(北京專)2019高考物理一輪復(fù)習(xí)專題十恒定電流課件

1、專題十恒定電流高考物理高考物理 (北京市專用)A A組組 自主命題自主命題北京卷題組北京卷題組1.(2015北京理綜,19,6分,0.48)如圖所示,其中電流表A的量程為0.6 A,表盤均勻劃分為30個(gè)小格,每一小格表示0.02 A;R1的阻值等于電流表內(nèi)阻的;R2的阻值等于電流表內(nèi)阻的2倍。若用電流表A的表盤刻度表示流過(guò)接線柱1的電流值,則下列分析正確的是()A.將接線柱1、2接入電路時(shí),每一小格表示0.04 AB.將接線柱1、2接入電路時(shí),每一小格表示0.02 AC.將接線柱1、3接入電路時(shí),每一小格表示0.06 AD.將接線柱1、3接入電路時(shí),每一小格表示0.01 A12五年高考答案答案

2、 C設(shè)電流表的內(nèi)阻為RA,則R1=RA,R2=2RA,將接線柱1、2接入電路時(shí),流過(guò)接線柱1的電流I1=3I0,其中I0為流過(guò)電流表A的電流,因此每一小格表示0.06 A;將接線柱1、3接入電路時(shí),流過(guò)接線柱1的電流I1=3I0,其中I0為流過(guò)電流表A的電流,因此每一小格表示0.06 A。選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤,C正確。12考查點(diǎn)考查點(diǎn)電流表的改裝。思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥首先弄清干路電流與流過(guò)電流表的電流的關(guān)系,然后確定每小格表示的讀數(shù)。2.2014北京理綜,24(2),0.20若導(dǎo)線MN的質(zhì)量m=8.0 g、長(zhǎng)度L=0.10 m,感應(yīng)電流I=1.0 A,假設(shè)一個(gè)原子貢獻(xiàn)1個(gè)自由電子,計(jì)算導(dǎo)線MN中電子

3、沿導(dǎo)線長(zhǎng)度方向定向移動(dòng)的平均速率ve(下表中列出一些你可能會(huì)用到的數(shù)據(jù))。阿伏加德羅常數(shù)NA6.01023 mol-1元電荷e1.610-19 C導(dǎo)線MN的摩爾質(zhì)量6.010-2 kg/mol答案答案7.810-6 m/s解析解析導(dǎo)線MN中含有的原子數(shù)為N=NA因?yàn)橐粋€(gè)金屬原子貢獻(xiàn)一個(gè)電子,所以導(dǎo)線MN中的自由電子數(shù)也是N。導(dǎo)線MN單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)n=其中,S為導(dǎo)線MN的橫截面積。因?yàn)殡娏鱅=nveSe所以ve=解得ve=7.810-6 m/smNSLInSeILNeAILmN e考查點(diǎn)考查點(diǎn)電流的微觀表達(dá)式。思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥建立電流的微觀模型是解答本題的關(guān)鍵:長(zhǎng)L、橫截面積S的導(dǎo)線中的

4、自由電子均以速度ve定向移動(dòng),則形成的電流I=neSve,結(jié)合阿伏加德羅常數(shù)求出單位體積中的電子個(gè)數(shù)n,代入電流的微觀表達(dá)式即可求得ve?？键c(diǎn)一電路的基本概念和規(guī)律考點(diǎn)一電路的基本概念和規(guī)律1.(2017上海單科,9,4分)將四個(gè)定值電阻a、b、c、d分別接入電路,測(cè)得相應(yīng)的電流、電壓值如圖所示。其中阻值最接近的兩個(gè)電阻是()A.a和b B.b和dC.a和c D.c和dB B組組 統(tǒng)一命題、省統(tǒng)一命題、省( (區(qū)、市區(qū)、市) )卷題組卷題組答案答案 A本題考查U-I圖像的意義。根據(jù)R=知,定值電阻的U-I圖線的斜率表示定值電阻的阻值。在U-I圖中分別連接O與4個(gè)點(diǎn),根據(jù)它們的傾斜度可知,a和b

5、的阻值最接近,故選A。UI方法技巧方法技巧圖像題的解決方法圖像題是物理中最常見(jiàn)的題型之一。解題步驟是:一看軸,即看清橫軸及縱軸的意義;二看點(diǎn),即看清圖像中坐標(biāo)點(diǎn)的位置;三看斜率,即看清斜率的意義及大小;四看面,即看清圖像與坐標(biāo)軸所包圍面積的意義。2.(2016課標(biāo),17,6分)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(kāi)關(guān)S斷開(kāi)且電流穩(wěn)定時(shí),C所帶的電荷量為Q1;閉合開(kāi)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. 25123523答案答案 C當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)等效電路如圖1所示,電容器C兩端的電壓U=E,所帶的電荷量Q1=CU

