【物理】2020届二轮复习专题九恒定电流作业

【物理】2020届二轮复习专题九恒定电流作业

专题九　恒定电流 ‎『经典特训题组』‎ ‎1. 一根长为L，横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ，棒内单位体积内自由电子数为n，电子的质量为m、电荷量为e，在棒两端加上恒定的电压U，金属棒内自由电子定向移动的平均速率为(　　)‎ A. B. C．neρL D. 答案　A 解析　根据电流的微观表达式可知I＝nevS，由欧姆定律可得I＝，根据电阻定律可得R＝ρ，联立可得v＝，故A正确。‎ ‎2. (多选)某一热敏电阻其阻值随温度的升高而减小，在一次实验中，将该热敏电阻与一小灯泡并联，通电后各自的电流I随所加的电压U变化的图线如图所示，M为两元件的伏安特性曲线的交点。则关于热敏电阻和小灯泡的下列说法中，正确的是(　　)‎ A．图中图线b是小灯泡的伏安特性曲线，图线a是热敏电阻的伏安特性曲线 B．图中图线a是小灯泡的伏安特性曲线，图线b是热敏电阻的伏安特性曲线 C．图线中的M点，表示该状态小灯泡的电阻大于热敏电阻的阻值 D．图线中M点对应的状态，小灯泡的功率与热敏电阻的功率相等 答案　AD 解析　热敏电阻电阻值随温度升高而减小，电压增大，电流增大，‎ 电流热效应增强，温度升高，所以图线上电压越大的点对应电阻越小，与原点连线应越远离U轴，故图线a表示热敏电阻伏安曲线，小灯泡电阻为金属热电阻，其大小随温度升高而增大，电压越大的点与原点连线应越靠近U轴，所以图线b表示小灯泡的伏安特性曲线，A正确，B错误；M点处，小灯泡和热敏电阻的I、U都相同，根据R＝可得，此时它们的电阻相等，根据P＝UI可得，此时它们的功率相等，故C错误，D正确。‎ ‎3．用电压表检查如图电路中的故障，测得Uad＝5.0 V，Ucd＝0 V，Ubc＝0 V，Uab＝5.0 V，则此故障可能是(　　)‎ A．L断路 B．R断路 C．R′断路 D．S断路 答案　B 解析　由Ucd＝0 V，Ubc＝0 V可知电路为断路故障(电路中无电流)，由测得Uad＝5.0 V和Uab＝5.0 V可知，b、d两点等电势，电键S、灯泡L、电阻R′均为通路，所以故障可能是R断路，正确选项为B。‎ ‎4．电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比。在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图所示，图中U为路端电压，I为干路电流，a、b为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为ηa、ηb，由图可知ηa、ηb的值分别为(　　)‎ A.、 B.、 C.、 D.、 答案　D 解析　根据效率的定义可得电源效率η＝＝，E为电源的电动势，根据图象可知Ua＝，Ub＝，所以ηa、ηb的值分别为、，D正确。‎ ‎5. 某电池对纯电阻供电的输出功率P随电流I变化的图象如图所示，则下列说法正确的是(　　)‎ A．该电源的电动势E＝2 V B．该电源的内阻r＝1 Ω C．若I＝2 A时，则外电阻R＝1 Ω D．同一输出功率P可对应两个不同的电流I1、I2，即对应两个不同的外电阻R1、R2，且r＝R1·R2‎ 答案　A 解析　对于电源，输出功率P＝EI－I2r＝－r2＋，当I＝时，输出功率最大，为P＝，结合图象，有＝2，＝2，联立计算得出E＝2 V，r＝0.5 Ω，所以A正确，B错误；若I＝2 A，根据闭合电路欧姆定律，有I＝，计算得出R＝0.5 Ω，故C错误；结合图象，同一输出功率P可对应两个不同的电流I1、I2，即对应两个不同的外电阻R1、R2，有2R1＝2R2，计算得出r2＝R1·R2，故D错误。‎ ‎6．在如图所示的电路中，E为电源电动势，r为电源内阻，R1和R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器。当R2的滑动触点在a端时，合上开关S，此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U。现将R2的滑动触点向b端移动，则三个电表示数的变化情况是(　　)‎ A．