2020-2021學(xué)年高三物理一輪復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)專題14 恒定電流（1）（含答案）

1、專題14.1恒定電流（1）【講】考點(diǎn)風(fēng)向標(biāo)第一部分：考點(diǎn)梳理考點(diǎn)一、電流的微觀表達(dá)、電阻、電阻定律的理解與應(yīng)用考點(diǎn)二、對(duì)歐姆定律及伏安特性曲線的理解考點(diǎn)三、電功、電功率及電熱的計(jì)算考點(diǎn)四、電表的改裝考點(diǎn)五、電路的動(dòng)態(tài)變化考點(diǎn)六、電源功率的分析與計(jì)算考點(diǎn)七、電源U I圖象和電阻U I圖象的應(yīng)用考點(diǎn)八、含容電路的分析與計(jì)算考點(diǎn)九、電路的故障分析考點(diǎn)一、電流的微觀表達(dá)、電阻、電阻定律的理解與應(yīng)用1電阻與電阻率的關(guān)系2電阻的決定式和定義式的比較公式RR區(qū)別電阻的決定式電阻的定義式說明了導(dǎo)體的電阻由、L、S共同決定提供了一種測電阻的方法伏安法，R與U、I均無關(guān)只適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體和濃度均勻的電解液

2、適用于任何純電阻導(dǎo)體（典例應(yīng)用1）用電器到發(fā)電場的距離為l，線路上的電流為I，已知輸電線的電阻率為。為使線路上的電壓降不超過U。那么，輸電線的橫截面積的最小值為()A. B. C. D【答案】：B【解析】：輸電線的總長為2l，由公式R、R得S，故B正確。（典例應(yīng)用2. 2015安徽理綜)一根長為L、橫截面積為S的金屬棒，其材料的電阻率為，棒內(nèi)單位體積自由電子數(shù)為n，電子的質(zhì)量為m，電荷量為e。在棒兩端加上恒定的電壓時(shí)，棒內(nèi)產(chǎn)生電流，自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速率為v，則金屬棒內(nèi)的電場強(qiáng)度大小為()A.B Cnev D【答案】：C【解析】：電場強(qiáng)度E，根據(jù)歐姆定律、電阻定律分別得UIR、R，電流的微

3、觀表達(dá)式IneSv，整理得Enev，選項(xiàng)C正確。（典例應(yīng)用3）如圖所示，由電源、小燈泡、電阻絲、開關(guān)組成的電路中，當(dāng)閉合開關(guān)S后，小燈泡正常發(fā)光。若用酒精燈加熱電阻絲時(shí)，發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度變暗，發(fā)生這一現(xiàn)象的主要原因是()A電阻絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化B小燈泡燈絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化C小燈泡的電阻發(fā)生了變化D電源的電壓隨溫度發(fā)生了變化【解析】導(dǎo)體的電阻與溫度有關(guān)，對(duì)于大多數(shù)金屬導(dǎo)體而言，電阻率隨溫度的升高而增大，所以當(dāng)用酒精燈對(duì)電阻絲加熱時(shí)，電阻絲的溫度就會(huì)升高，電阻率就會(huì)增大，此時(shí)電路中的電流就會(huì)減小，燈泡的亮度就會(huì)變暗，選項(xiàng)A正確。【答案】A考點(diǎn)二、對(duì)歐姆定律及伏安特性曲線的理解1I與R

4、的區(qū)別(1)I表示通過導(dǎo)體的電流I與電壓成正比，與電阻R成反比。(2)R表明了一種測量電阻的方法，不能錯(cuò)誤地認(rèn)為“電阻跟電壓成正比，跟電流成反比”。2應(yīng)用伏安特性曲線的幾點(diǎn)注意(1)由于導(dǎo)體的導(dǎo)電性能不同，所以不同的導(dǎo)體對(duì)應(yīng)不同的伏安特性曲線。(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(duì)應(yīng)這一狀態(tài)下的電阻。(3)伏安特性曲線為直線時(shí)圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)，斜率越大，電阻越小，故圖甲中RaQ電功率與熱功率P電UIP熱I2RP電P熱P電UI，P熱I2RP電P熱（典例應(yīng)用6）如圖所示是一提升重物用的直流電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的電路圖。電動(dòng)機(jī)內(nèi)電阻r0.8 ，電路中另一電阻R10 ，直流電壓U16