6、=CE;當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)等效電路如圖2所示,電容器C兩端的電壓U=E,所帶的電荷量Q2=CE。所以=,C項(xiàng)正確。1515131312QQ35圖1圖2方法技巧方法技巧化簡(jiǎn)電路時(shí)會(huì)熟練應(yīng)用電勢(shì)排列法,才能又準(zhǔn)又快地畫出等效電路。評(píng)析評(píng)析本題為恒定電路中含容電路問(wèn)題,考查考生化簡(jiǎn)電路的能力及對(duì)串并聯(lián)電路相關(guān)問(wèn)題的計(jì)算能力。屬于中等難度的題。3.(2013江蘇單科,4,3分)在輸液時(shí),藥液有時(shí)會(huì)從針口流出體外,為了及時(shí)發(fā)現(xiàn),設(shè)計(jì)了一種報(bào)警裝置,電路如圖所示。M是貼在針口處的傳感器,接觸到藥液時(shí)其電阻RM發(fā)生變化,導(dǎo)致S兩端電壓U增大,裝置發(fā)出警報(bào),此時(shí)()A.RM變大,且R越大,U增大越明顯B.RM變大

7、,且R越小,U增大越明顯C.RM變小,且R越大,U增大越明顯D.RM變小,且R越小,U增大越明顯答案答案 C當(dāng)傳感器接觸藥液時(shí),其阻值發(fā)生變化,導(dǎo)致S兩端電壓U增大,則M兩端電壓減小,可知RM應(yīng)變小;R與RM構(gòu)成并聯(lián)電路,其并聯(lián)總電阻為R并=,可知當(dāng)R越大,RM減小相同MMRRRR1MMRRR值時(shí),R并減小得越多,因此S兩端電壓增大越明顯,選項(xiàng)C正確?？键c(diǎn)二閉合電路歐姆定律考點(diǎn)二閉合電路歐姆定律4.(2016江蘇單科,8,4分)(多選)如圖所示的電路中,電源電動(dòng)勢(shì)為12 V,內(nèi)阻為2 ,四個(gè)電阻的阻值已在圖中標(biāo)出。閉合開(kāi)關(guān)S,下列說(shuō)法正確的有()A.路端電壓為10 VB.電源的總功率為10 W

8、C.a、b間電壓的大小為5 VD.a、b間用導(dǎo)線連接后,電路的總電流為1 A答案答案 AC外電路的總電阻R=10 ,由閉合電路歐姆定律可得電路中的總電流I=1 A,因此路端電壓U=E-Ir=12 V-12 V=10 V,A選項(xiàng)正確;電源的總功率P=EI=12 W,B選項(xiàng)錯(cuò)誤;由圖(a)可知Uab=UaO-UbO=-150.5 V+50.5 V=-5 V,故選項(xiàng)C正確;當(dāng)a、b間用導(dǎo)線連接后,其等效電路如圖(b)所示,電路中的外電阻R=7.5 ,電路中總電流I= A1 A,D選項(xiàng)錯(cuò)誤。ERrERr129.5圖(a)圖(b)方法技巧方法技巧兩部分電路間的電勢(shì)差Uab=a-b,可知Uab=a-b+O

9、-O=(a-O)-(b-O)=UaO-UbO。評(píng)析評(píng)析本題考查閉合電路的歐姆定律、電源功率、等效電路,試題運(yùn)算較為復(fù)雜,尤其a、b間電壓的計(jì)算是難點(diǎn)。5.(2016上海單科,18,4分)(多選)如圖所示電路中,電源內(nèi)阻忽略不計(jì)。閉合開(kāi)關(guān),電壓表示數(shù)為U,電流表示數(shù)為I;在滑動(dòng)變阻器R1的滑片P由a端滑到b端的過(guò)程中()A.U先變大后變小B.I先變小后變大C.U與I比值先變大后變小D.U變化量與I變化量比值等于R3答案答案 BC據(jù)題意,由于電源內(nèi)阻不計(jì),電壓表的示數(shù)總是不變,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;滑片滑動(dòng)過(guò)程中,變阻器R1的等效阻值R1先增大后減小,又R1、R2兩端總電壓不變,且R1+R1=,所以電流表

