.3%答案ABD解析理想电压表V的示数为U4.0 V,由题图甲可知电路总电流为I0.6 A,小灯泡L1电阻R1 ;通过小灯泡L2、L3的电流均为I0.3 A,由题图甲可知电压均为U1.0 V,小灯泡L2,L3的电阻R ,所以三个小灯泡的总电阻为R总R1R 8.3 ,A正确;电动势为EUUU内4 V1 V0.61.0 V5.6 V,B正确;电源消耗的热功率PI2r0.621.0 W0.36 W,C错误;电源效率为100%100%100%89.3%,D正确。8电路如图甲所示。若电阻未知,电源电动势和内阻也未知,电源的路端电压U随电流I的变化图线及外电阻的UI图线分别如图乙所示,求:(1)电源的电动势和内阻;(2)电源的路端电压;(3)电源的输出功率。答案(1)4 V1 (2)3 V(3)3 W解析(1)由题图乙所示UI图线知,电源电动势E4 V,短路电流I短4 A,故内阻r1 。(2)由题图甲、乙知,电源与电阻串联时,电流I1 A,此时对应的路端电压U3 V。(3)由题图乙知R3 ,故P出I2R3 W。9如图所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,极板长L60 cm,两板间的距离d30 cm,电源电动势E36 V,内阻r1 ,电阻R09 ,闭合开关S,待电路稳定后,将一带负电的小球(可视为质点)从B板左端且非常靠近B板的位置以初速度v06 m/s水平向右射入两板间,小球恰好从A板右边缘射出。已知小球带电荷量q2102 C,质量m2102 kg,重力加速度g取10 m/s2,求:(1)带电小球在平行金属板间运动的加速度大小;(2)滑动变阻器接入电路的阻值。答案(1)60 m/s2(2)14 解析(1)小球在金属板间做类平抛运动,有Lv0t,dat2,解得a60 m/s2。(2)设两金属板间电压为U,由牛顿第二定律得mgma,解得U21 V。设滑动变阻器接入电路的阻值为R,根据串联电路的特点有,解得R14 。10(2016全国卷)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解析当开关S断开时等效电路如图1所示,电容器C两端的电压UE,所带的电荷量Q1CUCE;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UE,所带的电荷量Q2CE。所以,C正确。11(2016江苏高考)(多选)如图所示的电路中,电源电动势为12 V,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10 VB电源的总功率为10 WCa、b间电压的大小为5 VDa、b间用导线连接后,电路的总电流为1 A答案AC解析外电路的总电阻R10 ,由闭合电路欧姆定律可得电路中的总电流I1 A,因此路端电压UEIr12 V12 V10 V,A正确;电源的总功率PEI12 W,B错误;由图a可知UabUaOUbO150.5 V50.5 V5 V,故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R7.5 ,电路中总电流I A1 A,D错误。12. (2017山东青岛模拟)电子式互感器是数字变电站的关键装备之一。如图所示,某电子式电压互感器探头的原理为电阻分压,ac间的电阻是cd间电阻的(n1)倍,某次测量中输出端数字电压表的示数为U,则输入端的电压为()AnU B. C(n1)U D.答案A解析由正比分压得n,UabnUcdnU,A正确。13. (2017湖北襄阳一模)(多选)如图所示,一平行板电容器两极板A、B水平放置,上极板A接地,电容器通过滑动变阻器R和开关S与电动势为E的电源相连。现将开关S闭合,位于A、B两板之间的P点的带电粒子恰好处于静止状态,则()AB板电势为EB改变滑动变阻器的滑片位置,带电粒子仍处于静止状态C将B板向上移动,P点电势将不变D将B板向左平移,带电粒子电势能将不变答案ABD解析粒子静止在P点,受力分析可知粒子受到向上的电场力和重力处于平衡状态,上板与电源正极相连,电势为0,两板之间电势差为E,则下板电势为E,A正确;平行板电容器接入电路,相当于电路断开,改变滑片位置,电容器两板间电压不变,板间的场强不变,粒子受到的电场力不变,粒子仍静止,B正确;两板间电压不变,B板上移,板间距离减小,两板间的场强E0增大,A、P间的电势差增大,则P点电势降低,C错误;将B板左移,而两板之间的电压等于E不变,板间距离d不变,则两板间场强E1不变,粒子仍静止,又上板位置不动,粒子处的电势不变,粒子的电势能不变,D正确。