第05講 恒定電流（復(fù)習(xí)）（解析版）-2025版高二物理寒假精-品講義

第05講恒定電流（復(fù)習(xí)篇）考點聚焦：復(fù)習(xí)要點+知識網(wǎng)絡(luò)，有的放矢重點專攻：知識點和關(guān)鍵點梳理，查漏補缺難點強化：難點內(nèi)容標注與講解，能力提升提升專練：真題感知+提升專練，全面突破知識點1：電源和電流1.電源（1）電源可使導(dǎo)線中的自由電子在靜電力作用下發(fā)生定向移動形成電流；（2）電源能“搬運”電荷，保持導(dǎo)線兩端的電勢差，從而使電路中保持持續(xù)的電流；2.恒定電流（1）方向：規(guī)定為正電荷定向移動的方向；外電路：電流從高電勢→低電勢；內(nèi)電路：負極→正（2）電流有大小，有方向，但電流是標量；（3）三個公式的比較表達式適用范圍定義式一切范圍決定式純電阻電路微觀表達式n:單位體積內(nèi)電荷的數(shù)目；S:導(dǎo)體的橫截面積；v電荷的定向移動速率知識點2：電阻電阻（1）物理意義：導(dǎo)體的電阻反映了導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小，R越大，阻礙作用越大．（2）決定因素：①長度；②橫截面積；③溫度；④材料；（3）兩個表達式表達式適用范圍區(qū)別定義式純電阻電路提供了一種測量電阻的方法，并不能說明電阻R與U和I有關(guān)決定式粗細均勻的金屬導(dǎo)體和濃度均勻的電解質(zhì)溶液電阻的決定因素（4）電阻率與溫度的關(guān)系①金屬：電阻率隨溫度的升高而增大．②非金屬：電阻率隨溫度的升高而減?。R點3：電功、電功率和焦耳定律電功和電熱、電功率和熱功率的區(qū)別與聯(lián)系意義公式聯(lián)系電功電流在一段電路中所做的功W＝UItW=Pt對純電阻電路，電功等于電熱，W＝Q＝UIt＝I2Rt；對非純電阻電路，電功大于電熱，W＞Q電熱電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量Q＝I2Rt電功率單位時間內(nèi)電流所做的功P＝UI，P=對純電阻電路，電功率等于熱功率，P電＝P熱＝UI＝I2R；對非純電阻電路，電功率大于熱功率，P電＞P熱熱功率單位時間內(nèi)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量P＝I2R非純電阻電路的分析方法(1)抓住兩個關(guān)鍵量：確定電動機的電壓UM和電流IM是解決所有問題的關(guān)鍵．若能求出UM、IM，就能確定電動機的電功率P＝UMIM，根據(jù)電流IM和電動機的電阻r可求出熱功率Pr＝Ieq\o\al(2,M)r，最后求出輸出功率P出＝P－Pr.(2)堅持“躲著”求解UM、IM：首先，對其他純電阻電路、電源的內(nèi)電路等，利用歐姆定律進行分析計算，確定相應(yīng)的電壓或電流．然后，利用閉合電路的電壓關(guān)系、電流關(guān)系間接確定非純電阻電路的工作電壓和電流．(3)應(yīng)用能量守恒定律分析：要善于從能量轉(zhuǎn)化的角度出發(fā)，緊緊圍繞能量守恒定律，利用“電功＝電熱＋其他能量”尋找等量關(guān)系求解．知識點4：電源電動勢1．電動勢(1)電源：通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置。例如：干電池、蓄電池、發(fā)電機等；①計算：非靜電力搬運電荷所做的功與搬運的電荷量的比值，E＝eq\f(W,q)；②物理含義：電動勢表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能本領(lǐng)的大小，在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓．電動勢和電勢差的區(qū)分項目電動勢E電勢差U物理意義非靜電力做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能靜電力做功，電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能定義式E=WU=W單位伏特（V）聯(lián)系E=U內(nèi)+U電源的內(nèi)阻定義：電源內(nèi)部是由導(dǎo)體構(gòu)成，所以也有電阻，這個電阻叫做電源的內(nèi)阻；決定因素：由電源本身的特點決定。一般來說，新電池電阻小，舊電池電阻大；知識點5：電源輸出功率和電源的效率問題電源的輸出功率和電源效率的比較電源總功率任意電路：P總＝EI＝P出＋P內(nèi)P出與外電阻R的關(guān)系電源內(nèi)部消耗的功率純電阻電路：P總＝I2(R＋r)＝eq\f(E2,R＋r)P內(nèi)＝I2r＝P總－P出電源的輸出功率任意電路：P出＝UI＝P總－P內(nèi)電源的效率任意電路：η＝eq\f(P出,P總)×100%＝eq\f(U,E)×100%純電阻電路：P出＝I2R＝eq\f(E2R,（R＋r）2)純電阻電路：η＝eq\f(R,R＋r)×100%電源輸出功率的極值問題的處理方法對于電源輸出功率的極值問題，可以采用數(shù)學(xué)中求極值的方法，也可以采用電源的輸出功率隨外電阻的變化規(guī)律來求解．