2012年高考物理 最新考点分类解析 考点8 恒定电流
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2012年高考一轮复习考点及考纲解读(八)恒定电流内容要求说明64.电流。
欧姆定律。
电阻和电阻定律65.电阻率与温度的关系66.半导体及其应用。
超导及其应用67.电阻的串、并联。
串联电路的分压作用。
并联电路的分流作用68.电功和电功率。
串联、并联电路的功率分配69.电源的电动势和内电阻。
闭合电路的欧姆定律。
路端电压70.电流、电压和电阻的测量:电流表、电压表和多用电表的使用。
伏安法测电阻II I I IIII II II名师解读恒定电流部分是高考必考内容之一,特别是电学实验更是几乎每年必考。
常见题型有选择题、实验题、计算题,其中以实验题居多。
高考考查的重点内容有:欧姆定律,串、并联电路的特点,电功及电热,闭合电路的欧姆定律,电阻的测量(包括电流表、电压表内阻的测量)。
其中含容电路、电路动态变化的分析、功率分配问题是命题率较高的知识点,尤其电阻的测量、测量电源的电动势和内电阻更是连续多年来一直连考不断的热点。
复习时要理解串、并联电路的特点,闭合电路欧姆定律的含义,另外,要密切注意半导体、超导等与生产和生活相结合的新情景问题。
样题解读【样题1】(江都市2011届高三联考)一中学生为即将发射的“神州七号”载人飞船设计了一个可测定竖直方向加速度的装置,其原理可简化如图8-1,连接在竖直弹簧上的重物与滑动变阻器的滑动头连接,该装置在地面上静止时其电压表指针指在表盘中央的零刻度处,在零刻度的两侧分别标上对应的正、负加速度值。
关于这个装置在“神州七号”载人飞船发射、运行和回收过程中示数的判断正确的是A.飞船在竖直加速升空的过程中,如果电压表的示数为正,则飞船在竖直减速返回地面的过程中,电压表的示数仍为正B.飞船在竖直加速升空的过程中,如果电压表的示数为正,则飞船在竖直减速返回地面的过程中,电压表的示数为负C.飞船在近地圆轨道上运行时,电压表的示数为零D.飞船在近地圆轨道上运行时,电压表的示数所对应的加速度应约为9.8m/s2[分析] 飞船竖直加速升空的过程和竖直减速返回地面的过程中都发生超重现象,弹簧被压缩,变阻器的滑动头向下滑动,所以电压表的示数正负情况相同,A项正确,B项错误;飞船在近地圆轨道上运行时,处于完全失重状态,加速度等于重力加速度,约为9.8m/s2,C项错误,D项正确。
1、(2012北京高考)一个小型电热器若接在愉出电压为10v 的直流电源上.消耗电功率为P;若把它接在某个正弦交流电源上,其消耗的电功率为P/2.如果电热器电阻不变,则此交流电源输出电压的最大值为2、(2012北京高考)“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成.若在结两加恒定电压U ,则它会辐射频率为v 的电磁波,且与U 成正比,即v=kU.已知比例系数k 仅与元电荷e 的2倍和普朗克常量h 有关。
你可能不了解此现象为机理,但仍可运用物理学中常用的方法。
在下列选项中,推理判断比例系数k 的谊可能为 。
3、(2012大纲卷)一台电风扇的额定电压为交流220V 。
在其正常工作过程中,用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I 随时间t 的变化如图所示。
这段时间内电风扇的用电量为A.3.9×10-2度B.5.5×10-2度C.7.8×10-2度D.11.0×10-2度 4、(2012大纲卷)在黑箱内有一由四个阻值相同的电阻构成的串并联电路,黑箱面板上有三个接线柱1、2、3.用欧姆表测得1、2接线柱之间的电阻为1Ω,2、3接线柱之间的电阻为1.5Ω,1、3接线柱之间的电阻为2.5Ω。
(1)在虚线框中画出黑箱中的电阻连接方式;(2)如果将1、3接线柱用导线连接起来,1、2接线柱之间的电阻为______Ω。
注解:黑箱问题福建高考不考,但是可作为扩宽孩子思路使用5、如图,理想变压器原线圈输入电压u=4sin t GmNv ωsin m t U ω,副线圈电路中0R 为定值电阻,R 是滑动变阻器。
和是理想交流电压表,示数分别用1U 和2U表示;是理想交流电流表,示数分别用1I和2I表示。
下列说法正确的是A .1I和2I表示电流的瞬间值 B .1U 和2U表示电压的最大值C .滑片P 向下滑动过程中,2U 不变、1I 变大 D .滑片P 向下滑动过程中,2U变小、1I变小6、某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin100πt (V ),对此电动势,下列表述正确的有 A.最大值是502V B.频率是100Hz C .有效值是252V D.周期是0.02s7、(2012全国卷)自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈,原、副线圈都只取该线圈的某部分,一升压式自耦调压变压器的电路如图所示,其副线圈匝数可调。
※概述从高考考纲对“恒定电流”的要求看,欧姆定律、电源的电动势和内阻、闭合电路欧姆定律是Ⅱ级要求。
从近几年高考对“恒定电流”的考查来看,重点有闭合电路欧姆定律的应用,电功、电热的计算,电阻、电压和电流的测量。
其中电路分析——包括电阻变化、含电容电路、非纯电阻电路等动态分析、电路故障分析,运用电路知识探究联系实际问题已成为考查的热点。
