高考物理专题精准突破电路基本规律及电表改装问题原卷版.docx
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高考物理专题精准突破电路基本规律及电表改装问题原卷版
2020年高考物理专题精准突破
专题电路基本规律及电表改装问题
【专题诠释】
一、电流 电阻和电阻率
1.电流
(1)定义:
电荷的定向移动形成电流.
(2)方向:
规定为正电荷定向移动的方向.
(3)三个公式
①定义式:
I=
.
②决定式:
I=
.
③微观式:
I=neSv.
2.电阻
(1)定义式:
R=
.
(2)物理意义:
导体的电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小,R越大,阻碍作用越大.
(3)电阻定律:
R=ρ
.
3.电阻率
(1)计算式:
ρ=
.
(2)物理意义:
反映导体的导电性能,是导体材料本身的属性.
(3)电阻率与温度的关系:
①金属的电阻率随温度的升高而增大.
②半导体的电阻率随温度的升高而减小.
③超导体:
当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率突然减小为零成为超导体.
二、部分电路欧姆定律
1.内容:
导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比,跟导体的电阻R成反比.
2.公式:
I=
.
3.适用条件:
适用于金属导电和电解质溶液导电,适用于纯电阻电路.
三、电功 电热 电功率
1.电功
(1)定义:
导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做的功.
(2)公式:
W=qU=IUt(适用于任何电路).
(3)电流做功的实质:
电能转化为其他形式能的过程.
2.电功率
(1)定义:
单位时间内电流做的功,表示电流做功的快慢.
(2)公式:
P=
=UI(适用于任何电路).
3.焦耳定律
(1)电热:
电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻及通电时间成正比.
(2)计算式:
Q=I2Rt.
4.热功率
(1)定义:
单位时间内的发热量.
(2)表达式:
P=
=I2R.
三、电表的改装及原理
改装为电压表
改装为大量程的电流表
原理
串联电阻分压
并联电阻分流
改装原理图
分压电阻或分流
电阻
U=Ig(Rg+R)
故R=
-Rg
IgRg=(I-Ig)R
故R=
改装后电表内阻
RV=Rg+R>Rg
RA=
【高考领航】 【2019·新课标全国Ⅰ卷】某同学要将一量程为250μA的微安表改装为量程为20mA的电流表。 该同学测得微 安表内阻为1200Ω,经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接,进行改装。 然后利用一标准毫安表, 根据图(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。 (1)根据图(a)和题给条件,将(b)中的实物连接。 (2)当标准毫安表的示数为16.0mA时,微安表的指针位置如图(c)所示,由此可以推测出改装的电表量程不是预期值,而是。 (填正确答案标号) A.18MaB.21mAC.25mAD.28mA (3)产生上述问题的原因可能是。 (填正确答案标号) A.微安表内阻测量错误,实际内阻大于1200Ω B.微安表内阻测量错误,实际内阻小于1200Ω C.R值计算错误,接入的电阻偏小 D.R值计算错误,接入的电阻偏大 (4)要达到预期目的,无论测得的内阻值是否正确,都不必重新测量,只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可,其中k=。 【最新考向解码】 【例1】(2019·北京市海淀区高三上学期期末)手机充电器又名电源适配器。 手机常用锂离子电池的充电器采用的是恒流限压充电,充电器上所标注的输出参数如图甲所示,充电的锂离子电池标识如图乙所示。 对于电源适配器与锂电池,下列说法正确的是( ) A.手机电池标识的mAh是电功的单位 B.电源适配器输出的电压是6V交流电 C.如果工作电流是200mA,手机电池能连续工作约8个小时 D.手机充电时会微微发热,所以手机充电器主要是把电能转化成热能的装置 【例2】(2019·海南高三上学期期末)如图所示,有一个双量程电流表,其中小量程为0~1A。 已知表头 的满偏电流Ig=500mA,定值电阻R1=20Ω,R2=180Ω,则表头 的内阻Rg的值为( ) A.100ΩB.200ΩC.250ΩD.500Ω 【例3】(2019·安徽六安模拟)如图所示,一台电动机提着质量为m的物体,以速度v匀速上升,已知电动 机线圈的电阻为R,电源电动势为E,通过电源的电流为I,当地重力加速度为g,忽略一切阻力及导线电 阻,则( ) A.电源内阻r= -R B.电源内阻r= - -R C.如果电动机转轴被卡住而停止转动,较短时间内电源消耗的功率将变大 D.如果电动机转轴被卡住而停止转动,较短时间内电源消耗的功率将变小 【技巧方法】 非纯电阻电路的分析方法 (1)抓住两个关键量: 确定电动机的电压UM和电流IM是解决所有问题的关键.若能求出UM、IM,就能确定电动机的电功率P=UMIM,根据电流IM和电动机的电阻r可求出热功率Pr=I r,最后求出输出功率P出=P-Pr. (2)坚持“躲着”求解UM、IM: 首先,对其他纯电阻电路、电源的内电路等,利用欧姆定律进行分析计算,确定相应的电压或电流.