5、0 V，電壓表示數(shù)UV110 V。試求：(1)通過電動(dòng)機(jī)的電流。(2)輸入電動(dòng)機(jī)的電功率。(3)若電動(dòng)機(jī)以v1 m/s勻速豎直向上提升重物，求該重物的質(zhì)量。(g取10 m/s2)【解析】(1)由電路中的電壓關(guān)系可得電阻R的分壓URUUV(160110) V50 V，流過電阻R的電流IR A5 A，即通過電動(dòng)機(jī)的電流IMIR5 A。(2)電動(dòng)機(jī)的分壓UMUV110 V，輸入電動(dòng)機(jī)的功率P電IMUM550 W。(3)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率P熱Ir20 W，電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率P出P電P熱530 W，又因P出mgv，所以m53 kg。【答案】(1)5 A(2)550 W(3)53 kg考法拓展1轉(zhuǎn)子被卡死

6、在上【例】中，若直流電壓不變，電動(dòng)機(jī)正常工作過程中，轉(zhuǎn)子突然被卡死，電壓表的示數(shù)變?yōu)槎嗌伲俊窘馕觥哭D(zhuǎn)子突然被卡死，電路變?yōu)榧冸娮桦娐?，根?jù)歐姆定律IUVIr可得：UV11.9 V【答案】11.9 V考法拓展2計(jì)算重物上升高度上【例】中，若電動(dòng)機(jī)的輸出功率保持不變，將一質(zhì)量m26.5 kg的重物從靜止開始向上吊起，15 s時(shí)，重物已達(dá)到勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)重物上升的高度是多少？【答案】重物勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，mgF，PFv 又根據(jù)動(dòng)能定理Ptmghmv2可得：h14.95 m【答案】14.95 m1功能關(guān)系純電阻電路非純電阻電路2.非純電阻電路的分析方法(1)抓住兩個(gè)關(guān)鍵量：確定電動(dòng)機(jī)的電壓UM和電流IM

7、是解決這類問題的關(guān)鍵。若能求出UM、IM，就能確定電動(dòng)機(jī)的電功率PUMIM，根據(jù)電流IM和電動(dòng)機(jī)的電阻r可求出熱功率PrIr，最后求出輸出功率P出PPr。(2)首先，對(duì)其他純電阻電路、電源的內(nèi)電路，利用歐姆定律進(jìn)行分析計(jì)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。考點(diǎn)四、電表的改裝1改裝方法改裝成電壓表改裝成電流表原理串聯(lián)分壓并聯(lián)分流改裝電路連接電阻大小R串Rg(n1)RgR并Rg與擴(kuò)程倍數(shù)n的關(guān)系串聯(lián)的電阻是原電表內(nèi)阻的n1倍串聯(lián)的電阻是原電表內(nèi)阻的1/(n1)2.校準(zhǔn)電路電壓表的校正電路如圖甲所示，電流表的校正電路如圖乙所示。（典例

8、應(yīng)用7）將一個(gè)量程為0.6A內(nèi)阻為1的電流表，改裝成量程為3V的電壓表需要_聯(lián)一個(gè)_的電阻；【答案】：串、4的電流表【解析】：根據(jù)電路的分壓關(guān)系，需要給電流表串聯(lián)一個(gè)定值電阻去分壓，原來電流表當(dāng)作電壓表使用的量程為0.6V，改裝后量程為3V擴(kuò)大5倍，串聯(lián)電阻的阻值大小為R=(n-1)Rg,代入后得R=（5-1）1=4（典例應(yīng)用8）(2016海南)某同學(xué)改裝和校準(zhǔn)電壓表的電路圖如圖所示，圖中虛線框內(nèi)是電壓表的改裝電路。（1）已知表頭G滿偏電流為100 A，表頭上標(biāo)記的內(nèi)阻值為900 。R1、R2和R3是定值電阻。利用R1和表頭構(gòu)成量程為1 mA的電流表，然后再將其改裝為兩個(gè)量程的電壓表。若使用a

9、、b兩個(gè)接線柱，電壓表的量程為1 V；若使用a、c兩個(gè)接線柱，電壓表的量程為3 V。則根據(jù)題給條件，定值電阻的阻值應(yīng)選R1_，R2_，R3_。(2)用量程為3 V，內(nèi)阻為2 500 的標(biāo)準(zhǔn)電壓表對(duì)改裝表3 V擋的不同刻度進(jìn)行校準(zhǔn)。所用電池的電動(dòng)勢E為5 V；滑動(dòng)變阻器R有兩種規(guī)格，最大阻值分別為50 和5 k，為了方便實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)電壓，圖中R應(yīng)選用最大阻值為_的滑動(dòng)變阻器。(3)校準(zhǔn)時(shí)，在閉合開關(guān)S前，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P應(yīng)靠近_(填“M或“N”)端。(4)若由于表頭G上標(biāo)記的內(nèi)阻值不準(zhǔn)，造成改裝后電壓表的讀數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)電壓表的讀數(shù)偏小，則表頭G內(nèi)阻的真實(shí)值_(填“大于”或“小于”)900 ?！窘馕?/p>