预测高考对本部分知识的考查将与实际联系紧密,比如超导现象及其在生产、科技方面的应用等,学生运用已有知识解决实际问题的能力将是重点考查的一种趋势,符合现代高考的对知识应用和能力的考查,基本题型是以选择题、实验题或计算题出现。
如以选择题出现难度一般不大,若以实验题和计算题出现,则属于较难的题。
知识梳理知识点一电源和电流电动势欧姆定律串联电路和并联电路※考纲解读基础巩固1.形成电流的条件:一是要有电荷,二是导体内部存在电场,即导体两端存在。
2.电流强度:通过导体横截面的电量q跟通过这些电量所用时间t的值,叫电流强度:Iqt =。
3.电动势:电动势是描述电源把其他形式的能转化为能本领的物理量。
定义式为:ε=Wq。
要注意理解:○1ε是由本身所决定的,跟外电路的情况无关;○2ε的物理意义:电动势在数值上等于电路中通过1库仑电量时电源所提供的能或理解为在把1 库仑正电荷从负极(经电源内部)搬送到正极的过程中,所做的功;○3注意区别电动势和电压的概念。
电动势是描述其他形式的能转化成能的物理量,是反映非静电力做功的特性。
电压是描述电能转化为的能的物理量,是反映电场力做功的特性。
4.通过导体的电流强度,跟导体两端的电压成比,跟导体的电阻成比,即IUR=,要注意:公式中的I、U、R三个量必须是属于同一段电路的具有瞬时对应关系。
5.欧姆定律适用范围:适用于金属导体和电解质的溶液,不适用于体。
在电动机中,导电的物质虽然也是金属,但由于电动机转动时产生了现象,这时通过电动机的电流,也不能简单地由加在电动机两端的电压和电动机电枢的电阻来决定。
恒定电流知识点高三恒定电流是物理学中的一个重要概念,它在高三物理学习中扮演着重要的角色。
了解恒定电流的知识点,对于高三学生来说非常必要。
下面将介绍一些关于恒定电流的知识点,帮助高三学生更好地掌握这一概念。
一、恒定电流的概念恒定电流是指电流的大小在一段时间内保持不变。
当一个电路中的电源提供给电路的电压恒定,并且电路中没有其他变化时,电路中通过的电流称为恒定电流。
二、电流的计算方法恒定电流的计算是通过欧姆定律来实现的。
在一个电阻为R的电路中,当电压为U时,电流可以通过以下公式进行计算:I = U / R其中,I表示电流的大小,U表示电压的大小,R表示电阻的大小。
三、串联电路中的恒定电流串联电路是由多个电阻依次连接而成的电路。
在串联电路中,电流是保持恒定的,即所有电阻中通过的电流相等。
这是因为电流在一个封闭的回路中是连续的,无论电阻的大小如何变化,通过这个回路的总电流保持恒定。
四、并联电路中的恒定电流并联电路是由多个电阻并联而成的电路。
在并联电路中,电流分流,通过每个电阻的电流与其他电阻无关。
因此,在一个并联电路中,各个支路中的电流可以不相等。
五、恒定电流的应用恒定电流的概念和计算在电路分析和电路设计中都有着广泛的应用。
了解恒定电流可以帮助我们理解电路中的能量传输和电路元件之间的关系。
此外,了解恒定电流还可以帮助我们有效地设计电路和解决电路中的问题。
六、恒定电流的实验为了进一步理解和验证恒定电流的概念,我们可以进行一些实验。
例如,可以通过连接电源和电阻,测量电流大小是否恒定。
实验可以帮助学生加深对恒定电流的理解,并巩固相关的计算方法。
总结:恒定电流是高三物理学习的重要内容之一。
了解恒定电流的概念、计算方法以及在电路中的应用,对于学生在物理学习中起到重要的指导作用。
通过实验和实践,学生可以更好地理解恒定电流,并应用于解决相关问题。
希望以上介绍的恒定电流知识点能够帮助高三学生更好地掌握这一概念,提高物理学习的效果。
【高中物理】恒定电流知识点总结大全!恒定电流一、电流1、电流电荷的定向移动形成电流(例如:只要导线两端存在电压,导线中的自由电子就在电场力的作用下,从电势低处向电势高处定向移动,移动的方向与导体中的电流方向相反。
导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的,导线内的电场线保持和导线平行。
)2、电流产生的条件:a)导体内有大量自由电荷(金属导体——自由电子;电解质溶液——正负离子;导电气体——正负离子和电子)b)导体两端存在电势差(电压)c)导体中存在持续电流的条件:是保持导体两端的电势差。
3、电流的方向:电流可以由正电荷的定向移动形成,也可以是负电荷的定向移动形成,也可以是由正负电荷同时定向移动形成。
习惯上规定:正电荷定向移动的方向为电流的方向。
说明:(1)负电荷沿某一方向运动和等量的正电荷沿相反方向运动产生的效果相同。
金属导体中电流的方向与自由电子定向移动方向相反。
(2)电流有方向但电流强度不是矢量。
(3)方向不随时间而改变的电流叫直流;方向和强度都不随时间改变的电流叫做恒定电流。
通常所说的直流常常指的是恒定电流。
4、电流的宏观表达式:I=q/t,适用于任何电荷的定向移动形成的电流。
5、电流的微观表达式:I=nqvS(n为单位体积内的自由电荷个数,S为导线的横截面积,v为自由电荷的定向移动速率)二、电源和电动势1、电源:电源是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、非静电力:电源内使正、负电荷分离,并使正电荷聚积到电源正极,负电荷聚积到电源负极的非静电性质的作用。
来源:在化学电池(干电池、蓄电池)中,非静电力是一种与离子的溶解和沉积过程相联系的化学作用;在温差电源中,非静电力是一种与温度差和电子浓度差相联系的扩散作用;在一般发电机中,非静电力起源于磁场对运动电荷的作用,即洛伦兹力。
