2020高考物理二轮复习专题09恒定电流讲含解析

恒定电流考点大纲要求考纲解读1.欧姆定律Ⅱ1.电路中的电流、电压、电功和电功率的计算常与交流电、电磁感应等部分知识结合考查．2.部分电路的欧姆定律与闭合电路的欧姆定律是电学中的基本规律，以这两个定律为中心展开的串并联电路、闭合电路的动态分析、含电容电路分析等也时常出现在选择题中.2.电阻定律Ⅰ3.电阻的串联、并联Ⅰ4.电源的电动势和内阻Ⅱ5.闭合电路的欧姆定律Ⅱ6.电功率、焦耳定律Ⅰ纵观近几年高考试题，预测2019年物理高考试题还会考：1、非纯电阻电路的分析与计算，将结合实际问题考查电功和电热的关系．能量守恒定律在电路中的应用，是高考命题的热点，多以计算题或选择题的形式出现．2、应用串、并联电路规律、闭合电路欧姆定律及部分电路欧姆定律进行电路动态分析，稳态、动态含电容电路的分析，以及电路故障的判断分析，多以选择题形式出现．3、通过对电路的动态分析、电路故障的检测，来考查学生对基本概念、规律的理解和掌握．考向01电阻定律欧姆定律焦耳定律及电功率1.讲高考（1）考纲要求理解欧姆定律、电阻定律、焦耳定律的内容，并会利用进行相关的计算与判断；会用导体的伏安特性曲线I－U图象及U－I图象解决有关问题；能计算非纯电阻电路中的电功、电功率、电热．（2）命题规律非纯电阻电路的分析与计算，将结合实际问题考查电功和电热的关系．能量守恒定律在电路中的应用，是高考命题的热点，多以计算题或选择题的形式出现．案例1．【2016·上海卷】电源电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的能力，因此：（）A．电动势是一种非静电力B．电动势越大，表明电源储存的电能越多C．电动势的大小是非静电力做功能力的反映D．电动势就是闭合电路中电源两端的电压【答案】C【考点定位】电动势【方法技巧】本题需要理解电动势的物理意义，电源电动势在闭合电路中的能量分配。案例2．【2015·安徽·17】一根长为L，横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ。棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流、自由电子定向运动的平均速率为v。则金属棒内的电场强度大小为：（）A．22meLvB．2mSnevC．ρnevD．evSL【答案】C【解析】UIR，I=neSv，LRS，UEL，联立得E=ρnev，故选C。考点：考查电路和电场知识【规律总结】考查公式组合，公式组合在高中物理的考察是很多的，哪几个容易组合出题，要总结出来，记在心里，当看到类似的的题时，就联想它们案例3．【2015·上海·12】重粒子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发生+5价重离子束，其电流强度为51.210A，则在1s内发射的重离子个数为（）：（）A．123.010B．131.510C．137.510D．143.7510【答案】B【考点定位】电流的定义【名师点睛】本题考查了电流的定义式，意在考查考生的理解能力。本题要特别注意“+5价重离子束”的意思。2．讲基础（1）电阻定律①电阻的定义式：IUR②电阻定律：SLR③电阻率物理意义：反映导体导电性能的物理量，是导体材料本身的属性．电阻率与温度的关系：金属的电阻率随温度升高而增大；半导体的电阻率随温度升高而减小；（2）部分电路欧姆定律①公式：RUI②适用条件：适用于金属导体和电解质溶液导电，适用于纯电阻电路．（3）电功、电热、电功率①电功的公式：W＝qU＝IUt(适用于任何电路)；电流做功的实质：电能转化成其他形式能的过程．②电功率公式：P=IU(适用于任何电路)．（4）焦耳定律①公式：Q=I2Rt.②热功率：P=I2R.3．讲典例案例1．用电流表和电压表测量电阻Rx的阻值．如图所示，分别将图（a）和（b）两种测量电路连接到电路中，按照（a）图时，电流表示数为4.50mA，电压表示数为2.50V；按照（b）图时，电流表示数为5.00mA，电压表示数为2.40V，比较这两次结果，正确的是A．电阻的真实值更接近556Ω，且大于556ΩB．