I1增大，I2不变，U增大 B．I1减小，I2增大，U减小 C．I1增大，I2减小，U增大 D．I1减小，I2不变，U减小 答案　B 解析　R2的滑动触点向b端移动时，R2的阻值减小，外电路的总电阻减小，电路中总电流I增大，路端电压U(U＝E－Ir)减小，由R3两端电压(IR3)增大可知R1两端电压减小(U1＝U－IR3)，I1减小，I2增大(I2＝I－I1)，所以三个电表示数的变化情况是I1减小，I2增大，U减小，正确选项是B。‎ ‎7. (多选)如图所示的电路中，电池的电动势为E，内阻为r，电路中的电阻R1、R2和R3的阻值都相同。在开关S处于闭合状态下，若将开关S1由位置1切换到位置2，则(　　)‎ A．电压表的示数变大 B．电池内部消耗的功率变大 C．电阻R2两端的电压变大 D．电池的效率变大 答案　BC 解析　若将开关S1由位置1切换到位置2，外电路电阻减小，电源输出电流I增大，路端电压U减小，电压表的示数变小，A错误；电池内部消耗的功率P内＝I2r变大，B正确；设R1＝R2＝R3＝R，S接1时，流过R2的电流I2＝‎ ·＝；S切换到2时，流过R2的电流I2′＝·＝，流过R2的电流变大，电阻R2两端的电压变大，C正确；电池的效率η＝变小，D错误。‎ ‎8. 如图所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P从最高端向下滑动时(　　)‎ A．电压表V读数先变大后变小，电流表A读数变大 B．电压表V读数先变小后变大，电流表A读数变小 C．电压表V读数先变大后变小，电流表A读数先变小后变大 D．电压表V读数先变小后变大，电流表A读数先变大后变小 答案　A 解析　当滑动变阻器的滑动触头P从最高端向下滑动时，外电路电阻先增大后减小，路端电压先变大后变小，电压表V读数先变大后变小；P从最高端滑到中点的过程中，电流表所在支路分得的电压增大，电阻减小，故电流增大，P从中点继续往下滑时，并联部分电压减小，电路中总电流增大，并联部分无电流表的支路中电流由于电阻增大而减小，故电流表所在支路电流增大，即整个过程电流表A读数变大，A正确。‎ ‎9. (多选)如图所示，C为平行板电容器，C中有一带电液滴刚好静止，M点接地，开始时开关K闭合。下列说法正确的有(　　)‎ A．液滴带负电 B．若将开关K断开，液滴将向上运动 C．若只让C的上极板向上移动，液滴可能打到上极板 D．若滑动触头P向上移动，电容器上极板的电势将升高 答案　AB 解析　由图可知，C上极板带正电荷，下极板带负电荷，C中电场方向向下，带电液滴受电场力向上，液滴带负电，A正确；若将开关断开，则C两端的电压升高，C中场强增大，液滴所受电场力增大，液滴向上运动，B正确；若只让C的上极板向上移动，而C两端的电压不变，则C中的场强减小，液滴所受电场力减小，液滴向下运动，C错误；若滑动触头P向上移动，则电阻R接入电路的电阻减小，UR减小，UC减小，而M点保持接地，则上极板电势降低，D错误。‎ ‎10．在如图甲所示电路中，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动的过程中，四个理想电表的示数都发生变化。图乙中三条图线分别表示了三个电压表示数随电流表示数变化的情况，以下说法错误的是(　　)‎ A．图线a表示的是电压表V3的示数随电流表示数变化的情况 B．图线c表示的是电压表V2的示数随电流表示数变化的情况 C．此过程中电压表V1示数的变化量ΔU1和电流表示数变化量ΔI的比值变大 D．此过程中电压表V2示数的变化量ΔU2和电流表示数变化量ΔI的比值不变 答案　C 解析　由电路图甲得，V1测路端电压U1，V2测R1两端电压U2，V3测R2两端电压U3。若电源无内阻，则V1不随电流变化，与图乙矛盾，则电源存在内阻r。滑动触头P向上滑动，则R2减小，电路总电阻减小，回路电流增大。因U3＝E－I(R1＋r)，I增大，则U3减小，且U3＝IR2，当R2减小为零时，U3为零，所以图乙中图线a表示电压表V3的示数随电流表示数变化的情况，即A正确；因 R1不变，电流增大，则U2增大，所以图乙中图线c表示电压表V2的示数随电流表示数变化的情况，即B正确；因U1＝E－Ir，U1′＝E－I′r，则ΔU1＝－rΔI，所以ΔU1和ΔI的比值不变，即C错误；因U2＝IR1，则ΔU2＝R1ΔI，则ΔU2和ΔI的比值不变，即D正确。