10、示數(shù)先減小后增大,故選項(xiàng)B、C正確;由于電壓表示數(shù)沒(méi)有變化,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。UI6.(2014上海單科,18,4分)(多選)如圖,電路中定值電阻阻值R大于電源內(nèi)阻阻值r。將滑動(dòng)變阻器滑片向下滑動(dòng),理想電壓表V1、V2、V3示數(shù)變化量的絕對(duì)值分別為U1、U2、U3,理想電流表A示數(shù)變化量的絕對(duì)值為I,則()A.A的示數(shù)增大B.V2的示數(shù)增大C.U3與I的比值大于rD.U1大于U2電壓,因電流變大,所以V1示數(shù)增大。電壓表V2測(cè)量定值電阻和滑動(dòng)變阻器兩端的總電壓即路端電壓,示數(shù)變小,選項(xiàng)B錯(cuò)。U1=IR,U2=Ir,所以U1U2,選項(xiàng)D對(duì)。電壓表V3測(cè)量滑動(dòng)變阻器兩端的電壓,電壓表V3示數(shù)的變化量U

11、3=I(r+R),所以=r+Rr,選項(xiàng)C對(duì)。3UI答案答案 ACD滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng),導(dǎo)致滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值變小,總電阻變小,又電源電動(dòng)勢(shì)不變,則電流變大,即電流表示數(shù)變大,選項(xiàng)A對(duì)。電壓表V1測(cè)量定值電阻R兩端的C C組教師專用題組組教師專用題組1.(2013安徽理綜,19,6分)用圖示的電路可以測(cè)量電阻的阻值。圖中Rx是待測(cè)電阻,R0是定值電阻,是靈敏度很高的電流表,MN是一段均勻的電阻絲。閉合開(kāi)關(guān),改變滑動(dòng)頭P的位置,當(dāng)通過(guò)電流表的電流為零時(shí),測(cè)得MP=l1,PN=l2,則Rx的阻值為()A.R0 B.R0 C.R0 D.R0答案答案 C 對(duì)均勻的電阻絲有R=,得=,對(duì)于橋式

12、電路,當(dāng)IG=0時(shí)滿足=,得Rx=R0,所以C項(xiàng)正確。12ll112lll21ll212llllS12RR12ll0 xRR12RR12ll21ll2.(2011北京理綜,17,6分,0.60)如圖所示電路,電源內(nèi)阻不可忽略。開(kāi)關(guān)S閉合后,在變阻器R0的滑動(dòng)端向下滑動(dòng)的過(guò)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)增大答案答案 A由變阻器R0的滑動(dòng)端向下滑可知R0連入電路的有效電阻減小,則R總減小,由I=ERr總可知I增大,由U內(nèi)=Ir可知U內(nèi)增大,由E=U內(nèi)+U外可知U外減小,故電壓表示數(shù)減小。由

13、U1=IR1可知U1增大,由U外=U1+U2可知U2減小,由I2=可知電流表示數(shù)變小,故A正確。22URA A組組 2015201720152017年高考模擬年高考模擬基礎(chǔ)題組基礎(chǔ)題組（時(shí)間:30分鐘分值:50分）一、選擇題(每題6分,共36分)1.(2017北京東城二模,20)移動(dòng)電源(俗稱充電寶)解決了眾多移動(dòng)設(shè)備的“缺電之苦”,受到越來(lái)越多人的青睞。 目前市場(chǎng)上大多數(shù)充電寶的核心部件是鋰離子電池(電動(dòng)勢(shì)3.7 V)及其充放電保護(hù)電路、充放電管理電路、升壓電路等。其中的升壓電路可以將鋰離子電池的輸出電壓提升到手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)設(shè)備所要求的輸入電壓(5 V)。由于鋰離子電池的材料特性,在電

14、池短路、過(guò)高或過(guò)低溫度、過(guò)度充電或放電等情況下都有可能引起電池漏液、起火或爆炸。為安全起見(jiàn),中國(guó)民航總局做出了相關(guān)規(guī)定,如圖1所示。三年模擬為了給智能手機(jī)充電,小明購(gòu)買了一款移動(dòng)電源,其銘牌如圖2所示。給手機(jī)充電時(shí)該移動(dòng)電源的效率按80%計(jì)算。根據(jù)以上材料判斷下列說(shuō)法正確的是()A.這款移動(dòng)電源能為手機(jī)提供的最大充電量為8 000 mAhB.這款移動(dòng)電源充滿電后所儲(chǔ)存的總化學(xué)能為37 WhC.乘飛機(jī)出行時(shí),這款移動(dòng)電源可以托運(yùn)D.Wh與mAh均為能量單位答案答案 B由表格可知電池容量為10 000 mAh,mAh是電量的單位,則A、D錯(cuò)。E能=UIt=3.7 V10 Ah=37 Wh,B正確。

