专题09 恒定电流-2021高考物理专项攻关高分宝典（原卷版）

这是一份专题09 恒定电流-2021高考物理专项攻关高分宝典（原卷版），共12页。
近年来，本章一般以实验考查为主，单独命题的考查角度主要有：1、定性分析电路的动态变化，一般由某一电阻阻值变化或者部分电路的接入和断开为变化方式，根据欧姆定律和串并联电路的特点与规律分析电路中电流、电压、功率等变化趋势。2、含容电路分析，考查电容器所带电荷量、板间电场强度变化等。3、与电磁感应结合综合考查电路的规律。预计今后仍然以考查实验为主，主要考查闭合电路欧姆定律、仪器的选取、电路的设计与创新。
【经典例题】
考点一： 电阻 电阻定律的应用
【典例1】(2019·黄冈期末)将两截阻值均为R、长度均为L的均匀铜棒A和铝棒B沿中轴线对接后串联接入电路中，已知两棒的横截面积分别为SA和SB，忽略温度变化对电阻的影响，下列说法正确的是( )
A．通过铜棒和铝棒的电流大小一定相同
B．铜棒两端的电压与铝棒两端电压之比为SB∶SA
C．铜和铝的电阻率之比为SA∶SB
D．电路稳定后两棒中电场强度均为零
考点二 欧姆定律及伏安特性曲线
【典例2】如图所示的图象中，直线表示某电源路端电压与电流的关系，直线为某一电阻的伏安特性曲线。用该电源直接与电阻连接成闭合电路，由图象可知： ( )
A．的阻值为
B．电源电动势为，内阻为
C．电源的输出功率为
D．电源内部消耗功率为
【典例3】如图所示，电路中电源的电动势E恒定，内阻r=2 Ω，定值电阻R3=4 Ω。ab段电路消耗的电功率在开关S断开与闭合时相等，电压表和电流表均为理想电表，则以下说法中正确的
A．开关S断开时电压表的示数一定等于S闭合时的示数
B．电阻R1、R2可能分别为4 Ω、6 Ω
C．电阻R1、R2可能分别为3 Ω、9 Ω
D．开关S断开与闭合时，电压表的示数变化量与电流表的示数变化量大小之比与R1、R2无关
考点三 串、并联电路及电表的改装
【典例4】如图所示为欧姆表的原理图，表头内阻为Rg，调零电阻为R，电池的电动势为E，内阻为r，则下列说法中正确的是
A．它是根据闭合电路欧姆定律制成的
B．接表内电池负极的应是红表笔
C．电阻的“∞”刻度一般在刻度盘的右端
D．调零后刻度盘的中心刻度值是r+Rg+R
【典例5】(2019·信阳模拟)如图所示，电源电动势为4 V，内阻1 Ω，电阻R1＝3 Ω，R2＝R3＝4 Ω，R4＝8 Ω，电容器C＝6.0 μF，闭合S电路达稳定状态后，电容器极板所带电量为( )
A．1.5×10－5 C B．3.0×10－5 C
C．2.0×10－5 C D．2.1×10－5 C
考点四 电功、电功率及电热的计算
【典例6】（2020江苏高考仿真模拟2）新能源电动汽车是当代生活中重要的交通工具。某品牌观光新能源电动车的动力电源上的铭牌标有“96V 、210Ah”字样。假设工作时电源的输出电压恒为96V，额定输出功率5.04k W。由于电动机发热造成的损耗（其它损耗不计），电动汽车的效率为80%。根据上述有关数据，下列说法不正确的是 （ ）
图
A．动力电源充满电后总电荷量为3.6×105 C
B．额定工作电流为52.5 A
C．电动机的内阻约为0.46 Ω
D．电动汽车保持额定功率行驶的最长时间是4 h
【典例7】受动画片《四驱兄弟》的影响，越来越多的小朋友喜欢上了玩具赛车，某玩具赛车充电电池的输出功率P随电流I的变化图象如图所示，由图可知下列选项错误的是
A．该电池的电动势=4 V
B．该电池的内阻r=1 Ω
C．该电池的输出功率为3 W时，电路中的电流可能为1 A
D．输出功率为3 W时，此电源的效率一定为25%
考点五 电路的动态分析
【典例8】(多选)如图所示电路，电源内阻不能忽略，R1阻值小于变阻器的总电阻，初态滑片P位于变阻器的中点，P由中点向上移动到顶端的过程中( )
A．电源的内功率先减小后增大
B．电源的效率先减小后增大
C．电流表的示数先减小后增大
D．电压表的示数先增大后减小
【典例9】[多选](2019·新疆兵团四校联考)如图所示，电源电动势为E，内阻为r。当滑动变阻器R2的滑片P向左滑动时，下列说法正确的是( )
A．电阻R3消耗的功率变大
B．电容器C上的电荷量变大
C．灯L变暗
D．R1两端的电压变化量的绝对值小于R2两端的电压变化量的绝对值
考点六 电路中的功率及效率问题
【典例10】(多选)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,小灯泡的电阻增大,
B.对应P点,小灯泡的电阻为R= QUOTE \* MERGEFORMAT
C.对应P点,小灯泡的电阻为R= QUOTE \* MERGEFORMAT
D.对应P点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积大小
【典例11】（2019辽宁沈阳一模）某同学将一闭合电路电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图中的a、b、c所示，则下列判断正确的是
