1、高考资源网（） 您身边的高考专家【专题五】 恒定电流【考情分析】本专题涉及的考点有：欧姆定律，电阻定律，电阻的串并联，电源的电动势和内阻，闭合电路的欧姆定律，电功率、焦耳定律大纲对欧姆定律、电源的电动势和内阻为类要求，对电阻定律，电阻的串并联，闭合电路的欧姆定律，电功率、焦耳定律为类要求。与去年的大纲相比，考点要求有较大程度的降低，预计“恒定电流”一章的考题，难度会有所降低。电路部分知识常常融入到电学实验和电磁感应综合问题中考查考生的实验能力及分析综合能力等，在选择题中可能会单独命题。本章涉及的物理概念、物理规律较多，是电学的重要基础。高考对本章知识的考查重点是电路的分析、计算以及对电压、电流
2、、电阻等物理量的测量。电路的分析与计算是高考的重点内容。对基本概念的理解、对基本规律的掌握，都在电路的分析与计算中体现出来。含容电路分析、电路变化、动态问题分析、电学实验等是物理知识应用与分析能力考查的重点内容。在备考复习中要引起足够重视。甲【知识交汇】一、部分电路欧姆定律1内容：导体中的电流I跟导体两端电压U成_ _比，跟它的电阻成_比。，2公式：I=_。乙3适用范围：适用于金属导电和电解液导电，对于气体导电_ （填“适用”或“不适用”）。4伏安特性曲线：在R一定的条件下，IU图线和UI图线都是 _ 直线。图甲中，R1 _ R2，图乙中，R1 _ R2。二、电阻及电阻定律1电阻：导体对电流的
3、阻碍作用，称为电阻。定义式：R=_2电阻定律：在温度一定的情况下，导体的电阻R跟它的长度l成 比，跟它的横截面积S成 比。表达式：_。3电阻率：反映_的物理量，其特点是随着温度的改变而改变，金属电阻率随温度升高而_；半导体电阻率随温度升高而减小三、电功、电功率、焦耳定律1电功：电流所做的功，实质是电场力所做的功。公式：W= qU=_ _（普遍式）。2电功率：电流所做的功跟完成这些功所需时间的比值。普遍适用的公式是：P= （普遍式）。3焦耳定律：电流通过导体产生的热量，叫电热，计算式Q= ，称为焦耳定律，是计算电热的普遍式。4电热功率：产生电热的快慢，计算式Q= （普遍式）5两种电路电功和电功率
4、比较（1）纯电阻电路，电功，电功率且电功全部转化为_，有（2）非纯电阻电路，电功，电功率，电热，电热功率，电功率_热功率，即WQ，故求电功、电功率只能用、，求电热、电热功只能用Q=_、=_四、串联电路和并联电路串联电路（图1）并联电路（图2）电路示例电阻电压U=+电流=电压（流）分配U1U2=R1R2I1I2=功率分配P1P2=R1R2P1P2=五、闭合电路欧姆定律1闭合电路欧姆定律（1）内容：闭合电路的电流强度与电源的电动势成正比，与整个电路的电阻成_用公式表示为（2）实质：因为，在等式两边同乘以I即可得到三个功率的关系对整个电路而言，此表达式本身也说明了_是守恒的（3）总电流I和路端电压U
5、随外电阻R的变化规律：当R增大时，根据可知I减小，根据可知U_（视电源E和r为不变）；当R（即断路）时，I=0，U=_；当R减小时，I增大，U减小；当R=0（即短路）时，=_，U=02电源的功率和效率（1）电源的几个功率：电源的总功率：电源内部消耗的功率：电源的输出功率： （2）电源的效率：3UI图象（1）对电源有：，如图中a线（2）对定值电阻有：，如图中b线（3）图中a线常用来分析电源_和_的测量实验（4）图中矩形OABD、OCPD和ABPC的“面积”分别表示电源的总功率、_功率和内电阻消耗的功率4路端电压（1）定义：外电路两端的电压，即电源的输出电压，公式：U= 。（2）路端电压与外电阻的
6、关系：由I=得，当外电阻R增大时，I ，由U= E-Ir得，U ；反之，当外电阻R减小时，U 。【思想方法】一、对欧姆定律的理解和应用1对公式的理解：公式变形后得到和U=IR，从数学角度看，三个表达式只是用于求解不同的物理量，没有本质差别，但从物理角度看意义不同。是电流的决定式，反映了电流I与电压U和电阻R的因果关系；是电阻的定义式，反映了导体的属性，与电压U和电流I无关。2电阻的伏安特性曲线：注意I-U曲线和U-I曲线的区别。还要注意：当考虑到电阻率随温度的变化时，电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线。【例1】某种金属导体的UI图象如图所示，图象上A点和原点的连线与横轴成角，A点的切线与横轴
