1、2013年高考物理 考前沖刺大題精做 專題06 恒定電流【2013高考會(huì)這樣考】【原味還原高考】一、電流、電阻、電動(dòng)勢1.電流(1)電流的一層含義大量自由電荷定向移動(dòng)形成電流的現(xiàn)象；物體中有大量的自由電荷是形成電流的內(nèi)因，電壓是形成電流的外因.(2)電流的另一層含義意義：表示電流強(qiáng)弱的物理量； 定義：通過導(dǎo)體橫截面的電荷量q跟通過這些電荷量所用時(shí)間的比值叫電流.(3)方向：規(guī)定正電荷定向運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较?(注意：電流是標(biāo)量)(2)電流的另一層含義意義：表示電流強(qiáng)弱的物理量； 定義：通過導(dǎo)體橫截面的電荷量q跟通過這些電荷量所用時(shí)間的比值叫電流.(3)方向：規(guī)定正電荷定向運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较?

2、(注意：電流是標(biāo)量)(4)大小定義式：I=，單位：A微觀表達(dá)式：I=nqSv 決定式：I= (部分電路歐姆定律，只適用于金屬或電解液導(dǎo)電)2.電阻(1)意義：反映了導(dǎo)體對電流的阻礙作用.(2)定義式：R=，國際單位：(3)決定式(電阻定律)：R=，取決于導(dǎo)體的材料、形狀、溫度.3.電動(dòng)勢(1)意義：電動(dòng)勢表征了電源把其他形式的能轉(zhuǎn)換為電能的本領(lǐng)的物理量.(2)大?。涸跀?shù)值上等于電源沒有接入電路時(shí)電源兩極間的電壓.在數(shù)值上等于電路中通過1 C的電量時(shí)電源所提供的電能.在閉合電路中等于內(nèi)外電路電壓之和，E=U內(nèi)+U外(3)決定因素：電源的電動(dòng)勢是由電源的本身性質(zhì)決定的，與外電路無關(guān).【特別提醒】

3、1.關(guān)于電流的幾個(gè)性質(zhì)(1)電流既有大小也有方向，但是標(biāo)量，其運(yùn)算遵守算術(shù)運(yùn)算規(guī)則.(2)電流的單位安培(A)是國際單位制中七個(gè)基本單位之一.(3)電流的分類：方向不改變的電流叫直流電流，方向和大小都不改變的電流叫恒定電流，方向改變的電流叫交流電.2.電阻與電阻率的比較電阻率電阻R描述對象材料導(dǎo)體意 義反映材料導(dǎo)電性能的好壞反映導(dǎo)體對電流的阻礙作用的大小決定因素由材料和溫度決定由材料、溫度、導(dǎo)體的長度和橫截面積決定單 位m3.電阻的決定式和定義式的比較公 式性 質(zhì)電阻的決定式電阻的定義式意 義說明了電阻的決定因素提供了測定電阻的方法，并不說明電阻與U和I有關(guān)適 用金屬導(dǎo)體和電解液適用于任何純電

4、阻導(dǎo)體二、電功、電功率、電熱1.電功(1)定義：電流流過導(dǎo)體時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的多少.(2)計(jì)算式：W=UIt 2.電功率(1)定義：單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功，表示電流做功的快慢.(2)定義式：P=UI.3.電熱(1)定義：電流通過導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的多少.(2)計(jì)算式(焦耳定律)： Q=I2Rt.(3)熱功率：單位時(shí)間內(nèi)發(fā)熱的功率，P熱=I2R.4.純電阻電路與非純電阻電路(1)純電阻用電器：電流通過用電器以發(fā)熱為目的，例如電爐、電熨斗、電飯鍋、電烙鐵等.(2)非純電阻用電器：電流通過用電器是以轉(zhuǎn)化為熱能以外的形式的能為目的，發(fā)熱不是目的，而是不可避免的熱能損失，例如電動(dòng)機(jī)、電解槽、給

