2022年高考物理 專題09 恒定電流學(xué)案

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1、2022年高考物理 專題09 恒定電流學(xué)案 超重點(diǎn)1：電流　電阻　電功　電功率 一、歐姆定律 1．電流 (1)定義：自由電荷的定向移動(dòng)形成電流． (2)公式：I＝，單位為安培(安)，符號為A,1 A＝1 C/s. (3)方向：規(guī)定為正電荷定向移動(dòng)的方向，電流是標(biāo)量(選填“標(biāo)量”或“矢量”)． (4)微觀式：I＝nqSv. 如圖所示是某導(dǎo)體通電時(shí)的內(nèi)部示意圖． n：導(dǎo)體單位體積內(nèi)自由電荷的個(gè)數(shù)； q：自由電荷的帶電荷量； S：導(dǎo)體橫截面積； v：電荷定向移動(dòng)速率． 2．歐姆定律 (1)內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓U成正比，跟導(dǎo)體的電阻R成反比．

2、(2)公式：I＝. (3)適用范圍：適用于金屬和電解液導(dǎo)電，不適用于氣態(tài)導(dǎo)體和半導(dǎo)體元件． 二、電阻定律 1．電阻 (1)物理意義：反映導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小的物理量，電阻越大，阻礙作用越大． (2)定義式：R＝，單位為歐姆，符號為Ω. 2．電阻定律 (1)內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體，其電阻跟它的長度成正比，與它的橫截面積成反比，導(dǎo)體的電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)． (2)表達(dá)式：R＝ρ. 3．電阻率 (1)物理意義：反映導(dǎo)體的導(dǎo)電性能，是導(dǎo)體材料本身的屬性． (2)計(jì)算式：ρ＝R，單位為Ω·m. 三、電功、電功率、焦耳定律 1．電功 (1)定義：導(dǎo)體中的自由電荷在電場力作

3、用下定向移動(dòng)，電場力做的功稱為電功． (2)公式：W＝qU＝IUt. (3)電流做功的實(shí)質(zhì)：電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程． 2．電功率 (1)定義：單位時(shí)間內(nèi)電流做的功，表示電流做功的快慢． (2)公式：P＝＝IU. 3．焦耳定律 (1)電熱：電流流過一段導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量． (2)計(jì)算式：Q＝I2Rt. 4．熱功率 (1)定義：單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量． (2)表達(dá)式：P＝＝I2R. ※考點(diǎn)一　電流的概念及表達(dá)式 三個(gè)電流表達(dá)式的比較 公式 適用范圍 字母含義 公式含義 定義式 I＝ 一切電路 q為時(shí)間t內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量 反映了I的大小，但不能

4、說I∝q，I∝ 微觀式 I＝nqSv 一切 電路 n：導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù) q：每個(gè)自由電荷的電荷量 S：導(dǎo)體橫截面積 v：電荷定向移動(dòng)速率 從微觀上看n、q、S、v決定了I的大小 決定式 I＝ 金屬、 電解液 U：導(dǎo)體兩端的電壓 R：導(dǎo)體本身的電阻 I由U、R決定，I∝U，I∝ [題組突破訓(xùn)練] 1．安培提出了著名的分子電流假說，根據(jù)這一假說，電子繞核運(yùn)動(dòng)可等效為一環(huán)形電流．設(shè)帶電荷量為e的電子以速率v繞原子核沿順時(shí)針方向做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其電流的等效電流I的大小和方向?yàn)?　　) A.，順時(shí)針　　　 B.，順時(shí)針 C.，逆時(shí)針 D.，

5、逆時(shí)針 【答案】C 2．來自質(zhì)子源的質(zhì)子(初速度為零)，經(jīng)一加速電壓為800 kV的直線加速器加速，形成電流大小為1 mA的細(xì)柱形質(zhì)子流．已知質(zhì)子電荷量e＝1.60×10－19 C．這束質(zhì)子流每秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)為________個(gè)．假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場是均勻的，在質(zhì)子束中與質(zhì)子源相距L和4L的兩處，各取一段極短的相等長度的質(zhì)子流，其中的質(zhì)子數(shù)分別為n1和n2，則n1∶n2＝________. 【答案】6.25×1015　2∶1 【解析】根據(jù)電流的定義可得I＝，所以n＝＝6.25×1015(個(gè))． 由于各處電流相同，設(shè)所取長度為l，其中的質(zhì)子數(shù)為n′，則由I＝ne

6、Sv得n′∝ 又v2＝2as，則v∝，所以＝＝. ※考點(diǎn)二　電阻及對電阻定律的理解 1.電阻與電阻率的區(qū)別 (1)電阻是反映導(dǎo)體對電流阻礙作用大小的物理量，電阻大小與導(dǎo)體的長度、橫截面積及材料等有關(guān)；電阻率是描述導(dǎo)體材料導(dǎo)電性能好壞的物理量，與導(dǎo)體長度、橫截面積無關(guān)． (2)導(dǎo)體的電阻大，導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能不一定差；導(dǎo)體的電阻率小，電阻不一定?。? (3)導(dǎo)體的電阻、電阻率均與溫度有關(guān)． 2．公式R＝ρ與R＝的比較 比較 項(xiàng)目 R＝ρ R＝ 意義 電阻的決定式 電阻的定義式 理解 說明導(dǎo)體的電阻由ρ、l、S決定，即與l成正比，與S成反比 提供了一種測量電阻的方

