2024年高考物理真题和模拟题分类汇编专题09恒定电流（Word版附解析）

这是一份2024年高考物理真题和模拟题分类汇编专题09恒定电流（Word版附解析），共20页。试卷主要包含了12，7Ω，40A，5A，7等内容，欢迎下载使用。

1.（2024年江西卷考题）7. 石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状晶格结构新材料，具有丰富的电学性能．现设计一电路测量某二维石墨烯样品的载流子（电子）浓度。如图（a）所示，在长为a，宽为b的石墨烯表面加一垂直向里的匀强磁场，磁感应强度为B，电极1、3间通以恒定电流I，电极2、4间将产生电压U。当时，测得关系图线如图（b）所示，元电荷，则此样品每平方米载流子数最接近（ ）

A. B. C. D.
【答案】D
【解析】设样品每平方米载流子(电子)数为n，电子定向移动的速率为v，则时间t内通过样品的电荷量q=nevtb
根据电流的定义式得
当电子稳定通过样品时，其所受电场力与洛伦兹力平衡，则有
联立解得
结合图像可得
解得
故选D。
2.（2024全国甲卷考题）12. 如图，金属导轨平行且水平放置，导轨间距为L，导轨光滑无摩擦。定值电阻大小为R，其余电阻忽略不计，电容大小为C。在运动过程中，金属棒始终与导轨保持垂直。整个装置处于竖直方向且磁感应强度为B的匀强磁场中。
(1)开关S闭合时，对金属棒施加以水平向右的恒力，金属棒能达到的最大速度为v0。当外力功率为定值电阻功率的两倍时，求金属棒速度v的大小。
(2)当金属棒速度为v时，断开开关S，改变水平外力并使金属棒匀速运动。当外力功率为定值电阻功率的两倍时，求电容器两端的电压以及从开关断开到此刻外力所做的功。

【答案】（1）；（2），
【解析】（1）开关S闭合后，当外力与安培力相等时，金属棒的速度最大，则
由闭合电路欧姆定律
金属棒切割磁感线产生的感应电动势为
联立可得，恒定的外力为
在加速阶段，外力的功率为
定值电阻功率为
若时，即
化简可得金属棒速度v的大小为
（2）断开开关S，电容器充电，则电容器与定值电阻串联，则有
当金属棒匀速运动时，电容器不断充电，电荷量q不断增大，电路中电流不断减小，则金属棒所受安培力不断减小，而拉力的功率
定值电阻功率
当时有
可得
根据
可得此时电容器两端电压为
从开关断开到此刻外力所做的功为
其中
联立可得
一、单选题
1．（2024·广西·高考真题）将横截面相同、材料不同的两段导体、无缝连接成一段导体，总长度为1.00m，接入图甲电路。闭合开关S，滑片P从M端滑到N端，理想电压表读数U随滑片P的滑动距离x的变化关系如图乙，则导体、的电阻率之比约为（ ）

A．B．C．D．
【答案】B
【解析】根据电阻定律
根据欧姆定律
整理可得
结合题图可知导体、的电阻率之比
故选B。
2．（2024·江西南昌·三模）在如图所示的电路中，已知A、B两个电容器的电容之比，每个电阻都相同，则两个电容器带电量之比为（ ）

A．B．C．D．
【答案】A
【解析】等效电路图如图所示
设电源电压为U，则
根据
可得
故选A。
3．（2024·北京顺义·一模）某同学想通过测绘一只额定电压为2.5V小灯泡的I-U图像来研究小灯泡的电阻随电压变化的规律。实验电路如图甲所示，根据实验数据描绘的I-U图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）