5、蓄電池充電、日光燈等.【特別提醒】電功和電熱的區(qū)別(1)在純電阻電路中，電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，電功等于電熱，即：W=UIt=I2Rt=是通用的，沒有區(qū)別，同理P=UI=I2R=也無區(qū)別.(2)在非純電阻電路中，電路消耗的電能，即W=UIt分為兩部分，一大部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能；另一小部分不可避免地轉(zhuǎn)化為電熱Q=I2Rt，這里W=UIt不再等于Q=I2Rt，應(yīng)該是W=E其他+Q，電功就只能用W=UIt計(jì)算，電熱就只能用Q=I2Rt計(jì)算.P電=P其他+P熱即IU=P其他+I2R.三、電阻的連接1.串聯(lián)與并聯(lián) 類型特點(diǎn)串 聯(lián) 電 路并 聯(lián) 電 路電 流I=I1=I2=InI=I1+I2+In電 壓U1

6、=U2=U3=Un總電阻R總=R1+R2+Rn 1/R總=1/R1+1/R2+1/Rn 功率分配P1/R1=P2/R2=Pn/Rn=I2P1R1=P2R2=PnRn=U22.電壓表、電流表的改裝(1)電流表G(表頭)：表頭的內(nèi)阻Rg、滿偏電流Ig、滿偏電壓Ug三者的關(guān)系是Ug=IgRg.(2)電壓表及大量程電流表的改裝.改裝成電壓表改裝成大量程電流表原 理串聯(lián)電阻分壓并聯(lián)電阻分流改裝原理圖分壓電阻或者分流電阻改裝后電表的內(nèi)阻RV=Rg+RxRg【特別提醒】關(guān)于電阻串、并聯(lián)的幾個(gè)結(jié)論1.串聯(lián)電路的總電阻大于電路中任意一個(gè)電阻，并聯(lián)電路的總電阻小于電路中任意一條支路的電阻.2.串聯(lián)電路中任意一個(gè)電

7、阻變大(或變小)時(shí)，總電阻變大(或變小)，并聯(lián)電路中任意一個(gè)電阻變大(或變小)時(shí)，總電阻變大(或變小).3.串聯(lián)電路中增加(或減少)電阻個(gè)數(shù)時(shí)，總電阻變大(或變小)，并聯(lián)電路中增加(或減少)支路條數(shù)，總電阻變小(或變大).4.一種典型的極值電路：如圖電路所示，試討論滑動(dòng)頭P由a向b滑動(dòng)過程中RAB怎樣變化？由于故當(dāng)R1+RaP=R2+RPb時(shí)，RAB最大，即當(dāng)P：ab時(shí)，RAB是先增大后減小.注意：上述結(jié)論成立的條件是：0|R1-R2|R3如果：(1)R1-R2R3,則當(dāng)P：ab時(shí)，RAB將一直變小.(2)R2-R1R3，則當(dāng)P：ab時(shí)，RAB將一直增大. 四、閉合電路的歐姆定律1.閉合電路歐

8、姆定律(1)內(nèi)容.閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比.(2)表達(dá)式.I= (電流的決定式，適用于純電阻電路).E=U+Ir(電壓關(guān)系式，適用于任意電路).(3)路端電壓U與外電阻R的關(guān)系.外電路斷路時(shí)(R等于無窮大)，I=0，U外= E .外電路短路時(shí)(R=0)，I=,U內(nèi)=E.(4)路端電壓跟電流的關(guān)系.關(guān)系式：U=E-Ir .U-I圖象：縱軸截距為E，斜率的絕對值為r.2.電源的功率和效率(1)電源的功率(電源的總功率):PE=EI (2)電源的輸出功率(外電路的功率)：P出=UI電源的輸出功率：，可見電源輸出功率隨外電阻變化的圖線如圖所示，而當(dāng)內(nèi)外電阻相等