‎ ‎11．若氢原子的核外电子绕核做半径为r的匀速圆周运动，则其角速度ω＝________；电子绕核的运动可等效为环形电流，则电子运动的等效电流I＝________。(已知电子的质量为m，电量为e，静电力常量用k表示)‎ 答案　 　 解析　由k＝mω2r，解得ω＝ 。由电流定义式得I＝，又T＝联立解得I＝ 。‎ ‎『真题调研题组』‎ ‎1．(2016·上海高考)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 解析　电动势是反映电源通过非静电力做功将其他形式的能转化为电势能本领的物理量，电动势越大说明这种转化本领越强，但不能说明储存的电能越多，故A、B错误，而C正确；闭合电路中电源两端电压是路端电压，电源内阻不可忽略时，该电压大小小于电源电动势，故D错误。‎ ‎2．(2019·江苏高考)如图所示的电路中，电阻R＝2 Ω。断开S后，电压表的读数为3 V；闭合S后，电压表的读数为2 V，则电源的内阻r为(　　)‎ A．1 Ω B．2 Ω C．3 Ω D．4 Ω 答案　A 解析　当S断开后，电压表读数为U＝3 V，可知电源电动势E＝3 V；当S闭合后，电压表读数为U′＝2 V，由闭合电路欧姆定律知E＝U′＋Ir，且I＝，整理得电源内阻r＝＝1 Ω，A正确。‎ ‎3. (2016·江苏高考)(多选)如图所示的电路中，电源电动势为12 V，内阻为2 Ω，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10 V B．电源的总功率为10 W C．a、b间电压的大小为5 V D．a、b间用导线连接后，电路的总电流为1 A 答案　AC 解析　由题图知外电路的总电阻为10 Ω，回路总电阻R总为12 Ω，根据闭合电路欧姆定律可求干路电流I＝＝1 A，所以路端电压为U外＝IR外＝10 V，所以A正确；电源的总功率P＝IE＝12 W，故B错误；根据并联电路的特点可求流过a、b电流均为0.5 A，所以Uba＝0.5×(15－5) V＝5 V，故C正确；a、b间用导线连接后，根据电路的连接可求外电路电阻为7.5 Ω，回路总电阻R总′为9.5 Ω，I′＝≈1.3 A，所以D错误。‎ ‎4．(2016·全国卷Ⅱ)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. B. C. D. 答案　C 解析　根据等效电路，开关S断开时，电容器的电压U1＝·R×＝E，得Q1＝CU1；S闭合时，U2＝·R＝E，Q2＝CU2，故＝＝，故选C。‎ ‎5. (2016·上海高考)(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 解析　据题意，由于电源内阻不计，电压表的示数总是不变，故A错误；滑片滑动过程中，总电阻的阻值先增大后减小，电压不变，所以电流表示数先减小后增加，U与I比值为接入电路的R1与R2的总电阻，是先变大后变小，故B、C正确；由于电压表示数没有变化，故D错误。‎ ‎6. (2018·江苏高考)(多选)如图所示，电源E对电容器C充电，当C两端电压达到80 V时，闪光灯瞬间导通并发光，C放电。放电后，闪光灯断开并熄灭，电源再次对C充电，这样不断地充电和放电，闪光灯就周期性地发光。‎ 该电路(　　)‎ A．充电时，通过R的电流不变 B．若R增大，则充电时间变长 C．若C增大，则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大 D．若E减小为85 V，闪光灯闪光一次通过的电荷量不变 答案　BCD 解析　电容器充电时两端电压不断增大，所以电源与电容器极板间的电势差不断减小，因此通过R的电流变小，A错误；当电阻R增大时，充电电流变小，电容器所充电荷量不变的情况下，充电时间变长，B正确；若C增大，根据Q＝CU，电容器的电荷量增大，所以放出的电荷量增大，闪光灯闪光一次通过的电荷量增大，C正确；当电源电动势为85 V时，电源给电容器充电，电容器两端电压仍能达到80 V，所以闪光灯仍然能发光，闪光一次通过的电荷量不变，D正确。