2020-2022近三年高考物理真题汇编（山东专用）专题09稳恒电流+答案解析

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2020-2022年三年山东卷高考汇编专题9稳恒电流【考纲定位】内容要求 1.电路元器件观察并能识别常见的电路元器件，了解它们在电路中的作用． 2.电阻定律通过实验，探究并了解金属导体的电阻与材料、长度和横截面积的定量关系．会测量金属丝的电阻率． 3.串联和并联电路了解串、并联电路电阻的特点． 4.闭合电路欧姆定律理解闭合电路欧姆定律．2022·山东·高考T165.电功、电功率及焦耳定律理解电功、电功率及焦耳定律，能用焦耳定律解释生产生活中的电热现象．  【知识重现】一、电路的基本概念和规律1．基本概念(2)电阻的决定式和定义式公式R＝ρR＝区别电阻的决定式电阻的定义式说明了电阻的决定因素提供了一种测定电阻的方法，并不说明电阻与U和I有关只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解质溶液适用于任何纯电阻导体2.部分电路欧姆定律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，即I＝.3．电功、电功率、焦耳定律(1)电功：W＝qU＝UIt.这是计算电功普遍适用的公式．(2)电功率：P＝＝UI.这是计算电功率普遍适用的公式．(3)焦耳定律：Q＝I2Rt.这是计算电热普遍适用的公式．4．纯电阻电路和非纯电阻电路(1)纯电阻电路的特点①遵循欧姆定律，I＝.②电流通过纯电阻电路时，电流做功所消耗的电能全部转化为内能，电功等于电热，即W＝UIt＝I2Rt＝·t，P＝UI＝I2R＝.(2)非纯电阻电路的特点①不遵循欧姆定律，在非纯电阻电路中I＜，其中U为非纯电阻用电器两端的电压，R为该用电器的电阻．②电流通过电路时，电流消耗的电能除了转化为内能外，还要转化成其他形式的能，如机械能、化学能等，即W＝E其他＋Q，P＝P热＋P其他．注意：含有直流电动机的电路不能简单地理解成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，但此时的电路仍可视为纯电阻电路处理．二、闭合电路欧姆定律1．公式2．路端电压U与电流I的关系U＝E－Ir，U—I图象如图所示，由图象可以看出：(1)电源电动势E：当电路断路即I＝0时，纵轴的截距为电源电动势E.(2)短路电流I0：当外电路电压U＝0时，横轴的截距为短路电流I0.(3)电源内阻r：图线斜率的绝对值为电源的内阻．　3.三个功率(1)电源的总功率P总＝EI＝U外I＋U内I＝P出＋P内．若外电路是纯电阻电路，则有P总＝I2(R＋r)＝.(2)电源内部消耗的功率：P内＝I2r＝U内I＝P总－P出．(3)电源的输出功率：P出＝UI＝EI－I2r＝P总－P内．若外电路是纯电阻电路，则有P出＝I2R＝＝.P出—R图象如图所示，从图中可以看出：①当R＝r时，电源的输出功率最大，最大值Pm＝.②当R＞r时，随着R的增大输出功率越来越小．③当R＜r的，随着R的增大输出功率越来越大．④当P出＜Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且R1·R2＝r2.注意：电源输出功率与电源效率的区别，输出功率增大时，效率不一定增大，当R＝r时，电源有最大输出功率，而效率仅为50%.三、电阻的伏安特性曲线与电源的伏安特性曲线的比较在恒流电路中常会涉及两种U—I图线，一种是电阻的伏安特性曲线(过原点的直线)，另一种是电源的伏安特性曲线(斜率为负值的直线)．求解这类问题时要注意二者的区别．(1)电源的伏安特性曲线是一条斜率为负值的直线，如图甲所示，反映的是电源的特征．纵轴上的截距表示电动势，斜率的绝对值表示内阻，图线上每一点纵横坐标的乘积为电源的输出功率．(2)电阻的伏安特性曲线是一条过原点的直线，如图乙所示，图线上每一点纵、横坐标的比值为此时外电路的电阻．(3)上述两条曲线在同一坐标系中的交点表示电阻的工作点，即将电阻接在该电源上时，电阻中的电流和两端的电压． 【真题汇编】1．（2022·山东·高考真题）某粮库使用额定电压，内阻的电动机运粮。如图所示，配重和电动机连接小车的缆绳均平行于斜坡，装满粮食的小车以速度沿斜坡匀速上行，此时电流。关闭电动机后，小车又沿斜坡上行路程L到达卸粮点时，速度恰好为零。卸粮后，给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行。已知小车质量，车上粮食质量，配重质量，取重力加速度，小车运动时受到的摩擦阻力与车及车上粮食总重力成正比，比例系数为k，配重始终未接触地面，不计电动机自身机械摩擦损耗及缆绳质量。求：（1）比例系数k值；（2）上行路程L值。【答案】（1）；（2）【解析】（1）设电动机的牵引绳张力为，电动机连接小车的缆绳匀速上行，由能量守恒定律有解得小车和配重一起匀速，设绳的张力为，对配重有设斜面倾角为，对小车匀速有而卸粮后给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行，有联立各式解得，（2）关闭发动机后小车和配重一起做匀减速直线运动，设加速度为，对系统由牛顿第二定律有可得由运动学公式可知解得【突破练习】1．