9、時(shí)，電源的輸出功率最大，為。(3)電源內(nèi)部消耗的功率Pr=I2r(4)電源的效率：【特別提醒】1.直流電路動(dòng)態(tài)分析的步驟(1)先確定外電路的電阻R如何變化，根據(jù)閉合電路歐姆定律再確定電路的總電流如何變化.(2)由U內(nèi)=I內(nèi)r，確定電源的內(nèi)電壓如何變化.(3)由U外=E-U內(nèi)，確定路端電壓如何變化.(4)由部分電路歐姆定律、串并聯(lián)電路的特點(diǎn)確定某一支路兩端電壓的變化以及通過各支路的電流如何變化.2.電路故障的類型(1)短路:電路被短路后電路中有電流通過(電流表有示數(shù))，被短路兩點(diǎn)之間沒有電壓(電壓表無示數(shù)).(2)斷路:電路斷路部分沒有電流通過(電流表無示數(shù))，斷路兩點(diǎn)之間有電壓,斷路同側(cè)導(dǎo)線兩

10、點(diǎn)之間無電壓.【方法技巧】電路故障問題分析電路故障分析是綜合考查學(xué)生電路知識(shí)、電流表、電壓表特點(diǎn)以及電路中的物理量的規(guī)律等知識(shí)的一種類型題，也是考查學(xué)生解決實(shí)驗(yàn)中可能遇到的實(shí)際問題的能力的好形式.電路故障常見的情況是斷路和短路，下面以只存在一處故障為例說明故障判斷的方法.1.電路故障狀態(tài)特點(diǎn)斷路狀態(tài)的特點(diǎn)短路狀態(tài)的特點(diǎn)電源電壓不為零而電流為零；若外電路某兩點(diǎn)之間的電壓不為零，則這兩點(diǎn)間有斷點(diǎn)，而這兩點(diǎn)與電源連接部分無斷點(diǎn)有電流通過電路而電壓為零2.故障分析方法 (1)儀器檢測法.斷點(diǎn)故障的判斷：用電壓表與電源并聯(lián)，若有電壓時(shí)，再逐段與電路并聯(lián)，若電壓表指針偏轉(zhuǎn)，則該路段中有斷點(diǎn).短路故障的判斷

11、：用電壓表與電源并聯(lián)，若有電壓時(shí)，再逐段與電路并聯(lián)，當(dāng)電壓表示數(shù)為零時(shí)，該電路被短路;當(dāng)電壓表示數(shù)不為零時(shí)，則該電路不被短路或不完全被短路. (2)排除法:如果電路發(fā)生某種故障，尋求故障發(fā)生在何處時(shí)，可將整個(gè)電路劃分為若干部分；然后逐一假設(shè)某部分電路發(fā)生故障，運(yùn)用電路規(guī)律進(jìn)行正向推理，推理結(jié)果若與題干中所述物理現(xiàn)象不符合，則故障不是發(fā)生在這部分電路；若推理結(jié)果與題干中所述物理現(xiàn)象符合，則故障可能發(fā)生在這部分電路，直到找出發(fā)生故障的全部可能為止. （2012浙江）25、（22分）為了提高自行車夜間行駛的安全性，小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一種“閃爍”裝置，如圖所示，自行車后輪由半徑r1=5.010-2m的金屬

