高二物理恒定电流试题答案及解析
高二物理恒定电流典型例题2
2010年高二物理恒定电流典型例题第一节 欧姆定律典型例题1——电流的计算（1）在金属导体中，若10s 内通过横截面的电量为10C ，则导体中的电流为I =___________A ；（2）某电解槽横截面积为0.5m 2，若10s 内沿相反方向通过横截面的正负离子的电量均为10C ，则电解液中的电流为I =___________A ．分析解答：（1）根据电流的定义式t q I =得到10s 内通过横截面积的电流为1A ．（2）正负粒子的电量均为10库，则10s 内通过横截面积的总电量为20库．典型例题2——关于等效电流的计算氢原子的核外只有一个电子，设电子在离原子核距离为R 的圆轨道上做匀速圆周运动．已知电子电量为e ，运动速率为v ．求电子绕核运动的等效电流多大？分析解答：所谓等效电流，就是把电子周期性地通过圆周上各处形成的电流看成持续不断地通过圆周上各处时所形成的电流．取电子运动轨道上任一截面，在电子运动一周的时间T 内，通过这个截面的电量e =q ，由圆周运动知识知：v R T π2=,根据电流强度的定义式得R v t q I π2e e ===．典型例题3——由比例法求解电流当导体两端的电压变为原来的1/2时、流过导体的电流减少0.5A ，则当导体两端的电压增为原来的两倍时，流过导体的电流多大？分析解答：本题中涉及到的未知量较多，可由欧姆定律建立方程组求解；因为对一定的导体其电阻是一定的，所以由欧姆定律知，导体中的电流强度与导体两端的电压成正比，故本题也可用比例法求解．解法一：设导体电阻为R ，原来两端电压为U ，通过导体的电流强度为I ，由欧姆定律得： R U I = (1)当导体两端电压为U /2时，根据电流强度的定义式得：=-5.0I RU 2/…………(2) 当导体两端电压为2V 时，设导体的电流为'I ,则有：R U T 2'=…………(3) 将R U 看成未知量，由（1）（2）（3）联立求解得：'I =2A解法二：设原来导体两端的电压为U ，导体的电流为I ，倒替两端的电压为2U 时，导体的电流为'I ，因为U I ∝，所以可以得：2/5.0U U I I =-…………(1) UU I I 2'=…………(2) 联立求解得：'I =2A典型例题4——关于示波器的电子枪发射的电子电流在示波器的示波管中，当电子枪射出的电流达A μ6.5时，电子枪每秒内发射的电子数有多少？电流的方向如何？（已知电子带负电，电荷量C e 19106.1-⨯=）【解析】在时间t 内电子枪发射出的电荷量：It Ne Q ==， 所以：e Q N =e It =196106.11106.5--⨯⨯⨯=13105.3⨯=（个）． 由于电子带负电，因此电流方向与电子的运动方向相反．典型例题5——关于欧姆定律的简单应用电路中有一段导体，给它加上3V 的电压时，通过它的电流为mA 2，可知这段导体的电阻为________Ω；如果给它两端加2V 的电压，则通过它的电流为______mA ；如果在它两端不加电压，它的电阻为_______Ω． 【解析】由欧姆定律R U I =得：)(150010233Ω=⨯==-I U R ． 导体的电阻不随所加的电压变化，并与是否通电无关，所以当V 2=U 时：15002=I )(1033.13A -⨯=)mA (33.1=．在不加电压时，电阻仍为Ω1500．典型例题6——关于电流和电阻关于电流和电阻，下列说法中正确的是（ ）A ．电流的方向与导体中电荷的定向移动方向相同B ．金属导体温度升高时，由于自由电子的热运动加剧，所以电流增大C ．由I U R /=可知，I 一定时，导体的电阻 R 与 U 成正比，U 一定时，R 与I 成反比D ．对给定的导体，比值I U /是个定值，反映导体本身的一种性质【解析】电流可以是正电荷定向移动形成，也可以是负电荷定向移动形成，电流方向规定为正电荷定向移动的方向，与负电荷定向移动的方向相反．电荷的热运动是无规则的，不能形成电流．电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量，由导体本身决定，与是否通电无关．正确选项为D ．典型例题7——关于伏安特性曲线有两段导体，它们的伏安特性曲线分别为下图中的1、2所示，则两段导体的电阻之比=21:R R ______；当两段导体中的电流相等时，他们的电压之比=21:U U ______；当两段导体两端的电压相等时，通过他们的电流强度之比=21:I I ________．