A. 直线a表示电源内部的发热功率随电流I变化的图线
B. 曲线b表示电源的总功率随电流I变化的图线
C. 曲线c表示电源的输出功率随电流I变化的图线
D. 电源的电动势E=3V，内电阻r=2Ω
【典例12】有一个直流电动机，把它接入0.2 V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A；若把电动机接入2.0 V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0 A。求电动机正常工作时的输出功率多大？如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？
考点七 含电容器电路的分析
【典例13】(多选)如图所示，直流电源、滑动变阻器、平行板电容器与理想二极管(正向电阻为0，反向电阻为∞)连接，电源负极接地．开始时电容器不带电，闭合开关S，稳定后，一带电油滴恰能静止在电容器中P点．在开关S保持接通的状态下，下列说法正确的是( )
A．当滑动变阻器的滑片向上滑动时，带电油滴会向上运动
B．当电容器的上极板向上移动时，带电油滴会向下运动
C．当电容器的下极板向下移动时，P点的电势不变
D．当电容器的下极板向左移动时，P点的电势会升高
【典例14】(2019·石家庄模拟)在如图所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E、内电阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C为电容器，A、V为理想电流表和电压表．在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，下列说法中正确的是( )
A．电压表示数变小 B．电流表示数变小
C．电容器C所带电荷量增多 D．a点的电势降低
考点八 故障电路分析
【典例15】（2018云南昭通五校联考）如图所示电路L1发光，L2，L3不亮，A1有读数，A2没有读数，则产生的故障应是（只有一处有故障）（ ）
A． 灯泡L1断路 B． 灯泡L2断路
C． 灯泡L2短路 D． 灯泡L3短路
【走进高考】
１、（黑龙江省大庆实验中学2016届高三考前得分训练（四）理科综合物理试题）如图所示，电阻R1=20Ω，电动机的绕组R2=10Ω．当开关打开时，电流表的示数是0.5A，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=1.5A B．I＜1.5A C．P=15W D．P＜15W
２.（2018朝阳二模）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档测量，测量结果R1=2Ω；小华同学由计算可得其阻值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来计算
C．两位同学的方法都正确，因为多用电表的欧姆档的精确度不够
D．两位同学的方法都正确，因为小灯泡的工作状态不同
３.如图2是有两个量程的电压表，当使用a、b两个端点时，量程为0～10 V，当使用a、c两个端点时，量程为0～100 V。已知电流表的内阻Rg为500 Ω，满偏电流Ig为1 mA，则电阻R1、R2的值( )
图2
A.9 500 Ω 90 000 ΩB.90 000 Ω 9 500 Ω
C.9 500 Ω 9 000 ΩD.9 000 Ω 9 500 Ω
４.为探究小灯泡L的伏安特性，连好图示的电路后闭合开关，通过移动变阻器的滑片，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光，由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U-I图像应是( )
５.某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标系上，如图中的a、b、c所示，根据图线可知 ( )
A．反映Pr变化的图线是b
B．电源电动势为8 V
C．电源内阻为1 Ω
D．当电流为0.5 A时，外电路的电阻为6 Ω
６.【2017·江苏卷】某音响电路的简化电路图如图所示，输入信号既有高频成分，也有低频成分，则
（A）电感L1的作用是通高频（B）电容C2的作用是通高频
（C）扬声器甲用于输出高频成分（D）扬声器乙用于输出高频成分
７.在如图所示的电路中，R1、R2、R3均为可变电阻。当开关S闭合后，两平行金属板M、N中有一带电液滴正好处于静止状态。为使带电液滴向上加速运动，可采取的措施是 ( )
A．增大R1的阻值 B．减小R2的阻值
C．减小R3的阻值 D．增大M、N间距