（2018·山东·济南外国语学校高三）用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻的实验中，根据某次实验记录数据画出的图像如图所示，下列关于这个图像的说法正确的是（　　）A．纵轴截距表示待测电池的电动势，即B．横轴截距表示短路电流，即C．根据，计算出待测电池内阻为5ΩD．根据，计算出待测电池内电阻为1.0Ω【答案】AD【解析】A．根据纵轴截距表示待测电池的电动势，即故A正确；BC．图线与横轴相交时，路端电压大于零，横轴截距不表示短路电流，则短路电流大于0.6A，根据计算出待测电池内阻小于5Ω，故BC错误；D．斜率的绝对值为电源内阻，故可知故D正确。故选AD。2．（2020·山东诸城第一中学高三阶段练习）如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，定值电阻的阻值R1＝r，当滑动变阻器R2的滑片向右滑动过程中，理想电流表A1、A2的示数变化量的绝对值分别为ΔI1、ΔI2，理想电压表示数变化量的绝对值为ΔU，下列说法正确的是（　　）A．电压表V的示数减小 B．电流表A1、A2的示数均减小C．ΔU与ΔI1的比值等于电源内阻r D．电源的输出功率逐渐增大【答案】BD【解析】AB．当滑动变阻器滑动端向右滑动后，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，则总电流减小．所以电流表A2的示数减小，根据串联电路分压的特点分析可知，并联部分电压增大，即电压表V的示数增大，R1的电流变大，则电流表A1读数减小，故A错误，B正确；C．根据并联电路的电流规律I2=I1+IR1A2的示数I2变小，通过定值电阻IR1的电流增大，则A1的示数I1变小，所以△I1一定大于△I2；电压表测量路端电压，根据闭合电路欧姆定律U=E﹣I2r可知而△I1大于△I2，所以＜r故C错误；D．当外电路的电阻等于电源内阻时电源输出功率最大，因R1＝r，且R2与R1并联，当R2增大时，外电阻逐渐接近于r，可知电源的输出功率逐渐增大，选项D正确。故选BD。3．（2022·山东·济南大学城实验高级中学高三阶段练习）如图所示电路，两电源电动势分别为E1、E2，内阻分别为r1、r2，且E1=E2，r1>r2，R为滑动变阻器，P为滑动变阻器滑片，灯泡电阻可认为不变。现闭合开关S1，单刀双掷开关S2接1时，灯泡均正常发光，则下列说法中错误的是（       ）A．若滑片Р向下滑动，则L2变亮，L3变暗B．若滑片Р向下滑动，则L1变暗，L2变亮C．若将单刀双掷开关S2切换至2，则L1、L2、L3均变亮D．若将单刀双掷开关S2切换至2，则电源的输出功率可能变小【答案】D【解析】AB．现闭合开关S1，单刀双掷开关S2接1时，若滑片Р向下滑动，R增大，通过“串反并同”可知，L1与其串联，L1变暗，L2与其并联，L2变亮，L3与其串联，L3变暗，A正确，B正确；CD．若将单刀双掷开关S2切换至2，r减小，通过“串反并同”可知，L1、L2、L3均与其串联，故都变亮，由于不知道内阻和外租的大小关系，电源的输出功率的变化情况不能确定，C正确，D错误；故选D。4．（2022·山东·模拟预测）图甲所示的电路中，所用电源内电阻r=0.5Ω，定值电阻R2=4Ω。实验时调节电阻R1，的阻值，得到多组电压和电流的数据，用这些数据在坐标纸上描点，并做出U-I图如图乙所示。将R1连入电路的阻值调至最大时，对应图乙中的A点。下列说法正确的是（　　）A．A点对应外电路的总电阻为20ΩB．电源电动势E=3VC．B点对应外电路的总功率为0.3WD．R1=5Ω时，R1消耗的功率最大【答案】D【解析】A．由闭合电路欧姆定律 可得电路中电压表示数R1两端电压，RA是电流表内阻，带入数据可得电源工作状态是A点时，由外电路总电阻为R1+R2+rA=24.5Ω，故A错误；B．由将A点数据，带入可得E=2.5V故B错误；C．B点时，此时外电路总功率 故C错误；D．由知当电路外电阻等于电源内阻，输出功率有最大值；将R2、电流表都等效串联到电源内部，则R1成了等效后的外电阻，当R1==5Ω时，R1消耗的功率最大，故D正确。故选D。5．（2022·山东聊城·二模）角速度计可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度，其结构如图所示。当系统绕光滑的轴转动时，元件A发生位移并输出相应的电压信号，成为飞机、卫星等的制导系统的信息源。已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计。滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，系统静止时滑片P位于B点，当系统以角速度转动时，下列说法正确的是（　　）A．电路中电流随角速度的增大而增大B．电路中电流随角速度的增大而减小C．弹簧的伸长量为D．输出电压U与ω的函数式为【答案】D【解析】AB．滑片的移动不影响滑动变阻器接入电路中的电阻，故电路中的电流不随角度的变化而变化，故AB错误；C．由牛顿第二定律得所以故C错误；D．输出电压代入可得故D正确。故选D。