高考物理恒定电流复习提纲与例题训练汇编.docx
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高考物理恒定电流复习提纲与例题训练汇编
第Ⅰ部分:
电流的引入(电流及其产生特点·欧姆定律·电阻的串并联·电阻定律)
一.电流
1.电流:
电流就是电荷的定向移动,其方向就是正电荷移动的方向,一般导体中移动的均为电子
2.形成电流的条件
(1)有能够自由移动的电荷---电子;此任务有导体本身决定
(2)有能使电荷移动的驱动力---电场力;此任务有电源完成
3.电流的强弱:
单位时间内通过导体横截面的电量,即I=Q/t,单位:
安培(A),国际基本单位之一
电流大小的微观形式:
I=nvst具体过程和图形请见导学详细解析
二.电源
1.电源的作用:
(1)在导线两端形成恒稳的电势差(此时导体不是等势体),并在导线中形成恒稳的电场,使电荷(电子)能够发生定向移动,形成电流.
(2)通过非静电力作功,将其他形式的能量转化为电势能,且电源非静电力所作就等于电流所作的功的功(能量的转化及守恒)
2.电动势:
将单位电荷有电源的负极移动到正极过程中,非静电力所做的功,即U=W非/Q.电动势是描述电源将其他形式的能转化为电能本领的物理量.
注意:
1.在外电路中沿着电流的方向电势逐渐降低(有电压降),在内电路中,沿着电流方向电势逐渐升高(若有内阻.则经过内阻时也有降低,但没有升高的多)
2.电流动的传导速度不等于电荷的移动速度,因为一但电路接通电源,导体中的电势差和电场立即贯穿整个导线产生,各处的电荷立即在电场里作用下移动而产生电流,也就是说电流的传播速度就是电场的传播速度(光速),远大于电荷的运动速度.
3.电荷在电场中运动时,并非一直做匀加速运动,而是由于其他粒子的阻碍作用,这里是电场力与阻力的平衡,而保持一个恒定的速度,从而形成恒定电流.
三.欧姆定律:
1.欧姆定律:
导体通过的电流与加在其两端的电压成正比,与其电阻的大小成反比.即I=U/R
2.伏安特性曲线·及线性元件和非线性元件:
线性元件:
符合欧姆定律的用电元件,例金属电阻,电解质溶液
非线性元件:
不符合欧姆定律的用电元件,例气态导体(日光灯等),半导体
四.电阻的串并联(略)
五.电阻定律:
导体的电阻R跟它的长度l成正比,跟它的横截面积S成反比。
R=ρL/S
⑴ρ是反映材料导电性能的物理量,叫材料的电阻率。
单位是Ωm。
⑵纯金属的电阻率小,合金的电阻率大。
⑶材料的电阻率与温度有关系:
第Ⅱ部分:
电流作功问题·闭合电路的欧姆定律
一.电流作功及功率:
电流所作功电流的功率
W=UItW=UI
对于纯电阻电路:
W=UIt=U2t/R=I2RtW=UI=U2/R=I2R
即电流所做的功全部转化为热量
二.焦耳定律:
电流在电路中所产生的热量等于:
Q=I2Rt
对于非纯电阻电路(电动机):
输入的电功率:
P入=UI 产生的热功率:
PQ=I2R
输出的机械能:
P出=P入-PQ 电动机的工作效率:
η=(P出/P入)X100℅
三.闭合电路的欧姆定律:
1.基本公式和关系:
I=E/(R+r)→E=I(R+r)
(1)外电路所消耗的功率或电源的输出功率:
P外=UI;
内电路(内阻)所消耗的功率:
P内=(E-U)I
电源的工作效率:
η=P外/P总=P/EI 将闭合电路的欧姆定律带入η=R/(R+r)
说明当外电路的电阻值越大时,其电源的工作效率越高
(2)P外=UI=ER/(R+r)2 当R=r时,电源的输出功率最大(图象)
2.应用闭合电路的欧姆定律对动态电路的变化进行判定:
先整体后局部的分析方法.