A．小灯泡正常工作时的电阻约为5.7Ω
B．随着小灯泡两端电压的增大，小灯泡的电阻变小
C．该实验的系统误差主要是由电流表的分压引起的
D．图甲中开关S闭合之前，应把滑动变阻器的滑片置于A处
【答案】A
【解析】A．由I-U图像可知当电压为2.5V时，电流约为0.44A，所以小灯泡正常工作时的电阻约为
故A正确；
B．I-U图像的斜率反应了电阻倒数大小的变化情况，随着电压的增大图像斜率越来越小，所以电阻越来越大。故B错误；
C．该实验的系统误差主要是由电压表的分流引起的。故C错误；
D．开关S闭合之前，应把滑动变阻器的滑片置于B处。故D错误。
故选A。
4．（2024·山东淄博·一模）阿秒（as）光脉冲是一种发光持续时间极短的光脉冲，如同高速快门相机，可用以研究原子内部电子高速运动的过程。已知，电子所带电荷量为，氢原子核外电子绕原子核做匀速圆周运动的等效电流约为。目前阿秒光脉冲的最短时间为43as，电子绕氢原子核一周的时间约为该光脉冲时间的（ ）
A．2.8倍B．3.7倍C．4.2倍D．5.5倍
【答案】B
【解析】根据电流定义式可得
可得电子绕氢原子核一周的时间为
则有
故选B。
5．（2023·陕西·一模）北京时间2023年10月3日，据诺贝尔奖官方网站公布，2023年诺贝尔物理学奖颁发给Pierre等三位物理学家，以表彰他们“为研究物质中的电子动力学而产生阿秒光脉冲的实验方法”。阿秒（as）这种时间尺度，适合用来描述电子在原子内部运动的情况，，例如电子绕氢原子核一周大约是。已知电子所带电荷量为，氢原子核外电子绕原子核做匀速圆周运动。根据以上信息估算氢原子核外电子绕核运动的等效电流大约为（ ）

A．B．C．D．
【答案】A
【解析】根据电流的定义式
故选A。
6．（2024·江西·高考真题）庐山瀑布“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”瀑布高150m，水流量10m3/s，假设利用瀑布来发电，能量转化效率为70%，则发电功率为（ ）
A．109B．107C．105D．103
【答案】B
【解析】由题知，Δt时间内流出的水量为
m = ρQΔt = 1.0×104Δt
发电过程中水的重力势能转化为电能，则有
故选B。
7．（2024·浙江金华·三模）单晶硅太阳能发电原理是光线照射到单晶硅太阳能板上，会激发电子形成电流。已知杭州西站枢纽屋顶铺设了面积为的单晶硅太阳能板，阳光照射下平均发电功率。若已知太阳的辐射总功率约，太阳与地球之间的距离约，则下列说法正确的是（ ）

A．单位面积上接收到的太阳辐射功率约200W
B．一天大约可发电
C．光电的转换效率约14%
D．单晶硅太阳能板发出的是交流电
【答案】C
【解析】A．距离太阳的球面面积
单位面积上接受太阳太阳辐射的功率
故A错误；
B．若24小时都有太阳，则工作一天大约可发电
但有太阳的时间小于24小时。故B错误；
C．太阳板接收的太阳能
光电的转换放率约为
故C正确；
D．依题意，光线照射到单晶硅太阳能板上，电子定向移动形成电流。方向不变，为直流电。故D错误。
故选C。
8．（2024·重庆九龙坡·三模）工程师对某款新能源汽车的直流蓄电池进行性能测试，测试过程中系统输出的图像如图，其中P为直流电源的输出功率，I为总电流，下列说法正确的是（ ）

A．该蓄电池的电动势为12VB．该蓄电池的内阻为2Ω
C．该蓄电池的最大输出功率为144WD．该蓄电池的短路电流为12A
【答案】A
【解析】AB．蓄电池的输出功率为
变形得
结合图像可得
故A正确，B错误；
C．由
可知当
最大输出功率为
故C错误；
D．该蓄电池的短路电流为
故D错误。
故选A。
9．（2024·广西桂林·三模）“祝融号”火星车的动力主要来源于太阳能电池。现将火星车的动力供电电路简化为如图所示，其中太阳能电池电动势，内阻未知，电动机线圈电阻，电热丝定值电阻。当火星车正常行驶时，电动机两端电压，电热丝消耗功率。则（ ）

A．火星车正常行驶时，通过电热丝电流为
B．太阳能电池的内阻为
C．若电动机的转子被卡住，电热丝消耗的功率为
D．火星车正常行驶时，电动机的效率为
【答案】C
【解析】A．对电热丝，有
解得回路电流为
故A错误；
B．根据闭合回路欧姆定律，有
解得电源的内阻为
故B错误；
C．电动机的转子被卡住，回路电流为
电热丝上消耗的功率
故C正确；
D．电动机的效率为
解得
故D错误。
故选C。
10．（2024·河北石家庄·三模）如图所示，电源电动势，内阻不计，滑动变阻器的最大阻值为，两定值电阻、的阻值均为，电容器C的电容为。初始时的滑片置于最上端，开关S掷于a端。下列说法正确的是（ ）

