专题十 恒定电流【专题检测】A组一、选择题1.(2019广东湛江一中模拟,14)某兴趣小组调查一条河流的水质情况,通过计算结果表明,被污染的河里一分钟内有相当于6C的正离子和-9C的负离子向下游流去,则取样时这条河流的等效电流大小和方向分别是( )A.0.25A 顺流而下 B.0.05A 逆流而上C.0.25A 逆流而上 D.0.05A 顺流而下答案 B 通过横截面的总电荷量是两种离子电荷量之和,所以在1min内向下通过横截面的总电荷量应为:q=6C-9C=-3C,可得电流:I==A=0.05A,方向与河水流动的方向相反,即电流的方向逆流向上;故B正确,A、C、D错误。2.(2020北京西城一模,10)如图1所示,用充电宝为一手机电池充电,其等效电路如图2所示。在充电开始后的一段时间t内,充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的,设手机电池的内阻为r,则时间t内( )A.充电宝输出的电功率为UI+I2rB.充电宝产生的热功率为I2rC.手机电池产生的焦耳热为tD.手机电池储存的化学能为UIt-I2rt答案 D 试题以用充电宝为一手机电池充电为情境,考查电功与电功率等必备知识,主要考查理解能力、推理能力,体现了科学推理的学科素养,突出对基础性考查要求。充电宝的输出电压U、输出电流I,所以充电宝输出的电功率为UI,故A错误;充电宝内的电流也是I,但其内阻未知,所以产生的热功率不一定为I2r,故B错误;电池产生的焦耳热为I2rt,故C错误;电能转化为化学能和热能,电池储存的化学能为UIt-I2rt,故D正确。解题关键 充电宝给手机电池充电是非纯电阻电路,其充电和放电过程是电能和化学能转化的过程,根据能量守恒求解。3.(2019湖南郴州质检一,6)如图所示,电源电动势为E,内阻为r,两电压表可看成理想电表,当闭合开关,将滑动变阻器的滑片由右端向左端滑动时,下列说法中正确的是( )
A.小灯泡L1、L2均变暗B.小灯泡L1变亮,V1表的读数变大C.小灯泡L1变暗,V1表的读数变小D.小灯泡L2变亮,V2表的读数不变答案 C 由题图知,滑动变阻器与小灯泡L1并联后与小灯泡L2串联,电压表V1测量路端电压,电压表V2测量小灯泡L2两端的电压。将滑动变阻器的滑片由右向左滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,滑动变阻器与小灯泡L1并联的电阻变小,外电路总电阻变小,路端电压变小,电压表V1的读数变小。由闭合电路欧姆定律可知,干路电流变大,小灯泡L2变亮,电压表V2的读数变大。小灯泡L1两端的电压U1=E-I(r+)变小,小灯泡L1变暗。故A、B、D错误,C正确。4.(2019河北精英中学二调,7)如图所示,电源电动势E=10V,内阻r=1Ω。闭合开关S后,标有“8V 12W”的灯泡恰能正常发光。电动机M线圈的电阻R0=4Ω,则下列说法正确的是( )A.电源的输出功率为14WB.流过电动机的电流为1AC.电动机输出功率为3WD.通电5秒钟电动机产生80J的热量答案 C 由题意知,并联部分电压为U=8V内电压为U内=E-U=2V总电流I==2A电源的输出功率P出=UI=16W故A错误;流过灯泡的电流I1==1.5A则流过电动机的电流I2=I-I1=0.5A电动机的热功率P0=R0=1W5s内电动机产生的热量Q=P0t=5J故B、D错误;电动机的总功率P=UI2=4W电动机的输出功率P机=P-P0=3W故C正确。审题指导 不管是纯电阻还是非纯电阻电路,求热功率都可以用P热=I2R。5.(2019河北百校联盟二联,6)(多选)如图所示,电源的电动势为E,内阻为r,R1、R2、R3为定值电阻(阻值均大于电源内阻r),R为滑动变阻器,A为理想电流表,V为理想电压表。开关S闭合,一带电油滴P静止在平行金属板之间,当滑动变阻器的滑片向a端移动时,下列说法正确的是( )A.电源的输出功率逐渐减小B.电压表和电流表的读数都变小C.油滴P将向上运动