然后,利用闭合电路的电压关系、电流关系间接确定非纯电阻电路的工作电压和电流. (3)应用能量守恒定律分析: 要善于从能量转化的角度出发,紧紧围绕能量守恒定律,利用“电功=电热+其他能量”寻找等量关系求解. 【微专题精练】 1.(2019·北京市石景山区高三上期末)某小灯泡的一段伏安特性曲线如图所示,当通过灯泡的电流由0.10A变为0.15A时,灯泡的电阻变化了( ) A.10ΩB.30ΩC.40ΩD.60Ω 2.(2019·浙江杭州高三上学期模拟)如图有一内电阻为4.4Ω的电解槽和一盏标有“110V 60W”的灯泡串联后接在电压为220V的直流电路两端,灯泡正常发光,则( ) A.电解槽消耗的电功率为120WB.电解槽消耗的电功率为60W C.电解槽的发热功率为60WD.电路消耗的总功率为60W 3.(2019·山东济南高三上学期期末)如图所示,灯泡L1、L2原来都正常发光,由于故障两灯突然熄灭,(假设电路中仅有一处故障)下列说法正确的是( ) A.将多用表的电压挡并联在ac两端,示数为0,说明ac间断路 B.将多用表的电压挡并联在cd两端,有示数,说明cd间完好 C.将多用表的电压挡并联在ad两端,有示数;并联在ac两端,示数为0,说明cd间断路 D.断开S,将L1拆下,使用多用电表欧姆挡,调零后将红黑表笔连接在L1两端,如果指针不偏转,说明L1完好 4.(2019·江苏七市二模)检测煤气管道是否漏气通常使用气敏电阻传感器。 某气敏电阻的阻值随空气中煤气浓度增大而减小,某同学用该气敏电阻R1设计了图示电路,R为变阻器,a、b间接报警装置。 当a、b间电压高于某临界值时,装置将发出警报。 则( ) A.煤气浓度越高,a、b间电压越高 B.煤气浓度越高,流过R1的电流越小 C.煤气浓度越低,电源的功率越大 D.调整变阻器R的阻值会影响报警装置的灵敏度 5.如图所示,电源电动势为12V,电源内阻为1.0Ω,电路中的电阻R0为1.5Ω,小型直流电动机M的内阻 为0.5Ω,闭合开关S后,电动机转动,电流表的示数为2.0A.则以下判断中正确的是( ) A.电动机的输出功率为14WB.电动机两端的电压为7.0V C.电动机产生的热功率为4.0WD.电源输出的功率为24W 6.(2019·宜昌模拟)如图所示,a、b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀的电阻丝的伏安特 性曲线,下列判断正确的是( ) A.a代表的电阻丝较粗B.b代表的电阻丝较粗 C.a电阻丝的阻值小于b电阻丝的阻值D.图线表示电阻丝的阻值与电压成正比 7.(2019·济南质检)有甲、乙两个由同种金属材料制成的导体,甲的横截面积是乙的两倍,而单位时间内通过 导体横截面的电荷量乙是甲的两倍,以下说法中正确的是( ) A.通过甲、乙两导体的电流相同 B.通过乙导体的电流是甲导体的两倍 C.乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的两倍 D.甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相等 8.(2019·邢台一中月考)两根用同种材料制成的电阻丝甲和乙,甲电阻丝的长度和直径分别为l和d;乙电阻 丝的长度和直径分别为2l和2d.将甲、乙两根电阻丝分别接入电路时,如果两电阻丝消耗的电功率相等,则 加在两根电阻丝上的电压的比值应满足( ) A. =1B. = C. = D. =2 9.(2019·山东临沂十九中高三上学期第六次调研)如图所示,M为一线圈电阻RM=0.5Ω的电动机,R=8Ω,电源电动势E=10V。 当开关S断开时,电流表的示数I1=1A,当开关S闭合时,电流表的示数为I2=3A。 求: (1)电源内阻r; (2)开关S断开时,电阻R消耗的功率P; (3)开关S闭合时,通过电动机M的电流大小IM。 10.(2019·山东泰安一模)如图为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。 图中E是电池;R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是最大阻值为20kΩ的可变电阻;表头G的满偏电流为250μA,内阻为600Ω。 虚线方框内为换挡开关。 A端和B端分别与两表笔相连。 该多用电表有5个挡位。 5个挡位为: 直流电压1V挡和5V挡,直流电流1mA挡和2.5mA挡,欧姆×1kΩ挡。 (1)图中的A端与________(填“红”或“黑”)色表笔相连接。 (2)关于R6的使用,下列说法正确的是________(填正确答案标号)。 A.在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置 B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置 C.使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置 (3)要想使用直流电压1V挡,选择开关B应与________相连(填选择开关对应的数字)。 (4)根据题给条件可得R1+R2=________Ω。 (5)将选择开关与“3”相连,把表笔插入A、B并短接,滑动R6的滑片到最上端a处,表头G的指针指在表盘电流125μA处;滑动R6的滑片到最下端b处,表头G的指针指在表盘电流250μA处。 则电池的电动势E=________V。
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