电阻的真实值更接近556Ω，且小于556ΩC．电阻的真实值更接近480Ω，且大于480ΩD．电阻的真实值更接近480Ω，且小于480Ω【答案】B【解析】考点：伏安法侧电阻。【名师点睛】本题考查了伏安法侧电阻的实验误差问题；解题的关键是熟悉安培表内接法与外接法，明确误差来源，知道安培表内接法电阻测量值等于安培表与待测电阻电阻值之和，外接法电阻测量值等于安培表与待测电阻并联的电阻.【趁热打铁】下列关于电源电动势的说法中，正确的是（）A．在某电池的电路中每通过2C的电量，电池提供的电能是4J，那么这处电池的电动势是0.5VB．电源的路端电压增大时，其电源电动势一定也增大C．无论内电压和外电压如何变化，其电源电动势一定不变D．电源的电动势越大，电源所能提供的电能就越多【答案】C【解析】试题分析：由电动势的定义式有，该电池的电动势是故A错误；电源的电动势指非静电力将其他形式的能转化为电能的本领，由电源本身决定，与外电路无关，无论内电压和外电压如何变化，其电源的电动势一定不变，故B错误，C正确；电源的电动势在数值上等于移送单位电荷量所做的功，不能说电动势越大，电源所能提供的电能就越多，故D错误，本题选C。知识点:电源电动势考点：电源电动势。【名师点睛】电源电动势表征在电源内部非静电力移动电荷做功，把其他形式的能转化为电能的本领的物理量，例如一节干电池的电动势，物理意义是指电路闭合后，电流通过电源，每通过1C的电荷，干电池就把1.5J的化学能转化为电能。案例2．如图所示电路，已知电源电动势为E，内阻为r，R0为固定电阻，当滑动变阻器R的触头向下移动时，下列论述不正确的是（）A．灯泡L一定变亮B．电流表的示数变小C．电压表的示数变小D．R0消耗的功率变小【答案】C【解析】考点：电路的动态分析【名师点睛】此题是关于电路的动态分析问题；关键是搞清电路的结构，先分析变化的电阻的阻值变化情况，然后分析整个电路的电阻变化，再分析整个电路的电流计路端电压的变化，最后回到电路的各个部分，所谓的“局部-整体-局部”的分析思路.【趁热打铁】如图所示电路中，电源电动势为E，电源内阻为r，串联的固定电阻为R2，滑动变阻器的总电阻为R1，电阻大小关系为R1=R2=r，则在滑动触头从a端移动到b端的过程中，下列描述中正确的是（）A．电路中的总电流先增大后减小B．电路的路端电压先增大后减小C．电源的输出功率先增大后减小D．滑动变阻器R1上消耗的功率先减小后增大【答案】B【解析】4．讲方法（1）导体的伏安特性曲线①线性元件：伏安特性曲线是通过坐标原点的直线的电学元件，适用于欧姆定律．②非线性元件：伏安特性曲线是曲线的电学元件，不适用于欧姆定律．③I－U图象中的点表示“状态”点，该点与原点连线的斜率表示电阻的倒数，切线的斜率不是电阻的倒数。（2）电功、电热、电功率和热功率①电功是电能转化为其他形式能（内能、机械能、化学能等）的量度；电热是电能转化为内能的量度．计算电功时用公式W＝IUt，计算电热时用公式Q＝I2Rt.②从能量转化的角度来看，电功和焦耳热之间的数量关系是W≥Q、UIt≥I2Rt.纯电阻电路：如电炉等构成的电路，电流做功将电能全部转化为内能，此时有W＝Q.计算时可任选一公式：非纯电阻电路：如含有电动机、电解槽等的电路，电流做功除将电能转化为内能外，还转化为机械能、化学能等，此时有WQ.电功只能用公式W＝UIt来计算，焦耳热只能用公式Q＝I2Rt来计算．对于非纯电阻电路，欧姆定律不再适用．③处理非纯电阻电路的计算问题时，要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电功＝电热＋其他能量”寻找等量关系求解．5．讲易错【题目】有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4A；若把电动机接入2.0V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0A。求电动机正常工作时的输出功率多大？如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？