8 第9章恒定电流第34课时闭合电路欧姆定律 考点 第9章恒定电流第35课时电学实验基础 考点 能力训练 紧跟高考 第9章恒定电流第35课时电学实验基础 35 电学实验基础1以下说法中,正确的是()A采用伏安法测电阻时,只要仪器选得正确,可保证没有系统误差B用伏安法测电阻,不论是用电流表外接法,还是电流表内接法,都存在系统误差C用欧姆表测电阻,既准确又方便D伏安法测电阻,存在系统误差的原因是由于电流表的分压答案B解析伏安法测电阻不可能没有系统误差,只能减小,故B正确、A错误;欧姆表测电阻方便但由于刻度不均匀读数误差较大,电池用久了误差更大,因而C错误;不同的测量电路引起误差的原因不同,故D错误。2如下图所示,用伏安法测电阻,若电流表内阻1 ,电压表内阻5000 ,Rx约为10 ,则下图中哪个测量结果较为准确?测量值比真实值偏大还是偏小()A甲电路,偏大 B甲电路,偏小C乙电路,偏大 D乙电路,偏小答案B解析因为RIx,Rx的测量值比真实值偏小。3(2017江苏泰州检测)(多选)如图所示,电流表A1(03 A)和A2(00.6 A)由两个相同的电流计改装而成,现将这两个电流表并联后接入电路中,闭合开关S,调节滑动变阻器,下列说法中正确的是()AA1、A2的读数之比为11BA1、A2的读数之比为51CA1、A2的指针偏转角度之比为11DA1、A2的指针偏转角度之比为15答案BC解析图中的A1、A2并联,表头的电压相等,电流相等,指针偏转的角度相同,所以A1、A2的指针偏转角度之比为11;量程不同的电流表读数不同,电流表A1的量程为3 A,A2的量程为0.6 A,当偏转角相同时,A1、A2的读数之比为51,故B、C正确。4(多选)某电流表的内阻为Rg,满偏电流为Ig,那么下列结论正确的是()A该电流表也可以并联在电路中测电压,只是量程较小,UgIgRgB如果串联一个阻值为nRg的定值电阻,就可以改装为一个最大电压是(n1)IgRg的电压表C如果并联一个阻值为Rg的定值电阻,就可以改装为最大电流是nIg的电流表D在电流表两端并联一个小电阻将电流表改装成一个较大量程的电流表,通过原电流表的最大电流将增大答案ABC解析已知内阻的电流表可以当电压表用,电压可以通过欧姆定律计算出UgIgRg,故A正确;电流表串联一个阻值为nRg的定值电阻后,该定值电阻分压为UIgnRg,总电压为(n1)IgRg,故B正确;给电流表并联一个阻值为Rg的定值电阻后,根据并联分流原则,该电阻能分得的最大电流为(n1)Ig,总电流为nIg,故C正确;电流表改装成大量程的电流表后通过原电流表的最大电流不变,只是并联上电阻后总电流变大,故D错误。5现有一合金制成的圆柱体。为测量该合金的电阻率,现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻,用螺旋测微器和游标卡尺的示数如图a和图b所示。(1)由上图读得圆柱体的直径为_mm,长度为_cm。(2)若流经圆柱体的电流为I,圆柱体两端之间的电压为U,圆柱体的直径和长度分别用D、L表示,则用D、L、I、U表示电阻率的关系式为_。答案(1)1.844(1.8421.846)4.240(2)解析(1)螺旋测微器的读数为1.5 mm34.41.844 mm(1.8421.846 范围内的均可);游标卡尺的读数为42 mm842.40 mm4.240 cm。(2)圆柱体的横截面积为S2,由电阻定律R和欧姆定律R可知,。6用伏安法测电阻,可采用如图所示的甲、乙两种接法。所用电压表内阻为5000 ,电流表内阻为0.5 。(1)当测量100 左右的电阻时,宜采用_电路。(2)现采用乙图电路测量某电阻的阻值时,两电表的读数分别为10 V、0.5 A,则此电阻的测量值为_,真实值为_。答案(1)甲(2)2020.08解析(1)因Rx100 50 ,所以选择甲图电路,即电流表内接法。(2)R测20 Rx中电流IRI测IV0.5 A A0.498 A所以R真20.08 。7.用伏安法测量一个阻值约为20 的未知电阻Rx的阻值。