7、法(伏安法)，不能認(rèn)為R與U成正比，與I成反比 適用 范圍 只適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體或濃度均勻的電解液 適用于任何純電阻導(dǎo)體 [題組突破訓(xùn)練] 1．關(guān)于材料的電阻率，下列說法正確的是(　　) A．把一根長導(dǎo)線截成等長的三段，則每段的電阻率都是原來的 B．材料的電阻率隨溫度的升高而增大 C．通常情況下純金屬的電阻率較合金的電阻率小 D．電阻率是反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量，電阻率越大的導(dǎo)體對電流的阻礙作用越大 【答案】C 2．(多選)對于常溫下一根阻值為R的金屬電阻絲，下列說法正確的是(　　) A．常溫下，若將電阻絲均勻拉長為原來的10倍，則電阻變?yōu)?0R B．

8、常溫下，若將電阻絲從中點(diǎn)對折，電阻變?yōu)? C．加在電阻絲上的電壓從零逐漸加大到U，則在任意狀態(tài)下的的值不變 D．若把溫度降到絕對零度附近，電阻絲的電阻突然變?yōu)榱?，這種現(xiàn)象稱為超導(dǎo)現(xiàn)象 【答案】BD 【解析】常溫下，若將電阻絲均勻拉長為原來的10倍，則截面積變?yōu)樵瓉淼?，根?jù)電阻定律R＝ρ知電阻變?yōu)? 100R，A錯(cuò)誤；常溫下，若將電阻絲從中點(diǎn)對折，長度為原來的一半，截面積為原來的2倍，則電阻變?yōu)?，B正確；電阻絲隨著溫度變化阻值會(huì)發(fā)生變化，C錯(cuò)誤；根據(jù)超導(dǎo)現(xiàn)象知，D正確． ※考點(diǎn)三　對伏安特性曲線的理解及應(yīng)用 1．圖線的意義 (1)由于導(dǎo)體的導(dǎo)電性能不同，所以不同的導(dǎo)體有不同的伏

9、安特性曲線． (2)伏安特性曲線上每一點(diǎn)的電壓坐標(biāo)與電流坐標(biāo)的比值，對應(yīng)這一狀態(tài)下的電阻． 2．應(yīng)用：IU圖象中圖線上某點(diǎn)與O點(diǎn)連線的斜率表示電阻的倒數(shù)，斜率越大，電阻越?。? 3．兩類圖線 (1)線性元件的伏安特性曲線(圖甲中a、b)是過原點(diǎn)的直線，表明它的電阻是不變的． (2)非線性元件的伏安特性曲線(圖乙中c、d)是曲線，表明它的電阻是變化的． [典例1]　(多選)小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖所示，P為圖線上一點(diǎn)，PN為圖線在P點(diǎn)的切線，PQ為U軸的垂線，PM為I軸的垂線，則下列說法中正確的是(　　) A．隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻增大 B

10、．對應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻為R＝ C．對應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻為R＝ D．對應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的功率為圖中矩形PQOM所圍面積大小 【答案】　ABD [題組突破訓(xùn)練] 1.(多選)如圖所示是電阻R的I-U圖象，圖中α＝45°，由此得出(　　) A．通過電阻的電流與兩端電壓成正比 B．電阻R＝0.5 Ω C．因I-U圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)，故R＝＝1.0 Ω D．在R兩端加上6.0 V的電壓時(shí)，每秒通過電阻橫截面的電荷量是3.0 C 【答案】AD 2．(多選)我國已經(jīng)于2012年10月1日起禁止銷售100 W及以上的白熾燈，以后將逐步淘汰白熾燈．假設(shè)某同學(xué)研究白熾燈得

11、到某白熾燈的U-I圖線如圖所示．圖象上A點(diǎn)與原點(diǎn)的連線與橫軸成α角，A點(diǎn)的切線與橫軸成β角，則(　　) A．白熾燈的電阻隨電壓的增大而減小 B．在A點(diǎn)，白熾燈的電阻可表示為tan β C．在A點(diǎn)，白熾燈的電功率可表示為U0I0 D．在A點(diǎn)，白熾燈的電阻可表示為 【答案】CD 【解析】白熾燈的電阻隨電壓的增大而增大，A錯(cuò)誤；在A點(diǎn)，白熾燈的電阻可表示為，不能表示為tan β或tan α，故B錯(cuò)誤，D正確；在A點(diǎn)，白熾燈的功率可表示為U0I0，C正確． ※考點(diǎn)四　電功、電熱、電功率和熱功率 1．純電阻電路與非純電阻電路的比較 純電阻電路 非純電阻電路 實(shí)例 白熾燈