12、內(nèi)圈、半徑r2=0.40m的金屬內(nèi)圈和絕緣輻條構(gòu)成。后輪的內(nèi)、外圈之間等間隔地接有4根金屬條，每根金屬條的中間均串聯(lián)有一電阻值為R的小燈泡。在支架上裝有磁鐵，形成了磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.10T、方向垂直紙面向外的“扇形”勻強(qiáng)磁場，其內(nèi)半徑為r1、外半徑為r2、張角=/6。后輪以角速度=2 rad/s相對于轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。若不計(jì)其它電阻，忽略磁場的邊緣效應(yīng)。（1）當(dāng)金屬條ab進(jìn)入“扇形” 磁場時(shí)，求感應(yīng)電動(dòng)勢E，并指出ab上的電流方向；（2）當(dāng)金屬條ab進(jìn)入“扇形” 磁場時(shí)，畫出“閃爍”裝置的電路圖；（3）從金屬條ab進(jìn)入“扇形” 磁場開始，經(jīng)計(jì)算畫出輪子轉(zhuǎn)一圈過程中，內(nèi)圈與外圈之間電勢差Uab-t圖象；

13、（4）若選擇的是“1.5V、0.3A”的小燈泡，該“閃爍”裝置能否正常工作？有同學(xué)提出，通過改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B、后輪外圈半徑r2、角速度和張角等物理量的大小，優(yōu)化前同學(xué)的設(shè)計(jì)方案，請給出你的評價(jià)。2.（2011全國）（15分）（注意：在試題卷上答題無效）如圖，兩根足夠長的金屬導(dǎo)軌ab、cd豎直放置，導(dǎo)軌間距離為L，電阻不計(jì)。在導(dǎo)軌上端并接2個(gè)額定功率均為P、電阻均為R的小燈泡。整個(gè)系統(tǒng)置于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與導(dǎo)軌所在平面垂直?，F(xiàn)將一質(zhì)量為m、電阻可忽略不計(jì)的金屬棒MN從圖示位置由靜止開始釋放。金屬棒下落過程中保持水平，且與導(dǎo)軌接觸良好。已知某時(shí)刻后兩燈泡保持正常發(fā)光。重力加速度為g。求：

14、MNacLbd（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??；（2）燈泡正常發(fā)光時(shí)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)速率。 （09年北京卷23）單位時(shí)間內(nèi)流過管道橫截面的液體體積叫做液體的體積流量（以下簡稱流量）。由一種利用電磁原理測量非磁性導(dǎo)電液體（如自來水、啤酒等）流量的裝置，稱為電磁流量計(jì)。它主要由將流量轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的傳感器和顯示儀表兩部分組成。傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示，圓筒形測量管內(nèi)壁絕緣，其上裝有一對電極和c,a,c間的距離等于測量管內(nèi)徑D，測量管的軸線與a、c的連接放像以及通過電線圈產(chǎn)生的磁場方向三者相互垂直。當(dāng)導(dǎo)電液體流過測量管時(shí)，在電極a、c的間出現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢E，并通過與電極連接的儀表顯示出液體流量Q。設(shè)磁場均勻恒定，磁感應(yīng)

15、強(qiáng)度為B。（1）已知，設(shè)液體在測量管內(nèi)各處流速相同，試求E的大小（去3.0）（2）一新建供水站安裝了電磁流量計(jì)，在向外供水時(shí)流量本應(yīng)顯示為正值。但實(shí)際顯示卻為負(fù)值。經(jīng)檢查，原因是誤將測量管接反了，既液體由測量管出水口流入，從如水口流出。因?yàn)橐鸭訅撼錆M管道。不便再將測量管拆下重裝，請你提出使顯示儀表的流量指示變?yōu)檎钡暮啽惴椒?；?）顯示儀表相當(dāng)于傳感器的負(fù)載電阻，其阻值記為 a、c間導(dǎo)電液體的電阻r隨液體電阻率色變化而變化，從而會(huì)影響顯示儀表的示數(shù)。試以E、R。r為參量，給出電極a、c間輸出電壓U的表達(dá)式，并說明怎樣可以降低液體電阻率變化對顯示儀表示數(shù)的影響。 （09年廣東物理18）.如圖（a