实验电路图如图:(1)在以下备选器材中,电流表应选用_,电压表应选用_,滑动变阻器应选用_。电源E(电动势3 V、内阻可以忽略不计)电流表A1(量程050 mA,内阻约12 )电流表A2(量程03 A,内阻约0.12 )电压表V1(量程03 V,内阻约3 k)电压表V2(量程015 V,内阻约15 k)滑动变阻器R1(010 ,允许最大电流2.0 A)滑动变阻器R2(01000 ,允许最大电流0.5 A)定值电阻R(30 ,允许最大电流1.0 A)开关、导线若干(2)某次测量中,电压表读数为U时,电流表读数为I,则计算待测电阻阻值的表达式Rx_。答案(1)A1V1R1(2)R解析(1)电源电动势E3 V,Rx的阻值约为20 ,定值电阻R30 ,流过电流表的最大电流Imax0.048 A,因此电流表应选A1,电压表应选V1,为了便于分压电路调节,滑动变阻器应选择R1。(2)由分压电路关系可得RxR。8.如图为实验室常用的两个量程的电压表原理图,当使用O、A两接线柱时,量程为3 V;当使用O、B两接线柱时,量程为15 V,已知电流计的内阻Rg500 ,满偏电流Ig100 A。求分压电阻R1和R2的阻值。答案2.95104 1.2105 解析当使用O、A两接线柱时,量程为3 V,即当UOA3 V 时,流过“表头”的电流为Ig,这时在表的内部只有R1与“表头”串联,R2不起作用,所以R1Rg,代入数据得R12.95104 ;当使用O、B两接线柱时,量程为15 V,即当UOB15 V时,流过“表头”的电流为Ig,这时在表的内部R1、R2与“表头”串联,所以R2RgR1,代入数据得R21.2105 。9(2016北京高考)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解析根据UEIr,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。10(2017江西省吉安检测)(多选)由相同的电流表改装而成的三个电压表按如图所示的方式接入电路,已知V3的量程最大,V1的量程最小,且V3的量程等于V1与V2的量程之和,当电路导通时,三个电压表的示数分别为U1、U2、U3,指针偏转的角度分别为1、2、3,则有()AU1U2,12BU1U2,12CU1U2U3,123DU1U2U3,1223答案BD解析把电流表改装成电压表需要串联电阻,相同的电流表改装而成的三个电压表,则满偏电流Ig相同,V3的量程最大,V1的量程最小,且V3的量程等于V1与V2的量程之和,则R1内R2内R3内,且有R3内R1内R2内;由图示可知,电压表V1与V2串联,则流过两电表的电流I相等,电表指针偏转角度相等,即12,由于R1内R2内,电压表示数UIR内,则U1U2,故A错误、B正确;由图示可知,电压表V1与V2串联,然后与V3并联,由串并联电路特点可知,电压表示数关系为:U1U2U3,由于并联电路电压相等,且R3内R1内R2内,则两支路电流相等,各电表指针偏转角度相等,123,1223,故C错误、D正确。11(2017江西南昌检测)用相同的灵敏电流计作表头改装成电流表A和电压表V,分别将其串联和并联在一起,然后接入电路中。通电后关于指针的偏角情况的叙述正确的是()A图甲中电压表的指针偏角与电流表的相等B图甲中电压表的指针偏角比电流表的小C图乙中电压表的指针偏角与电流表的相等D图乙中电压表的指针偏角比电流表的小答案D解析根据改装电流表需要并联一个电阻分流,改装电压表需要串联一个电阻分压原理分析。图甲中由于电流表的电流计是并联在电路中,电压表的电流计是串联在电路中,而串联电路的电流相等,所以由于电流表的定值电阻分流的原因,通过电流表的电流计的电流小于电压表的电流计的电流,所以电压表的指针偏转角比电流表的大,A、B错误;图乙中电压表和电流表是并联在一起的,两端的电压是相等的,由于电压表中的定值电阻的分压原因,电压表中电流计两端的电压小于电流表中电流计两端的电压,所以图乙中电压表的指针偏角比电流表的小,C错误、D正确。12(2015全国卷)图甲为某同学改装和校准毫安表的电路图,其中虚线框内是毫安表的改装电路。(1)已知毫安表表头的内阻为100 ,满偏电流为1 mA;R1和R2为阻值固定的电阻。若使用a和b两个接线柱,电表量程为3 mA;若使用a和c两个接线柱,电表量程为10 mA。由题给条件和数据,可以求出R1_,R2_。