A．当的滑片向下移动时，两端的电压减小
B．移动的滑片过程中，消耗的最大功率为
C．开关从a掷向b，流过的电流方向由d到c
D．开关从a掷向b，流过的电荷量为
【答案】D
【解析】A．开关掷于端，与串联，两端的电压
当的滑片向下滑动时，接入电路中的电阻值变小，两端电压变大，A错误；
B．消耗的功率
电流
解得当时，消耗的功率最大为，B错误；
C．开关掷于端时，电容器右极板带正电，开关从掷向，电容器左极板带正电，所以电容器先放电后充电，电流方向为，C错误；
D．流过的电荷量
D正确。
故选D。
11．（23-24高三下·海南·期中）如图所示的闭合电路，电源电动势为E，内阻为r，定值电阻、，滑动变阻器最大值是10Ω。在A、B之间接有水平放置的平行板电容器C，滑动变阻器的滑片处于中点时，平行板电容器中的带电微粒恰好静止，带电微粒电荷量的绝对值为q、质量为m，下列说法正确的是（ ）

A．微粒带负电
B．若滑片向左滑动，微粒受的电场力将变小
C．若滑片向左滑动，微粒在运动的过程中电势能将增加
D．若滑片向右滑动，微粒在运动的过程中电势能将增加
【答案】D
【解析】A．电容器上极板与电源负极连接，下极板与电源的正极相连，上极板带负电，下极板正电，可知两极板间的电场方向由下极板指向上极板，根据平衡条件可知，微粒所受电场力竖直向上，根据带正电的粒子所受电场力的方向与电场强度的方向相同，可知带电微粒带正电，故A错误；
BC．若滑片向左滑动，滑动变阻器接入电路中的电阻增大，电路中的总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中总电流减小，内电压减小，路端电压增大，而滑动变阻器与定值电阻串联，由于电路中电流减小则可知两端的电压减小，但路端电压增大，因此可知两端的电压增大，而电容器与并联，因此可知电容器两端的电压增大，从而使电容器两极板间的电场增强，带电微粒所受电场力增大，大于重力，其合外力向上，微粒将向上运动，在运动过程中电场力做正功，电势能减小，故BC错误；
D．滑动变阻器向右滑动，滑动变阻器接入电路中的电阻减小，电路中的总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中总电流增大，内电压增大，路端电压减小，而滑动变阻器与定值电阻串联，由于电路中电流增大，则可知两端的电压增大，但路端电压减小，因此可知两端的电压减小，而电容器与并联，因此可知电容器两端的电压减小，从而使电容器两极板间的电场减弱，带电微粒所受电场力减小，小于重力，其合外力向下，微粒将向下运动，在运动过程中电场力做负功，电势能增加，故D正确。
故选D。
12．（2024·山东济宁·二模）某学习小组利用如图甲所示的实验电路测量一节干电池的电动势和内阻，根据测得的数据作出图线如图乙所示。下列说法正确的是（ ）

A．电池内阻的测量值为B．外电路发生短路时的电流为0.40A
C．电池电动势和内阻的测量值均偏小D．电池电动势的测量值准确，内阻的测量值偏大
【答案】C
【解析】AB．根据闭合电路欧姆定律有
由图像可知，电动势测量值为 V
电源内阻
外电路发生短路时的电流为 A
故AB错误；
CD．由图甲所示电路图可知，相对于电源来说，电流表采用了外接法，由于电压表的分流，使电流表所测电流小于流过电源的电流；实验误差来源于电压表的分流，电动势和内阻测量值和真实值之间的关系为电源电动势与内阻测量值都小于真实值，故C正确，D错误。
故选C。
13．（2024·河北保定·一模）如图所示的电路，电源的内阻为r，定值电阻甲的阻值为r，乙的阻值与灯泡的阻值相等，电容器的电容为C，当闭合、断开，稳定后，灯泡的功率为P，电容器的带电量为Q，忽略灯泡阻值的变化，下列说法正确的是（ ）

A．灯泡的阻值为
B．电源的电动势为
C．当闭合，在断开与闭合两种稳定情况下，灯泡两端电压的变化量与电阻甲中电流的变化量的比值的绝对值为
D．当、均闭合，甲中的电流为
【答案】C
【解析】A．对电容器，由，可得
当闭合、断开，稳定后，灯泡的功率为P，故
联立解得，故A错误；
B．由串联电路电阻与电压成正比，得
解得电源的电动势为，故B错误；
D．当、均闭合，稳定后灯泡与乙并联的总电阻为
由闭合电路欧姆定律可得甲的电流为
综合计算可得甲中的电流为，故D错误；
C．当闭合，在断开与闭合两种稳定情况下，甲看作等效电源，外电路看作为可变电阻的情况，根据闭合电路欧姆定律可知 即
由此可知
故灯泡两端电压的变化量与电阻甲中电流的变化量的比值的绝对值为，故C正确。
故选C。
14．（2024·江苏南京·一模）图为探究外电压、内电压和电动势关系的实验装置。这种电池的正负极板（分别为A、B）为二氧化铅及铅，电解液为稀硫酸。关于这一实验装置分析，下列说法正确的是（ ）