‎ ‎『模拟冲刺题组』‎ ‎1．(2019·湖北武汉二模)2019年3月19日，复旦大学科研团队宣称已成功制备出具有较高电导率的砷化铌纳米带材料，据介绍该材料的电导率是石墨烯的1000倍。电导率σ就是电阻率ρ的倒数，即σ＝。下列说法正确的是(　　)‎ A．材料的电导率越小，其导电性能越强 B．材料的电导率与材料的形状有关 C．电导率的单位是 D．电导率大小与温度无关 答案　C 解析　材料的电导率越小，电阻率越大，则其导电性能越弱，A错误；材料的电阻率与材料的形状无关，则电导率与材料的形状无关，B错误；根据R＝‎ ρ，则σ＝＝，则电导率的单位是＝，C正确；材料的电阻率与温度有关，则电导率大小与温度有关，D错误。‎ ‎2．(2019·陕西八校高三4月联考)如图所示，电源电动势为E，内阻为r，电路中的R1为光敏电阻(其阻值随光照强度增大而减小)，R2为定值电阻，电压表与电流表均为理想电表。当开关S闭合时，下列说法正确的是(　　)‎ A．增大光照强度，电流表示数变小 B．增大光照强度，电压表示数变小 C．减小光照强度，R2消耗的功率变大 D．减小光照强度，电源的总功率变大 答案　B 解析　当光照强度增大时，光敏电阻的阻值减小，回路总电阻减小，则由闭合电路欧姆定律可得，电路中总电流增大，由U＝E－Ir可知，路端电压减小，故电压表示数减小，A错误，B正确；当光照强度减小时，光敏电阻的阻值增大，总电阻增大，则由闭合电路欧姆定律可得，电路中总电流减小，结合P＝I2R2可知，R2消耗的功率变小，C错误；由C分析可知，减小光照强度，电路中总电流减小，由P＝EI可知电源的总功率减小，D错误。‎ ‎3．(2019·辽宁省沈阳市一模)某同学将一闭合电路电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图中的a、b、c所示，则下列判断正确的是(　　)‎ A．直线a表示电源内部的发热功率随电流I变化的图线 B．曲线b表示电源的总功率随电流I变化的图线 C．曲线c表示电源的输出功率随电流I变化的图线 D．电源的电动势E＝3 V，内电阻r＝2 Ω 答案　C 解析　由电源消耗总功率和电源内部消耗功率表达式PE＝EI，Pr＝I2r可知，a是直线，表示的是电源消耗的总功率PE，b是开口向上的抛物线，表示的是电源内电阻上消耗的功率Pr，c表示外电阻的功率即为电源的输出功率PR＝EI－I2r，所以A、B错误，C正确；由图可知，当短路时电流为2 A，总功率PE＝EI＝6 W，则可知电源电动势为：E＝3 V，其内阻为：r＝＝ Ω＝1.5 Ω，故D错误。‎ ‎4．(2019·四川自贡高三一诊)(多选)如图所示的电路中，R1、R2为定值电阻，R3为可变电阻，C为电容器，电源电动势为E，内阻为r，电压表与电流表均为理想电表。在可变电阻R3的滑片由a端向b端滑动的过程中，下列说法中正确的是(　　)‎ A．电流表的示数减小 B．电压表的示数减小 C．电容器的电荷量逐渐减少 D．电源的输出功率一定增大 答案　BC 解析　可变电阻R3的滑片由a端向b端滑动的过程中，R3的阻值减小，总电阻减小，回路总电流I变大，则电流表的示数变大，电源内阻及R1上的电压变大，由闭合电路欧姆定律可知电压表示数减小，A错误，B正确；电容器两端的电压变小，可知电容器带电量变小，C正确；由于不知道电源内阻与外电阻的关系，故不能确定电源输出功率的变化，D错误。‎ ‎5．(2019·江苏南通一模)导体中的电流是这样产生的：当在一根长度为l、横断面积为S，单位体积内自由电荷数为n的均匀导体两端加上电压U，导体中出现一个匀强电场，导体内的自由电子(－e)受匀强电场的电场力作用而加速，‎ 同时由于与阳离子碰撞而受到阻碍，这样边反复碰撞边向前移动，可以认为阻碍电子运动的阻力大小与电子移动的平均速率v成正比，即可以表示为kv(k是常数)，当电子所受电场力与阻力大小相等时，导体中就形成了恒定电流，则该导体的电阻是(　　)‎ A. B. C. D. 答案　A 解析　由题意可知当电场力与阻力相等时形成恒定电流，则有e＝kv，解得v＝，则导体中的电流I＝nevS＝，则由欧姆定律可得R＝＝，A正确。‎ ‎6．