但應(yīng)當注意的是，當待求的最大功率對應(yīng)的電阻值不能等于等效電源的內(nèi)阻時，此時的條件是當電阻值最接近等效電源的內(nèi)阻時，電源的輸出功率最大．假設(shè)一電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，外電路有一可調(diào)電阻R，電源的輸出功率為：P出＝I2R＝eq\f(E2R,（R＋r）2)＝eq\f(E2,\f(（R－r）2,R)＋4r).由以上表達式可知電源的輸出功率隨外電路電阻R的變化關(guān)系為：(1)當R＝r時，電源的輸出功率最大，為Pm＝eq\f(E2,4r)；(2)當R＞r時，隨著R的增大，電源的輸出功率越來越??；(3)當R＜r時，隨著R的增大，電源的輸出功率越來越大；(4)當P出＜Pm時，每個輸出功率對應(yīng)兩個外電阻阻值R1和R2，且R1R2＝r2.知識點6：串并聯(lián)電路的特點1．串并聯(lián)電路的比較串聯(lián)并聯(lián)電路圖電流I＝I1＝I2＝…＝InI＝I1＋I2＋…＋In電壓U＝U1＋U2＋…＋UnU＝U1＝U2＝…＝Un電阻R＝R1＋R2＋…＋Rneq\f(1,R)＝eq\f(1,R1)＋eq\f(1,R2)＋…＋eq\f(1,Rn)比例關(guān)系W∝P∝U∝RW∝P∝I∝12.串并聯(lián)電路常用的四個推論（1）串聯(lián)電路的總電阻大于其中任一部分電路的總電阻．（2）并聯(lián)電路的總電阻小于其中任一支路的總電阻，且小于其中最小的電阻．（3）無論電阻怎樣連接，每一段電路的總耗電功率P總是等于各個電阻耗電功率之和．（4）無論電路是串聯(lián)還是并聯(lián)，電路中任意一個電阻變大時，電路的總電阻變大．知識點7：閉合電路的歐姆定律1．閉合電路歐姆定律（1）內(nèi)容：閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟內(nèi)、外電阻之和成反比；（2）公式：I＝eq\f(E,R＋r)(只適用于純電阻電路)；（3）其他表達形式①電勢降落表達式：E＝U外＋U內(nèi)或E＝U外＋Ir；②功率表達式：EI＝UI＋I2r.2．路端電壓與外電阻的關(guān)系（1）一般情況：U＝IR＝eq\f(E,R＋r)·R＝eq\f(E,1＋\f(r,R))，當R增大時，U增大；（2）特殊情況：①當外電路斷路時，I＝0，U＝E；②當外電路短路時，I短＝eq\f(E,r)，U＝0.3.對閉合電路歐姆定律的理解和應(yīng)用在恒流電路中常會涉及兩種U－I圖線，一種是電源的伏安特性曲線(斜率為負值的直線)，另一種是電阻的伏安特性曲線(過原點的直線)．求解這類問題時要注意二者的區(qū)別．電源U－I圖象電阻U－I圖象關(guān)系式U＝E－IrU＝IR圖形物理意義電源的路端電壓隨電流的變化關(guān)系電阻兩端電壓與電阻中的電流的關(guān)系截距與縱軸交點表示電源電動勢E，與橫軸交點表示電源短路電流過坐標軸原點，表示沒有電壓時電流為零坐標U、I的乘積表示電源的輸出功率表示電阻消耗的功率坐標U、I的比值表示外電阻的大小表示該電阻的大小斜率(絕對值)電源電阻r的大小若圖象為過原點的直線，圖象斜率表示電阻的大小兩曲線在同一坐標系中的交點表示電阻的工作點，即將電阻接在該電源上時，電阻中的電流和兩端的電壓（說明：針對難點進行歸納總結(jié)）強化點一電流定義式的理解與應(yīng)用(1)金屬導(dǎo)體中電流的計算:金屬導(dǎo)體中,電子定向移動形成電流,運用計算時，q是某一段時間內(nèi)通過導(dǎo)體某橫截面的電子的電荷量。(2)電解液中電流的計算：電解液中的自由電荷是正、負離子,運用計算時q應(yīng)是同一時間內(nèi)正、負兩種離子通過某橫截面的電荷量的絕對值之和。(3)環(huán)形電流的計算:環(huán)形電流的計算采用等效的觀點分析,取一個周期T來計算等效電流.【典例1】（23-24高一下·河北衡水·期末）某款手機搭載了一塊5000mA·h的電池，若用充滿電后的該手機觀看視頻，可連續(xù)觀看12個小時，則觀看視頻時電池的平均放電電流約為（）A．0.35AB．0.42A C．0.48A D．0.55A【答案】B【詳解】因為5000mA·h=5A·h根據(jù)電流定義式有故選B?！咀兪?-1】（2024·廣西·模擬預(yù)測）阿秒（as）光脈沖是一種發(fā)光持續(xù)時間極短的光脈沖，如同高速快門相機，可用以研究原子內(nèi)部電子高速運動的過程。已知電子所帶電荷量為，，氫原子核外電子繞原子核做勻速圓周運動，周期大約是。根據(jù)以上信息估算氫原子核外電子繞核運動的等效電流大約為（）A． B． C． D．