(2)现用一量程为3 mA、内阻为150 的标准电流表对改装电表的3 mA挡进行校准,校准时需选取的刻度为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mA,电池的电动势为1.5 V,内阻忽略不计;定值电阻R0有两种规格,阻值分别为300 和1000 ;滑动变阻器R有两种规格,最大阻值分别为750 和3000 ,则R0应选用阻值为_的电阻,R应选用最大阻值为_的滑动变阻器。(3)若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大,利用图乙的电路可以判断出损坏的电阻。图乙中的R为保护电阻,虚线框内未画出的电路即为图甲虚线框内的电路,则图中的d点应和接线柱_(填“b”或“c”)相连,判断依据是_。答案(1)1535(2)3003000(3)c见解析解析(1)若使用a和b两个接线柱,则有I1Ig。若使用a和c两个接线柱,则有I2Ig。解得R115 ,R235 。(2)3 mA的改装电表的内阻R内 ,若R0选1000 ,则最大电流小于1.5 mA,取不到3 mA,故R0选300 。若R选750 ,电路中串联的最大电阻RmaxR内RAR0R1233.3 3000 ,故R选3000 。(3)选c,若电流表有示数,则表示R1损坏,若电流表无示数,则表示R2损坏;若选b,则电流表一定有示数,无法判断。13. (2017河南鲁山期中)如图所示,有一个表头G,满偏电流Ig500 mA,内阻Rg200 ,用它改装为有1 A和10 A两种量程的电流表,则R1、R2的阻值各为多大?答案20 180 解析公共端与“1 A”端接入被测电路时,电阻R1和R2串联,再与表头内阻Rg并联,有(I1Ig)(R1R2)IgRg代入数值可得R1R2200 当公共端与“10 A”端接入被测电路时,电阻R2与表头内阻Rg串联,再与电阻R1并联,有Ig(RgR2)(I2Ig)R1代入数值可得R2200 19R1由知R120 ,R2180 。7第33课时电路的基本概念和规律考点1对电流的理解一、电流1电流(1)定义:电荷的定向移动形成电流。(2)公式:I(注意:如果是正、负离子同时移动形成电流时q是两种电荷电荷量绝对值之和)。(3)方向:规定和正电荷定向移动的方向相同,和负电荷定向移动的方向相反。(4)性质:电流既有大小也有方向,但它的运算遵守代数运算规则,是标量。(5)单位:国际单位制单位是安培(A),常用单位还有毫安(mA)、微安(A)。(6)微观表达式:InqSv,n是单位体积内的自由电荷数,q是每个自由电荷的电荷量,S是导体的横截面积,v是自由电荷定向移动的速率。2形成电流的三种微粒:自由电子、正离子和负离子,其中金属导体导电中定向移动的电荷是自由电子,液体导电中定向移动的电荷是正离子和负离子,气体导电中定向移动的电荷是电子、正离子和负离子。3形成电流的条件:导体两端存在电压。4电流的分类:方向不改变的电流叫直流电流;方向和大小都不改变的电流叫恒定电流;方向改变的电流叫交变电流。二、电源的电动势1电源:通过非静电力做功使导体两端存在持续电压,将其他形式的能转化为电能的装置。2电动势(1)定义: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)表达式:E。(3)物理意义:反映电源把其他形式的能转化成电能的本领大小的物理量。注意:电动势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。(4)方向:电动势虽然是标量,但为了研究电路中电势分布的需要,规定由负极经电源内部指向正极的方向(即电势升高的方向)为电动势的方向。例1在长度为l、横截面积为S、单位体积内自由电子数为n的金属导体两端加上电压,导体中就会产生匀强电场。导体内电荷量为e的自由电子在电场力作用下先做加速运动,然后与做热运动的阳离子碰撞而减速,如此往复所以,我们通常将自由电子的这种运动简化成速率为v(不随时间变化)的定向运动。已知阻碍电子运动的阻力大小与电子定向移动的速率v成正比,即Ffkv(k是常量),则该导体的电阻应该等于()A. B. C. D.解析电子定向移动,由平衡条件得,kve,则U,导体中的电流IneSv,电阻R,B正确。答案B电流表达式的应用(1)宏观表达式I,注意q是流过导体横截面的电量,如即时训练第3题。