例题如图所示,电源电动势为E,内电阻为r.当滑动变阻器的触片P从右端滑到左端时,发现电压表V1、V2示数变化的绝对值分别为ΔU1和ΔU2,下列说法中正确的是
A.小灯泡L1、L3变暗,L2变亮
B.小灯泡L3变暗,L1、L2变亮
C.ΔU1<ΔU2
D.ΔU1>ΔU2
3.闭合电路的U—I图象(路端电压与电流的关系图象)
如图所示,图中横坐标代表电流的大小,纵坐标代表路端电压.图象与纵坐标的截距等于电源的电动势,图象与横坐标的截距等于短路电流,直线的斜率代表电源内阻的大小
四.电源电动势和内阻的测量(实验原理如上)
第Ⅲ部分:
电表的改装和应用
G表的参量:
满偏电流Ig满偏电压Ug电阻Rg
一.电压表的改装:
串联一个电阻,阻值大小为R=(U-IR)/I
串联的电阻阻值越大,改装之后的电压表量程越大
二.电流表的改装
并联一个电阻,租值大小为R=UgIg/(I总-Ig)
并联的电阻阻值越大,改装之后的电流表量程越大
三.欧姆表的工作原理:
1.构造:
表头G------内阻为Rg、满偏电流Ig
电源E------电动势E、内阻r
调零电阻R-----可变电阻
2.原理:
闭合电路的定律
3.特点
(1)刻度,欧姆表的零刻度在表盘的右端,最大刻度在左端,且分布不均匀
(2)欧姆表有内电源,使用时,电流从黑表笔流出,从红表笔流入
(3)当两个表笔短接时,I=E/(R+r),指针指向最右端的零刻线,当两个表笔断开时,指针指向最左端最大刻度(电流为零),当指针指向中间时,待测电阻RX=R内=R+Rg
4.使用步骤
a.机械调零b.选择倍率c.欧姆调零d.测量e.从新选择倍率f.欧姆调零g测量h.关至off或交流电压最大值
一、选择题
1.关于电阻的说法中,正确的是()
A.导体对电流的阻碍作用叫做导体的电阻,因此只有导体中有电流通过时才有电阻
B.由R=U/I可知导体的电阻与导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比
C.将导线拉长一倍接入电路,电阻是原来的二倍;
D.将导线对折后接入电路,电阻是原来的四分之一;
2、如下图所示电路用来测定电池组的电动势和内电阻。
其中V为电压
表(理想电表),定值电阻R=7.0Ω。
在电键未接通时,V的读数为6.0V;
接通电键后,V的读数变为5.6V。
那么,电池组的电动势和内电阻分
别等于()
A.6.0V,0.5ΩB.6.0V,1.25Ω
C.5.6V,1.25ΩD.5.6V,0.5Ω
3.如图所示,一幢居民楼里住着生活水平各不相同的24户居民,所以整幢居民楼里有各种不同的电器,例如电炉、电视机、微波炉、电脑等等。
停电时,用欧姆表测得A、B间的电阻为R;供电后,各家电器同时使用,测得A、B间的电压为U,进线电流为I,如图所示,则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是()
A.
B.
C.
D.
4.如图所示的电路中,电源的电动势E和内电阻r恒定不变,电灯L恰能正常发光,如果变阻器的滑片向b端滑动,则()
A.电灯L更亮,安培表的示数减小
B.电灯L更亮,安培表的示数增大
C.电灯L变暗,安培表的示数减小
D.电灯L变暗,安培表的示数增大
5.如图所示的电路中,当变阻器R3的滑动触头P向a端移动时()
A.电压表示数变大,电流表示数变小
B.电压表示数变小,电流表示数变大
C.电压表示数变大,电流表示数变大
D.电压表示数变小,电流表示数变小
6.如图所示为两个不同闭合电路中的两个不同电源的U-I图象,则下述说法中不正确的是A.电动势E1=E2,发生短路时的电流I1>I2
B.电动势E1=E2,内阻rl>r2
C.电动势E1=E2,内阻rl D.当电源的工作电流变化相同时,电源2的路端电压变化较大 7.神经系统中,把神经纤维分为有髓鞘和无髓鞘两大类,现代生物学认为,髓鞘是由多层类脂物质─髓质累积而成,具有很大的电阻,经实验测得髓质的电阻率为ρ=8×106Ω·m。 某生物体中某段髓质神经纤维可看作高20cm、半径为4cm的圆柱体,当在其两端加上电压U=100V时,该神经发生反应,则引起神经纤维产生感觉的最小电流为() A.0.31μAB.0.62μAC.0.15μAD.0.43μA 8.两个小灯泡的标识分别是L1“6V6W”,L2“6V9W”,把它们分别接在同一直流电源上,L1消耗的功率恰好为6W,则L2消耗的功率为(电源内阻不可忽略)() A.一定小于9WB.一定等于9W C.一定大于9WD.条件不足,不能确定 9.随着中国电信业的发展,国产手机在手机市场 上已经占有了相当大的市场份额。 