12、、電爐、電飯鍋、電熱毯、電熨斗及轉(zhuǎn)子被卡住的電動(dòng)機(jī)等 電動(dòng)機(jī)、電解槽、日光燈等 電功與 電熱 W＝UIt，Q＝I2Rt＝t，W＝Q W＝UIt，Q＝I2Rt， W＞Q 電功率 與熱 功率 P電＝UI，P熱＝I2R＝，P電＝P熱 P電＝UI，P熱＝I2R，P電＞P熱 2.電動(dòng)機(jī)的三個(gè)功率及效率 輸入 功率 電動(dòng)機(jī)的總功率．由電動(dòng)機(jī)電路中的電流和電壓決定，即P總＝P入＝UI 關(guān)系： P總＝P出＋P熱 輸出 功率 電動(dòng)機(jī)的有用功的功率，也叫作機(jī)械功率 熱 功率 電動(dòng)機(jī)線圈上有電阻，電流通過線圈時(shí)會(huì)發(fā)熱，熱功率P熱＝I2r 效率 η＝×100% [典

13、例2]　(2018·四川廣安診斷)在如圖所示電路中，電動(dòng)勢E＝12 V，內(nèi)阻r＝2 Ω，指示燈RL的阻值為16 Ω，電動(dòng)機(jī)M線圈電阻RM為2 Ω.當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，指示燈RL的電功率P＝4 W．求： (1)流過電流表A的電流； (2)電動(dòng)機(jī)M輸出的機(jī)械功率． 【答案】(1)2 A　(2)7.5 W 【解析】(1)對指示燈，根據(jù)焦耳定律得P＝IRL 解得IL＝0.5 A 路端電壓U＝ILRL＝8 V 設(shè)流過電流表的電流為I，根據(jù)閉合電路歐姆定律得 U＝E－Ir 解得I＝＝2 A. (2)設(shè)電動(dòng)機(jī)支路的電流為IM，則IM＝I－IL＝1.5 A 電動(dòng)機(jī)總功率PM＝UIM＝12

14、 W 電動(dòng)機(jī)輸出機(jī)械功率PM出＝PM－IRM 解得PM出＝7.5 W. [題組突破訓(xùn)練] 1．額定電壓都是110 V，額定功率PA＝100 W、PB＝40 W的兩盞電燈，若接入電壓是220 V的下列電路上，則使兩盞電燈均能正常發(fā)光，且電路中消耗的電功率最小的電路是(　　) 【答案】C 2．一臺(tái)小型電動(dòng)機(jī)在3 V電壓下工作，用此電動(dòng)機(jī)提升重力為4 N的物體時(shí)，通過電動(dòng)機(jī)的電流是0.2 A．在30 s內(nèi)可將該物體勻速提升3 m．若不計(jì)除電動(dòng)機(jī)線圈生熱之外的能量損失，求： (1)電動(dòng)機(jī)的輸入功率； (2)在開始提升物體后的30 s內(nèi)，電動(dòng)機(jī)線圈所產(chǎn)生的熱量； (3)電動(dòng)機(jī)

15、線圈的電阻． 【答案】(1)0.6 W　(2)6 J　(3)5 Ω 【解析】(1)電動(dòng)機(jī)的輸入功率 P入＝IU＝0.2×3 W＝0.6 W. (2)電動(dòng)機(jī)提升物體的機(jī)械功率 P機(jī)＝Fv＝mg·＝0.4 W 由能量守恒定律得P入＝P機(jī)＋P熱 故P熱＝P入－P機(jī)＝(0.6－0.4)W＝0.2 W 所以電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量Q＝P熱t(yī)＝0.2×30 J＝6 J. (3)根據(jù)焦耳定律Q＝I2Rt可得線圈電阻 R＝＝ Ω＝5 Ω. 超重點(diǎn)2：電路的基本規(guī)律及應(yīng)用 一、電阻的串聯(lián)與并聯(lián) 串聯(lián)電路 并聯(lián)電路 電路圖 基本特點(diǎn) 電壓 U＝U1＋U

16、2＋U3 U＝U1＝U2＝U3 電流 I＝I1＝I2＝I3 I＝I1＋I(xiàn)2＋I(xiàn)3 總電阻 R總＝R1＋R2＋R3 ＝＋＋ 二、電動(dòng)勢和內(nèi)阻 1．電動(dòng)勢 (1)定義：電源在內(nèi)部移動(dòng)電荷過程中，非靜電力對電荷做的功與移動(dòng)電荷的電荷量的比值． (2)定義式：E＝，單位為V. (3)大?。弘妱?dòng)勢在數(shù)值上等于在電源內(nèi)部非靜電力把1 C正電荷從負(fù)極移送到正極所做的功． 2．內(nèi)阻：電源內(nèi)部導(dǎo)體的電阻． 三、閉合電路的歐姆定律 1．閉合電路的歐姆定律 (1)內(nèi)容：閉合電路里的電流跟電源的電動(dòng)勢成正比，跟內(nèi)、外電阻之和成反比． (2)公式 ①I＝(只適用于純電阻電路)； ②