A．电压表正极与a相连
B．电压表的测量值大于电路的外电压
C．电压表的测量值不会大于电压表的测量值
D．电压表和测得的示数之和接近于一定值
【答案】D
【解析】ABD.电压表V1和V2分别测量电路中的内电压和外电压，在电源的外部，电流方向从电源的正极流向负极，而电源的内部，电流方向由电源的负极流向正极，电压表V1测量内电压，则电压表V1正极与b相连。电压表V1和V2测得的示数之和为电源电动势应接近于一定值，故AB错误，D正确；
C.根据串联电路，电阻分到电压跟阻值成正比，因为不知道内外电阻阻值，所以电压表V1的测量值有可能会大于电压表V2的测量值，故C错误。
故选D。
15．（23-24高三上·北京通州·期末）如图所示的U-I图像中，曲线表示某一灯泡的伏安特性曲线，直线为某一电源的路端电压与电流的变化关系图线，P为两图线的交点，坐标为；过P点的切线与横轴的交点坐标；路端电压与电流的变化关系图线与横轴交点坐标为、与纵轴交点坐标为；阴影面积分别为S1、S2。用该电源直接与该灯泡连接成闭合回路，当灯泡通过的电流为时，下列说法正确的是（ ）

A．灯泡电阻为B．灯泡电功率为S1
C．电源总功率为D．电源内部消耗功率为2S2
【答案】D
【解析】A．根据欧姆定律，灯泡电阻为
故A错误；
B．灯泡电功率为
故B错误；
C．电源总功率为
故C错误；
D．电源内部消耗功率为
故D正确。
故选D。
二、多选题
16．（23-24高三下·湖南·期中）如图1所示，电源的电动势为，内阻为。图2为电源的输出功率与电阻箱读数的关系图像，电源输出功率最大值为，电阻箱读数分别为、时电源输出功率相等为，下列说法中正确的是（ ）

A．电源的电动势为
B．电源的内阻为
C．当电阻箱阻值为时，电源效率较大
D．当电阻箱阻值为时，电源输出功率最大
【答案】AD
【解析】ABD．根据题意可知，电源的输出功率为
由数学知识可知，当
即
时，电源输出功率最大，最大功率为
当时，有
当时，有
解得
则当电阻箱阻值为时，电源输出功率最大，则有
解得
故AD正确，B错误；
C．电源效率为
又有
可知，当电阻箱接入电路的阻值最大时，电源效率最大，故C错误。
故选AD。
17．（2024·河北·二模）如图所示为某同学设计的欧姆表电路，图中E为学生电源，为滑动变阻器，为电阻箱，A为量程5mA、内阻100Ω的电流表，实验时该同学将E调整为3V，调整为100Ω，之后短接P、Q两点，调节，使电流表满偏，断开P、Q连接后备用，下列说法正确的是（ ）
A．该欧姆表的内阻为300Ω
B．如果在电流表表盘上标记待测电阻值，表盘中央应标记为150Ω
C．若仅将E调整为6V，调节仍使电流表满偏，则表盘中央应标记为300Ω
D．若仅将调整为50Ω，调节仍使电流表满偏，则表盘中央应标记为200Ω
【答案】AD
【解析】A．电路中的最大电流为10mA，由闭合电路欧姆定律可知
选项A正确；
B．当电流表指针半偏时，待测电阻与内阻相同，表盘中央应标记为300Ω，选项B错误；
C．同理，仅将E调整为6V后表盘中央应标记为600Ω，选项C错误；
D．若仅将调整为50Ω，电路中的最大电流为15mA，可知欧姆表内阻为200Ω，表盘中央应标记为200Ω，选项D正确。
故选AD。
18．（2022·全国·模拟预测）2021年2月24日，我国以“一箭三星”方式成功将遥感三十一号03组卫星送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。卫星两翼的太阳电池板把太阳能转化为电能供卫星使用。如图所示，图线a是太阳能电池在某光照强度下路端电压和电流的关系图象（电池内阻不是常量），图线b是某电阻的图象。在该光照强度下将它们组成闭合回路时，则（ ）
A．电源的电动势B．电阻两端的电压
C．电阻的电流D．电池的内阻
【答案】BD
【解析】A．由闭合电路欧姆定律得 ，当I=0时 E=U
由图线a与纵轴的交点读出电源的电动势为 E=4V，故A错误；
BC．根据两图线交点处的状态可知，电阻两端的电压为 U=3V，电流为 I=0.2A
故B正确，C错误；
D．此时太阳能电池的内阻为 ，故D正确。
故选BD。
19．（23-24高二上·广东·期末）如图所示，E为内阻不可忽略的电源，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，V与A分别为电压表与电流表，M、N是平行板电容器的两极板，一带电小球由绝缘丝线悬挂在电容器两板间，现闭合开关S，悬线稳定时偏离竖直方向θ角，下列判断正确的是（ ）