【解析】在U —I 图线上，电阻等于图线斜率的倒数，)(21051010331Ω=⨯⨯=∆∆=--I U R ， )(3210151010332Ω=⨯⨯=--R ，1:3:21=R R ， 由欧姆定律得，电流相等时：1:3::2121==R R U U ；电压相等时：3:1::1221==R R I I （这也可以从图线上直接查得）第二节 电阻定律 电阻率典型例题1——关于电阻的计算有一段粗细均匀的导线．电阻是4Ω，把它对折起来作为一条导线用，电阻是多大？如果把它均匀拉长到原来的两倍，电阻又是多大？分析解答．由知，当ρ不变时，电阻R 随L 、S 而变化．由于导线的体积不变．因此，当对折起来后，2'L L =；S S 2'=；当均匀拉长后，L L 2''=；2''S S =设导线电阻率为ρ，原长L ，原核截面积为S ，则Ω==4SL R ρ 当导线对折后，其长2'L L =；横截面积S S 2'=,所以导线电阻为：Ω==1'''S L R ρ 当导线拉长后，其长L L 2''=；横截面积2''S S =，所以导线电阻为：Ω==16''''''S L R ρ 典型例题2——欧姆定律一条粗细均匀的导线长1200m ，在其两端加上恒定的电压时，测得通过它的电流为0.5A 如剪去一段后，在剩余部分的两端加同样的恒定电压时，通过它的电流为0.6A ．则剪去的导线长度有多少？分析解答：由于电压恒定，根据欧姆定律可以算出原导线与剩余部分导线的电阻比，再根据电阻定律算出原导线与剩余导线的长度之比，这样就可以求出剪去的导线的长度．设原导线长为L ，电阻为R ，剩余部分的长度为'L ,电阻为'R ，根据欧姆定律得：''R I IR U == 56''==I I R R 根据电阻定律得S L R ρ=；S L R ''ρ=．56''==L L R R ． 由上式可得m 100065'==L L ，由此可知，剪去的长度为：m 200'=-=L L L x ．典型例题3——关于材料的电阻率关于材料的电阻率，下列说法正确的是（）A ．把一根长导线截成等长的三段，则每段的电阻率都是原来的3/1．B ．材料的电阻率随温度的升高而增大．C ．纯金属的电阻率较合金的电阻率小．D ．电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大．【解析】电阻率是材料本身的一种电学特性，与导体的长度，横截面积无关，金属材料的电阻率随温度升高而增大，而半导体材料则相反，合金的电阻率比纯金属的电阻车大电阻率大，电阻率大表明材料的导电性能差，不能表明对电流的阻碍作用一定大，因为物理全电阻才是反映对电流阻碍作用的大小，而电阻还跟导体的长度、横截面积有关．正确选项为C ．典型例题4——关于白炽灯使用实际伏安特性曲线一个标有“220V ，60W ”的白炽灯泡，加上的电压U 由零逐渐增大到220V ，在此过程中电压U 和电流I 的关系可用图线表示，在留给出的四个图中，肯定不符合实际情况的是（ ）【解析】白炽灯泡是靠通电的钨丝在高温下发光的．加在灯泡上的电压由零逐渐增大到额定电压220V 的过程中，通过钨丝的电流也随着增大，单位时间内产生的热量也增大，钨丝不断地升温，他的电阻率增大，由于钨丝的长度和横截面积一定，所以电阻在增大．在U —I 图象中，图线的斜率表示电阻的大小，斜卓越大表示电阻越大，根据斜率的变化情况可判断出A 、C 、D 肯定与实际不符．本例最容易误选B 、C 、D ，认为灯泡的电阻为定位．平常解题时，为了解题的方便，往往假设灯丝的电阻不变，这与实际不符．如果对于锰钢合金和锌钢合金，图A 更符合实际，因为他们的电阻车几乎不随温度变化．典型例题5——由电阻定律判断用电线路短路区如图所示，相距km 80=L 的A 、B 两地之间，架设两条导线，每条导线的电阻Ω=400AB R ，若在两地间的C 处发生短路，现在A 端接入电源、电压表和电流表，电压表示数为10V ，电流表示数为mA 40，求C 处离A 地多远？【解析】从A 地到C 处两根导线的总电阻AC R 可由欧姆定律得：)(2501040103Ω=⨯==-I U R AC 设A 地到C 处的距离为L '，根据电阻定律有：L L R R AC AB '=:)2(: 解得： )km (258040022502=⨯⨯=='AB AC R R L 典型例题6——由电阻定律判断使用保险丝的规格某电路需要20A 的保险丝，但手边只有用同种材料制成的“15A ”和“5A ”两种型号的保险丝，他们的规格如表所示，问能否将这两种保险丝取等长的两段并联后用于该电路中？说明其理由．