【答案】C【詳解】根據(jù)電流的定義式，C正確。故選C?！咀兪?-2】（2024·山東淄博·一模）阿秒（as）光脈沖是一種發(fā)光持續(xù)時間極短的光脈沖，如同高速快門相機，可用以研究原子內(nèi)部電子高速運動的過程。已知，電子所帶電荷量為，氫原子核外電子繞原子核做勻速圓周運動的等效電流約為。目前阿秒光脈沖的最短時間為43as，電子繞氫原子核一周的時間約為該光脈沖時間的（）A．2.8倍 B．3.7倍 C．4.2倍 D．5.5倍【答案】B【詳解】根據(jù)電流定義式可得可得電子繞氫原子核一周的時間為，則有故選B。強化點二電流的微觀表達式的應(yīng)用(1)準確理解公式中各物理量的意義,式中的v是指自由電荷定向移動的速率,不是電流的傳導(dǎo)速率,也不是電子熱運動的速率。(2)對I=neSv,若n的舍義不同,表達式的形式也不同。【典例2】（多選）（23-24高二下·甘肅酒泉·期末）如圖所示，矩形薄片霍爾元件處于與薄片垂直、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中。當元件通有大小為I，方向如圖所示的電流時，在M、N間出現(xiàn)霍爾電壓UH。已知薄片內(nèi)的導(dǎo)電粒子是電荷量為e的自由電子，薄片的厚度為d，M、N間距離為L1，P、Q間距離為L2，則下列說法正確的是（）A．形成電流的電子定向移動方向為P→Q B．M表面電勢低于N表面電勢C．自由電子定向移動的速度大小為 D．元件內(nèi)單位體積內(nèi)自由電于數(shù)為【答案】BC【詳解】A．電子定向移動方向與電流方向相反，應(yīng)為，故A錯誤；B．由左手定則知，電子向M表面偏轉(zhuǎn)，M表面電勢低于N表面電勢，故B正確；C．穩(wěn)定時，洛侖茲力與電場力平衡，有，解得，故C正確；D．根據(jù)電流微觀表達式，聯(lián)立解得，故D錯誤。故選BC?！咀兪?-1】（23-24高二上·安徽宣城·期末）如圖，一段通電直導(dǎo)線的橫截面積為S，長度為L，電阻率為ρ，單位體積內(nèi)自由電子個數(shù)為n，自由電子定向運動的速率為v，電子的電荷量為e。則下列說法正確的是（）A．通過直導(dǎo)線的電流為 B．通電直導(dǎo)線的電阻為C．導(dǎo)體棒兩端的電壓為D．一電子從直導(dǎo)線右端運動到左端的過程中，電場力對該電子做的功為【答案】C【詳解】A．時間t內(nèi)通過某一截面的電荷量q=nevtS由，可得，故A錯誤；B．通電直導(dǎo)線的電阻，故B錯誤；C．導(dǎo)體棒兩端的電壓U=IR，解得，故C正確；D．電子從直導(dǎo)線右端運動到左端過程中，電場力對該電子做的功，故D錯誤。故選C。【變式2-2】（23-24高二上·天津·期末）如圖所示，一根均勻的金屬導(dǎo)體棒在電場的作用下，其內(nèi)部的自由電子沿軸線方向做速度為的勻速直線運動。若棒橫截面積為，單位長度上可以自由移動的電子個數(shù)為，已知一個電子的電荷量為，則通過導(dǎo)體棒電流的大?。ǎ〢． B． C． D．【答案】A【詳解】在時間t內(nèi)，流過導(dǎo)線橫截面的電荷量，因此導(dǎo)線中電流故選A。強化點三電阻定律的理解與應(yīng)用(1)公式一中的L是沿電流方向的導(dǎo)體長度,S是垂直于電流方向的橫截面積。一定幾何形狀的導(dǎo)體,電阻的大小與接入電路的具體方式有關(guān),在應(yīng)用公式求電阻時要注意確定導(dǎo)體長度和橫截面積。(2)一定幾何形狀的導(dǎo)體,當長度和橫截面積發(fā)生變化時,導(dǎo)體的電阻率不變,體積不變,由V=SL可知L和S成反比,這是解決有關(guān)電陽變化問題的關(guān)鍵?！镜淅?】（23-24高二上·貴州畢節(jié)·期末）如圖所示，一長方體的金屬導(dǎo)體，三邊a、b和c的長度之比為1：2：3。分別沿著三邊方向?qū)?dǎo)體施加相同的電壓，流過導(dǎo)體的電流之比為（）A．1∶2∶3B．1∶4∶9 C．9∶4∶1 D．36∶9∶4【答案】D【詳解】由歐姆定律電阻關(guān)系式聯(lián)立解得由題意可知，，得對導(dǎo)體施加相同的電壓，流過導(dǎo)體的電流之比為已知三邊a、b和c的長度之比為1：2：3，代入解得故選D。【變式3-1】（23-24高二上·浙江湖州·期末）如圖所示，一塊均勻的長方體樣品，長為a、寬為b、厚為c，若沿著AB方向測得的電阻為R，下列說法正確的是（