变化磁场产生的有旋电场也是一种非静电力,但因其力线呈涡旋状,通常不用作电源,也难以区分内外。
第1节 电流 电阻 电功 电功率一、电流1.形成的条件:导体中有自由电荷;导体两端存在电压.2.电流是标量,正电荷定向移动的方向规定为电流的方向.3.两个表达式:①定义式:I =q t ;②决定式:I =U R .二、电阻、电阻定律1.电阻:反映了导体对电流阻碍作用的大小.表达式为:R =U I .2.电阻定律:同种材料的导体,其电阻跟它的长度成正比,与它的横截面积成反比,导体的电阻还与构成它的材料有关.表达式为:R =ρl S .3.电阻率(1)物理意义:反映导体的导电性能,是导体材料本身的属性.(2)电阻率与温度的关系:金属的电阻率随温度升高而增大;半导体的电阻率随温度升高而减小.三、部分电路欧姆定律及其应用1.内容:导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比.2.表达式:I =U R .3.适用范围:金属导电和电解液导电,不适用于气体导电或半导体元件.4.导体的伏安特性曲线(I -U )图线(1)比较电阻的大小:图线的斜率k =tan θ=I U =1R ,图中R 1>R 2(填“>”、“<”或“=”).(2)线性元件:伏安特性曲线是直线的电学元件,适用于欧姆定律.(3)非线性元件:伏安特性曲线为曲线的电学元件,不适用于欧姆定律.四、电功率、焦耳定律1.电功:电路中电场力移动电荷做的功.表达式为W =qU =UIt .2.电功率:单位时间内电流做的功.表示电流做功的快慢.表达式为P =W t =UI .3.焦耳定律: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.表达式为Q=I2Rt.4.热功率:单位时间内的发热量.表达式为P=Q t.[自我诊断]1. 判断正误(1)电流是矢量,电荷定向移动的方向为电流的方向.(×)(2)由R=UI可知,导体的电阻与导体两端的电压成正比,与流过导体的电流成反比.(×)(3)由ρ=RSl知,导体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.(×)(4)电流越大,单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多.(√)(5)电流I随时间t变化的图象与横轴所围面积表示通过导体横截面的电荷量.(√)(6)公式W=UIt及Q=I2Rt适用于任何电路.(√)(7)公式W=U2R t=I2Rt只适用于纯电阻电路.(√)2.(多选)对于常温下一根阻值为R的均匀金属丝,下列说法中正确的是() A.常温下,若将金属丝均匀拉长为原来的10倍,则电阻变为10RB.常温下,若将金属丝从中点对折起来,电阻变为1 4RC.给金属丝加上的电压逐渐从零增大到U0,则任一状态下的UI比值不变D.金属材料的电阻率随温度的升高而增大3.如图所示电路中,a、b两点与一个稳压直流电源相接,当滑动变阻器的滑片P向d端移动一段距离时,哪一个电路中的电流表读数会变小()4. 有一台标有“220 V,50 W”的电风扇,其线圈电阻为0.4 Ω,在它正常工作时,下列求其每分钟产生的电热的四种解法中,正确的是()A.I=PU=522A,Q=UIt=3 000 J B.Q=Pt=3 000 JC.I=PU=522A,Q=I2Rt=1.24 J D.Q=U2R t=22020.4×60 J=7.26×106 J考点一 对电流的理解和计算1. 应用I =q t计算时应注意:若导体为电解液,因为电解液里的正、负离子移动方向相反,但形成的电流方向相同,故q 为正、负离子带电荷量的绝对值之和.2.电流的微观本质如图所示,AD 表示粗细均匀的一段导体,长为l ,两端加一定的电压,导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v ,设导体的横截面积为S ,导体每单位体积内的自由电荷数为n ,每个自由电荷的电荷量为q ,AD 导体中自由电荷总数N =nlS ,总电荷量Q =Nq =nqlS ,所用时间t =l v ,所以导体AD 中的电流I =Q t =nlSq l /v =nqS v .1.如图所示,一根横截面积为S 的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷,设棒单位长度内所含的电荷量为q ,当此棒沿轴线方向做速度为v 的匀速直线运动时,由于棒的运动而形成的等效电流大小为( )A .v qB .q vC .q v S D.q v S2. (2017·山东济南质检)有甲、乙两个由同种金属材料制成的导体,甲的横截面积是乙的两倍,而单位时间内通过导体横截面的电荷量乙是甲的两倍,以下说法中正确的是( )A .甲、乙两导体的电流相同B .乙导体的电流是甲导体的两倍C .乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的两倍D .甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相等3.(多选)截面直径为d 、长为l 的导线,两端电压为U ,当这三个量中的一个改变时,对自由电子定向移动平均速率的影响,下列说法正确的是( )A .