如图所示是 中国科健股份有限公司生产的一块手机电池 外壳上的文字说明,由此可知此电池的电动势 待机状态下平均工作电流分别是() A.4.2V14.58mAB.4.2V700mA C.3.7V14.58mAD.3.7V700mA 10.某仪器内部电路如图所示,其中M是一个质量较大的金属块,左右两端分别与金属丝制作的弹簧相连,并套在光滑水平细杆上,a、b、c三块金属片的间隙很小(b固定在金属块上)。 当金属块处于平衡时两根弹簧均处于原长状态。 若将该仪器固定在一辆汽车上,则下列说法正确的是() A.当汽车加速前进时,甲灯亮 B.当汽车加速前进时,乙灯亮 C.当汽车刹车时,乙灯亮 D.当汽车刹车时,甲、乙灯均不亮 11.在图中所示的电路中,A、B、C分别表示理想电流表或电 压表,它们的示数以安或伏为单位,当电键S闭合后,A、 B、C三块表的示数分别为1、2、3时,灯L1、L2恰好正常 发光。 已知灯L1、L2的额定功率之比为3∶1,则可判定() A.A、B、C均为电流表 B.A、B、C均为电压表 C.B为电流表,A、C为电压表 D.B为电压表,A、C为电流表 12.如图所示的电路中,C2=2C1,R2=2R1,下列说法正确的是() A.开关处于断开状态,电容C2的电量大于C1的电量 B.开关处于断开状态,电容C1的电量大于C2的电量 C.开关处于接通状态,电容C2的电量大于C1的电量 D.开关处于接通状态,电容C1的电量大于C2的电量 13.一辆电瓶车,质量为500kg,由内阻不计的蓄电池组向 直流电动机提供24V的电压,当电瓶车在水平地面上 以0.8m/s的速度匀速行驶时,通过电动机的电流为5A, 设车所受的阻力是车重的0.02倍(g=10m/s2),则此电动机的内阻是() A.4.8ΩB.3.2ΩC.1.6ΩD.0.4Ω 二、填空题 14、有一个电流表,内阻为1000Ω,满度电流为100μA,要把它改装成量程为lmA的电流表,需并联Ω的分流电阻;如果要把它改装为量程10V的电压表,需串联Ω的电阻. 15、在图所示电路中,电阻 , , , .电压 ,在a、b间接入一只内阻很大的伏特表,它的示数是V;如在a、b间接入一只内阻很小的安培计,它的示数是A. 16、微型吸尘器的直流电动机D的内阻一定,加在D上的电压为0.3V时,电流为0.3A,D不转动.当加在D上的电压为2.OV时,电流为0.5A,D正常工作.此时电动机内电能转化为热能的电功率W,电能转化为机械能的功率是W. 三.实验题 17.某同学在做测定小灯泡功率的实验中得到如下一组U和I的数据: 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 U(V) 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00 I(A) 0.02 0.06 0.10 0.14 0.17 0.19 0.20 0.20 灯泡发光情况 不亮微亮逐渐变亮正常发光 (1)在下图上画出I-U图象。 (2)从图象上可以看出,当功率逐渐增大时, 灯丝电阻的变化情况是: __________ (3)这表明导体的电阻随温度升高而___。 18.测定电源的电动势和内电阻的实验电路和U-I图像如下: 请回答下列问题(2分/空) . (1)在闭合开关之前移为防止电表过载而动滑动变阻器的滑动头P应放在_____处 (2)现备有以下器材: A.干电池1个B.滑动变阻器(0~50Ω) C.滑动变阻器(0~1750Ω)D.电压表(0~3V) E.电压表(0~15V)F.电流表(0~0.6A) G.电流表(0~3A) 其中滑动变阻器应选____,电流表应选____,电压表应选___。 (填字母代号) (3)右图是根据实验数据画出的U-I图像。 由此可知这个干电池的电动势E=__V,内电阻r=___Ω。 19、(测欧姆表的内阻及欧姆表内电池的电动势)多用电表的欧姆档是根据闭合电路欧姆定律制成的,它的原理如图所示: 当选用×100档时,其内电池电动势约3V,内阻约为1.5kΩ。 现要求测量×100档时欧姆表内阻和欧姆表内电池电动势,实验室提供如下器材: 电流表,量程3mA,内阻约600Ω; 电阻箱,最大电阻值9999Ω,阻值最小改变量为1Ω; 电键一个,电线若干。 (1)下面是实验步骤,试填写所缺的③和④。 ①检查表针是否停在左端“0”位置,如果没有停在零位置,用小螺丝刀轻轻转动表盘下面的调整定位螺丝,使指针指零; ②将红表笔和黑表笔分别插入正(+)、负 (一)测试笔插孔,把电阻档调到×100位置,把红黑表笔相接触,调整欧姆档的调零旋钮,使指针指在电阻的零刻度位置上; ③______________________________________________________________; ④______________________________________________________________。 (2)求出计算欧姆表内阻和电池电动势的公式(用测得的物理量表示)。 四、计算题 20.(12分)每个太阳能电池的电动势为0.50V,短路电流为0.04A,求该电池的内阻为多少? 现用多个这种太阳能电池串联(已知电源串接后总电动势和内电阻为所有电源的总和)对标称值为“2.0V、0.04W”的灯泡供电,则需要多少个这样的太阳能电池才能使用电器正常工作? (既要求路瑞电压等于用电器的额定电压) 21.(12分)如图所示的电路中,电阻 , ,电源的电动势E=12V,内电阻r=1Ω,安培表的读数I=0.4A。 求电阻 的阻值和它消耗的电功率。 22.(12分)在如图所示的电路中,所用电源电动势E=10V,内电阻r=1.0Ω,电阻R1可调。 现将R1调到3.0Ω后固定。 已知R2=16Ω,R3= Ω,求: (1)开关S断开和接通时,通过R1的电流分别为多大? (2)为了使A、B之间电路的电功率在开关S接通时能达到最大值,应将R1的阻值调到多大? 这时A、B间电路消耗的电功率将是多少? 23.(12分)在如图所示的电路中,电源的电动势E=3.0V,内阻r=1.0Ω;电阻R1=10Ω,R2=10Ω,R3=30Ω;R4=35Ω;电容器的电容C=100μF,电容器原来不带电,求接通开关S后流过R4的总电量。 24.(12分)如图所示,电源的电动势E=110V,电阻R1=21Ω,电动机绕组的电阻R0=0.5Ω,电键S1始终闭合。 当电键S2断开时,电阻R1的电功率是525W;当电键S2闭合时,电阻R1的电功率是336W,求 (1)电源的内电阻; (2)当电键S2闭合时流过电源的电流和电动机的输出的功率。 1.某同学设计了一个转向灯电路(题15图),其中L为指示灯,L1、L2分别为左、右转向灯,S为单刀双掷开关,E为电源.当S置于位置1时,以下判断正确的是 A.L的功率小于额定功率 B.L1亮,其功率等于额定功率 C.L2亮,其功率等于额定功率 D.含L支路的总功率较另一支路的大 2.一个T型电路如图所示,电路中的电 .另有一测试电源,电动势为100V,内阻忽略不计。 则 A.当cd端短路时,ab之间的等效电阻是40 B.当ab端短路时,cd之间的等效电阻是40 C.当ab两端接通测试电源时,cd两端的电压为80V D.当cd两端接通测试电源时,ab两端的电压为80V 3.电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图所示的电路,当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时,下列说法正确的是 A.电压表和电流表读数都增大 B.电压表和电流表读数都减小 C.电压表读数增大,电流表读数减小 D.电压表读数减小,电流表读数增大 4.某实验小组用三只相同的小灯泡,联成如图所示的电路,研究串并联电路特点。 实验中观察到的现象是 Ak2断开,k1与a连接,三只灯泡都熄灭 Bk2断开,k1与b连接,三只灯泡亮度相同 Ck2闭合,k1与a连接,三只灯泡都发光,L1、L2亮度相同 Dk2闭合,k1与b连接,三只灯泡都发光,L3亮度小于L2的亮度 5.一电池外电路断开时的路端电压为3V,接上8Ω的负载电阻后路端电压降为2.4V,则可以判定电池的电动势E和内电阻r为 A.E=2.4V,r=1ΩB.E=3V,r=2Ω C.E=2.4V,r=2ΩD.E=3V,r=1Ω 6、在如图所示的电路中,E为电源电动势,r为电源内阻,R1和R3均为定值电阻,R2为滑动变阻器。 当R2的滑动触点在a端时合上开关S,此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U。 现将R2的滑动触点向b端移动,则三个电表示数的变化情况是 A.I1增大,I2不变,U增大 B.I1减小,I2增大,U减小 C.I1增大,I2减小,U增大 D.I1减小,I2不变,U减小 7、汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗,如图,在打开车灯的情况下,电动机未启动时电流表读数为10A,电动机启动时电流表读数为58A,若电源电动势为12.5V,内阻为0.05Ω,电流表内阻不计,则因电动机启动,车灯的电功率降低了 A.35.8WB.43.2W C.48.2WD.76.8W 8.如图所示的电路中,电池的电动势为E,内阻为 ,电路中的电阻 、 和 的阻值都相同。 在电键S处于闭合状态上,若将电键S1由位置1切换到位置2,则() A.