7、成角。关于导体的下列说法正确的是（ ）A欧姆定律对于该种导体是不适用的B该导体的电阻随电压的增大而增大C在A点，导体的电阻等于tanD在A点，导体的电阻等于tan【思维导引】图象上“A点和原点的连线的斜率”和“A点的切线的斜率”意义有何不同？计算某时刻的电阻R，应该用还是用？物理图象上“连线倾角的正切”或“切线倾角的正切”有没有物理意义？【解析】欧姆定律适用于金属导体，A项错；电压U增大，电流I也增大，但是电压U比电流I增大得快，说明导体的电阻随电压的增大而增大，选项B正确；导体的电阻应该由欧姆定律来计算，即电阻。在物理图象上，图线的倾角决定于标度的选取，不能用夹角的正切表示斜率所代表的物理量
8、，选项CD都不正确。【答案】B。【变式探究】1（原创）在如图甲所示的电路中，电阻R1 和R2都是纯电阻，它们的伏安特性曲线分别如图乙中Oa、Ob所示。现在电路两端BC之间加上恒定的电压U0=7.0V。调节滑动变阻器R3，使电阻R1和R2消耗的电功率恰好相等，求此时电阻R1和R2的阻值为多大？R3接入电路的阻值为多大？图乙图甲【解析】R1、R2和R3串联，电流相等。当电阻R1和电阻R2消耗的电功率相等时，得R1=R2由伏安特性曲线可知，此时电路中的电流I=2.5mA，这时加在电阻R1和R2上的电压U1=U2=2.5V，由欧姆定律得 ，滑动变阻器R3两端电压为 V 由欧姆定律得 【答案】；二、复杂
9、电路的简化当电路中既有串联结构又有并联结构，比较复杂时，要将实际电路等效为简单电路（即等效电路），常用的分析方法是等势点法：1凡用导线直接连接的各点的电势必相等（包括用不计电阻的电流表连接的点）；2在外电路，沿着电流方向电势降低；3凡接在同样两个等势点上的电器为并联关系；4不加声明的情况下，不考虑电表对电路的影响。【例2】如图所示是一个电路的一部分，其中R1=5，R2=1，R3=3，I1=0.2A，I2=0.1A，那么电流表测得的电流为（ ）A0.2 A，方向向右B0.15A，方向向左C0.2 A，方向向左D0.3A，方向间右【思维导引】R1两端的电压为多大？R1两端的电压为多大？若取电势，则
10、b、d两点的电势分别为多大，哪点电势高，电势差为多大？R3中的电流方向向哪、电流是多大？【解析】R1和R2两端电势差分别为U1= I1R1=1.0V，U2= I2R2=0.1V，若取电势，则V，V，d点的电势高于b点，b、d两点的电势差为U3=0.9V，故R3中的电流I3=0.3A，方向向上，由于I3大于I2，因此电流表中的电流应该向左，大小为0.2A，C项正确。【答案】 C【变式探究】2如图所示的电路中，各个电阻都是2，电流表内阻不计，在B、C两点间加6V电压时，则电流表的示数为 （ ）A0.5AB1AC1.5AD2A【解析】将电路化简为关系明朗的串并联电路，如图所示，BC间的等效电阻为RB
11、C=2+1=3，BC间的总电流IBC=2A，由并联电路的电流分配规律得电流表的示数为1A，B项正确。【答案】B三、闭合电路的动态分析R1R2R3R4E r1原理推导法：依据闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串并联电路的的基本规律。以图示电路为例，设R1增大，总电阻一定增大；由，I一定减小；由U=E-Ir，U一定增大；因此U4、I4一定增大；由I3= I-I4，I3、U3一定减小；由U2=U-U3，U2、I2一定增大；由I1=I3 -I2，I1一定减小。2结论法并同串反从以上推导过程可以得出以下结论：变化电阻本身和电路总电阻变化情况相同；总电阻R增大时总电流I减小，路端电压U增大；和变化电阻有