电压U 加倍时,自由电子定向移动的平均速率加倍B .导线长度l 加倍时,自由电子定向移动的平均速率减为原来的一半C .导线截面直径d 加倍时,自由电子定向移动的平均速率不变D .导线截面直径d 加倍时,自由电子定向移动的平均速率加倍考点二 电阻 电阻定律1. 两个公式对比2.即电阻大,电阻率不一定大;电阻率小,电阻不一定小.1.一个内电阻可以忽略的电源,给装满绝缘圆管的水银供电,通过水银的电流为0.1 A .若把全部水银倒在一个内径大一倍的绝缘圆管内(恰好能装满圆管),那么通过水银的电流将是( )A .0.4 AB .0.8 AC .1.6 AD .3.2 A2. 用电器到发电场的距离为l ,线路上的电流为I ,已知输电线的电阻率为ρ.为使线路上的电压降不超过U .那么,输电线的横截面积的最小值为( )A.ρl RB.2ρlI UC.U ρlID.2Ul I ρ3.两根完全相同的金属裸导线,如果把其中的一根均匀拉长到原来的2倍,把另一根对折后绞合起来,然后给它们分别加上相同电压后,则在相同时间内通过它们的电荷量之比为( )A .1∶4B .1∶8 C .1∶16 D .16∶1导体变形后电阻的分析方法某一导体的形状改变后,讨论其电阻变化应抓住以下三点:(1)导体的电阻率不变.(2)导体的体积不变,由V =lS 可知l 与S 成反比.(3)在ρ、l 、S 都确定之后,应用电阻定律R =ρl S 求解.考点三 伏安特性曲线1. 图甲为线性元件的伏安特性曲线,图乙为非线性元件的伏安特性曲线.2 图象的斜率表示电阻的倒数,斜率越大,电阻越小,故R a <R b ,图线c 的电阻减小,图线d的电阻增大.3.用I -U (或U -I )图线来描述导体和半导体的伏安特性时,曲线上每一点对应一组U 、I 值,U I为该状态下的电阻值,UI 为该状态下的电功率.在曲线上某点切线的斜率不是电阻的倒数.1.小灯泡通电后其电流I 随所加电压U 变化的图线如图所示,P 为图线上一点,PN 为图线在P 点的切线,PQ 为U 轴的垂线,PM 为I 轴的垂线,则下列说法中正确的是( )A .随着所加电压的增大,小灯泡的电阻减小B .对应P 点,小灯泡的电阻为R =U 1I 1C .对应P 点,小灯泡的电阻为R =U 1I 2-I 1D .对应P 点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM 所围面积2. 某一导体的伏安特性曲线如图中AB (曲线)所示,关于导体的电阻,以下说法正确的是( )A .B 点的电阻为12 Ω B .B 点的电阻为40 ΩC .工作状态从A 变化到B 时,导体的电阻因温度的影响改变了1 ΩD .工作状态从A 变化到B 时,导体的电阻因温度的影响改变了9 Ω3. (多选)在如图甲所示的电路中,L 1、L 2、L 3为三个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示.当开关S 闭合时,电路中的总电流为0.25 A ,则此时( )A .L 1上的电压为L 2上电压的2倍B .L 1消耗的电功率为0.75 WC .L 2的电阻为12 ΩD .L 1、L 2消耗的电功率的比值大于4∶1I -U 图线求电阻应注意的问题伏安特性曲线上每一点对应的电压与电流的比值就是该状态下导体的电阻,即曲线上各点切线的斜率的倒数不是该状态的电阻,但伏安特性曲线的斜率变小说明对应的电阻变大.考点四 电功、电功率及焦耳定律1.纯电阻电路与非纯电阻电路的比较(1)用电器在额定电压下正常工作,用电器的实际功率等于额定功率,即P 实=P 额.(2)用电器的工作电压不一定等于额定电压,用电器的实际功率不一定等于额定功率,若U 实>U 额,则P 实>P 额,用电器可能被烧坏.[典例] 有一个小型直流电动机,把它接入电压为U 1=0.2 V 的电路中时,电动机不转,测得流过电动机的电流I 1=0.4 A ;若把电动机接入U 2=2.0 V 的电路中,电动机正常工作,工作电流I 2=1.0 A .求:(1)电动机正常工作时的输出功率多大?(2)如果在电动机正常工作时,转子突然被卡住,此时电动机的发热功率是多大?解析(1)在非纯电阻电路中,U 2R t 既不能表示电功也不能表示电热,因为欧姆定律不再成立.(2)不要认为有电动机的电路一定是非纯电阻电路,当电动机不转动时,仍为纯电阻电路,欧姆定律仍适用,电能全部转化为内能.只有在电动机转动时为非纯电阻电路,U >IR ,欧姆定律不再适用,大部分电能转化为机械能.1.(多选)下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数,不计其自身机械损耗.若该车在额定状态下以最大运行速度行驶,则( )A.电动机的输入功率为576 WB .电动机的内电阻为4 ΩC .该车获得的牵引力为104 ND .该车受到的阻力为63 N2.在如图所示电路中,电源电动势为12 V ,电源内阻为1.0 Ω,电路中的电阻R 0为1.5 Ω,小型直流电动机M 的内阻为0.5 Ω.闭合开关S 后,电动机转动,电流表的示数为2.0 A .则以下判断中正确的是( )A .电动机的输出功率为14 WB .电动机两端的电压为7.0 VC .电动机的发热功率为4.0 WD .电源输出的电功率为24 W课时规范训练 [基础巩固题组]1.(多选)下列说法正确的是( )A .