10、】(1)根據(jù)題意，R1與表頭G構(gòu)成量程為1 mA的電流表，則：IgRg(IIg)R1，整理：R1100 ；若使用a、b兩個(gè)接線柱，電壓表的量程為1 V，則R2 910 ；若使用a、c兩個(gè)接線柱，電壓表的量程為3 V，則R3 2 000 。(2)電壓表與之并聯(lián)之后，電阻小于2 500 ，對(duì)于分壓式電路，要求滑動(dòng)變阻器的最大阻值遠(yuǎn)小于并聯(lián)部分，同時(shí)還要便于調(diào)節(jié)，故滑動(dòng)變阻器選擇小電阻，即選擇50 的電阻。(3)在閉合開關(guān)S前，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P應(yīng)靠近M端，這樣把并聯(lián)部分電路短路，起到一種保護(hù)作用。(4)造成改裝后電壓表的讀數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)電壓表的讀數(shù)偏小，說明通過表頭G的電流偏小，則實(shí)際其電阻偏大，故其

11、實(shí)際阻值大于900 。【答案】(1)1009102 000(2)50(3)M(4)大于考點(diǎn)五、電路的動(dòng)態(tài)分析電路動(dòng)態(tài)分析的常用“兩法”(1)程序法(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。(典例應(yīng)用9)如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢為E，內(nèi)電阻為r。開關(guān)S閉合后，電燈L1、L2均能發(fā)光?，F(xiàn)將滑動(dòng)變阻器R的滑片P稍向上移動(dòng)，下列說法正確的是()A電燈L1、L2均變亮B電燈L1變亮，L2變暗C電流表的示數(shù)變小D電源的總功率變小【解析】將滑動(dòng)變阻器R的滑片P稍向上移動(dòng)，根據(jù)“并同串反”的結(jié)論，電流表的示數(shù)變大，電燈L1變亮，L2變暗；將滑動(dòng)變

12、阻器R的滑片P稍向上移動(dòng)時(shí)，電阻變小，總電流變大，所以電源的總功率PEI變大，選項(xiàng)B正確，A、C、D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緽（典例應(yīng)用10）在如圖所示的電路中，當(dāng)可變電阻R的阻值增大時(shí)()AA、B兩點(diǎn)間的電壓減小B通過R1的電流I1增大C通過R的電流IR增大D通過R的電流IR減少【解析】考查電路的動(dòng)態(tài)分析問題。當(dāng)R增大時(shí)，RAB增大，R總增大，有I總，因E、r不變，R總增大時(shí)，I總減小，即I1減小，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；而U端EI總r，因E、r不變，I總減小，故U端增大；由U1I總R1，因R1不變而I總減小，則U1減小；由UABU端U1，因U端增大而U1減小，故UAB增大；由IR2，因UAB增大，R2不變，則

13、IR2增大；由IRI總IR2，因I總減小，IR2增大，故IR減小?？梢姡?dāng)R增大時(shí)，UAB增大，I1減小，IR減小，故選項(xiàng)D正確。【答案】D考點(diǎn)六、電源功率的分析與計(jì)算電源總功率任意電路：P總EIP出P內(nèi)線電阻電路：P總I2(Rr)電源內(nèi)部消耗的功率P內(nèi)I2rP總P出電源的輸出功率任意電路：P出UIP總P內(nèi)純電阻電路：P出I2RP出與外電阻R的關(guān)系電源的效率任意電路：100%100%純電阻電路：100%由P出與外電阻R的關(guān)系圖象可知：當(dāng)Rr時(shí)，電源的輸出功率最大，為P出m。當(dāng)Rr時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來越小。當(dāng)Rr時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來越大。當(dāng)P出Eb，內(nèi)阻rarb，當(dāng)電阻R接到電源