12、串联关系的元件，其电压、电流变化情况与变化电阻相反；和变化电阻有并联关系的元件，其电压、电流变化情况与变化电阻相同（概括为“并同串反”）。V2V1L1L2L3P【例3】 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U1和U2，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CU1U2【思维导引】 滑动触头P向左滑动，变阻器R阻值怎样变化？总电阻怎样变化？总电流、路端电压怎样变化？哪些元件和变阻器R有串联关系？哪些元件和变阻器R有并联关系？用原理推导法判断出灯泡的变化情况，看看是否符
13、合“并同串反”的结论？【解析】触片P向左滑动，电阻减小，总电流增大，路端电压减小。与电阻串联的灯泡L1、L2电流增大，变亮，与电阻并联的灯泡L3电压降低，变暗，A项错B项正确。U1减小，U2增大，而路端电压U= U1+ U2减小，所以U1的变化量U1大于 U2的变化量U2，C项错D项正确。【答案】BD。【变式探究】3在如图所示的电路中电源电动势为E，内电阻为r。闭合开关S，待电流达到稳定后，电流表示数为I，电压表示数为U，电容器C所带电荷量为Q，将滑动变阻器P的滑动触头, 从图示位置向a一端移动一些，待电流达到稳定后，则与P移动前相比 AU变小 BI变小 CQ增大 DQ减小【解析】当触头P向a
14、端移动时，其电阻值增大，由闭合电路的欧姆定律可知，电路的总电流I减小（“串反”），B项正确；变阻器R两端的电压增大（“并同”），即电容器C两端的电压增大，其电荷量Q增大，C项正确。【答案】BC 四、对电源输出功率问题的探究1首先要搞清几个概念：电源总功率、电源输出功率、电源内部消耗功率、电源的效率。（1）电源的功率（电源的总功率）PE=EI（2）电源的输出功率P出=UI（纯电阻电路P出） （3）电源内部消耗的功率Pr=I 2r（4）电源的效率：（最后一个等号只适用于纯电阻电路）2电源输出功率的极值问题对于纯电阻电路，电源的输出功率，当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，。O RP出PmrP-R
15、图线如图所示.E rR2R1【例4】（密码改编）如图所示，E =6V，r =4，R1=2，R2的变化范围是010。则 （ ）A电源的最大输出功率是6WBR2=0时电源的效率最高CR1上消耗的最大功率是2WDR2上消耗的最大功率是1.5W【思维导引】电源有最大输出功率的条件是什么？电源的效率与什么有关？计算电阻R1、R2消耗的功率要考虑什么？【解析】当外电阻等于内电阻时，电源输出功率最大，即R2=2时，Pm=2.25W，A项错；当外电阻最大时电源的效率最高，B项错；R1是定植电阻，电流越大功率越大，所以R2=0时R1上消耗的功率最大为2W，C项正确；把R1也看成电源的一部分，等效电源的内阻为6，
16、所以，当R2=6时，R2上消耗的功率最大为1.5W，D项正确。【答案】CDUV0 I/A15 I/Ab a2.5 【变式探究】4如图所示，图线a是某一电源的U-I曲线，图线b是一定值电阻的U-I曲线若将该电源与该定值电阻连成闭合电路（已知该电源的内阻r=2.0），则 （ ）A该定值电阻为6B该电源的电动势为20VC将3只这种电阻并联作为外电阻，电源输出功率最大D将2只这种电阻串联作为外电阻，电源输出功率最大【解析】由图象得，定值电阻，电动势V，AB项正确；3只这种电阻并联，外电阻等于2时，输出功率最大，C项正确。【答案】ABC五、闭合电路的分析与计算1熟练掌握闭合电路欧姆定律的基本公式和变形公
17、式：（1）IR关系式：（计算干路总电流）；（2）UI关系式： U=E-Ir（计算路端电压）；（3）UR关系式：（分析路端电压随外电阻的变化情况）（4）E =U+Ir和（计算电动势和内阻）2解题的思路和方法：（1）弄清电路结构。要了解外电路上各元件的串并联关系。必要时，画出等效电路图。（2）求总电流是关键。依据或外电路上某个已知电阻的电压和阻值求解。（3）根据串、并联电路的特点或部分电路欧姆定律分别求解各部分电路的电压和电流。【例5】如图所示电路中，R1=0.8，R3=6，滑动变阻器的全值电阻R2=12 ，电源电动势E=6 V，内阻r=0.2 ，当滑动变阻器的滑片在变阻器中央位置时，闭合开关S，