(2)微观表达式InqSv,注意n是单位体积内的自由电荷数,而不是电荷总数。处理微观问题,常用的是“柱状微元”模型。这是解决流体类问题的重要方法,同时注意与电场力、动能定理等结合。如例1与平衡力结合。1(人教版选修31 P43T3改编)安培提出了著名的分子电流假说,根据这一假说,电子绕核运动可等效为一环形电流。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。关于该环形电流的说法,正确的是()A电流大小为,电流方向为顺时针B电流大小为,电流方向为顺时针C电流大小为,电流方向为逆时针D电流大小为,电流方向为逆时针答案C解析电子做圆周运动的周期T,由电流定义式得I,电流方向与电子运动方向相反,为逆时针,C正确。2在显像管的电子枪中,从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场,设其初速度为零,经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束。已知电子的电荷量为e、质量为m,则在刚射出加速电场时,一小段长为l的电子束内的电子个数是()A. B. C. D. 答案B解析在加速电场中有eUmv2,得v 。在刚射出加速电场时,一小段长为l的电子束内电量为qItI,则电子个数n ,B正确。3(2018重庆一中期末)如图所示的电解池接入电路后,在t秒内有n1个一价正离子通过溶液内某截面S,有n2个一价负离子通过溶液内某截面S,设e为元电荷,以下说法正确的是()A当n1n2时,电流为零B当n1n2时,溶液中电流方向从AB,电流为IC当n1bc。电流沿以下方向流过该金属电阻,其中电阻的阻值最小的是()解析根据电阻定律R可知,RA,RB,RC,RD,结合abc可得:RCRDRBRA,故RA最小,A正确。答案A电阻定律的应用技巧(1)在温度一定的条件下,导体的电阻大小由长度、横截面积及材料决定,与电压、电流无关,若考虑温度,导体的电阻率会随着温度的变化而变化。 (2)利用R求时,要根据电流正确判断l、S,沿电流方向导体的长度为l,垂直于电流方向的横截面积为S。(3)某一导体的形状改变后,利用其体积不变,由VSl可知l与S成反比,再利用R计算。1(多选)下列说法正确的是()A据R可知,加在电阻两端的电压变为原来的2倍时,导体的电阻也变为原来的2倍B不考虑温度对阻值的影响,通过导体的电流及加在两端的电压改变时导体的电阻不变C据可知,导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积RS成正比,与导体的长度l成反比D导体的电阻率与导体的长度l、横截面积S、导体的电阻R皆无关答案BD解析R是电阻的定义式,导体电阻由导体自身性质决定,与U、I无关,当导体两端电压U加倍时,导体内的电流I也加倍,但比值R仍不变,A错误、B正确;导体的电阻率由材料和温度决定,与R、S、l无关,C错误、D正确。2一段长为L,电阻为R的均匀电阻丝,把它拉制成3L长的均匀细丝后,其电阻值为()A. B3R C. D9R答案D解析当把它拉制成3L长的均匀细丝后,横截面积变为原来的,则电阻R99R,D正确。3.某个由导电介质制成的电阻截面如图所示,导电介质的电阻率为,制成内外半径分别为a和b的半球壳层形状(图中阴影部分),半径为a、电阻不计的球形电极被嵌入导电介质的球心成为一个引出电极,在导电介质的外层球壳上镀上一层电阻不计的金属膜成为另外一个电极,设该电阻的阻值为R。下面给出R的四个表达式中只有一个是合理的,你可能不会求解R,但是你可以通过一定的物理分析,对下列表达式的合理性做出判断,根据你的判断,R的合理表达式应为()AR BRCR DR答案B解析根据R,从单位上看,只有A、B符合,C、D错误;再代入特殊值,若ba,球壳无限薄,此时电阻为零,因此只有B正确,A错误。考点3对欧姆定律及伏安特性曲线的理解一、 部分电路欧姆定律1内容:通过一段电路的电流,跟这段电路两端的电压成正比,跟这段电路的电阻成反比,这一规律叫部分电路欧姆定律。2表达式:I。3定律的适用范围:金属导电和电解液导电。二、伏安特性曲线1导体的伏安特性曲线:用横轴表示电压U,纵轴表示电流I,画出的IU关系图线叫做导体的伏安特性曲线。伏安特性曲线直接反映出导体中的电流与电压的关系。