14、兩端時(shí)，電源的效率為，所以R接到電源b上時(shí)，電源的效率高，A對(duì)，D錯(cuò)；由題圖知，R接到電源a上時(shí)，電源的輸出電壓和電流均比接到b上時(shí)大，故R接到電源a上時(shí)，電源的輸出功率較大，B錯(cuò)，C對(duì)?！敬鸢浮緼C考點(diǎn)八、含電容器電路的分析方法1含容電路的簡化不分析電容器的充、放電過程時(shí)，把電容器所在的電路視為斷路，簡化電路時(shí)可以去掉，求電荷量時(shí)再在相應(yīng)位置補(bǔ)上。2電路穩(wěn)定時(shí)電容器的處理方法電路穩(wěn)定后，與電容器串聯(lián)的電路中沒有電流，同支路的電阻相當(dāng)于導(dǎo)線，即電阻不起降低電壓的作用，但電容器兩端的電壓與其并聯(lián)電器兩端電壓相等。3電容器所帶電荷量的變化的計(jì)算(1)如果變化前后極板帶電的電性相同，那么通過所連導(dǎo)線

15、的電荷量等于初、末狀態(tài)電容器所帶電荷量之差；(2)如果變化前后極板帶電的電性相反，那么通過所連導(dǎo)線的電荷量等于初、末狀態(tài)電容器所帶電荷量之和。（典例應(yīng)用15）(2016全國甲卷17)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.BC. D【解析】斷開S和閉合S后等效電路分別如圖甲、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U1E，U2E，C所帶的電荷量QCU，則Q1Q235，選項(xiàng)C正確。【答案】C(典例應(yīng)用16）如圖所

16、示的電路中，兩平行金屬板之間的帶電液滴處于靜止?fàn)顟B(tài)，電流表和電壓表均為理想電表，由于某種原因L2的燈絲突然燒斷，其余用電器均不會(huì)損壞，則下列說法正確的是()A電流表、電壓表的讀數(shù)均變小B電源內(nèi)阻消耗的功率變大C帶電液滴將向上運(yùn)動(dòng)D電源的輸出功率變大【解析】當(dāng)L2的燈絲突然燒斷時(shí)，電路中總電阻增大，則總電流減小，電源的內(nèi)電壓和R1電壓減小，由閉合電路的歐姆定律可知，路端電壓增大，故電容器C的電壓增大，板間場強(qiáng)增大，帶電液滴所受的電場力增大，則該液滴將向上移動(dòng)，C正確。由于C兩端的電壓增大，R2、R3中的電流增大，則電流表、電壓表的讀數(shù)均變大，A錯(cuò)誤。因干路電流減小，則電源內(nèi)阻消耗的功率變小，B錯(cuò)

17、誤。由于電源的內(nèi)、外電阻的關(guān)系未知，不能判斷電源的輸出功率如何變化，D錯(cuò)誤。選C?！敬鸢浮緾考點(diǎn)九、電路故障的分析方法1故障特點(diǎn)(1)斷路特點(diǎn)：表現(xiàn)為路端電壓不為零而電流為零。(2)短路特點(diǎn)：用電器或電阻發(fā)生短路，表現(xiàn)為有電流通過電路但它兩端電壓為零。2檢查方法電壓表檢測如果電壓表示數(shù)為零，則說明可能在并聯(lián)路段之外有斷路，或并聯(lián)路段短路電流表檢測當(dāng)電路中接有電源時(shí)，可用電流表測量各部分電路上的電流，通過對(duì)電流值的分析，可以確定故障的位置。在使用電流表檢測時(shí)，一定要注意電流表的極性和量程歐姆表檢測當(dāng)測量值很大時(shí)，表示該處斷路，當(dāng)測量值很小或?yàn)榱銜r(shí)，表示該處短路。在使用歐姆表檢測時(shí)，電路一定要切斷電源假設(shè)法將整個(gè)電路劃分為若干部分，然后逐一假設(shè)某部分電路發(fā)生某種故障，運(yùn)用閉合電路或部分電路的歐姆定律進(jìn)行推理（典例應(yīng)用17）如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢為6 V，當(dāng)開關(guān)S接通后，燈泡L1、L2都不亮，用電壓表測得各部分的電壓是Uab6 V，Uad0 V，Ucd6 V，由此可判定()AL1和L2的燈絲都燒斷了BL1的燈絲燒斷了CL2的燈絲燒斷了D變阻器R斷路【解析】由Uab6 V可知，電源完好。燈泡都不亮，說明電路中出現(xiàn)斷路故障，且在a、b之間。由Ucd6 V可知，燈泡L1與滑動(dòng)變阻器R是接通的，斷路故障出現(xiàn)在c、d之間，故燈泡L2斷路，所以選