17、E＝U外＋I(xiàn)r(適用于所有電路)． 2．路端電壓與外電阻的關(guān)系 一般 情況 U＝IR＝·R＝，當(dāng)R增大時(shí)，U增大 特殊 情況 (1)當(dāng)外電路斷路時(shí)，I＝0，U＝E (2)當(dāng)外電路短路時(shí)，I短＝，U＝0 ※考點(diǎn)一　電路的動(dòng)態(tài)分析 1．判定總電阻變化情況的規(guī)律 (1)當(dāng)外電路的任何一個(gè)電阻增大(或減小)時(shí)，電路的總電阻一定增大(或減小)． (2)若開關(guān)的通、斷使串聯(lián)的用電器增多時(shí)，電路的總電阻增大；若開關(guān)的通、斷使并聯(lián)的支路增多時(shí)，電路的總電阻減?。? (3)在如圖所示分壓電路中，滑動(dòng)變阻器可視為由兩段電阻構(gòu)成，其中一段R并與用電器并聯(lián)，另一段R串與并聯(lián)部分串聯(lián)．A、B兩端

18、的總電阻與R串的變化趨勢一致． 2．電路動(dòng)態(tài)分析的常用“兩法” (1)程序判斷法：遵循“局部→整體→局部”的思路，按以下步驟分析： (2)極限法：即因滑動(dòng)變阻器滑片滑動(dòng)引起的電路變化問題，可將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端分別滑至兩個(gè)極端去討論． [典例1]　(2016·高考全國卷Ⅱ)阻值相等的四個(gè)電阻、電容器C及電池E(內(nèi)阻可忽略)連接成如圖所示電路．開關(guān)S斷開且電流穩(wěn)定時(shí)，C所帶的電荷量為Q1；閉合開關(guān)S，電流再次穩(wěn)定后，C所帶的電荷量為Q2.Q1與Q2的比值為(　　) A.　　　　　　　　　 B. C. D. 【答案】　C 【解析】斷開S和閉合S后等效電路分別如圖甲

19、、乙所示． 根據(jù)串聯(lián)電路的電壓與電阻成正比可得甲、乙兩圖中電容器兩極板間的電壓U1＝E，U2＝E，C所帶的電荷量Q＝CU，則Q1∶Q2＝3∶5，選項(xiàng)C正確． 拓展1　電阻變化引起的動(dòng)態(tài)分析問題 1.(多選)(2018·廣東華南三校聯(lián)考)如圖所示電路，電源內(nèi)阻不能忽略，R1阻值小于變阻器的總電阻，初態(tài)滑片P位于變阻器的中點(diǎn)，P由中點(diǎn)向上移動(dòng)到頂端的過程中(　　) A．電源的內(nèi)功率先減小后增大 B．電源的效率先減小后增大 C．電流表的示數(shù)先減小后增大 D．電壓表的示數(shù)先增大后減小 【答案】AD 拓展2　開關(guān)變化引起的動(dòng)態(tài)分析問題 2.如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢為E

20、，內(nèi)阻為R.L1和L2為相同的燈泡，每個(gè)燈泡的電阻和定值電阻阻值均為R.電壓表為理想電表．K為單刀雙擲開關(guān)，當(dāng)開關(guān)由1位置擲到2位置時(shí)，下列說法中正確的(　　) A．L1亮度不變，L2將變暗 B．L1將變亮，L2將變暗 C．電源內(nèi)阻的發(fā)熱功率將變小 D．電壓表示數(shù)將變小 【答案】D ※考點(diǎn)二　電源的功率和效率 1．電源的功率 任意電路 純電阻電路 總功率 P總＝EI＝U外I＋U內(nèi)I P總＝EI＝U外I＋U內(nèi)I＝I2(R＋r)＝ 輸出 功率 P出＝UI＝EI－I2r P出＝UI＝EI－I2r＝I2R＝ 內(nèi)部消 耗功率 P內(nèi)＝I2r＝U內(nèi)I 2

21、.純電阻電路中，P出與外電阻R的關(guān)系 P出＝I2R＝＝. 輸出功率隨R的變化關(guān)系： (1)當(dāng)R＝r時(shí)，電源的輸出功率最大，為Pm＝； (2)當(dāng)R＞r時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來越??； (3)當(dāng)R＜r時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來越大； (4)當(dāng)P出＜Pm時(shí)，每個(gè)輸出功率對應(yīng)兩個(gè)可能的外電阻R1和R2，且R1R2＝r2； (5)P出與R的關(guān)系如圖所示． 3．電源的效率 (1)任意電路：η＝×100%＝×100%，可見，對于某一個(gè)電源，路端電壓越大，電源的效率越高． (2)純電阻電路中：η＝×100%＝×100%＝×100%，可見，對于某一個(gè)電源，外電阻越大，電源的效率越高．

22、 [典例2]　(多選)兩位同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中利用如圖(a)所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向某一方向移動(dòng)時(shí)，一位同學(xué)記錄電流表A和電壓表V1的測量數(shù)據(jù)，另一位同學(xué)記錄電流表A和電壓表V2的測量數(shù)據(jù)．兩位同學(xué)根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)描繪出如圖(b)所示的兩條U-I圖線．則圖象中兩圖線的交點(diǎn)表示的物理意義是(　　) A．滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P滑到了最右端 B．電源的輸出功率最大 C．定值電阻R0消耗的功率為0.5 W D．電源的效率達(dá)到最大值 【答案】BC 【解析】由題圖可得，電源電動(dòng)勢E＝1.5 V，內(nèi)阻r＝1 Ω，在交點(diǎn)位置有R＋R0＝＝2 Ω，R0＝＝2 Ω，則R＝0，滑動(dòng)