2金属导体的伏安特性曲线是过原点的直线。具有这种特性的电学元件叫做线性元件,通常也叫纯电阻元件,欧姆定律适用于该类型电学元件。对欧姆定律不适用的导体和器件,伏安特性曲线不是直线,这种元件叫做非线性元件,通常也叫非纯电阻元件。特别提醒:在R一定的情况下,I正比于U,所以IU图线和UI图线都是通过原点的直线,如图甲、乙所示。IU 图线中,R1R2。例3如图甲所示为一测量电解液电阻率的玻璃容器,P、Q为电极,设a1 m,b0.2 m,c0.1 m,当里面注满某电解液,且P、Q加上电压后,其UI图象如图乙所示,当U10 V时,求电解液的电阻率。解析由题图乙可求得电解液的电阻为R 2000 。由题图甲可知电解液长为:la1 m,横截面积为:Sbc0.02 m2。结合电阻定律R得 m40 m。答案40 m利用图象求电阻需要分析图示电阻是定值电阻还是变化的电阻。结合图象分析图象斜率表示电阻还是表示电阻的倒数。1(多选)如图是某导体的伏安特性曲线,由图可知正确的是()A导体的电阻是25 B导体的电阻是0.04 C当导体两端的电压是10 V时,通过导体的电流是0.4 AD当通过导体的电流是0.1 A时,导体两端的电压是2.5 V答案ACD解析由题图可知导体的电阻R 25 ,A正确,B错误;当导体两端的电压是10 V时,电流I1 A0.4 A,C正确;当通过导体的电流是0.1 A时,导体两端的电压U2I2R0.125 V2.5 V,D正确。2以下给出几种电学元件的电流与电压的关系图象,如图所示,下列说法中正确的是()A这四个图象都是伏安特性曲线B这四种电学元件都是线性元件C是线性元件,是非线性元件D这四个图象中,直线的斜率都表示了元件的电阻答案C解析伏安特性曲线是以I为纵轴、U为横轴的图象,即IU图象,A错误;只有过原点的直线表示的才是线性元件,B错误,C正确;在UI图象中,过原点的直线的斜率才是导体的电阻,D错误。考点4电功与电热电功率与热功率1电功:电流做功的实质是电场力对电荷做功。电场力对电荷做功,电荷的电势能减少,电势能转化为其他形式的能。因此电功WqUUIt,这是计算电功普遍适用的公式。2电功率:单位时间内电流做的功叫电功率。PUI,这是计算电功率普遍适用的公式。3焦耳定律(1)电热:由于导体的电阻,使电流流过导体时消耗的电能中转化为内能的那一部分叫电热。(2)计算公式(焦耳定律):QI2Rt,这是普遍适用的电热计算公式。焦耳定律是电流热效应的实验规律:凡是要计算电热,都应首选焦耳定律。焦耳定律说明了有电阻才能产生电热,如果一段电路上的电阻R0,这段电路上将无电热产生。如电流流过超导体时。(3)热功率定义:单位时间内电流产生的热量。公式:PI2R。4纯电阻电路与非纯电阻电路例4如图所示是某款理发用的电吹风的电路图,它主要由电动机M和电热丝R构成。当闭合开关S1、S2后,电动机驱动风叶旋转,将空气从进风口吸入,经电热丝加热,形成热风后从出风口吹出。已知电吹风的额定电压为220 V,吹冷风时的功率为120 W,吹热风时的功率为1000 W。关于该电吹风,下列说法正确的是()A电热丝的电阻为55 B电动机线圈的电阻为C当电吹风吹热风时,电热丝每秒钟消耗的电能为1000 JD当电吹风吹热风时,电动机每秒钟消耗的电能为1000 J解析电吹风吹热风时电热丝消耗的功率为P1000 W120W880 W,对电热丝,由P可得电热丝的电阻为R 55 ,A正确;由于不知道电动机线圈的发热功率,所以电动机线圈的电阻无法计算,B错误;当电吹风吹热风时,电热丝每秒消耗的电能为880 J,C错误;当电吹风吹热风时,电动机每秒钟消耗的电能为120 J,D错误。答案A解答这类问题时应掌握电功、电热、电功率、热功率与电流、电压、电阻的关系。区分纯电阻电路和非纯电阻电路,要善于从能量转化角度出发,运用能量守恒,处理非电阻电路问题,并注意电动机总功率、电动机的输出功率、电动机的热功率三者的关系:P总UI,P热I2R,P输出UII2R。1一个阻值为1 的电阻,通过它的电流为2 A,则下列说法正确的是()A1 s内通过该电阻的电荷量为1 CB该电阻1 s内的发热量为2 JC该电阻1 s内的发热量为4 JD该电阻发热功率为2 W答案C解析1 s内通过的电荷量为qIt21 C2 C,故A错误;1 s内的发热量为QI2Rt2211 J4 J,故B错误、C正确;电阻的发热功率为P W4 W,故D错误。