D.R1和R3的功率都变小答案 AC 当滑动变阻器的滑片向a端移动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,电路中的总电流变小,电源的内电压、R1两端的电压都变小,则并联部分电压变大,通过R3的电流变大,则通过R2的电流变小,即电流表的读数变小,R2两端电压变小,则电压表的读数变大,选项B错误;由题意可知,外电路总电阻大于电源的内阻r,当外电阻增大时,电源的输出功率逐渐减小,选项A正确;电容器两端的电压与R3两端的电压相等,都变大,P向上运动,选项C正确;R1两端电压变小,功率变小,通过R3的电流变大,R3的功率变大,选项D错误。6.(2020部分区期末)(多选)在如图所示的电路中,电源电动势为E,其内阻为r,L1、L2、L3为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变),P为滑动变阻器的滑动触头,K1、K2为开关。K1闭合,则下列说法中正确的是( )A.将K2闭合,小灯泡L1变暗B.将K2闭合,小灯泡L3变暗C.在K2处于闭合状态下,向右滑动触头P,小灯泡L1变亮D.在K2处于闭合状态下,向右滑动触头P,小灯泡L2变亮答案 AD 试题以复杂电路的动态变化为情境,考查学生闭合电路欧姆定律等必备知识,主要考查理解能力、推理论证能力,体现了物理观念、科学思维的学科素养,突出对综合性、应用性的考查要求。将K2闭合,则外电路电阻减小,总电阻减小,总电流变大,小灯泡L3变亮,灯泡L3以及内阻上电压变大,并联部分的电压减小,灯泡L1两端电压减小,即小灯泡L1变暗,选项A正确,B错误。在K2处于闭合状态下,向右滑动触头P,则R阻值变大,总电阻变大,总电流减小,灯泡L3以及内阻上电压变小,并联部分的电压变大,即小灯泡L2变亮;通过小灯泡L2的电流变大,则L1支路的电流减小,即小灯泡L1变暗,选项C错误,D正确。7.(2019杨村三中检测,11)如图所示,R1、R2为定值电阻,L为小灯泡,R3为光敏电阻(照射光强度越大,电阻越小),闭合开关,当照射光的强度增大时 ( )A.电压表的示数减小B.小灯泡的功率增大C.R2中的电流增大D.电路的路端电压增大答案 B 当照射光强度增大时,光敏电阻的阻值减小,外电路总电阻减小,电路中的总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可得,电路中干路电流增大,故R1两端的电压增大,即电压表的示数增大;干路电流增大,E=U内+U外,U内增大,U外减小,即路端电压减小;又U外=UR1+UR2,由于R1两端电压增大,所以R2两端电压减小,所以IR2减小,即R2中的电流减小;又由于I干=IR2+IL,I干增大,所以IL增大,由P=I2R可以知道,小灯泡消耗的功率增大。故A、C、D错误,B正确。二、非选择题8.(2020部分区一模)(1)在测量由两节干电池串联组成的电池组的电动势和内电阻实验中,除待测电池组、开关和导线外,还有下列器材供选用:A.电压表:量程0~3V,内阻约30kΩ
B.电压表:量程0~15V,内阻约150kΩC.电阻箱:阻值范围0~999.9ΩD.滑动变阻器:阻值范围0~20Ω(1)请你设计一个实验电路,要求测量尽量准确;应该选用的实验器材是 ,把电路图画在虚线框内; (2)在此实验中用图像法来处理数据,以为横轴,为纵轴,若此图线与纵轴的截距为c,斜率为k,则电池组的电动势为 ,内电阻为 。 答案 (1)AC 电路图见解析 (2) 解析 试题以测量电源电动势和内阻为情境,考查学生闭合电路欧姆定律等必备知识,主要考查推理论证能力、实验探究能力,体现了科学探究、科学思维的学科素养,突出对综合性、应用性的考查要求。(1)两节干电池串联,电动势约为3V,则电压表选择A;实验需要计算电流,故需要电阻箱,故选C;实验电路图如图所示:(2)根据闭合电路欧姆定律E=U+r,整理得=·+,故k=,c=,则电池组的内电阻为,电动势为。B组一、选择题1.(2020浙江金华十校联考,9)有一种“电测井”技术,用钻头在地上钻孔,在钻孔中进行电特性测量,可以反映地下的有关情况。