23、變阻器的滑動(dòng)觸頭P滑到了最左端，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)電路中外電阻等于電源內(nèi)阻時(shí)，電源的輸出功率最大，但R0＞r，故改變滑動(dòng)變阻器的阻值時(shí)無法使電路中外電阻等于電源內(nèi)阻，此時(shí)外電阻越接近電源內(nèi)阻，電源的輸出功率越大，故選項(xiàng)B正確；P0＝U2I＝0.5 W，選項(xiàng)C正確；電源的效率η＝，電流越小，電源的效率越大，可見滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P滑到最右端時(shí)電源的效率最大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． [題組突破訓(xùn)練] 1．(2018·湖北七市聯(lián)考)有一個(gè)電動(dòng)勢為3 V、內(nèi)阻為1 Ω的電源．下列電阻與其連接后，使電阻的功率大于2 W，且使該電源的效率大于50%的是(　　) A．0.5 Ω　　　　　 B．1 Ω C．1.

24、5 Ω D．2 Ω 【答案】C 【解析】由閉合電路歐姆定律得I＝，電源效率η＝×100%，電阻的功率P＝I2R.將四個(gè)選項(xiàng)代入分析得，只有C符合題目要求，故C正確． 2．(多選)現(xiàn)有甲、乙、丙三個(gè)電源，電動(dòng)勢E相同，內(nèi)阻不同，分別為r甲、r乙、r丙．用這三個(gè)電源分別給定值電阻R供電，已知R＝r甲>r乙>r丙，則將R先后接在這三個(gè)電源上的情況相比較，下列說法正確的是(　　) A．接在甲電源上時(shí)，電源內(nèi)阻消耗的功率最大 B．接在甲電源上時(shí)，定值電阻R兩端的電壓最大 C．接在乙電源上時(shí)，電源的輸出功率最大 D．接在丙電源上時(shí)，電源的輸出功率最大 【答案】AD 3.將一電源與一

25、電阻箱連接成閉合回路，測得電阻箱所消耗功率P與電阻箱讀數(shù)R變化的曲線如圖所示，由此可知(　　) A．電源最大輸出功率可能大于45 W B．電源內(nèi)阻一定等于5 Ω C．電源電動(dòng)勢為45 V D．電阻箱所消耗功率P最大時(shí)，電源效率大于50% 【答案】B 【解析】由電阻箱所消耗功率P與電阻箱讀數(shù)R變化的曲線可知，電阻箱所消耗功率P最大為45 W，所以電源最大輸出功率為45 W，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由電源輸出功率最大的條件可知，電源輸出功率最大時(shí)，外電路電阻等于電源內(nèi)阻，所以電源內(nèi)阻一定等于5 Ω，選項(xiàng)B正確；由電阻箱所消耗功率P最大值為45 W，此時(shí)電阻箱讀數(shù)為R＝5 Ω可知，電流I＝＝3

26、A，電源電動(dòng)勢E＝I(R＋r)＝30 V，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電阻箱所消耗功率P最大時(shí)，電源效率為50%，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． ※考點(diǎn)三　電源和電阻U-I圖象的比較 電源和電阻UI圖象的比較 圖象上的特征 物理意義 電源U-I圖象 電阻U-I圖象 圖形 圖象表述的物理量變化關(guān)系 電源的路端電壓隨電路電流的變化關(guān)系 電阻兩端電壓隨電阻中的電流的變化關(guān)系 圖線與坐標(biāo)軸交點(diǎn) 與縱軸交點(diǎn)表示電源電動(dòng)勢E，與橫軸交點(diǎn)表示短路電流 過坐標(biāo)軸原點(diǎn)，表示沒有電壓時(shí)電流為0 圖線上每一點(diǎn)坐標(biāo)的乘積UI 表示電源的輸出功率 表示電阻消耗的功率 圖線上每一點(diǎn)對應(yīng)的U、I比值 表示外電阻

27、的大小，不同點(diǎn)對應(yīng)的外電阻大小不同 每一點(diǎn)對應(yīng)的比值均等大，表示此電阻的大小不變 圖線斜率的絕對值大小 內(nèi)阻r 電阻大小 [典例3]　如圖所示，直線Ⅰ、Ⅱ分別是電源1與電源2的路端電壓隨輸出電流變化的特性曲線，曲線Ⅲ是一個(gè)小燈泡的U-I特性曲線，如果把該小燈泡先后分別與電源1和電源2單獨(dú)連接時(shí)，則下列說法正確的是(　　) A．電源1和電源2的內(nèi)阻之比是11∶7 B．在這兩種連接狀態(tài)下，電源的效率之比是5∶3 C．在這兩種連接狀態(tài)下，電源輸出功率之比是1∶2 D．在這兩種連接狀態(tài)下，小燈泡的電阻之比是1∶2 【答案】A 【解析】由于電源的U-I圖象與縱軸的交點(diǎn)表示電源電