据R =U I 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ρ=RS l 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2.一根长为L 、横截面积为S 的金属棒,其材料的电阻率为ρ,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.m v 22eL B .m v 2Sn e C .ρne v D.ρe v SL3.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4.如图所示为一磁流体发电机示意图,A 、B 是平行正对的金属板,等离子体(电离的气体,由自由电子和阳离子构成,整体呈电中性)从左侧进入,在t 时间内有n 个自由电子落在B 板上,则关于R 中的电流大小及方向判断正确的是( )A .I =ne t ,从上向下B .I =2ne t ,从上向下C .I =ne t ,从下向上D .I =2ne t ,从下向上5.欧姆不仅发现了欧姆定律,还研究了电阻定律,有一个长方体型的金属电阻,材料分布均匀,边长分别为a 、b 、c ,且a >b >c .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( )6.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ρ,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( )A .R =ρ(b +a ) 2πabB .R =ρ(b -a ) 2πabC .R =ρab 2π(b -a )D .R =ρab 2π (b +a )7. (多选)我国已经于2012年10月1日起禁止销售100 W 及以上的白炽灯,以后将逐步淘汰白炽灯.假设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的伏安特性曲线如图所示.图象上A 点与原点的连线与横轴成α角,A 点的切线与横轴成β角,则( )A .白炽灯的电阻随电压的增大而减小B .在A 点,白炽灯的电阻可表示为tan βC .在A 点,白炽灯的电功率可表示为U 0I 0D .在A 点,白炽灯的电阻可表示为U 0I 0[综合应用题组]8.一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220 V 的交流电源上(其内电阻可忽略不计),均正常工作.用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0 A ,通过洗衣机电动机的电流是0.50 A ,则下列说法中正确的是( )A .电饭煲的电阻为44 Ω,洗衣机电动机线圈的电阻为440 ΩB .电饭煲消耗的电功率为1 555 W ,洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 WC .1 min 内电饭煲消耗的电能为6.6×104 J ,洗衣机电动机消耗的电能为 6.6×103 JD .电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍9.一个用半导体材料制成的电阻器D ,其电流I 随它两端电压U 变化的关系图象如图甲所示,若将它与两个标准电阻R 1、R 2并联后接在电压恒为U 的电源两端,3个用电器消耗的电功率均为P ,现将它们连接成如图乙所示的电路,接在该电源的两端,设电阻器D 和电阻R 1、R 2消耗的电功率分别是PD 、P 1、P 2,它们之间的关系为( )A .P 1=4P DB .P D =P 4C .PD =P 2 D .P 1<4P 210.下图中的四个图象中,最能正确地表示家庭常用的白炽灯泡在不同电压下消耗的电功率P与电压平方U 2之间函数关系的是( )11.如图所示为甲、乙两灯泡的I -U 图象,根据图象计算甲、乙两灯泡并联在电压为220 V 的电路中实际发光的功率分别为( )A .15 W 30 WB .30 W 40 WC .40 W 60 WD .60 W 100 W12.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S 1、S 2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1 000 W .关于该电吹风,下列说法正确的是( )A .电热丝的电阻为55 ΩB .电动机线圈的电阻为1 2103 ΩC .当电吹风吹热风时,电热丝每秒钟消耗的电能为1 000 JD .当电吹风吹热风时,电动机每秒钟消耗的电能为1 000 J13.(多选)如图所示,定值电阻R 1=20 Ω,电动机绕线电阻R 2=10 Ω,当开关S 断开时,电流表的示数是I 1=0.5 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( )A .I =1.5 AB .I <1.5 AC .P =15 WD .P <15 W14.(多选)通常一次闪电过程历时约0.2~0.3 s ,它由若干个相继发生的闪击构成.每个闪击持续时间仅40~80 μs ,电荷转移主要发生在第一个闪击过程中.