2额定电压都是110 V,额定功率PA100 W,PB40 W的两盏电灯,若接在电压是220 V的电路上,使两盏电灯均能正常发光,且电路中消耗功率最小的电路是图中的()答案C解析额定电压相同,PAPB,由P可知RARB。A图中,由串联分压特点UAUB可知,两灯均不能正常发光,A错误;C图B灯与变阻器并联使并联电阻R并PAPBPC解析由PIU和I,得R则:RARB 484 ,RCRD 1210 ;由电路图可知,B、C并联,所以电压相等,根据P可知:PBPC,A、D串联,电流相等,由PI2R可知,PDPA;A、D的电流大于B、C的电流,根据PI2R可知:PAPB,PDPC;所以PDPAPBPC。1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答案C解析电流通过导体的热功率为PI2R,与电流的平方成正比,A错误;力作用在物体上,如果物体没有在力的方向上发生位移,作用时间再长,做功也为零,B错误;由C可知,电容器的电容由电容器本身的性质决定,因此电容器的带电量与两板间的电势差成正比,C正确;弹簧的劲度系数与弹簧的伸长量无关,D错误。2.有A、B、C、D四个电阻,它们的IU关系如图所示,其中电阻最小的是()AA BBCC DD答案A解析因为在IU图象中,图线的斜率k,故斜率越大,电阻越小,因而A的电阻最小。3.(2016山东德州一中期末)一个阻值为R的电阻两端加上电压U后,通过电阻横截面的电荷量q随时间变化的图象如图所示,此图象的斜率可表示为()AU BR C. D.答案C解析斜率kI,故选C。4(2017贵州都匀一中期末)如图为某台电风扇的铭牌,如果已知该电风扇在额定电压下工作,转化为机械能的功率等于电动势消耗电功率的98%,则在额定电压下工作,通过电动机的电流及电动机线圈的电阻R分别是()AI2.5 A,R11 BI2.5 A,R88 CI0.4 A,R11 DI0.4 A,R550 答案C解析从铭牌上可得额定功率为88 W,额定电压为220 V,故根据公式I可得额定电流为I A0.4 A,转化为机械能的功率等于电动势消耗的电功率的98%,根据能量守恒定律可知线圈电阻消耗功率为2%P,故2%PI2R,解得R 11 ,C正确。5(多选)如图所示,定值电阻R120 ,电动机绕线电阻R210 ,当开关S断开时,电流表的示数是I10.5 A,当开关合上后,电动机转动起来,电路两端的电压不变,电流表的示数I和电路消耗的电功率P应是()AI1.5 A BI1.5 ACP15 W DP15 W答案BD解析当开关S断开时,由欧姆定律得UI1R110 V,当开关闭合后,通过R1的电流仍为0.5 A,通过电动机的电流I21 A,故电流表示数I0.5 A1 A1.5 A,B正确;电路中电功率PUI15 W,D正确。6(2018黑龙江牡丹江一中月考)(多选)有一横截面积为S的铜导线,流经其中的电流为I,设每单位体积的导线中有n个自由电子,电子的电荷量为q,此时电子的定向移动速度为v,在t时间内,通过导线横截面的自由电子数目可表示为()AnvS BnvSt C. D.答案BC解析在t时间内,通过导线横截面的自由电子数目可表示为,或者由InqvS,得nvSt,故选B、C。7(2018山西怀仁一中月考)(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,电动机线圈电阻RM0.50 。若灯泡恰能正常发光,以下说法中正确的是()A电动机的输入功率是12 WB电动机的输出功率是12 WC电动机的热功率是2.0 WD整个电路消耗的电功率是22 W答案AC解析电动机两端的电压U1UUL(126) V6 V,整个电路中的电流I A2 A,所以电动机输入功率P入U1I62 W12 W,故A正确;电动机的热功率P热I2RM40.5 W2 W,则电动机的输出功率P2P入P热122 W10 W,故B错误,C正确;整个电路消耗的功率PUI122 W24 W,故D错误。8.(2018河北正定中学月考)一灯泡的伏安特性曲线如图所示,已知该灯泡额定电压为8 V。(1)求灯泡正常发光时的电功率P;(2)若一定值电阻与该灯泡串联,接在U015 V的电压上,灯泡能正常发光,求串联电阻的阻值。答案(1)16 W(2)3.5 解析(1)根据图象得出电压为8 V时的电流I2 A,则灯泡正常发光时的电功率PUI8216 W。