如图所示为一钻孔,其形状为圆柱体,半径为10cm,设里面充满浓度均匀的盐水,其电阻率ρ=0.314Ω·m,在钻孔的上表面和底部加上电压,测得U=100V,I=100mA,π取3.14,则该钻孔的深度为( ) A.50m B.100m C.1000m D.2000m答案 B 盐水柱的电阻R==1000Ω,由电阻定律R=ρ,横截面积S=πr2=3.14×10-2m2,联立解得h=100m,故A、C、D错误,B正确。故选B。2.(2020浙江台州中学统练,5)某研究性学习小组描绘了三种电学元件的伏安特性曲线,如图所示,下列判断中正确的是( )
丙A.图甲反映该电学元件的导电性能随电压的增大而增强B.图乙反映该电学元件的导电性能随温度的升高而增强C.图丙反映该电学元件加正向电压和反向电压时导电性能一样D.图丙反映该电学元件如果加上较高的反向电压(大于40V)时,反向电流才急剧变大答案 D 本题以电学元件的伏安特性曲线为情境,以图像为载体,考查电学基本规律。考查考生读取图像信息的能力,体现了物理观念、科学思维的学科素养。由题图甲可知随着电压增加图线斜率不变,即该元件电阻阻值的倒数不变,阻值不变,导电性能不变,故A错误;由题图乙可知随着电压增加图线与原点连线的斜率变小,该元件电阻阻值的倒数变小,阻值增加,导电性能随电压的增大而减弱,但无法判断导电性能随温度的变化情况,故B错误;由题图丙可知,当正向电压很小时,电流较大,而反向电压很大时,电流也较小,故导电性能不一样,故C错误;根据题图丙可知该电学元件如果加上较高的反向电压(大于40V)时,反向电流才急剧变大,故D正确。故选D。二、非选择题3.(20205·3原创)如图甲为某热敏电阻阻值随温度变化的图像,其中温度在-30℃~100℃之间变化。某同学用该热敏电阻RT制作测温装置。为实现测温,他根据伏安法测量热敏电阻阻值,然后根据图像读出温度。为测量北京冬季室外温度,可供使用的器材有:电压表V1(量程为0~3V,内阻约为5kΩ);电压表V2(量程为0~5V,内阻约为10kΩ);电流表A1(量程为0~10mA,内阻约为100Ω);电流表A2(量程为0~200μA,内阻约为1000Ω);电源(电动势为3V,内阻不计);滑动变阻器R(最大阻值为20Ω);开关S;导线若干。甲(1)综合以上信息,请你帮助该实验小组设计出科学合理的测量热敏电阻阻值的电路图,其中电压表应选用 (填“V1”或“V2”),电流表应选用 (填“A1”或“A2”),将测量电路图画在方框内。 (2)根据热敏电阻的阻值随温度变化的特点,可以制成测温仪表,某同学设计了如图乙所示电路,电路元件有电源(电动势为3V,内阻不计)、毫安表(量程0~1.5mA、内阻不计)、滑动变阻器(R1最大阻值2kΩ、R2最大阻值500Ω)、开关、导线。实验中选用的滑动变阻器为 (填“R1”或“R2”),使用时先使A、B直接接在一起,调整滑动变阻器,使毫安表达到满偏,在毫安表此位置标注温度约为 ℃,此后滑动变阻器阻值不改变。接入热敏电阻,不同温度对应表盘温度,则越靠近刻度盘右端表示的温度越 (填“高”或“低”)。毫安表示数为0.15mA处温度约为 ℃。
乙答案 (1)V1 A2 电路如图所示 (2)R1 100(90~105均正确) 高 -4解析 (1)冬季北京室外温度约零下10摄氏度,热敏电阻阻值约24kΩ,是大电阻,电源电动势确定,则最大电流I==125μA,电压表选择V1,电流表选择A2,并采用电流表内接法测电阻,电路图如答案图所示。(2)毫安表需要达到满偏,所以回路电阻R==2000Ω,所以滑动变阻器选择R1;当A、B接在一起,相当于热敏电阻阻值为零,此时温度约为100℃;根据闭合电路欧姆定律I=,电流小RT大,说明温度低,所以电流大说明温度高。根据前面公式,当I=0.15mA时,RT=18kΩ,根据图像,温度约为-4℃。思路点拨 高考试题逐步从解题向解决问题转变,学生也应该调动自己所学知识分析问题。北京冬季温度应该在零下,根据这个条件和图像判断出该电阻的大致范围,进而选择器材和测量电路。结合闭合电路欧姆定律或套用欧姆表原理可轻松解决后续问题。