28、動(dòng)勢，故兩電源電動(dòng)勢E1＝E2；電源的U-I圖象的斜率大小表示電源的內(nèi)阻，由題圖得電源1和電源2的內(nèi)阻分別是r1＝ Ω，r2＝ Ω，所以＝，即A說法正確．燈泡分別接Ⅰ、Ⅱ時(shí)效率之比＝＝＝，B說法錯(cuò)誤．由題圖知，電源1的U與I關(guān)系為U＝－I＋10(V)，電源2的U與I關(guān)系為U＝－I＋10(V)，故當(dāng)燈泡兩端電壓為U1＝3 V時(shí)，I1＝4.9 A，當(dāng)U2＝5 V時(shí)，I2＝5.5 A，則＝＝≠，＝＝≠，故C、D說法錯(cuò)誤． [題組突破訓(xùn)練] 1．(多選)如圖所示是某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖象，下列結(jié)論正確的是(　　) A．電源的電動(dòng)勢為6.0 V B．電源的內(nèi)阻為12 Ω C．電源

29、的短路電流為0.5 A D．電流為0.3 A時(shí)的外電阻是18 Ω 【答案】AD 2.(2018·浙江杭州五校聯(lián)盟診斷)如圖所示為A、B兩電阻的伏安特性曲線，關(guān)于兩電阻的描述正確的是(　　) A．電阻A的電阻隨電流的增大而減小，電阻B的阻值不變 B．在兩圖線交點(diǎn)處，電阻A的阻值等于電阻B的阻值 C．在兩圖線交點(diǎn)處，電阻A的阻值大于電阻B的阻值 D．在兩圖線交點(diǎn)處，電阻A的阻值小于電阻B的阻值 【答案】B 題組突破訓(xùn)練 一、單項(xiàng)選擇題 1．(2018·山東濟(jì)寧模擬)銅的摩爾質(zhì)量為m，密度為ρ，每摩爾銅原子中有n個(gè)自由電子．今有一根橫截面積為S的銅導(dǎo)

30、線，當(dāng)通過的電流為I時(shí)，電子平均定向移動(dòng)的速率為(　　) A．光速c　　　　　　　　 B. C. D. 【答案】D 【解析】由電流表達(dá)式I＝n′eSv可得v＝，其中n′＝＝，故v＝，D對． 2．現(xiàn)有一段長為L、電阻為R的均勻電阻絲，把它拉成3L長的均勻細(xì)絲后，切成等長的三段，然后把它們并聯(lián)在一起，其電阻值為(　　) A. B．3R C. D．R 【答案】D 【解析】根據(jù)R＝ρ＝ρ可知，原電阻絲被拉長3倍后的總阻值為9R，再切成三段后每段的阻值為3R，把它們并聯(lián)后的阻值為R，故選項(xiàng)D正確． 3.兩根材料相同的均勻?qū)Ь€x和y，其中，x長為l，y長為2l，串聯(lián)在電路中時(shí)

31、沿長度方向的電勢φ隨位置的變化規(guī)律如圖所示，那么，x和y兩導(dǎo)線的電阻和橫截面積之比分別為(　　) A．3∶1,1∶6 B．2∶3,1∶6 C．3∶2,1∶5 D．3∶1,5∶1 【答案】A 4.如圖所示，厚薄均勻的矩形金屬薄片邊長為ab＝10 cm，bc＝5 cm，當(dāng)將C與D接入電壓恒為U的電路時(shí)，電流強(qiáng)度為2 A，若將A與B接入電壓恒為U的電路中，則電流為(　　) A．0.5 A B．1 A C．2 A D．4 A 【答案】A 【解析】設(shè)金屬薄片厚度為d′，根據(jù)電阻定律公式R＝ρ，有RCD＝ρ，RAB＝ρ，故＝×＝；根據(jù)歐姆定律，電壓相同時(shí)，電流與電阻

32、成反比，故兩次電流之比為4∶1，故第二次電流為0.5 A，故選A. 5.如圖為一玩具起重機(jī)的電路示意圖．電源電動(dòng)勢為6 V，內(nèi)電阻為0.5 Ω，電阻R＝2.5 Ω，當(dāng)電動(dòng)機(jī)以0.5 m/s的速度勻速向上提升一質(zhì)量為320 g的物體時(shí)(不計(jì)一切摩擦阻力，g取10 m/s2)，標(biāo)有“3 V,0.6 W”的燈泡正好正常發(fā)光．則電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為(　　) A．1.25 Ω B．3.75 Ω C．5.625 Ω D．1 Ω 【答案】A 【解析】電動(dòng)機(jī)輸出功率P出＝mgv＝1.6 W，燈泡中電流IL＝＝0.2 A，干路電流I＝＝1 A，電動(dòng)機(jī)中電流IM＝I－IL＝0.8 A，電動(dòng)機(jī)的輸入功率

33、P＝U額 IM＝IRM＋P出，計(jì)算得RM＝1.25 Ω，A正確． 6．電源電動(dòng)勢反映了電源把其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的能力，因此(　　) A．電動(dòng)勢是一種非靜電力 B．電動(dòng)勢越大，表明電源儲(chǔ)存的電能越多 C．電動(dòng)勢的大小是非靜電力做功能力的反映 D．電動(dòng)勢就是閉合電路中電源兩端的電壓 【答案】C 7.如圖所示，直線A為某電源的U-I圖線，曲線B為某小燈泡的U-I圖線，用該電源和小燈泡組成閉合電路時(shí)，電源的輸出功率和電源的總功率分別是(　　) A．4 W,8 W　　　　　　　 B．2 W,4 W C．2 W,3 W D．4 W,6 W 【答案】D 【解析】電源的U