(2)灯泡能正常发光,电压为8 V,电流为2 A,根据闭合电路欧姆定律得:U0UIR。解得:R3.5 。9(2017黑龙江大庆期中)如图所示,内壁光滑、内径很小的圆弧管固定在竖直平面内,圆弧的半径r为0.2 m,在圆心O处固定一个电荷量为1.0109 C的点电荷。质量为0.06 kg、略小于圆管截面的带电小球,从与O点等高的A点沿圆管内由静止运动到最低点B,到达B点小球刚好与圆弧没有作用力,然后从B点进入板距d0.08 m的两平行板电容器后,刚好能在水平方向上做匀速直线运动,且此时电路中的电动机刚好能正常工作。已知电源的电压为12 V,定值电阻R的阻值为6 ,电动机的内阻为0.5 。(取g10 m/s2,静电力常量k9.0109 Nm2/C2)求:(1)小球到达B点时的速度;(2)小球所带的电荷量;(3)电动机的机械功率。答案(1)2 m/s(2)8103 C(3)5.5 W解析(1)根据机械能守恒可得:mgrmv解得vB2 m/s。(2)到达B点恰好作用力为0,由牛顿第二定律得mgm,解得q8103 C。(3)设电容器两端电压为U1,由二力平衡得mg由欧姆定律得I所以,电动机两端电压UMUU1P机P总P热IUMI2rM联立解得P机5.5 W。10(2017江苏南通二模)某同学想粗测一下粗细均匀的某金属导线的电阻率,他先用螺旋测微器测出该导线的直径为d0.200 mm,然后用刻度尺测出导线的长度为1.0103 mm,用调好的欧姆表测出导线的电阻为5.0 ,由此可算得该导线的电阻率约为()A1.57107 m B1.57107 /mC1.57108 m D1.57108 /m答案A解析由电阻定律得R,解得m1.57107 m,故A正确,B、C、D错误。11(2017江苏南通模拟)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U,金属棒内自由电子定向移动的平均速率为()A. B. CneL D.答案A解析根据电流的微观表达式可知InevS,由欧姆定律可得I,根据电阻定律可得R,联立可得v,故A正确,B、C、D错误。12.(2017天津红桥区模拟)(多选)某一热敏电阻其阻值随温度的升高而减小,在一次实验中,将该热敏电阻与一小灯泡串联,通电后二者电流I随所加电压U变化的图线如图所示,M为两元件的伏安特性曲线的交点。则关于热敏电阻和小灯泡的下列说法中正确的是()A图中图线a是小灯泡的伏安特性曲线,图线b是热敏电阻的伏安特性曲线B图中图线b是小灯泡的伏安特性曲线,图线a是热敏电阻的伏安特性曲线C图线中的M点,表示该状态小灯泡的电阻大于热敏电阻的阻值D图线中M点对应的状态,小灯泡的功率与热敏电阻的功率相等答案BD解析小灯泡的灯丝是一个纯电阻,其灯丝温度会随着通电电流的增大而增大,阻值也随着增大,所以题图中图线b是小灯泡的伏安特性曲线;同理可知,热敏电阻的温度随着通电电流的增大而增大,其阻值会逐渐减小,所以题图中图线a是热敏电阻的伏安特性曲线,故A错误、B正确;两图线的交点M,表示此状态两元件的电压和电流相同,由欧姆定律可知,此时两者的阻值相等,功率也相等,故C错误、D正确。13(四川高考)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20 m,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380 V,此时输入电动机的电功率为19 kW,电动机的内阻为0.4 。已知水的密度为1103 kg/m3,重力加速度取10 m/s2。求:(1)电动机内阻消耗的热功率;(2)将蓄水池蓄入864 m3的水需要的时间(不计进、出水口的水流速度)。答案(1)1103 W(2)2104 s解析(1)设电动机的电功率为P,则PUI设电动机内阻r上消耗的热功率为Pr,则PrI2r代入数据解得Pr1103 W。(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MV设河水增加的重力势能为Ep,则EpMgh设电动机的输出功率为P0,则P0PPr根据能量守恒定律得P0t60%80%Ep代入数据解得t2104 s。18
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