18、电路中的电流表和电压表的读数各是多少?【思维导引】该电路的基本结构是怎样的？图中的电压表和电流表各测什么电压和电流？【规范解答】R2与R3并联后的等效电阻为，电路外电路的总电阻为R=3.8 根据闭合电路欧姆定律，电路中的总电流为I=1.5A 即电流表A1的读数为1.5 A R2与R3并联部分的电压为=4.5 V 即电压表V2的读数为4.5 V通过R2的电流为I2=0.75 A 即电流表A2的读数为0.75 A 路端电压U=E-Ir=5.7 V即电压表V1的读数为5.7 V. 【答案】A1读数1.5 A；A2读数0.75 A；V2读数4.5 V；V1读数5.7 V【能力提升】1如图所示，一段长为
19、a，宽为b，高为c（abc）的导体，将其中的两个对立面接入电路中时，最大的电阻为R，则最小的电阻为 （ ）A B C DR2（2012名校示范卷）家用电话机不摘机（不通话）时，测该机两条电话线两端的电压约为36V，摘机（通话）时，测电话线两端的电压约为6V，此时通过电话机的电流为15mA，若将电话机从电话线两端取下来，换接上小灯泡（2.5V，0.5W），小灯泡几乎不发光，根据以上实验事实，下面推断正确的是 （ ）A小灯泡的电阻太大，约2k，所以小灯泡几乎不发光B给电话机供电的电源的电动势太小，远小于2.5VC电话机的电阻约10 D给电话机供电的电源的内阻约2k稳定电压220V频率50Hz加热功
20、率550W保温功率22 W3（2012山大附中）饮水机是一种常见的家用电器，其工作电路可简化为如图所示的电路，其中S是一温度控制开关，当水温升高到一定温度时，它会自动切换，使饮水机处于保温状态；R0是饮水机加热管的电阻，R是与加热管串联的电阻下表是从其说明书中摘录的一些技术数据（不考虑R0、R的电阻受温度变化的影响，表中的功率均指加热管的功率） ，当开关S闭合时，饮水机处于何工作状态和R0的阻值为（ ）A加热，220B加热，88C保温，88D保温，2204投影仪光源使用的是强光灯泡，灯泡发光时必须用风扇进行散热，因此，在设计投影仪简易电路时要求满足，带动电风扇的电动机启动后灯泡才可以发光；电动
21、机未启动时，灯泡不可以发光若电动机的电路元件符号用M表示，则如图所示电路中可能符合设计要求的是 （ ）A B C D51，3，5如图所示，电源电动势为E，内电阻为r，不计电压表和电流表内阻对电路的影响，当电键闭合后，两灯泡均能发光。现将滑动变阻器的触片逐渐向右滑动的过程中，下列说法正确的是 （ ）A小灯泡L1、L2均变暗B小灯泡L1变亮，L2变暗C电流表A的读数变小，电压表V的读数变大D电流表A的读数变大，电压表V的读数变小6（经典）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 （ ）A断开，与a连接，三只灯泡都熄灭B断开，与b连接，三只灯泡亮度相同
22、C闭合，与a连接，三只灯泡都发光，、亮度相同D闭合，与b连接，三只灯泡都发光，亮度小于的亮度 7抽油烟机是现代厨卫不可缺少的用具，下表是“惠康牌”家用抽油烟机说明书中的主要技术参数表用多用电表测得其中一只电动机的线圈电阻R=90若保险丝的熔断电流是保险丝允许通过的电流的1.5倍，启动时电动机当作纯电阻处理，求：（1）这种抽油烟机保险丝的熔断电流不得低于多少?（2）两电动机每分钟消耗的电能为多少？ （3）两电动机每分钟所做的有用功是多少？（4）这种油烟机的机械效率是多少？参数表：额定电压（两电机、照明灯）AC220V 50Hz额定输入功率2185W抽排风量（两电机同时工作）15m3/min风压（