34、-I圖線A在縱軸上的截距表示電源電動(dòng)勢為E＝3 V，圖線A、B的交點(diǎn)表示電路工作點(diǎn)，對應(yīng)的工作電壓為U＝2 V，工作電流為I＝2 A．用該電源和小燈泡組成閉合電路時(shí)，電源的輸出功率P出＝UI＝4 W，電源的總功率P總＝EI＝6 W，選項(xiàng)D正確． 8.(2018·陜西西安名校聯(lián)考)某電路如圖所示，已知電池組的總內(nèi)阻r＝1 Ω，外電路電阻R＝5 Ω，理想電壓表的示數(shù)U＝3.0 V，則電池組的電動(dòng)勢E等于(　　) A．3.0 V B．3.6 V C．4.0 V D．4.2 V 【答案】B 【解析】由于電壓表的示數(shù)為路端電壓，而U＝IR，則I＝＝0.6 A，由閉合電路歐姆定律可得E

35、＝I(R＋r)＝0.6×(5＋1)V＝3.6 V，故選項(xiàng)B正確． 9.如圖所示電路，電源內(nèi)阻不可忽略．開關(guān)S閉合后，在滑動(dòng)變阻器R0的滑片向下滑動(dòng)的過程中(　　) A．電壓表與電流表的示數(shù)都減小 B．電壓表與電流表的示數(shù)都增大 C．電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小 D．電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大 【答案】A 10．如圖所示為汽車蓄電池與車燈(電阻不變)、啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)組成的電路，蓄電池內(nèi)阻為0.05 Ω.電流表和電壓表均為理想電表，只接通S1時(shí)，電流表示數(shù)為10 A，電壓表示數(shù)為12 V；再接通S2，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，電流表示數(shù)變?yōu)? A，則此時(shí)通過啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電流

36、是(　　) A．2 A B．8 A C．50 A D．58 A 【答案】C 【解析】只接S1時(shí)，由閉合電路歐姆定律得E＝U＋I(xiàn)r＝12.5 V，R燈＝＝1.2 Ω，再接通S2后，流過電動(dòng)機(jī)的電流為I電動(dòng)機(jī)＝－I′＝50 A，故選項(xiàng)C正確． 二、多項(xiàng)選擇題 11.某一導(dǎo)體的伏安特性曲線如圖中AB段(曲線)所示，關(guān)于導(dǎo)體的電阻，以下說法正確的是(　　) A．導(dǎo)體在B點(diǎn)的電阻為120 Ω B．導(dǎo)體在B點(diǎn)的電阻為40 Ω C．導(dǎo)體的電阻因溫度的影響改變了1 Ω D．導(dǎo)體的電阻因溫度的影響改變了10 Ω 【答案】BD 【解析】根據(jù)電阻的定義式可以求出A、B兩點(diǎn)的電阻

37、分別為RA＝ Ω＝30 Ω，RB＝ Ω＝40 Ω，所以ΔR＝RB－RA＝10 Ω，故B、D對，A、C錯(cuò)． 12．下列關(guān)于電功、電功率和焦耳定律的說法中正確的是(　　) A．電功率越大，電流做功越快，電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多 B．W＝UIt適用于任何電路，而W＝I2Rt＝t只適用于純電阻電路 C．在非純電阻電路中，UI＞I2R D．焦耳熱Q＝I2Rt適用于任何電路 【答案】BCD 13.(2018·江西南昌調(diào)研)如圖所示是某型號電吹風(fēng)的電路圖，它主要由電動(dòng)機(jī)M和電熱絲R構(gòu)成．已知電吹風(fēng)的額定電壓為220 V，吹冷風(fēng)時(shí)的功率為120 W，吹熱風(fēng)時(shí)的功率為1 000 W．關(guān)于該電

38、吹風(fēng)，下列說法正確的是(　　) A．若S1、S2閉合，則電吹風(fēng)吹冷風(fēng) B．電熱絲的電阻為55 Ω C．電動(dòng)機(jī)工作時(shí)輸出的機(jī)械功率為880 W D．當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)每秒鐘消耗的電能為120 J 【答案】BD 14．如圖所示，A、B、C、D四個(gè)電路中，電源電動(dòng)勢為E，電阻為r，定值電阻為R0.當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片P從a向b滑動(dòng)時(shí)，理想電壓表示數(shù)將變大的電路是(　　) 【答案】BD 【解析】在電路A、B中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片P從a向b滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻變?。畬﹄娐稟，電壓表測量的是路端電壓，由于外電路電阻減小，路端電壓隨之減小，A項(xiàng)錯(cuò)誤；對電路B，