15、由圖1知,所有充電寶都不可托運(yùn),C錯(cuò)。考查點(diǎn)考查點(diǎn)電能的計(jì)算、閱讀獲取信息能力。思路分析思路分析由Q=It可知mAh是電量的單位。2.(2017北京西城二模,20)智能手機(jī)電池“快速充電技術(shù)”可以使用戶在短時(shí)間內(nèi)完成充電。比如對(duì)一塊額定電壓3.7 V、容量1 430毫安時(shí)的電池充電,可以在半小時(shí)內(nèi)將電池充到滿容量的75%。結(jié)合本段文字和你所學(xué)知識(shí),關(guān)于“快速充電技術(shù)”,你認(rèn)為下列敘述中比較合理的是()A.這里所提到的“毫安時(shí)”指的是一種能量單位B.這里所提到的“滿容量的75%”是指將電池電壓充到3.7 V的75%C.快速充電技術(shù)提高了鋰電池的原有容量D.對(duì)額定電壓3.7 V的鋰電池充電,其充電

16、電壓應(yīng)高于3.7 V答案答案 D毫安時(shí)是電量的單位,A錯(cuò)誤。容量指的是電量,B錯(cuò)誤。由電池容量不變知C錯(cuò)誤。充電電壓應(yīng)高于電池的額定電壓,否則不能充電,D正確。3.(2017北京朝陽(yáng)二模,16)某家用電熱壺銘牌如圖所示,其正常工作時(shí)電流的最大值是() A.0.2 AB. AC.5 AD.5 A5 222答案答案 D電熱壺正常工作時(shí)的電流I= A=5 A故正常工作時(shí)電熱壺中電流的最大值Im=I=5 A,故選D。PU1 100220224.(2017北京豐臺(tái)二模,20)如圖所示是某電路的示意圖,虛線框內(nèi)是超導(dǎo)限流器。超導(dǎo)限流器是一種短路故障電流限制裝置,它由超導(dǎo)部件和限流電阻并聯(lián)組成。當(dāng)通過(guò)超導(dǎo)部

17、件的電流大于其臨界電流IC時(shí),超導(dǎo)部件由超導(dǎo)態(tài)(可認(rèn)為電阻為零)轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)(可認(rèn)為是一個(gè)純電阻),以此來(lái)限制故障電流。超導(dǎo)部件正常態(tài)電阻R1=6 ,臨界電流IC=0.6 A,限流電阻R2=12 ,燈泡L上標(biāo)有“6 V,3 W”字樣,電源電動(dòng)勢(shì)E=6 V,內(nèi)阻忽略不計(jì),則下列判斷不正確的是()A.當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí),通過(guò)燈泡L的電流為0.5 AB.當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí),通過(guò)R2的電流為0.5 AC.當(dāng)燈泡L發(fā)生故障短路時(shí),通過(guò)R1的電流為1 AD.當(dāng)燈泡L發(fā)生故障短路時(shí),通過(guò)R2的電流為0.5 A答案答案 B若燈泡正常發(fā)光,通過(guò)燈泡的額定電流I=0.5 A,電阻R2被短路,A對(duì),B錯(cuò)。若燈泡被短路,

18、電源內(nèi)阻忽略不計(jì),電路中電流無(wú)窮大,大于IC=0.6 A,則R1=6 ,I干=1.5 A,則通過(guò)R1的電流為1 A,通過(guò)R2的電流為0.5 A,C、D對(duì)。PU3W6VER總6V126126 5.(2016北京通州2月摸底,8)如圖所示電路,閉合開(kāi)關(guān),燈泡發(fā)光。若滑動(dòng)變阻器R2的滑片P由b端向a端移動(dòng),關(guān)于燈泡L1、L2的亮度變化情況正確的是()A.L1、L2都變暗B.L1變暗,L2變亮C.L1、L2都變亮D.L1變亮,L2變暗答案答案 D當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P由b端向a端移動(dòng)時(shí),滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值變大,外電路總電阻變大,總電流變小,則路端電壓變大,R1兩端的電壓變小,可得燈泡L1兩端的電壓

19、變大,所以L1變亮。總電流變小,通過(guò)L1的電流變大,所以通過(guò)L2的電流變小,因此L2變暗,故D正確。6.(2015北京順義一模,18)利用微波爐烹飪食物在家庭生活中已被廣泛應(yīng)用。其基本原理是應(yīng)用微波發(fā)生器,產(chǎn)生振動(dòng)頻率為2.45109 Hz的微波,使食物中的水分子隨之振動(dòng),產(chǎn)生大量的內(nèi)能。若某微波爐的產(chǎn)品參數(shù)如表所示,產(chǎn)品容量20 L 輸入電源220 V/50 Hz操控方式電腦式額定功率1 100 W烹飪方式微波/光波內(nèi)腔尺寸180 mm315 mm329 mm內(nèi)膽材質(zhì)納米銀產(chǎn)品尺寸271 mm457 mm395 mm其他性能薄膜按鍵,電子除味功能則該微波爐的額定電流和微波波長(zhǎng)約為 ()A.0