(2019·江苏宿迁一调)如图所示，小灯泡的规格为“6 V　3 W”，R3＝4 Ω，电源内阻r＝1 Ω，闭合开关S，灯泡L正常发光，电压表示数为零，电流表示数为1 A，电表均为理想电表，则电源电动势E和电源输出功率P分别为(　　)‎ A．E＝8 V，P＝6 W B．E＝8 V，P＝7 W C．E＝9 V，P＝8 W D．E＝9 V，P＝9 W 答案　C 解析　由题意可知，路端电压：U＝ILR3＋UL＝ V＝8 V，由公式：E＝U＋Ir＝(8＋1×1) V＝9 V，则电源的输出功率为：P出＝IU＝8 W，故C正确。‎ ‎7．(2019·北京房山区二模)对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。如图所示：一段横截面积为S、长为l的金属电阻丝，单位体积内有n个自由电子，每一个电子电量为e。该电阻丝通有恒定电流时，两端的电势差为U，‎ 假设自由电子定向移动的速率均为v。‎ ‎(1)求导线中的电流I；‎ ‎(2)有人说“导线中电流做功，实质上就是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功”。这种说法是否正确，通过计算说明；‎ ‎(3)为了更好地描述某个小区域的电流分布情况，物理学家引入了电流密度这一物理量，定义其大小为单位时间内通过单位面积的电量。若已知该导线中的电流密度为j，导线的电阻率为ρ，试证明：＝jρ。‎ 答案　(1)I＝neSv　(2)正确，说明见解析 ‎(3)证明见解析 解析　(1)电流的定义式I＝，在t时间内，通过导线横截面的电荷量Q＝nSvte，因此I＝neSv。‎ ‎(2)这种说法正确。‎ 在电路中，导线中电流做功为：W＝UIt 在导线中，恒定电场的场强E＝，‎ 导体中全部自由电荷为：q＝nSle 导线中的恒定电场对自由电荷力做的功：‎ W′＝qEvt＝qvt＝nSelvt＝nSevUt 又因为I＝neSv，则W′＝UIt＝W 故“导线中电流做功，实质上就是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功”是正确的。‎ ‎(3)由欧姆定律：U＝IR 由电阻定律：R＝ρ 则U＝Iρ，则有：＝ρ 电流密度的定义：j＝＝ 故＝jρ。‎ ‎『热门预测题组』‎ ‎1．(2019·江苏七市二模)(多选)检测煤气管道是否漏气通常使用气敏电阻传感器。某气敏电阻的阻值随空气中煤气浓度增大而减小，某同学用该气敏电阻R1设计了图示电路，R为变阻器，a、b间接报警装置。当a、b间电压高于某临界值时，装置将发出警报。则(　　)‎ A．煤气浓度越高，a、b间电压越高 B．煤气浓度越高，流过R1的电流越小 C．煤气浓度越低，电源的功率越大 D．调整变阻器R的阻值会影响报警装置的灵敏度 答案　AD 解析　煤气浓度越高气敏电阻R1阻值越小，电路总电阻越小，由闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流I越大，电阻两端电压U＝IR变大，即a、b间电压越高，故A正确，B错误；煤气浓度越低，气敏电阻R1越大，电路总电阻越大，电路中的电流I越小，电源功率P＝EI越小，故C错误；调整变阻器R的阻值会改变煤气浓度一定时a、b间的电压，会影响报警器的灵敏度，故D正确。‎ ‎2．(2019·四川资阳二诊)如图所示，电源电动势E＝1.5 V，内电阻r＝0.5 Ω，滑动变阻器R1的最大电阻Rm＝5.0 Ω，定值电阻R2＝2.0 Ω，C为平行板电容器，其电容为3 μF。将开关S与a接触，则(　　)‎ A．当R1的阻值增大时，R2两端的电压减小 B．当R1接入电路阻值为0.5 Ω时，R1消耗的功率最大 C．将开关从a接向b，流过R3的电流流向为d→c D．将开关从a接向b，待电路稳定，流过R3的电荷量为9×10－3 C 答案　A 解析　增大R1的阻值，R总增大，I总减小，流过R2的电流减小，R2两端的电压减小，所以A正确；将R2与电源看做等效电源，当R1＝R2＋r＝2.5 Ω时，R1消耗的功率最大，所以B错误；开关接a时，电容器左极板带负电，开关接b时，左极板带正电，所以流过R3的电流流向为c→d，因此C错误；因R1接入的阻值未知，不能求出电容器上电压的变化，故不能求出流过R3的电荷量，所以D错误。‎