在某一次闪击前云地之间的电势差约为1.0×109 V ,云地间距离约为1 km ;第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6 C ,闪击持续时间约为60 μs.假定闪电前云地间的电场是均匀的.根据以上数据,下列判断正确的是( )A .闪电电流的瞬时值可达到1×105AB .整个闪电过程的平均功率约为1×1014WC .闪电前云地间的电场强度约为1×106V/mD .整个闪电过程向外释放的能量约为6×106J第2节 电路 闭合电路欧姆定律一、电阻的串、并联1.电动势(1)电源:电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化成电势能的装置.(2)电动势:非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值,E =W q .(3)电动势的物理含义:电动势表示电源把其它形式的能转化成电势能本领的大小,在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压.2.内阻:电源内部导体的电阻.三、闭合电路的欧姆定律1.闭合电路欧姆定律(1)内容:闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电阻之和成反比.(2)公式:I =E R +r(只适用于纯电阻电路). (3)其他表达形式 ①电势降落表达式:E =U 外+U 内或E =U 外+Ir . ②能量表达式:EI =UI +I 2r .2.路端电压与外电阻的关系[自我诊断]1. 判断正误(1)电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量.(√)(2)电动势就等于电源两极间的电压.(×)(3)闭合电路中外电阻越大,路端电压越小.(×)(4)在闭合电路中,外电阻越大,电源的输出功率越大.(×)(5)电源的输出功率越大,电源的效率越高.(×)2. 某电路如图所示,已知电池组的总内阻r=1 Ω,外电路电阻R=5 Ω,理想电压表的示数U=3.0 V,则电池组的电动势E等于()A.3.0 V B.3.6 VC.4.0 V D.4.2 V3.将一电源电动势为E,内电阻为r的电池与外电路连接,构成一个闭合电路,用R表示外电路电阻,I表示电路的总电流,下列说法正确的是()A.由U外=IR可知,外电压随I的增大而增大B.由U内=Ir可知,电源两端的电压随I的增大而增大C.由U=E-Ir可知,电源输出电压随输出电流I的增大而减小D.由P=IU可知,电源的输出功率P随输出电流I的增大而增大考点一电阻的串并联1.串、并联电路的几个常用结论(1)当n个等值电阻R0串联或并联时,R串=nR0,R并=1n R0.(2)串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻,并联电路的总电阻小于电路中任意一个电阻.(3)在电路中,某个电阻增大(或减小),则总电阻增大(或减小).(4)某电路中无论电阻怎样连接,该电路消耗的总电功率始终等于各个电阻消耗的电功率之和.2.电压表、电流表的改装1. (多选)一个T 形电路如图所示,电路中的电阻R 1=10 Ω,R 2=120 Ω,R 3=40 Ω.另有一测试电源,电动势为100 V ,内阻忽略不计.则( )A .当cd 端短路时,ab 之间的等效电阻是40 ΩB .当ab 端短路时,cd 之间的等效电阻是40 ΩC .当ab 两端接通测试电源时,cd 两端的电压为80 VD .当cd 两端接通测试电源时,ab 两端的电压为80 V2.如图所示,电路两端的电压U 保持不变,电阻R 1、R 2、R 3消耗的电功率一样大,则电阻之比R 1∶R 2∶R 3是( )A .1∶1∶1B .4∶1∶1C .1∶4∶4D .1∶2∶23.(多选)如图所示,甲、乙两电路都是由一个灵敏电流表G 和一个变阻器R 组成的,下列说法正确的是( )A .甲表是电流表,R 增大时量程增大B .甲表是电流表,R 增大时量程减小C .乙表是电压表,R 增大时量程增大D .乙表是电压表,R 增大时量程减小考点二 闭合电路的欧姆定律考向1:闭合电路的功率及效率问题由P 出与外电阻R 的关系图象可以看出:①当R =r 时,电源的输出功率最大为P m =E 24r .②当R >r 时,随着R 的增大输出功率越来越小.③当R<r时,随着R的增大输出功率越来越大.<P m时,每个输出功率对应两个外电阻R1和R2,且R1R2=r2.④当P出1.在研究微型电动机的性能时,应用如图所示的实验电路.当调节滑动变阻器R使电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为0.5 A和2.0 V.重新调节R使电动机恢复正常运转,此时电流表和电压表的示数分别为2.0 A和24.0 V.则这台电动机正常运转时输出功率为()A.32 W B.44 W C.47 W D.48 W2.如图所示,电源电动势E=12 V,内阻r=3 Ω,R0=1 Ω,直流电动机内阻R0′=1 Ω,当调节滑动变阻器R1时可使甲电路输出功率最大,调节R2时可使乙电路输出功率最大,且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为P0=2 W),则R1和R2的值分别为() A.2 Ω,2 Ω B.2 Ω,1.5 ΩC.1.5 Ω,1.5 Ω D.1.5 Ω,2 Ω考向2:电路故障的分析与判断(1)故障特点①断路特点:表现为路端电压不为零而电流为零.