20、.2 A0.12 mB.5 A0.12 mC.0.2 A8.17 mD.5 A8.17 m答案答案 B由題表可知,該微波爐的額定功率是1 100 W,額定電壓是220 V,由P=UI可知,額定電流:I= A=5 A;由c=f可得:= m=0.12 m。故選B。PU1 100220cf893.0 102.45 107.(2016北京豐臺(tái)一模,24)(14分)經(jīng)典電磁理論認(rèn)為:當(dāng)金屬導(dǎo)體兩端電壓穩(wěn)定后,導(dǎo)體中產(chǎn)生恒定電場(chǎng),這種恒定電場(chǎng)的性質(zhì)與靜電場(chǎng)相同。由于恒定電場(chǎng)的作用,導(dǎo)體內(nèi)自由電子定向移動(dòng)的速率增加,而運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)與導(dǎo)體內(nèi)不動(dòng)的粒子發(fā)生碰撞從而減速,因此自由電子定向移動(dòng)的平均速率不隨時(shí)間變化

21、。金屬電阻反映的是定向移動(dòng)的自由電子與不動(dòng)的粒子的碰撞。假設(shè)碰撞后自由電子定向移動(dòng)的速度全部消失,碰撞時(shí)間不計(jì)。某種金屬中單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)量為n,自由電子的質(zhì)量為m,帶電荷量為e。 現(xiàn)取由該種金屬制成的長(zhǎng)為L(zhǎng),橫截面積為S的圓柱形金屬導(dǎo)體,將其兩端加上恒定電壓U,自由電子連續(xù)兩次與不動(dòng)的粒子碰撞的時(shí)間間隔平均值為t0。如圖所示。(1)求金屬導(dǎo)體中自由電子定向移動(dòng)受到的電場(chǎng)力大小;(2)求金屬導(dǎo)體中的電流I;二、非選擇題(共14分)(3)電阻的定義式為R=,電阻定律R=是由實(shí)驗(yàn)得出的。事實(shí)上,不同途徑認(rèn)識(shí)的物理量之間存在著深刻的本質(zhì)聯(lián)系,請(qǐng)從電阻的定義式出發(fā),推導(dǎo)金屬導(dǎo)體的電阻定律,并分析

22、影響電阻率的因素。UILS答案答案見(jiàn)解析解析解析(1)恒定電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E=則自由電子所受電場(chǎng)力F=Ee=(2)設(shè)自由電子在恒定電場(chǎng)中由靜止加速時(shí)間t0時(shí)的速度為v,由動(dòng)量定理有:Ft0=mv-0解得v=自由電子定向移動(dòng)的平均速率=金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的電流I=neS=(3)由電阻定義式可得R=其中為定值,此定值即為電阻率,所以R=電阻率影響因素有:單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目n,自由電子在恒定電場(chǎng)中由靜止加速的平均時(shí)ULUeL0UetmLv02v02UetmLqtnSvtetv202nSUe tmLUI202UnSUe tmL202mLne t S202mne tLS間t0。B B組組 201520172

23、0152017年高考模擬年高考模擬綜合題組綜合題組（時(shí)間:40分鐘分值:60分）一、選擇題(每題6分,共24分)1.(2017北京豐臺(tái)一模,16)在如圖所示電路中,電源內(nèi)阻不可忽略。開(kāi)關(guān)S閉合后,在滑動(dòng)變阻器R2的滑動(dòng)端由b向a緩慢滑動(dòng)的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是()A.電流表的示數(shù)增大B.電壓表的示數(shù)減小C.電容器C的電容增大D.電容器C所帶電荷量增大答案答案 D滑動(dòng)端由b向a滑動(dòng)的過(guò)程中,R2接入電路部分的阻值增大,由閉合電路歐姆定律可知電流表的示數(shù)減小,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由串聯(lián)電路的分壓規(guī)律可知電壓表的示數(shù)增大,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由Q=CU可知,D項(xiàng)正確;電容器的電容由自身結(jié)構(gòu)決定,跟它的帶電荷量或它兩端