电压表的示数变大 B.电池内部消耗的功率变大 C.电阻 两端的电压变大 D.电池的效率变大 9.如图所示,AB、CD为两根平行的相同的均匀电阻丝,EF为另一根电阻丝,其电阻为R,它可以在AB、CD上滑动并保持与AB垂直,EF与AB、CD接触良好.图中电压表为理想电压表.电池的电动势和内阻都不变.B、D与电池两极连接的导线的电阻可忽略.当EF处于图中位置时,电压表的读数为 .已知将EF由图中位置向左移动一段距离 后,电压表的读数变为 .若将EF由图中位置向右移动一段距离 ,电压表的读数 是多少? 10如图所示的电路中,电源电动势E=6.00V,其内阻可忽略不计.电阻的阻值分别为R1=2.4kΩ、R2=4.8kΩ,电容器的电容C=4.7μF.闭合开关S,待电流稳定后,用电压表测R1两端的电压,其稳定值为1.50V. (1)该电压表的内阻为多大? (2)由于电压表的接入,电容器的带电量变化了多少? 11电动势为E=12V的电源与一电压表和一电流表串联成闭合回路。 如果将一电阻与电压表并联,则电压表的读数减小为原来的 ,电流表的读数增大为原来的3倍。 求电压表原来的读数。 12环保汽车将为2008年奥运会场馆服务。 某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车,总质量m=3×103kg。 当它在水平路面上以v=36km/h的速度匀速行驶时,驱动电机的输入电流I=50A,电压U=300V。 在此行驶状态下 ⑴求驱动电机的输入功率P电; ⑵若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机,求汽车所受阻力与车重的比值(g取10m/s2); ⑶设想改用太阳能电池给该车供电,其他条件不变,求所需的太阳能电池板的最小面积。 结合计算结果,简述你对该设想的思考。 已知太阳辐射的总功率P0=4×1026W,太阳到地球的距离r=1.5×1011m,太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗,该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%。 13.如图所示,电源电动势 。 内阻 ,电阻 。 间距 的两平行金属板水平放置,板间分布有垂直于纸面向里、磁感应强度 的匀强磁场。 闭合开关 ,板间电场视为匀强电场,将一带正电的小球以初速度 沿两板间中线水平射入板间。 设滑动变阻器接入电路的阻值为Rx,忽略空气对小球的作用,取 。 (1)当Rx=29Ω时,电阻 消耗的电功率是多大? (2)若小球进入板间做匀速圆周运动并与板相碰,碰时速度与初速度的夹角为 , 则Rx是多少? 14.如图所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,两板间的距离d=40cm。 电源电动势E=24V,内电阻r=1Ω,电阻R=15Ω。 闭合开关S,待电路稳定后,将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0=4m/s竖直向上射入板间。 若小球带电量为q=1×10-2C,质量为m=2×10-2kg,不考虑空气阻力。 那么,滑动变阻器接入电路的阻值为多大时,小球恰能到达A板? 此时,电源的输出功率是多大? (取g=10m/s2) 15.材料的电阻率ρ随温度变化的规律为ρ=ρ0(1+at),其中α称为电阻温度系数,ρ0是材料在t=0℃时的电阻率.在一定的温度范围内α是与温度无关的常数。 金属的电阻一般随温度的增加而增加,具有正温度系数;而某些非金属如碳等则相反,具有负温数系数.利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性,可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻.已知: 在0℃时,铜的电阻率为1.7×10–8Ω•m,碳的电阻率为3.5×10-5Ω•m,附近,在0℃时,.铜的电阻温度系数为3.9×10–3℃-1,碳的电阻温度系数为-5.0×10-4℃-1.将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1.0m的导体,要求其电阻在0℃附近不随温度变化,求所需碳棒的长度(忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化)。
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