）A．樣品的電阻率為 B．樣品的電阻率為C．沿CD方向的電阻為 D．沿CD方向的電阻為【答案】D【詳解】AB．若沿著AB方向測得的電阻為R，則，解得，選項AB錯誤；CD．沿CD方向的電阻為，選項C錯誤，D正確。故選D。強化點四純電阻電路的電功和電功率在純電阻電路中，解答電功率問題時應(yīng)注意以下兩點一是求解串、并聯(lián)電路中的功率分配問題,比例法求解會使問題簡化,要明確是正比關(guān)系還是反比關(guān)系;二是注意額定值問題?！镜淅?】（22-23高二上·安徽·期末）某學(xué)?？萍夹〗M同學(xué)利用圖甲所示的電路進行相關(guān)測試，為滑動變阻器，為定值電阻、電源內(nèi)阻不計。實驗時，他們調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值，得到了各組電壓表和電流表的數(shù)據(jù)，用這些數(shù)據(jù)在坐標紙上描點、擬合，作出圖像如圖乙所示，已知電流表和電壓表都是理想電表。求：（1）電源的電動勢E和定值電阻；（2）圖線從A狀態(tài)變化到B狀態(tài)的過程中，滑動變阻器阻值的變化范圍；（3）當?shù)淖柚禐槎啻髸r，消耗的功率最大？最大功率為多少？【答案】（1），；（2）；（3），【詳解】（1）由閉合電路歐姆定律可知，，解得，（2）由圖像可知，在A點，在B點，所以滑動變阻器的阻值范圍為（3）根據(jù)功率計算公式當時，消耗功率最大【變式4-1】（22-23高二上·上海浦東新·期末）一個用半導(dǎo)體材料制成的電阻器D，其電流I隨它兩端電壓U變化的關(guān)系圖像如圖（a）所示，將它與兩個標準電阻R1、R2組成如圖（b）所示電路，當電鍵S接通位置1時，三個用電器消耗的電功率均為P。將電鍵S切換到位置2后，電阻器D和電阻R1、R2消耗的電功率分別是PD、P1、P2，下列關(guān)系中正確的是（）A． B． C． D．【答案】C【詳解】AB．當電鍵S接通位置1時，三個用電器消耗的電功率均為P，令，則有，，則有且此時電阻R1、R2的電壓等于。而將電鍵S切換到位置2后，電阻器D和電阻R1并聯(lián)后再與電阻R2串聯(lián)，由于電阻器D和電阻R1并聯(lián)后的總電阻的阻值小于電阻R2的阻值，則電阻R2的電壓大于，電阻器D和電阻R1的電壓小于，則，，故AB錯誤；C．由于電阻器D和電阻R1并聯(lián)，則，又根據(jù)圖（a）可知，此時電阻器D的阻值大于，即，則有，故C正確；D．電鍵S接通位置1時，電路的總電阻為電鍵S切換到位置2后，電路的總電阻為，則，即，故D錯誤。故選C?！咀兪?-2】（2022·江蘇·高考真題）如圖所示，電路中燈泡均正常發(fā)光，阻值分別為，，，，電源電動勢，內(nèi)阻不計，四個燈泡中消耗功率最大的是（）A． B． C． D．【答案】A【詳解】由電路圖可知R3與R4串聯(lián)后與R2并聯(lián)，再與R1串聯(lián)。并聯(lián)電路部分的等效電阻為由閉合電路歐姆定律可知，干路電流即經(jīng)過R1的電流為并聯(lián)部分各支路電流大小與電阻成反比，則，四個燈泡的實際功率分別為，，，，故四個燈泡中功率最大的是R1。故選A。強化點五非純電阻電路的電功和電功率（1）無論是純電阻電路還是非純電阻電路,電功均為W=UIt,電功率均為P=UI,電熱均為Q=I2Rt,熱功率均為P=I2R。非純電阻電路W>Q,P電>P熱。（2）非純電阻電路中“電功=電熱+其他能量”即W=Q+W其他。（3）電動機是非純電阻電路,轉(zhuǎn)子卡住不轉(zhuǎn)時此時電動機為純電阻電路.【典例5】（23-24高二上·重慶九龍坡·期末）隨著人工智能的發(fā)展，機器人用于生產(chǎn)生活中的場景越來越普遍。如圖為某款配送機器人內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)簡化圖，正常工作時電源輸出電壓為35V，輸出電流為4A，內(nèi)阻不可忽略。整機凈重30kg，在某次配送服務(wù)時載重20kg，勻速行駛速度為1.2m/s，行駛過程中受到的阻力大小為總重力的0.2倍。不計電動機的摩擦損耗，g＝10m/s2，則下列說法正確的是（）A．正常工作時電源的總功率為140W B．勻速運行時的機械功率為140WC．該電動機的線圈電阻為1.25Ω D．該機器人內(nèi)部熱功率為20W【答案】C【詳解】A．根據(jù)可知電源的輸出功率為由于電源的內(nèi)阻不可忽略，所以正常工作時電源的總功率大于電源的輸出功率，故A錯誤；B．行駛過程中受到的阻力大小為勻速行駛時牽引力和阻力相等，所以勻速運行時的機械功率為，故B錯誤；D．該電動機的熱功率為，機器人內(nèi)部的熱功率大于電動機的熱功率，如還包括電源的熱功率，故D錯誤；C．根據(jù)，可知，故C正確。故選C。【變式5-1】（22-23高二上·重慶南岸·期末）小明同學(xué)在玩一個會發(fā)光的電動玩具汽車時，發(fā)現(xiàn)了一個現(xiàn)象：啟動電源，電動機正常工作，車輪正常轉(zhuǎn)動，當不小心卡住車輪時，車燈會變暗。玩具汽車的簡化電路如圖所示，電源電動勢E=10V，r=2Ω，車輪電動機的額定電壓UM=6V，額定功率PM=6W，線圈電阻RM=1Ω。則：(1)玩具汽車正常工作時，流過燈泡的電流；(2)玩具汽車被卡住后，流過燈泡的電流；(3)玩具汽車卡住前后，燈泡消耗功率的減少量?！