24、電壓大小無(wú)關(guān),故C項(xiàng)錯(cuò)誤?？疾辄c(diǎn)考查點(diǎn)串聯(lián)電路的分壓作用、閉合電路歐姆定律、電容器的電容。思路分析思路分析“動(dòng)態(tài)電路”分析的基本思路是局部整體局部,同時(shí)注意正確應(yīng)用閉合電路歐姆定律和歐姆定律。在北京高考試題中此類問(wèn)題屢次出現(xiàn),考生應(yīng)當(dāng)引起足夠重視。2.(2017北京海淀二模,20)電源的兩個(gè)重要參數(shù)分別是電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r。對(duì)一個(gè)電路有兩種特殊情況:當(dāng)外電路斷開(kāi)時(shí),電源兩端的電壓等于電源電動(dòng)勢(shì);當(dāng)外電路短路時(shí),短路電流等于電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的比值?，F(xiàn)有一個(gè)電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)電阻為r的電源和一阻值為R的定值電阻,將它們串聯(lián)或并聯(lián)組成的系統(tǒng)視為一個(gè)新的等效電源,這兩種連接方式構(gòu)成的等效電源分別如圖甲和乙中

25、虛線框所示。設(shè)新的等效電源的電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)電阻為r。試根據(jù)以上信息,判斷下列說(shuō)法中正確的是()A.甲圖中的E=E, r=R+rB.甲圖中的E=E, r=R+rrRrRRrC.乙圖中的E=E,r=D.乙圖中的E=E,r= RrRrRRrRrRr答案答案 D當(dāng)外電路斷開(kāi)時(shí),電源兩端的電壓等于電源電動(dòng)勢(shì),甲的等效電源外電路斷開(kāi)時(shí),I=0,R相當(dāng)于導(dǎo)線,電源兩端的電壓即原電源的電動(dòng)勢(shì)E,R與r串聯(lián)形成新電源的內(nèi)阻,所以內(nèi)阻為R+r。乙的等效電源外電路斷開(kāi)時(shí),新電源兩端電壓即R兩端電壓為,R與r并聯(lián)形成新的電源內(nèi)阻,所以內(nèi)阻為,綜上選擇D。ERRrRrRr考查點(diǎn)考查點(diǎn)等效電源、電阻串并聯(lián)知識(shí)的應(yīng)用。易錯(cuò)

26、警示易錯(cuò)警示乙圖中等效電源的電動(dòng)勢(shì)等于R與r形成的串聯(lián)電路中R兩端的電壓,而不是原電源的電動(dòng)勢(shì)。3.(2016北京西城一模,19)某同學(xué)利用電流傳感器研究電容器的放電過(guò)程,他按如圖1所示連接電路。先使開(kāi)關(guān)S接1,電容器很快充電完畢。然后將開(kāi)關(guān)擲向2,電容器通過(guò)R放電,傳感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī),屏幕上顯示出電流隨時(shí)間變化的I-t曲線如圖2所示。他進(jìn)一步研究滑動(dòng)變阻器的阻值變化對(duì)曲線的影響,斷開(kāi)S,先將滑片P向右移動(dòng)一段距離,再重復(fù)以上操作,又得到一條I-t曲線。關(guān)于這條曲線,下列判斷正確的是()A.曲線與坐標(biāo)軸所圍面積將增大B.曲線與坐標(biāo)軸所圍面積將減小C.曲線與縱軸交點(diǎn)的位置將向上移動(dòng)D.曲

27、線與縱軸交點(diǎn)的位置將向下移動(dòng)答案答案 D兩次實(shí)驗(yàn)中,電容器所存儲(chǔ)的電荷量相同。根據(jù)I=可知,曲線與坐標(biāo)軸所圍的面積表示通過(guò)電路中任意橫截面的總電荷量,等于電容器所帶的電荷量,因此兩次曲線與坐標(biāo)軸所圍面積不變,A、B選項(xiàng)錯(cuò)誤?；琍向右移動(dòng)一段距離,變阻器連入電路的阻值增大,初始時(shí)電容器兩板間的電壓不變,電路中的電流減小,即t=0時(shí)I值減小,所以D正確。Qt考查點(diǎn)考查點(diǎn)電流、歐姆定律。解題關(guān)鍵解題關(guān)鍵電容器放電過(guò)程的I-t圖線跟橫軸所圍面積表示電容器釋放的電荷量,即電容器儲(chǔ)存的電荷量,可以與v-t圖線進(jìn)行類比,深刻理解圖線所代表的物理意義。4.(2015北京朝陽(yáng)一模,19)在“測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