【答案】输出功率;发热功率【正解】【错因】电动机不转时是纯电阻电路，由欧姆定律可以求出电动机线圈的电阻；电动机正常工作时是非纯电阻电路，根据P=UI求出总功率，根据P=I2R求出热功率，总功率与热功率之差是电动机的输出功率；电动机的转子突然被卡住时为纯电阻用电器，根据求出电动机的发热功率。（2）电动机的转子突然被卡住时，此时相当于纯电阻，发热功率为：.点睛：本题主要考查了电动机问题，电动机属于非纯阻电路，要注意电功率的计算，欧姆定律的应用时与纯阻的区别。考向02电路的基本规律闭合电路欧姆定律1.讲高考（1）考纲要求熟练掌握串、并联电路的特点，并能分析、计算；理解闭合电路欧姆定律，并能进行电路的动态分析和计算．（2）命题规律应用串、并联电路规律、闭合电路欧姆定律及部分电路欧姆定律进行电路动态分析，稳态、动态含电容电路的分析，以及电路故障的判断分析，多以选择题形式出现．案例1．【2016·全国新课标Ⅱ卷】阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E（内阻可忽略）连接成如图所示电路。开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2。Q1与Q2的比值为：（）A．25B．12C．35D．23【答案】C【考点定位】闭合电路的欧姆定律、电容器【名师点睛】此题是对闭合电路欧姆定律及电容器问题的考查；解题关键是要搞清电路的结构，画出等效电路图，搞清电容器两端的电压是哪个电阻两端的电压，然后根据Q=CU求解电容器的带电荷量。案例2．【2016·上海卷】（多选）如图所示电路中，电源内阻忽略不计。闭合电键，电压表示数为U，电流表示数为I；在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中：（）A．U先变大后变小B．I先变小后变大C．U与I比值先变大后变小D．U变化量与I变化量比值等于R3【答案】BC【考点定位】欧姆定律、闭合电路欧姆定律、电路动态分析【方法技巧】由于电源内阻不计，从图示需要判断出电压表示数不变，再分析滑片滑动过程中电阻的变化情况，根据欧姆定律可以分析电流表示数，进而可以分析所有选项。案例3．【2016·江苏卷】（多选）如图所示的电路中，电源电动势为12V，内阻为2Ω，四个电阻的阻值已在图中标出．闭合开关S，下列说法正确的有：（）A．路端电压为10VB．电源的总功率为10WC．a、b间电压的大小为5VD．a、b间用导线连接后，电路的总电流为1A【答案】AC【考点定位】闭合电路的欧姆定律【方法技巧】重点是掌握闭合电路的欧姆定律，注意电路的连接方式，a、b间用导线连接后，外电路的连接发生改变。2．讲基础（1）串、并联电路的特点①特点对比串联并联电流I＝I1＝I2＝…＝InI＝I1＋I2＋…＋In电压U＝U1＋U2＋…＋UnU＝U1＝U2＝…＝Un电阻R＝R1＋R2＋…＋Rn1R＝1R1＋1R2＋…＋1Rn②几个常用的推论串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻．并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻，且小于其中最小的电阻．无论电阻怎样连接，每一段电路的总耗电功率P总是等于各个电阻耗电功率之和．无论电路是串联还是并联，电路中任意一个电阻变大时，电路的总电阻变大．（2）闭合电路欧姆定律①公式：rREI（只适用于纯电阻电路）；（适用于所有的电路）②路端电压U与电流I的关系式：U＝E－Ir.③U－I图象如图所示．当电路断路即I＝0时，纵坐标的截距为电源电动势图线的斜率的绝对值为电源的内阻．3．讲典例案例1．在如图所示的电路中，R1＝2Ω，R2＝R3＝4Ω，当开关S接a时，R2上消耗的电功率为4W，当开关S接b时，电压表示数为4.5V，试求：(1)开关S接a时，通过电源的电流和电源两端的电压；(2)开关S接b时，电源的电动势和内电阻；(3)当开关S接c时，通过R2的电流．【答案】(1)1A;4V（2）6V；（3）0.5A【解析】（3）当电开关S接c时，通过R2的电流为：A考点：闭合电路的欧姆定律【名师点睛】本题首先要理解短路的意义，灵活选取灵活功率公式，运用闭合电路欧姆定律和欧姆定律结合求解。