A．若将P向左滑，V与A表的读数均减小
B．若将P向左滑，电容器两极板上带电荷量增加
C．若将P向左滑，θ将增大
D．若断开S，将N板向M板靠近，角度θ将变大
【答案】BC
【解析】A．若将P向左滑，则R2减小，总电阻减小，总电流变大，则A表读数变大，R1和内阻上的电压变大，则R2上的电压减小，即V表的读数减小，选项A错误；
BC．若将P向左滑，R1上的电压变大，电容器两板电压变大，则Q=CU
可知，两极板上带电荷量增加，两板间场强变大，根据Eq=mgtanθ
可知，θ将增大，选项BC正确；
D．若断开S，则两板间带电量Q一定，根据，，
可得
则将N板向M板靠近，两板间场强不变，则角度θ将不变，选项D错误。
故选BC。
20．（2023·湖南岳阳·二模）某实验小组发现一个滑动变阻器发生了断路故障，为了检测断路的位置，实验小组设计了如图所示的电路，、、、、是滑动变阻器上间距相同的五个位置（、为滑动变阻器的两个端点）。某实验小组将滑动变阻器的滑片P分别置于、、、、、（是、间某一位置）进行测量，把相应的电流表示数记录在下表中。已知定值电阻阻值为，电源内阻和电流表内阻可忽略。下列说法正确的是（ ）

A．滑动变阻器间发生了断路
B．滑片P位于处的电流表示数的可能值为0.85A
C．滑片P位于处的电流表示数的可能值为0.40A
D．若滑动变阻器未断路时，其电阻丝的总电阻为
【答案】CD
【解析】ABC．若是滑动变阻器间发生了断路，P的位置在点时电流应大于在点的电流；若x在断路位置的下方，则是滑动变阻器下方部分被接入电路，且总电阻大于滑片接d位置时的电阻，电流就比滑片接d点时的电流要小，所以电流表示数可能是小于0. 45A；若x在断路位置的上方，则滑动变阻器是xe部分被接入电路，此时电路中的总电阻应该小于滑片接b点时的电阻，所以电路中的电流应该大于滑片接b点时的电流，即大于0. 90A，但是要小于滑片接a点或接e点时的电流，因为接a点和e点时滑动变阻器接入电路中的电阻为零，故C正确，AB错误；
D．若滑动变阻器未断路时，滑动变阻器接a端
有
设滑动变阻器电阻为，接c端时，有
解得
故D正确。
故选CD。
三、解答题
21．（23-24高二上·湖南郴州·期中）如图所示，电源电动势E=6V，小灯泡L的规格为“3V，0.9W”，开关S接1，当滑动变阻器调到R=8Ω时，小灯泡L正常发光，现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作，已知电动机的线圈电阻R0=2Ω。求：
（1）电源内阻；
（2）电动机效率。

【答案】（1）2Ω；（2）75%
【解析】（1）小灯泡正常发光时的电阻为
流过小灯泡的电流
当开关S接1时
电源内阻为
（2）当开关S接2时，灯泡正常发光，电路中的电流与开关S接1时的电流相同，所以电动机的正常工作电压
电动机的输入功率
而它的热功率
则它输出的机械功率
电动机的效率
22．（23-24高三上·河南·阶段练习）在如图所示的电路中，两端的电压，电压表和电流表均为理想电表。电路稳定后，求：
（1）电流表、电压表的示数；
（2）电容器极板所带的电荷量。

【答案】（1）4.5A，7.5V；（2）
【解析】（1）根据电路图可以看出，R2、R3、R4串联后与R1并联，R5上无电流通过，R2、R3、R4串联后与R1并联的等效电阻
由欧姆定律，可得电流表的示数
电压表的示数等于R4两端电压，R4中电流
电压表的示数
（2）电容器两极板之间的电压
电容器极板所带的电荷量
P的位置
电流表示数（A）
1.80
0.90
0.60
0.45
1.80