28、”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)作出了兩個(gè)電源路端電壓U與電流I的關(guān)系圖線,如圖所示。兩個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)分別為E1、E2,內(nèi)阻分別為r1、r2。如果外電路分別接入相同的電阻R,則兩個(gè)電源的()A.路端電壓和電流不可能同時(shí)相等B.輸出功率不可能相等C.總功率不可能相等D.效率不可能相等答案答案 D路端電壓U=E-rI,由此得出1、2圖線在縱軸上的截距分別為E1、E2,且E1E2,斜率的絕對(duì)值表示兩電源內(nèi)阻,r1r2,當(dāng)外電路分別接入相同電阻R時(shí),若R的U-I圖線為圖線3,即斜率k=R,則兩個(gè)電源的路端電壓和電流相等,大小為U3、I3,選項(xiàng)A錯(cuò);對(duì)應(yīng)此時(shí)輸出功率P=U3I3相等,選項(xiàng)B錯(cuò);若定值電阻R的U-I圖線

29、為圖線4,則該電阻接在電動(dòng)勢(shì)為E1和E2的電源上時(shí)的總功率分別為P總1=E1I1,P總2=E2I2,因?yàn)镋1E2,而I1I2,故有可能P總1=P總2,C選項(xiàng)錯(cuò)誤;電源效率=100%,R相同而r不同,效率不可能相等,D選項(xiàng)正確。RRr5.(2017北京順義二模,23)(18分)某課外小組設(shè)計(jì)了一種測(cè)定風(fēng)速的裝置,其原理如圖所示,一個(gè)勁度系數(shù)k=1 300 N/m、自然長(zhǎng)度L0=0.5 m的彈簧一端固定在墻上的M點(diǎn),另一端N與導(dǎo)電的迎風(fēng)板相連,彈簧穿在光滑水平放置粗細(xì)均勻的電阻率較大的金屬桿上,彈簧是由不導(dǎo)電的材料制成的。迎風(fēng)板面積S0=0.5 m2,工作時(shí)總是正對(duì)著風(fēng)吹來(lái)的方向。電路的一端與迎風(fēng)

30、板相連,另一端在M點(diǎn)與金屬桿相連。迎風(fēng)板可在金屬桿上滑動(dòng),且與金屬桿接觸良好,不計(jì)摩擦。定值電阻R=1.0 ,電源的電動(dòng)勢(shì)E=12 V,內(nèi)阻r=0.5 。閉合開(kāi)關(guān),沒(méi)有風(fēng)吹時(shí),彈簧處于自然長(zhǎng)度,電壓表的示數(shù)U1=3.0 V,某時(shí)刻由于風(fēng)吹迎風(fēng)板,待迎風(fēng)板再次穩(wěn)定時(shí),電壓表的示數(shù)變?yōu)閁2=2.0 V。(電壓表可看做理想電表),試分析求解:二、非選擇題(共36分)(1)此時(shí)風(fēng)作用在迎風(fēng)板上的力的大小;(2)假設(shè)風(fēng)(運(yùn)動(dòng)的空氣)與迎風(fēng)板作用后的速度變?yōu)榱?空氣的密度為1.3 kg/m3,求風(fēng)速的大小;(3)對(duì)于金屬導(dǎo)體,從宏觀上看,其電阻定義式為:R=。金屬導(dǎo)體的電阻滿足電阻定律:R=。在中學(xué)教材中

31、,我們是從實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出電阻定律的,而“金屬經(jīng)典電子論”認(rèn)為,電子定向運(yùn)動(dòng)是一段一段加速運(yùn)動(dòng)的接替,各段加速都是從定向速度為零開(kāi)始。設(shè)有一段通電金屬導(dǎo)體,其長(zhǎng)為L(zhǎng),橫截面積為S,自由電子電荷量為e、質(zhì)量為m,單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為n,自由電子兩次碰撞之間的時(shí)間為t0。試?yán)谩敖饘俳?jīng)典電子論”,從理論上推導(dǎo)金屬導(dǎo)體的電阻R。UILSLS答案答案(1)260 N(2)20 m/s(3)見(jiàn)解析解析解析(1)無(wú)風(fēng)時(shí)金屬桿接入電路的電阻為R1有U1=R1得R1=0.5 有風(fēng)時(shí)金屬桿接入電路的電阻為R2有U2=R2得R2=0.3 此時(shí),彈簧的長(zhǎng)度L=L0=0.3 m彈簧的壓縮量x=L0-L=0.2 m根據(jù)平