敬鸢浮?1)1A(2)0.5A(3)4.5W【詳解】（1）玩具汽車正常工作時，電源內(nèi)阻分的電壓為通過電源的電流為玩具汽車正常工作時，通過電動機的電流為所以流過燈泡的電流為（2）燈泡的電阻為玩具汽車被卡住后，電動機可視為純電阻，燈泡與電動機并聯(lián)的電阻為電路中的總電流為所以流過燈泡的電流為（3）玩具汽車卡住前，燈泡消耗的功率為玩具汽車卡住后，燈泡消耗的功率為所以燈泡消耗功率的減少量為【變式5-2】（23-24高二上·廣東廣州·期末）“祝融號”火星車，其動力主要來源于太陽能電池?，F(xiàn)將“祝融號”的電路簡化如圖，其中定值電阻，太陽能電池電動勢E=150V，內(nèi)阻r未知，電動機線圈電阻，當火星車正常行駛時，電動機兩端的電壓，定值電阻消耗的功率為125W。求：（1）流過電動機的電流；（2）太陽能電池的內(nèi)電阻；（3）電動機的輸出效率。（保留兩位有效數(shù)字）【答案】（1）；（2）；（2）【詳解】（1）電熱絲為定值電阻，其消耗的功率為125W，有解得電流和電壓為，（2）根據(jù)全電路的電壓關(guān)系有解得電源的內(nèi)阻為（3）電動機的輸出效率為強化點六兩種U—I圖像電源和電阻的U-I圖線在同一個坐標系中，如下圖所示,直線A代表電源的U-I圖線，曲線B代表某電阻的U-I圖線,兩條圖線的交點(I0，U0)的含義是:對電阻，代表流過電阻的電流及它兩端的電壓；對電源,代表電源的輸出電流及路端電壓?！镜淅?】（23-24高二上·安徽滁州·期末）自1957年蘇聯(lián)成功發(fā)射首顆人造衛(wèi)星以來，截至2023年10月底，全球有近9500個航天器在軌工作，而這其中90%的發(fā)電比例都來源于太陽能電池，因此太陽能電池為人類探索浩瀚星空插上了一雙強勁的“翅膀”。如圖所示，曲線I為某太陽能電池在一定光照強度下路端電壓U和電流I的關(guān)系圖像，直線II是某定值電阻的圖像，M為曲線I和直線II的交點，M點坐標為。過M點作曲線I的切線，分別與坐標軸相交于0,2、2,0。現(xiàn)將該電池和定值電阻組成閉合回路，保持上述光照強度照射時，下列計算式正確的是（）A．電池的電動勢為 B．此時電池的內(nèi)阻為C．電源的輸出功率為 D．電源的效率為【答案】D【詳解】A．根據(jù)閉合電路歐姆定律，由題圖可得時，，可得電池的電動勢為故A錯誤；B．根據(jù)兩圖線交點可知此時閉合回路的路端電壓，電流為，由解得此時電池的內(nèi)阻為注意內(nèi)阻并不等于曲線I在M點切線的斜率絕對值，故B錯誤；C．此回路電源的輸出功率為，故C錯誤；D．此回路電源的效率為，故D正確；故選D。【評析】本題考查了閉合電路歐姆定律與圖像的綜合問題。注意當電源的內(nèi)阻不恒定時，即電源的圖像為曲線時，其圖像的切線的斜率絕對值不等于電源的內(nèi)阻?！咀兪?-1】（多選）（23-24高二上·內(nèi)蒙古呼和浩特·期末）如圖甲所示的電路中，是滑動變阻器，是定值電阻。將的滑動觸頭調(diào)節(jié)至最左端，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)的阻值，得到電壓表、和相應(yīng)的電流表A的多組數(shù)據(jù)，用這些數(shù)據(jù)在同一U-I坐標系中描點、擬合作出圖像如圖乙所示。當?shù)幕蛴乙苿訒r，電壓表和的示數(shù)的變化大小為和，電流表A的示數(shù)的變化大小為，已知電壓表、電流表均為理想電表，則下列說法正確的是（）A．電源電動勢E=2V，內(nèi)阻r=1Ω B．定值電阻C． D．當時，的功率最大【答案】BC【詳解】B．因過原點的直線為定值電阻的U-I圖線，則由圖像可知選項B正確；A．由電路可知，將坐標（0.1A，2V）（0.3A，1V）帶入可得電源電動勢和內(nèi)阻E=2.5V，r=1Ω，選項A錯誤；

C．由，可知，選項C正確；D．將R2等效為電源內(nèi)阻，則r等效=r+R2=5Ω當外電阻等于電源內(nèi)阻時電源輸出功率最大，則當時，的功率最大，選項D錯誤。故選BC?！咀兪?-2】（23-24高二下·河南漯河·期末）如圖所示，直線、分別是電源與電源的路端電壓隨輸出電流變化的圖線，曲線是一個小燈泡的圖線。曲線與直線、相交點的坐標分別為、。如果把該小燈泡分別與電源電源單獨連接，則下列說法正確的是（）A．電源與電源的內(nèi)阻之比是B．電源與電源的電動勢之比是C．在這兩種連接狀態(tài)下，小燈泡的電阻之比是D．在這兩種連接狀態(tài)下，小燈泡消耗的功率之比是【答案】BC【詳解】AB．由閉合電路歐姆定律可知，在電源的圖像中，圖像的縱軸截距表示電動勢、斜率的絕對值表示電源的內(nèi)電阻，可知電源1、電源2的電動勢與內(nèi)阻分別為，，則電源1、電源2的電動勢與內(nèi)阻之比分別為，故A錯誤、B正確；CD．燈泡伏安特性曲線與電源的伏安特性曲線的交點即為燈泡與這電源連接時的工作狀態(tài)，則連接電源1時有，連接電源2時有，，則在這兩種連接狀態(tài)下，小燈泡的電阻之比與消耗的功率之比分別為，，故C正確、D錯誤。故選BC。