23、两电机同时工作）300Pa照明灯40W排烟管内径150mm8如图所示是电饭煲的电路图，S1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点（103）时，会自动断开，S2是一个自动控温开关，当温度低于70时，会自动闭合；温度高于80 时，会自动断开。红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯，定值电阻R1=R2=500，加热电阻丝R3=50，两灯电阻不计。（1）简要回答，如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？（2）计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比。 9电动自行车提供能量的装置为装在电池盒内的电池组，当它给电动机供电时，电动机将带动车轮转动。假设有一辆电动自行车，人和车的总质量为12
24、0kg。当该车在水平地面上以5m/s的速度匀速行驶时，它受到的阻力约等于人和车总重的0.02倍，此时电池组加在电动机两端的电压为36V，通过电动机的电流为5A。若连接导线的电阻不计，传动装置消耗的能量不计，g取10m/s2。求：（1）电动机输出的机械功率；（2）电动机线圈的电阻。10如图甲所示，滑动变阻器最大阻值为R0=22，与电源连接后，组成分压器对负载（纯电阻）供电。如图乙所示，为该电源的路端电压随外电阻变化的关系图线，电源正常工作时允许通过的电流不能超过2 A求：（1）电源电动势和内阻（2）接到变阻器a、b间的负载电阻的许可范围【能力提升参考答案】1A 由电阻定律：可知，l越大，S越小，
25、R越大；所以：，而最小电阻：，两式相比得：，正确答案为A2D当摘机时，因为电话线两端的电压为6V，故内电压为30V，此时的电流为15mA，所以给电话机供电的电源内阻为2 kD正确；若换上小灯泡，因灯泡的电阻为12.5，灯泡两端的电压远小于额定电压，所以灯泡不发光，A错3B 当S闭合时，由于电路中的有效电阻只有R0，故此时电路中的总电阻最小，对应的功率最大，故为加热状态由可得其电阻为88，B正确4C A、B图中电动机与灯泡同时启动，而D中则是灯泡先启动，只有C中电路才符合题意5BC画出等效电路如图所示，触片向右滑动的过程中，变阻器接入电路的部分阻值变大，电路中的总电阻变大，路端电压变大，总电流变
26、小，故电流表A的读数变小，电压表V的读数变大，L2变暗，小灯泡L1变亮，BC两项正确。6D当断开，与a连接时，三个灯泡为串联，故三只灯泡的亮度相同断开，与b连接时，灯泡L3不亮闭合，与a连接时，由于L1、L2被短路，故只有L3发光闭合，与b连接时，三只灯泡都发光，因为干路的电流要大于支路的电流，故亮度小于的亮度7（1）电动机启动时通过的电流大于正常工作时的电流，所以保险丝的熔断电流应以启动时通过的电流来确定，所以保险丝的熔断电流至少为 （2）两电动机每分钟消耗的电能（3）电动机所做的有用功是用于排风的，故两电动机每分钟所做的有用功为：（4）该抽油烟机的效率 【答案】（1）7.7A （2）222
27、00J （3）4500J （4）20.3%8（1）如果不闭合开关S1，则不能将饭煮熟，因为只能加热到80。（2）加热时电饭煲消耗的电功率P1=保温时电饭煲消耗的电功率P2=两式中R并=从而有 P1P2=121【答案】（1）不能；（2）1219【解析】（1）当电动自行车匀速行驶时，牵引力等于阻力，有：F=F阻=0.02mg电动机输出的机械功率 P出=Fv 代入数据解得 P出=120W （2）电动机的输入功率 P=IU 电动机内部的热功率 Pr=I2r 由能量守恒定律有 IU=P出+I2r所以 代入数据解得 r=2.4 【答案】（1）120W （2）2.410【解析】（1）闭合电路中路端电压为U=IR= = 当负载电阻R趋向无穷大时，趋向零，路端电压U趋向电源电动势E，由图乙知电动势E=12V当R=r时，路端电压U=，由图乙知内电阻r=2 （2）电源允许的最大电流为2A，内电压的最大值是4V，外电压的最小值为8V，所以电源的外电阻必须大于或等于4当滑线变阻器的滑动触头c处在a端时，负载电阻R与R0并联为电源的外电阻，应有：4得负载电阻的最小值，即A、B间的负载电阻不能小于4.9【答案】（1）E=12V，r=2（2）不小于4.9.高考资源网版权所有，侵权必究！