②短路特点:用电器或电阻发生短路,表现为有电流通过电路但它两端电压为零.(2)检查方法①电压表检测:如果电压表示数为零,则说明可能在并联路段之外有断路,或并联路段短路.②电流表检测:当电路中接有电源时,可用电流表测量各部分电路上的电流,通过对电流值的分析,可以确定故障的位置.在运用电流表检测时,一定要注意电流表的极性和量程.③欧姆表检测:当测量值很大时,表示该处断路,当测量值很小或为零时,表示该处短路.在运用欧姆表检测时,电路一定要切断电源.④假设法:将整个电路划分为若干部分,然后逐一假设某部分电路发生某种故障,运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理.3. 如图所示的电路中,电源的电动势为6 V,当开关S接通后,灯泡L1、L2都不亮,用电压表=6 V,U ad=0 V,U cd=6 V,由此可判定()测得各部分的电压是UA.L1和L2的灯丝都烧断了B.L1的灯丝烧断了C.L2的灯丝烧断了D.变阻器R断路4.(多选)在如图所示的电路中,由于某一电阻发生短路或断路,A灯变暗,B灯变亮,则故障可能是( )A .R 1短路B .R 2断路C .R 3断路D .R 4短路考点三 电路的动态变化考向1:不含电容器电路(1)判定总电阻变化情况的规律①当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时,电路的总电阻一定增大(或减小).②若开关的通、断使串联的用电器增多时,电路的总电阻增大;若开关的通、断使并联的支路增多时,电路的总电阻减小.③在如图所示分压电路中,滑动变阻器可视为由两段电阻构成,其中一段R并与用电器并联,另一段R 串与并联部分串联.A 、B 两端的总电阻与R 串的变化趋势一致.(2)分析思路1.如图所示电路,电源内阻不可忽略.开关S 闭合后,在变阻器R 0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2.如图所示,E 为内阻不能忽略的电池,R 1、R 2、R 3为定值电阻,S 0、S 为开关,与Ⓐ分别为电压表与电流表.初始时S 0与S 均闭合,现将S 断开,则( )A .的读数变大,Ⓐ的读数变小B .的读数变大,Ⓐ的读数变大 C .的读数变小,Ⓐ的读数变小 D .的读数变小,Ⓐ的读数变大考向2:含电容器电路(1)电路的简化不分析电容器的充、放电过程时,把电容器所在的电路视为断路,简化电路时可以去掉,求电荷量时再在相应位置补上.(2)电路稳定时电容器的处理方法电路稳定后,与电容器串联的电路中没有电流,同支路的电阻相当于导线,即电阻不起降低电压的作用,但电容器两端的电压与其并联电器两端电压相等.(3)电压变化带来的电容器变化电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电.若电容器两端电压升高,电容器将充电;若电压降低,电容器将通过与它连接的电路放电,可由ΔQ =C ΔU 计算电容器上电荷量的变化量.3.(2017·辽宁沈阳质检)如图所示,R 1=R 2=R 3=R 4=R ,电键S 闭合时,间距为d 的平行板电容器C 的正中间有一质量为m 、电荷量为q 的小球恰好处于静止状态;电键S 断开时,则小球的运动情况为( )A .不动B .向上运动C .向下运动D .不能确定4.(2017·东北三校联考)(多选)如图所示,C 1=6 μF ,C 2=3 μF ,R 1=3 Ω,R 2=6 Ω,电源电动势E =18 V ,内阻不计.下列说法正确的是( )A .开关S 断开时,a 、b 两点电势相等B .开关S 闭合后,a 、b 两点间的电流是2AC .开关S 断开时,C 1带的电荷量比开关S 闭合后C 1带的电荷量大D .不论开关S 断开还是闭合,C 1带的电荷量总比C 2带的电荷量大分析此类问题要注意以下三点(1)闭合电路欧姆定律E =U +Ir (E 、r 不变)和部分电路欧姆定律U =IR 联合使用.(2)局部电阻增则总电阻增,反之总电阻减;支路数量增则总电阻减,反之总电阻增.(3)两个关系:外电压等于外电路上串联各分电压之和;总电流等于各支路电流之和.考点四 两种U -I 图线的比较及应用[线Ⅱ为某一电阻R 的U -I 图线.用该电源直接与电阻R 相连组成闭合电路,由图象可知( )A .电源的电动势为3 V ,内阻为0.5 ΩB .电阻R 的阻值为1 ΩC .电源的输出功率为4 WD .电源的效率为50%电源的U -I 图线与电阻的U -I 图线的交点表示电源的路端电压与用电器两端的电压相等,通过电源的电流与通过用电器的电流相等,故交点表示该电源单独对该用电器供电的电压和电流.1. (2017·上海青浦质检)(多选)如图所示,直线A 、B 分别为电源a 、b 的路端电压与电流的关系图线,设两个电源的内阻分别为r a 和r b ,若将一定值电阻R 0分别接到a 、b 两电源上,通过R 0的电流分别为I a 和I b ,则( )A .r a >r bB .I a >I bC .R 0接到a 电源上,电源的输出功率较大,但电源的效率较低D .R 0接到b 电源上,电源的输出功率较小,电源的效率较低2.(多选)如图所示,图中直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图象,图中曲线②表示该电源的输出功率与电流的关系图象,则下列说法正确的是( )A .电源的电动势为50 VB .电源的内阻为253 ΩC .电流为2.5 A 时,外电路的电阻为15 ΩD .输出功率为120 W 时,输出电压是30 V课时规范训练 [基础巩固题组]1.电阻R 1与R 2并联在电路中,通过R 1与R 2的电流之比为1∶2,则当R 1与R 2串联后接入电路中时,R 1与R 2两端电压之比U 1∶U2为( )A .1∶2B .2∶1C .1∶4D .4∶12.电子式互感器是数字变电站的关键设备之一.如图所示,某电子式电压互感器探头的原理为。