強化點七含容電路的分析與計算電容器是一個儲存電能的元件。在直流電路中,當電容器充、放電時電路中有電流,一旦電路達到穩(wěn)定狀態(tài),電容器在電路中就相當于一個阻值無限大(只考慮電容器是理想的不漏電的情況)的元件，電容器所在處看作斷路。分析電路時需注意以下幾點:(1)當電容器和用電器并聯(lián)并接入電路時,電容器兩極板間的電壓與其并聯(lián)的用電器兩端的電壓相等。(2)電路的電流、電壓變化時,將會引起電容器的充(放)電,要根據(jù)正極板電荷變化情況來判斷電流方向。(3)由于電路的變化,電容器兩極板的電荷量會發(fā)生變化,甚至極板上電荷的電性也會改變。【典例7】（2024·湖北黃岡·模擬預(yù)測）如圖所示，在平行板電容器中固定一個帶負電質(zhì)點，電容器下極板接地，電源電動勢和內(nèi)阻分別為和，電流表和電壓表均視為理想電表，電壓表和電流表示數(shù)為和。當滑動變阻器的滑片向端移動時，下列說法正確的是（）A．電壓表和電流表示數(shù)都變大 B．質(zhì)點的電勢能增加C．消耗的電功率變大 D．電源的輸出功率一定減小【答案】B【詳解】AC．當滑動變阻器的滑片向端移動時，外電路總電阻變小，根據(jù)歐姆定律可知電路干路的電流增大，和、并聯(lián)電路兩端的電壓可知和、并聯(lián)電路兩端的電壓變小，根據(jù)歐姆定律可知流過的電流變小，根據(jù)可知消耗的電功率變小，總電流減大，則流過、的電流變大，即電流表示數(shù)變大，根據(jù)可知電壓表示數(shù)變小，故AC錯誤；B．根據(jù)可知電容器極板間的電場強度減小，根據(jù)根據(jù)可知質(zhì)點所在位置的電勢降低，質(zhì)點帶負電，根據(jù)可知質(zhì)點的電勢能增加，故B正確；D．當外阻等于內(nèi)阻時電源的輸出功率最大，則由于外電阻的電阻以及r的具體數(shù)據(jù)未知，則無法判斷電源的輸出功率變化情況，故D錯誤。故選B?！咀兪?-1】（2024·河北保定·一模）如圖所示的電路，電源的內(nèi)阻為r，定值電阻甲的阻值為r，乙的阻值與燈泡的阻值相等，電容器的電容為C，當閉合、斷開，穩(wěn)定后，燈泡的功率為P，電容器的帶電量為Q，忽略燈泡阻值的變化，下列說法正確的是（）A．燈泡的阻值為B．電源的電動勢為C．當閉合，在斷開與閉合兩種穩(wěn)定情況下，燈泡兩端電壓的變化量與電阻甲中電流的變化量的比值的絕對值為D．當、均閉合，甲中的電流為【答案】C【詳解】A．對電容器，由可得當閉合、斷開，穩(wěn)定后，燈泡的功率為P，故，聯(lián)立解得故A錯誤；B．由串聯(lián)電路電阻與電壓成正比，得解得電源的電動勢為故B錯誤；D．當、均閉合，穩(wěn)定后燈泡與乙并聯(lián)的總電阻為由閉合電路歐姆定律可得甲的電流為綜合計算可得甲中的電流為故D錯誤；C．當閉合，在斷開與閉合兩種穩(wěn)定情況下，甲看作等效電源，外電路看作為可變電阻的情況，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知即由此可知故燈泡兩端電壓的變化量與電阻甲中電流的變化量的比值的絕對值為，故C正確。故選C?！咀兪?-2】（23-24高二上·山東濟寧·期末）如圖所示，電路中電源電動勢E=3V，內(nèi)阻r=1Ω，R1、R2均為電阻箱，電阻箱R1調(diào)節(jié)范圍是0~5Ω，R2調(diào)節(jié)范圍是0~3Ω，平行板電容器C的極板水平放置。閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻箱，電路達到穩(wěn)定時，帶電油滴懸浮在兩板之間靜止不動，R1=2Ω，R2=3Ω。下列說法正確的是（）A．油滴帶正電 B．斷開開關(guān)S前后，流過R1的電流方向相反C．減小R2的阻值，油滴將向上運動 D．將R1由2Ω調(diào)至5Ω，電容器兩極板間的電壓增加了0.5V【答案】D【詳解】A．電容器上極板與電源正極相連，帶正電，下極板帶負電，電容器中的電場方向豎直向下。根據(jù)油滴靜電力和重力平衡，可知油滴所受靜電力所受靜電力向上，故油滴帶負電。故A錯誤；B．如圖所示，取兩端兩個點A和B斷開開關(guān)S前，流過R1的電流方向從A到B。斷開開關(guān)S后，電容器放電，流過R1的電流方向也是從A到B。斷開開關(guān)S前后，流過R1的電流方向相同。故B錯誤；C．減小R2的阻值，電容器兩端的電壓不變，油滴仍靜止不動。故C錯誤；D．當R1為2Ω時，電容兩端的電壓當R1為5Ω時，電容兩端的電壓得，將R1由2Ω調(diào)至5Ω，電容器兩極板間的電壓增加了0.5V。故D正確。故選D。真題感知1．（2024·廣西·高考真題）將橫截面相同、材料不同的兩段導(dǎo)體、無縫連接成一段導(dǎo)體，總長度為1.00m，接入圖甲電路。閉合開關(guān)S，滑片P從M端滑到N端，理想電壓表讀數(shù)U隨滑片P的滑動距離x的變化關(guān)系如圖乙，則導(dǎo)體、的電阻率之比約為（）A． B． C． D．