８.科学家研究发现，磁敏电阻(GMR)的阻值随所处空间磁场的增强而增大，随所处空间磁场的减弱而变小，如图所示电路中，GMR为一个磁敏电阻，R、R2为滑动变阻器，R1、R3为定值电阻，当开关S1和S2闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。则 ( )
A．只调节电阻R，当P1向右端移动时，电阻R1消耗的电功率变大
B．只调节电阻R，当P1向右端移动时，带电微粒向下运动
C．只调节电阻R2，当P2向下端移动时，电阻R1消耗的电功率变大
D．只调节电阻R2，当P2向下端移动时，带电微粒向下运动
９.某同学利用电流传感器研究电容器的放电过程，他按如下图甲所示连接电路。先使开关S接1，电容器很快充电完毕。然后将开关掷向2，电容器通过R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的I－t曲线如图乙所示。他进一步研究滑动变阻器的阻值变化对曲线的影响，断开S，先将滑片P向右移动一段距离，再重复以上操作，又得到一条I－t曲线。关于这条曲线，下列判断正确的是
A．曲线与时间坐标轴所围面积将增大
B．曲线与时间坐标轴所围面积将减小
C．曲线与纵轴交点的位置将向上移动
D．曲线与纵轴交点的位置将向下移动
１０.(多选)如图所示，直流电源、滑动变阻器、平行板电容器与理想二极管(正向电阻为0，反向电阻为∞)连接，电源负极接地．开始时电容器不带电，闭合开关S，稳定后，一带电油滴恰能静止在电容器中P点．在开关S保持接通的状态下，下列说法正确的是( )
A．当滑动变阻器的滑片向上滑动时，带电油滴会向上运动
B．当电容器的上极板向上移动时，带电油滴会向下运动
C．当电容器的下极板向下移动时，P点的电势不变
D．当电容器的下极板向左移动时，P点的电势会升高
１１.如图所示，电路中电源的电动势E恒定，内阻r=2 Ω，定值电阻R3=4 Ω。ab段电路消耗的电功率在开关S断开与闭合时相等，电压表和电流表均为理想电表，则以下说法中正确的
A．开关S断开时电压表的示数一定等于S闭合时的示数
B．电阻R1、R2可能分别为4 Ω、6 Ω
C．电阻R1、R2可能分别为3 Ω、9 Ω
D．开关S断开与闭合时，电压表的示数变化量与电流表的示数变化量大小之比与R1、R2无关
１２.如图所示为欧姆表的原理图，表头内阻为Rg，调零电阻为R，电池的电动势为E，内阻为r，则下列说法中正确的是
A．它是根据闭合电路欧姆定律制成的
B．接表内电池负极的应是红表笔
C．电阻的“∞”刻度一般在刻度盘的右端
D．调零后刻度盘的中心刻度值是r+Rg+R
13（2018盐城三模）电热水器金属内胆出水口加接一段曲长管道，在电热水器漏电且接地线失效时，能形成“防电墙”，保障人的安全．如图所示，当热水器漏电且接地线失效时，其金属内胆与大地间电压为220 V，由于曲长管道中水具有电阻(简称“隔电电阻”)，因而人体两端的电压不高于12 V，下列说法正确的是( )
A. 曲长管道应选用导电性能好的材料制成
B. 曲长管道应选用不易导电的材料制成
C. “隔电电阻”大于“人体电阻”，且两者串联
D. 热水器漏电且接地线失效时，“防电墙”使人体内无电流通过
14.（黑龙江省大庆实验中学2016届高三考前得分训练（四）理科综合物理试题）如图所示，电阻R1=20Ω，电动机的绕组R2=10Ω．当开关打开时，电流表的示数是0.5A，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=1.5A B．I＜1.5A C．P=15W D．P＜15W
15.（2020吉林长春一模） 某同学设想运用如图所示的实验电路，测量未知电阻的阻值，电流表的内阻和电源（内阻忽略不计）的电动势，实验过程中电流表的读数始终符合实验要求．
（1）为了测量未知电阻的阻值，他在闭合开关之前应该将两个电阻箱的阻值调至________（填“最大”或“最小”），然后闭合开关，将开关拨至位置，调节使电流表有明显读数；接着将开关拨至位置，保持不变，调节，当调节＝时，电流表读数仍为，则该未知电阻的阻值＝________．
（2）为了测量电流表的内阻和电源（内阻忽略不计）的电动势，他将的阻值调到＝，调到最大，将开关调至位置，闭合开关；然后多次调节，并在表格中记录下了各次的阻值和对应电流表的读数；最后根据记录的数据，他画出了如图所示的图象，根据你所学知识和题中所给字母写出该图象对应的函数表达式为：________（用题中所给字母表示）；利用图象中的数据可求得；电流表的内阻＝________，电源（内阻忽略不计）的电动势＝________．
16.在如图A-10-45-4所示电路中，电池电动势 E=5 V，内阻r=10 Ω，固定电阻R=90 Ω，R0是可变电阳．在R0由零增加到400Ω的过程中．求：
图A-10-45-4
⑴可变电阻R0上消耗热功率最大的条件和最大热功率．
⑵电池的内电阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和．