16、）所示，一個(gè)電阻值為R ，匝數(shù)為n的圓形金屬線與阻值為2R的電阻R1連結(jié)成閉合回路。線圈的半徑為r1 . 在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖線如圖（b）所示。圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0 . 導(dǎo)線的電阻不計(jì)。求0至t1時(shí)間內(nèi)（1）通過電阻R1上的電流大小和方向；（2）通過電阻R1上的電量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量。 【精選名題巧練】 1(2013年北京四中模擬)一臺(tái)小型電動(dòng)機(jī)在3 V電壓下工作，用此電動(dòng)機(jī)提升所受重力為4 N的物體時(shí)，通過它的電流是0.2 A在30 s內(nèi)可使該物體被勻速提升3 m若不計(jì)除電動(dòng)機(jī)線圈生熱之外的能量損

17、失，求：(1)電動(dòng)機(jī)的輸入功率；(2)在提升重物的30 s內(nèi)，電動(dòng)機(jī)線圈所產(chǎn)生的熱量；(3)線圈的電阻2、（2013上海市嘉定區(qū)模擬）如圖a所示的電路中，滑動(dòng)變阻器總電阻R=20，定值電阻R0=5。由一個(gè)電源電動(dòng)勢6V、內(nèi)阻可在120之間調(diào)節(jié)的特殊電源供電。（1）圖b所示的電路實(shí)物圖中缺了一根導(dǎo)線，請將此導(dǎo)線補(bǔ)畫在圖上（白色小圈為滑動(dòng)變阻器的接線柱）。（2）將電源內(nèi)阻調(diào)為r1=1，滑片P從上端A移動(dòng)到下端B的過程中，流過PB段的電流如何變化（不需要說明理由）？為了保證使用過程中的安全，理論上滑動(dòng)變阻器的線圈額定電流不小于多少？（3）若將滑片P固定在滑動(dòng)變阻器正中間，調(diào)節(jié)內(nèi)阻，求電源的最大輸出功

18、率。某同學(xué)認(rèn)為，內(nèi)阻調(diào)節(jié)到與此時(shí)的外電阻相同時(shí)，電源有最大輸出功率。該同學(xué)的想法是否正確？若正確，按該同學(xué)的思路求出結(jié)果；若不正確，說明理由并求出正確結(jié)果。3.（2013衡水中學(xué)模擬）如圖所示，兩條平行的金屬導(dǎo)軌MP、NQ間距L=0.5m，導(dǎo)軌平面與水平面夾角為，設(shè)導(dǎo)軌足夠長導(dǎo)軌處在與導(dǎo)軌平面垂直的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2. 0T，與導(dǎo)軌上端相連的電池的電動(dòng)勢E=4.5V，內(nèi)阻r=0.4，水平放置的導(dǎo)體棒ab的電阻R0=1.5，兩端始終與導(dǎo)軌接觸良好，且能沿導(dǎo)軌無摩擦滑動(dòng)，與導(dǎo)軌下端相連的電阻R1=1.0，與單刀雙擲開關(guān)觸點(diǎn)“2”相連的電阻R2=1.0，電路中其它電阻不計(jì)當(dāng)S與觸點(diǎn)“1”接

19、通時(shí)，導(dǎo)體棒剛好保持靜止?fàn)顟B(tài)求：（1）勻強(qiáng)磁場的方向；（2）S與觸點(diǎn)“1”接通時(shí)，導(dǎo)體棒的發(fā)熱功率；（3）當(dāng)開關(guān)S與觸點(diǎn)“2”接通后，導(dǎo)體棒的最大速度 代入數(shù)據(jù)，求得 vm = 3.6m/s 4.（2013河南十校聯(lián)考）某同學(xué)利用圖甲所示裝置測定某小電動(dòng)機(jī)的效率。分別用電壓傳感器和電流傳感器測量電動(dòng)機(jī)的輸入電壓和輸入電流。當(dāng)重物勻速上升時(shí)用位移傳感器測得重物上升的位移與時(shí)間的關(guān)系圖線如圖乙所示，而電壓傳感器的示數(shù)為3.30V，電流傳感器的示數(shù)為0.14A。重物的質(zhì)量為0.05kg，取g=10m/s2。則該小電動(dòng)機(jī)在2.402.80s時(shí)間內(nèi)的效率為多少？5.四川省“十二五”水利發(fā)展規(guī)劃指出，若按