考点8 恒定电流1.(2010.浙江高考T21(2)) (10分)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,某同学测得电流-电压的数据如下表所示:(1)用上表数据描绘电压随电流的变化曲线;(2)为了探究灯丝电阻与温度的关系,已作出电阻随电流的变化曲线如图所示:请指出灯丝的特征,并解释形成的原因。
【命题立意】本题以“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验为基础,体现重视实验操作体验和学生实验基本素养的培养,主要考查对实验结果的分析与解释能力。
【规范解答】(1) 用上表数据描绘电压随电流变化的曲线(2)电阻随电流增大存在三个区间,电阻的变化快慢不同。
第一区间电流很小时,电阻变化不大;第二区间灯丝温度升高很快,电阻增大快;第三区间部分电能转化为光能,灯丝温度升高变慢,电阻增大也变慢。
2.(2010·天津理综·T9(3))要测量电压表V1的内阻R V,其量程为2V,内阻约2 kΩ。
实验室提供的器材有:电流表A,量程0.6A,内阻约0.1Ω;电压表V2,量程5V,内阻约5 kΩ;定值电阻R 1,阻值30Ω;定值电阻R 2,阻值为3 k Ω;滑动变阻器R 3,最大阻值100Ω,额定电流1.5A ;电源E ,电动势6V ,内阻约0.5Ω;开关S 一个,导线若干。
①有人拟将待测电压表V 1 和电流表A 串联接入电压合适的测量电路中,测出V 1 的电压和电流,再计算出R V 。
该方案实际上不可行,其最主要的原因是_____________________。
②请从上述器材中选择必要的器材,设计一个测量电压表V 1内阻R V 的实验电路。
要求测量尽量准确,实验必须在同一电路中,且在不增减元件的条件下完成。
试画出符合要求的实验电路图(图中电源与开关已连接好),并标出所选元件的相应字母代号。
③由上问写出V 1内阻R V 的表达式,说明式中各测量量的物理意义。
【命题立意】本题考查的电阻的测量一直是高考的热点,本题考查的测电阻的方法,体现了高考的灵活性。
2012年物理高考试题分类解析
【考点8】恒定电流
1.功率为10 W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60 W的白炽灯相当.根据国家节能战略,2016年前普通白炽灯应被淘汰.假设每户家庭有2只60 W的白炽灯,均用10 W的LED灯替代,估算出全国一年节省的电能最接近( )
A.8×108kW·h B.8×1010kW·h
C.8×1011kW·h D.8×1013 k W·h
1.B 每户两只白炽灯被两只LED灯替换后,节约电功率为120 W-20 W=100 W,每天按照五个小时用电计算,节电0.5 kW·h,全年按照360天计算,节电180 kW·h,全国按照四亿家庭计算,节电7.2×1010 kW·h,故选项B正确.
2.一台电风扇的额定电压为交流220 V.在其正常工作过程中,用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I随时间t的变化如图所示.这段时间内电风扇的用电量为( ) A.3.9×10-2度
B.5.5×10-2度
C.7.8×10-2度
D.11.0×10-2度
2.B 分段计算用电量,前10 min用电W1=220×0.3×600 J=39600
J,中间10 min用电W2=220×0.4×600 J=52800 J,后40 min用电W3=220×0.2×2400 J
=105600 J,一个小时总的用电量W=W1+W2+W3=198000 J,换算成度为
198000
1000×3600
度=
5.5×10-2度.
3.四川省“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 Ω.已知水的密度为1×103 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).
3.【答案】(1) 1×103 W (2) 2×104 s
(1)设电动机的电功率为P,则
P=UI
设电动机内阻r上消耗的热功率为P r,则
P r=I2r
代入数据解得P r=1×103 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ρ,则
M=ρV
设质量为M的河水增加的重力势能为ΔE p,则
ΔE p=Mg h
设电动机的输出功率为P0,则
P0=P-P r
根据能量守恒定律得
P0t×60%×80%=ΔE p
代入数据解得
t=2×104 s。