【答案】B【詳解】根據(jù)電阻定律根據(jù)歐姆定律整理可得結(jié)合題圖可知導(dǎo)體、的電阻率之比故選B。2．（2024·海南·高考真題）虛接是常見的電路故障，如圖所示，電熱器A與電熱器B并聯(lián)。電路中的C處由于某種原因形成了虛接，造成了該處接觸電阻0~240Ω之間不穩(wěn)定變化，可等效為電阻，已知MN兩端電壓，A與B的電阻，求：（1）MN間電阻R的變化范圍；（2）當，電熱器B消耗的功率（保留3位有效數(shù)字）【答案】（1）；（2）【詳解】（1）根據(jù)電路可知當時MN間電阻R的阻值最小，為當時MN間電阻R的阻值最大，為故MN間電阻R的變化范圍為（2）當，通過電熱器B的電流為此時電熱器B消耗的功率為解得3．（2024·江蘇·高考真題）如圖所示，粗糙斜面的動摩擦因數(shù)為μ，傾角為θ，斜面長為L。一個質(zhì)量為m的物塊(可視為質(zhì)點）在電動機作用下，從斜面底端A點由靜止加速至B點時達到最大速度v，之后做勻速運動至C點，關(guān)閉電動機，物塊恰好到達最高點D。重力加速度為g，不計電動機消耗的電熱。求：（1）CD段長x；（2）BC段電動機的輸出功率P；（3）全過程存儲的機械能E1和電動機消耗的總電能E2的比值?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【詳解】（1）物塊在CD段運動過程中，由牛頓第二定律得由運動學(xué)公式聯(lián)立解得（2）物塊在BC段勻速運動，得電動機的牽引力為由得，（3）全過程物塊增加的機械能為整個過程由能量守恒得電動機消耗的總電能轉(zhuǎn)化為物塊增加的機械能和摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能，故可知，故可得，提升專練一、單選題1．（2024·浙江金華·一模）下圖是根據(jù)飛機升降時機翼受力的原理設(shè)計的裝置，用于監(jiān)測河水流速的變化。機翼狀的探頭始終浸沒在水中，通過連桿帶動滑動變阻器的滑片P上下移動，電源電動勢為4.8V，內(nèi)阻不計，理想電流表量程為0~0.6A，理想電壓表量程為0~3V，定值電阻R1阻值為6Ω，滑動變阻器R2的規(guī)格為“20Ω1A”。閉合開關(guān)S，隨著水流速度的改變，下列說法正確的是（

）A．當水流速度增大時，電流表的示數(shù)變小B．當水流速度增大時，電壓表與電流表的示數(shù)之比變大C．滑動變阻器允許接入電路的取值范圍為2Ω~15ΩD．電阻R1的電功率的變化范圍為0.54W~2.16W【答案】D【詳解】A．當水流速度增大時，根據(jù)流體壓強與流速的關(guān)系可知，探頭上方流速大，壓強小，會產(chǎn)生一個向上的升力，探頭帶動連桿向上運動，滑片P上滑，變阻器連入電路中的電阻減小，根據(jù)可知電流增大，電流表的示數(shù)增大，A錯誤；B．當水流速度增大時，根據(jù)伯努利原理可知，探頭帶動連桿向上運動，滑片P上滑，變阻器連入電路中的電阻減小，電路中電流增大，根據(jù)，有可知，電壓表與電流表的示數(shù)之比減小，B錯誤；C．由于通過理想電流表的最大電流為0.6A，所以，滑動變阻器的最小電阻為理想電壓表量程為0~3V，所以，滑動變阻器的最大電阻為，可得，，所以滑動變阻器允許接入電路的取值范圍為2Ω~10Ω，C錯誤；D．由C選項的分析可知，電路中電流的變化范圍為，根據(jù)可得，D正確。故選D。2．（2023·海南·模擬預(yù)測）在如圖所示的圖像中，直線Ⅰ為某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線，曲線Ⅱ為某一小燈泡L的曲線，曲線Ⅱ與直線Ⅰ的交點坐標為（1.5，0.75），曲線Ⅱ在該點的切線與橫軸的交點坐標為（1.0，0），用該電源直接與小燈泡L連接成閉合電路，由圖像可知（）A．電源電動勢為2.0VB．電源內(nèi)阻為C．小燈泡L接入電源時的電阻為D．小燈泡L實際消耗的電功率為1.125W【答案】D【詳解】AB．設(shè)該電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，由閉合電路歐姆定律有代入題圖直線Ⅰ中數(shù)據(jù)有，解得，故AB錯誤；CD．根據(jù)題意可知，當用該電源直接與小燈泡L連接成閉合電路時，燈泡L兩端的電壓為流過燈泡的電流為由歐姆定律可得，小燈泡L接入電源時的電阻為小燈泡L實際消耗的電功率為故C錯誤，D正確。故選D。3．（2024·遼寧·模擬預(yù)測）如圖所示，長方體金屬塊的長、寬、高均分別為、、，電源的電動勢為，內(nèi)阻為，通過理想電流表A的示數(shù)為，則該金屬塊的電阻率為（）A． B．C． D．【答案】B【詳解】根據(jù)閉合電路歐姆定律有根據(jù)電阻定律有聯(lián)立解得故選B。4．（2024·廣東·三模）在如圖甲所示的電路中，定值電阻。R1=4Ω、R2=5Ω，電容器的電容C=3μF，電源路端電壓U隨總電流I的變化關(guān)系如圖乙所示。現(xiàn)閉合開關(guān)S，則電路穩(wěn)定后（