39、電壓表測量的是定值電阻R0兩端的電壓，由歐姆定律知此時(shí)電路電流變大，則電壓表示數(shù)將變大，B項(xiàng)正確；對電路C，由于電壓表位置的特殊性，其示數(shù)將不變，C項(xiàng)錯(cuò)誤；而電路D，實(shí)際上可認(rèn)為是一個(gè)分壓電路，盡管電路電流不變，但當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片P從a向b滑動(dòng)時(shí)，電壓表測量的電阻增大，則電壓表示數(shù)將變大，D項(xiàng)正確． 15.在如圖所示的電路中，燈泡L的電阻大于電源的內(nèi)阻r，閉合開關(guān)S，將滑動(dòng)變阻器滑片P向左移動(dòng)一段距離后，下列說法正確的是(　　) A．燈泡L變亮 B．電源的輸出功率變小 C．電容器C上電荷量減少 D．電壓表讀數(shù)變大 【答案】BD 16.如圖所示，已知R1＝R4＝r＝0

40、.5 Ω，R2＝6 Ω，R3的最大阻值為6 Ω.在滑動(dòng)變阻器R3的滑片K由最下端向最上端滑動(dòng)過程中，下列說法正確的是(　　) A．定值電阻R4的功率減小 B．電源的輸出功率增大 C．電源的總功率減小 D．MN并聯(lián)部分的功率先增大后減小 【答案】ACD 【解析】外電阻R＝R1＋R4＋，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R3的滑片K由最下端向最上端滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻從零開始增加，外電阻R從1 Ω增大到4 Ω，總電流減小，電源的總功率P＝IE減小，P4＝I2R4減小，A、C項(xiàng)正確；電源的輸出功率P出＝I2R＝()2R＝，R＝r＝1 Ω時(shí)電源的輸出功率最大，所以滑片移動(dòng)過程中電源的輸出功率減小

41、，B項(xiàng)錯(cuò)誤；將R1、R4與內(nèi)阻r等效為電源的內(nèi)阻r′＝R1＋R4＋r＝2 Ω，MN并聯(lián)部分即等效外電阻R′＝，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R3的滑片K由最下端向最上端滑動(dòng)時(shí)，等效外電阻R′從0增大到3 Ω，可見，MN并聯(lián)部分的功率先增大后減小，D項(xiàng)正確． 二、非選擇題 17．神經(jīng)系統(tǒng)中，把神經(jīng)纖維分為有髓鞘與無髓鞘兩大類．現(xiàn)代生物學(xué)認(rèn)為，髓鞘是由多層(幾十層到幾百層不等)類脂物質(zhì)——髓質(zhì)累積而成的，髓質(zhì)具有很大的電阻．已知蛙有髓鞘神經(jīng)，髓鞘的厚度只有2 μm左右，而它在每平方厘米的面積上產(chǎn)生的電阻卻高達(dá)1.6×105 Ω. (1)若不計(jì)髓質(zhì)片層間的接觸電阻，計(jì)算髓質(zhì)的電阻率； (2)若有一圓柱體是由髓

42、質(zhì)制成的，該圓柱體的體積為32π cm3，當(dāng)在其兩底面上加上1 000 V的電壓時(shí)，通過該圓柱體的電流為10π μA，求圓柱體的圓面半徑和高． 【答案】(1)8×106 Ω·m　(2)4 cm　2 cm 18．有一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，把它接入0.2 V電壓的電路時(shí)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，此時(shí)測得流過電動(dòng)機(jī)的電流是0.4 A；若把電動(dòng)機(jī)接入2.0 V電壓的電路中，電動(dòng)機(jī)正常工作，工作電流是1.0 A．求： (1)電動(dòng)機(jī)線圈的電阻； (2)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率； (3)在發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)子突然被卡住，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率． 【答案】(1)0.5 Ω　(2)1.5 W　(3)8 W 【解

43、析】(1)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)電路為純電阻電路，根據(jù)歐姆定律可得線圈的電阻R＝＝0.5 Ω； (2)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸入功率P輸入＝UI＝2.0×1.0 W＝2 W，此時(shí)線圈的發(fā)熱功率為P熱＝I2R＝0.5 W，電動(dòng)機(jī)的輸出功率P輸出＝P輸入－P熱＝2 W－0.5 W＝1.5 W； (3)當(dāng)轉(zhuǎn)子被卡住之后，電動(dòng)機(jī)為純電阻電路，電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率P熱′＝＝ W＝8 W. 19.如圖所示，E＝10 V，R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，C＝30 μF，電池內(nèi)阻可忽略． (1)閉合開關(guān)K，求穩(wěn)定后通過R1的電流； (2)然后將開關(guān)K斷開，求這以后流過R1的總電荷量． 【答案】(1)1 A　(2)1.2×10－4 C 20.在如圖所示的電路中，R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，R3＝1.5 Ω，C＝20 μF，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電源的總功率為2 W．當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電源的總功率為4 W，求： (1)電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻； (2)閉合S時(shí)，電源的輸出功率； (3)S斷開和閉合時(shí)，電容器所帶的電荷量各是多少？ 【答案】(1)4 V　0.5 Ω　(2)3.5 W　(3)6×10－5 C　0 【解析】(1)S斷開時(shí)電源的總功率 P總＝＝2 W① S閉合時(shí)P總′＝＝4 W② 解①②兩式得E＝4 V，r＝0.5 Ω.