32、衡條件得,此時(shí)的風(fēng)力F=kx=260 N(6分)(2)設(shè)風(fēng)速為v。在t時(shí)間內(nèi)接觸到迎風(fēng)板的空氣質(zhì)量為mm=S0vt根據(jù)動(dòng)量定理可得1ERRr11()U RrEU2ERRr22()URrEU21RRFt=S0v2t得v=20 m/s(6分)(3)設(shè)導(dǎo)體兩端的電壓為U,自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速率為v;由牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律得:v=t0從微觀上看,電流I=neSv綜上,由電阻的定義式得R=所以R(6分)0FSm2v02at2eEmUIELneSv02ELatneS02ELeEneStm202mne tLSLS考查點(diǎn)考查點(diǎn)電路、力的平衡、動(dòng)量定理、電阻。思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥(1)弄清電路的連接,求出無(wú)

33、風(fēng)和有風(fēng)時(shí)金屬桿接入電路的電阻,進(jìn)一步就可求出彈簧的壓縮量,再根據(jù)胡克定律求出風(fēng)力大小。(2)對(duì)風(fēng)先建立流體模型,再應(yīng)用動(dòng)量定理求出風(fēng)的速度。(3)先建立電子運(yùn)動(dòng)模型:在電場(chǎng)力作用下的初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),再結(jié)合電流的微觀表達(dá)式求解出電阻與L、S的關(guān)系式。6.(2016北京朝陽(yáng)一模,24)(18分)節(jié)能環(huán)保的“風(fēng)光互補(bǔ)路燈”獲得廣泛應(yīng)用。圖1是利用自然資源實(shí)現(xiàn)“自給自足”的風(fēng)光互補(bǔ)的路燈,圖2是其中一個(gè)路燈的結(jié)構(gòu)示意圖,它在有陽(yáng)光時(shí)可通過(guò)太陽(yáng)能電池板發(fā)電,有風(fēng)時(shí)可通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電。(1)北京市路燈的開(kāi)燈時(shí)間為某日19:00到次日6:00,若路燈的功率為P0=40 W,求一盞燈在這段時(shí)間

34、內(nèi)消耗的電能E電。(2)風(fēng)力發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片正面迎風(fēng)時(shí)的有效受風(fēng)面積為S,運(yùn)動(dòng)的空氣與受風(fēng)面作用后速度變?yōu)榱?若風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為,空氣平均密度為,當(dāng)風(fēng)速為v且風(fēng)向與風(fēng)力發(fā)電機(jī)受風(fēng)面垂直時(shí),求該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電功率P。(3)太陽(yáng)能電池的核心部分是P型和N型半導(dǎo)體的交界區(qū)域PN結(jié),如圖3所示,取P型和N型半導(dǎo)體的交界為坐標(biāo)原點(diǎn),PN結(jié)左右端到原點(diǎn)的距離分別為xP、xN。無(wú)光照時(shí),PN結(jié)內(nèi)會(huì)形成一定的電壓,對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)稱為內(nèi)建電場(chǎng)E場(chǎng),方向由N區(qū)指向P區(qū);有光照時(shí),原來(lái)被正電荷約束的電子獲得光能變?yōu)樽杂呻娮?就產(chǎn)生了電子-空穴對(duì),空穴帶正電且電荷量等于元電荷e;不計(jì)自由電子的初速度,在內(nèi)

35、建電場(chǎng)作用下,電子被驅(qū)向N區(qū),空穴被驅(qū)向P區(qū),于是N區(qū)帶負(fù)電,P區(qū)帶正電,圖3所示的元件就構(gòu)成了直流電源。某太陽(yáng)能電池在有光持續(xù)照射時(shí),若外電路斷開(kāi)時(shí),其PN結(jié)的內(nèi)建電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E場(chǎng)的大小分布如圖4所示,已知xP、xN 和E0;若該電池短路時(shí)單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)外電路某一橫截面的電子數(shù)為n,求此太陽(yáng)能電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r 。答案答案(1)1 584 kJ或0.44 kWh(2)Sv3(3)E=E0(xN+xP) r= 12120NP()2Exxne解析解析(1)路燈在這段時(shí)間內(nèi)消耗的電能為:E電=P0t=40 W(113 600 s)=1 584 kJ(或0.44 kWh )(2)t時(shí)間內(nèi)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片發(fā)生作用的空氣質(zhì)量m=Svt發(fā)電機(jī)獲得的風(fēng)能E風(fēng)=mv2風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能,有E風(fēng)=Pt聯(lián)立可得:P=Sv3(3)根據(jù)電動(dòng)勢(shì)的定義可得:E=W即為內(nèi)建電場(chǎng)力所做的功,內(nèi)建電場(chǎng)力F隨位移的變化圖像如圖所示,W為該圖線與坐標(biāo)軸所圍的面