）A．電源的內(nèi)阻為2ΩB．電源的效率為75%C．電容器所帶電荷量為1.5×10-5CD．若增大電容器兩極板間的距離，電容器內(nèi)部的場強不變【答案】C【詳解】A．由電源路端電壓U隨總電流I的變化關(guān)系有則可得，故A錯誤；B．電源的效率為故B錯誤；C．電容器在電路中為斷路，則電路中的電流為電容器所帶電荷量為故C正確；D．電容器并聯(lián)在兩端，則其電壓不變，若增大電容器兩極板間的距離，電容器內(nèi)部的場強為，可知場強變小，故D錯誤。故選C。5．（2024·廣西桂林·三模）“祝融號”火星車的動力主要來源于太陽能電池?，F(xiàn)將火星車的動力供電電路簡化為如圖所示，其中太陽能電池電動勢，內(nèi)阻未知，電動機線圈電阻，電熱絲定值電阻。當火星車正常行駛時，電動機兩端電壓，電熱絲消耗功率。則（）

A．火星車正常行駛時，通過電熱絲電流為B．太陽能電池的內(nèi)阻為C．若電動機的轉(zhuǎn)子被卡住，電熱絲消耗的功率為D．火星車正常行駛時，電動機的效率為【答案】C【詳解】A．對電熱絲，有解得回路電流為故A錯誤；B．根據(jù)閉合回路歐姆定律，有解得電源的內(nèi)阻為故B錯誤；C．電動機的轉(zhuǎn)子被卡住，回路電流為電熱絲上消耗的功率故C正確；D．電動機的效率為，解得故D錯誤。故選C。6．（2024·內(nèi)蒙古赤峰·一模）太陽能電池板在光照時將光能轉(zhuǎn)化為電能即為光伏發(fā)電。太陽能電池板作為電源，其路端電壓與干路電流的關(guān)系如圖中的曲線所示，太陽能電池板負載的U-I圖線為圖中傾斜直線。當太陽能電池板給負載供電時，下列說法正確的是（）A．太陽能電池板的效率約為50%B．太陽能電池板的輸出功率約為C．太陽能電池板的內(nèi)阻約為1kΩD．太陽能電池板的內(nèi)阻消耗的功率約為1.8W【答案】B【詳解】A．由圖可知，太陽能電池板的電動勢為2.80V，交點為負載工作時的電壓和電流，則太陽能電池板負載兩端電壓為1.80V，則太陽能電池板的效率約為故A錯誤；B．由圖可知，太陽能電池板負載兩端電壓為1.80V，電路中電流為1.80mA。則太陽能電池板的輸出功率約為故B正確；CD．由圖可知路端電壓與干路電流的關(guān)系圖線為曲線，則太陽能電池板負載的內(nèi)阻是變化的。故無法計算太陽能電池板的內(nèi)阻和內(nèi)阻消耗的功率，故CD錯誤。故選B。二、多選題7．（2024·四川·模擬預(yù)測）如圖所示是利用霍爾效應(yīng)測量磁場的傳感器，由運算芯片LM393和霍爾元件組成，LM393輸出的時鐘電流（交變電流）經(jīng)二極管整流后成為恒定電流I從霍爾元件的A端流入，從F端流出。磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直于霍爾原件的工作面水平向左，測得CD端電壓為U。已知霍爾元件的載流子為自由電子，單位體積的自由電子數(shù)為n，電子的電荷量為e，霍爾原件沿AF方向的長度為，沿CD方向的寬度為，沿磁場方向的厚度為h，下列說法正確的是（

）A．C端的電勢高于D端B．若將勻強磁場的磁感應(yīng)強度減小，CD間的電壓將增大C．自由電子的平均速率為D．可測得此時磁感應(yīng)強度【答案】AD【詳解】A．已知霍爾元件的載流子為自由電子，電流方向從A流向F，則左手定則可得電子偏向D端，則C端的電勢高于D端，故A正確B．根據(jù)可得若將勻強磁場的磁感應(yīng)強度減小，CD間的電壓將減小，故B錯誤C．根據(jù)電流微觀表達式可得故C錯誤D．由，聯(lián)立可得故D正確。故選AD。8．（2024·貴州·模擬預(yù)測）如圖所示的電路中，電源內(nèi)阻不計，電表均為理想電表，三個定值電阻阻值均為R，滑動變阻器的最大阻值也為R，當開關(guān)閉合時，電流表、的讀數(shù)分別記為、，電壓表的讀數(shù)記為U，當滑動變阻器的滑片P從最左端的a點滑到正中間的過程中，下列說法正確的是（）A．變小 B．變小C．U變大 D．滑動變阻器消耗的功率變大【答案】BC【詳解】ABC．等效電路圖如圖所示，滑片向右滑動，滑動變阻器阻值變大，外電路總電阻變大，干路電流減小，由閉合電路歐姆定律可得則電壓表讀數(shù)變大，通過R的電流都增大，故增大，減小，故A錯誤，BC正確；D．滑動變阻器兩端的電壓通過滑動變阻器的電流滑動變阻器功率滑片滑到中間過程，滑動變阻器的阻值從0增加到，電流干路電流從減小為，則滑動變阻器消耗的功率先變大，后變小，故D錯誤。故選BC。三、解答題9．（2024·山西太原·三模）如圖甲所示電路中，是滑動變阻器，是定值電阻。實驗時從最左端向最右端撥動滑片調(diào)節(jié)的阻值，得到各組理想電壓表和理想電流表的數(shù)據(jù)，用這些數(shù)據(jù)在坐標紙上描點、擬合，作出的圖像如圖乙所示。求