20、現(xiàn)有供水能力測算，我省供水缺口極大，蓄引提水是目前解決供水問題的重要手段之一某地要把河水抽高20 m，進(jìn)入蓄水池，用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)效率為80%的皮帶，帶動(dòng)效率為60%的離心水泵工作工作電壓為380 V，此時(shí)輸入電動(dòng)機(jī)的電功率為19 kW，電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為0.4 .已知水的密度為1103 kg/m3，重力加速度取10 m/s2.求：(1)電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻消耗的熱功率；(2)將蓄水池蓄入864 m3的水需要的時(shí)間(不計(jì)進(jìn)、出水口的水流速度)6現(xiàn)測量一銅芯導(dǎo)線的電阻率，用米尺測出其長度為L，用螺旋測微器測得其直徑為D，用多用電表測得其電阻值約為1 ，為提高測量的精度，需從下列器材中挑選一些元件，設(shè)計(jì)電路

21、，重新測量這段導(dǎo)線(圖中用Rx表示)的電阻A電源E(電動(dòng)勢為6.0 V，內(nèi)阻不計(jì))B電壓表V1(量程為00.6 V，內(nèi)阻約為2 k)C電壓表V2(量程為06.0 V，內(nèi)阻約為6 k)D電流表A1(量程為00.6 A，內(nèi)阻約為1 )E電流表A2(量程為03.0 A，內(nèi)阻約為0.1 )F滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值5 ，額定電流1.0 A)G滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值10 ，額定電流0.2 A)H定值電阻R0(阻值為9 )I開關(guān)S一個(gè)，導(dǎo)線若干(1)如圖14甲所示是該實(shí)驗(yàn)小組用螺旋測微器對銅線直徑的測量，其讀數(shù)是_ (2)為提高實(shí)驗(yàn)精度，要求電表的偏轉(zhuǎn)不小于其量程的，某同學(xué)設(shè)計(jì)了部分電路如圖乙所示，請你

22、在此基礎(chǔ)上將電路補(bǔ)充完整，使實(shí)驗(yàn)可以完成(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)電壓表選_，電流表選_，滑動(dòng)變阻器選_(只填代號(hào))(4)若在測量時(shí)，電壓表示數(shù)為U，電流表示數(shù)為I，則該銅芯導(dǎo)線所用材料的電阻率的表達(dá)式為_.7如圖18所示，A為電解槽，M為電動(dòng)機(jī)，N為電爐子，恒定電壓U12 V，電解槽內(nèi)阻rA2 ，當(dāng)S1閉合，S2、S3斷開時(shí)，電流表A示數(shù)為6 A；當(dāng)S2閉合，S1、S3斷開時(shí)，A示數(shù)為5 A，且電動(dòng)機(jī)輸出功率為35 W；當(dāng)S3閉合，S1、S2斷開時(shí)，A示數(shù)為4 A求：(1)電爐子的電阻及發(fā)熱功率各多大？(2)電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻是多少？(3)在電解槽工作時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為多少？8如圖19所示電路中，已知電阻R12 ，R25 ，燈泡L標(biāo)有“3 V1.5 W”字樣，電源內(nèi)阻r1 ，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為Rx.當(dāng)滑片P滑至a端時(shí)，電流表的示數(shù)為1 A，此時(shí)燈泡L恰好正常發(fā)光求：(1)當(dāng)滑片P滑至b端時(shí)，電流表的示數(shù)；(2)當(dāng)滑動(dòng)變阻器Pb段的電阻為0.5Rx時(shí)，變阻器上消耗的功率某同學(xué)的部分解答如下：燈L的電