【解析】这两段等长的保险丝横截面积之比：4:1:21=S S ，由电阻定律SL R ρ=得电阻之比：1:4::2121==S S R R ， 并联接入电路后两端的电压相等，由欧姆定律得通过的电流之比：4:1::2121==R R I I ．即第2根保险丝中的实际电流是第1根中的4倍，而额定电流只是第1根的3倍，所以不能这样来使用． 第三节 电功和电功率典型例题1——对于纯电阻电路电功率公式的灵活运用为了使电炉消耗的电功率减小到原来的一半，应采取下列哪些措施．（ ）A 、保持电阻不变，使电流减半B 、保持电阻不变，使电压减半C 、保持电炉两端电压不变，使其电阻减半D 、使电压和电阻备减半分析解答：电炉是纯电阻电器，电功率可表示为：R I RU UI P 22=== 电阻一定时，使电流减半，由R I P 2=知，电功率减为原来的1/4，可见A 错；同理，使电压减半，由RU P 2=知，电功率也为原来的1/4，故B 错．当电压不变，电阻减半时，由RU P 2=知，电功率变为原来的2倍，可见C 错． 由RU P 2=知，当U 和R 各减半时，电功率变为原来的1/2，可见D 正确． 答：正确答案为D ． 注意：本题中，当电阻不变，电压减半时，由R U I =知，通过电炉的电流也减半；当电阻不变，电流减半时，由RU I =知，加在电炉两端的电压也减半．根据UI P =知，A 、B 均错误．典型例题2——关于用电器正常工作时的有关物理量的求解如图所示，灯L 上标有200W 字样，电动机D 上标有2000W 字样，当在A 、B 两端加上220V 电压时，灯和电动机均正常工作，求：电灯正常工作时的电阻．分析解答：因为电灯是纯电阻用电器，所以电灯正常工作时的功率可表示为R I RU UI P 22===,灯正常工作时P =200W ，根据R I P 2=知，只要求出灯正常工作时的电流，即可求出电灯正常工作时的电阻．对AB 间的所有用电器，利用UI P =可求得电路中的电流强度．整个A 、B 间用电器正常工作的总功率为：W 2200=+=D L AB P P P ，A 、B 两端的电压：U =220V ．根据UI P =得，电路中的电流强度：A 10==AB AB U P I对灯L 由R I P 2=得灯正常工作时的电阻：Ω==22I P R L L 即灯正常工作时的电阻为Ω2．典型例题3——远距离输电为什么必须采用高压问题：远距离输电为什么必须采用高压？分析解答：设施送的电功率为P 且保持不变，输送电压为U ，输电导线的总电阻为R ．不管输电线路末端有何种用电器，UI P =总成立，所以，由UI P =可得输电线上的电流强度U P I =，由于电流的热效应，在输电导线上发热损耗的功率为：R U P R I P 222＝耗= 当P 、R 一定时，U 越大，耗P 越小，故为减小输电线上的热损耗，必须采用高压输电．典型例题4——计算用电器的电功率的适用公式对计算任何用电器的电功率都适用的公式是（ ）A ．R I P 2= B ．R U P 2= C ．UI P = D ．t W P =【解析】电功率计算的普通公式为UI tW P ==，用电器有的是纯电阻用电器（例电炉、电烙铁等），有的是非纯电阻用电器（例电动机、电解槽等），只有是在纯电阻用电器的前提下，才可由RU I =改写电功率的表达式．正确选项为C 、D ． 典型例题5——关于直流电动机的线圈电阻如图所示，用直流电动机提升重物，重物的质量kg 50=m ，电源供电电压为110V ，不计各处摩擦，当电动机以m/s 90.0=v 的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流为5A ，则电动机线圈的电阻为多大？（g 取2m/s 10）【解析】设电动机线圈的电阻为r ，由题意可知，电源提供的电能转化为电动机线圈发热而增加的内能和电动机对外输出的机械能，而电动机输出的机械能用来增加被提升重物的机械能，由能的转化和守恒得：mgv r I UI +=2． 解得电动机线圈的电阻为：)(0.459.010********Ω=⨯⨯-=-=I mgv I U r ． 【讨论】如果电动机的转子被卡住，则通过电动机线圈的电流多大？线圈上的发热功率多大？会造成怎样的结果？典型例题6——关于白炽灯的实际功率一只白炽灯标有“220V ，100W ”的字样，他在正常发光时的电阻多大？当实际电压为55V 时，灯泡的实际功率怎样？【解析】该白炽灯在额定电压下工作正常发光，功率达额定功率100W ．对白炽灯可看成是纯电阻用电器，由UI P =，R U I =得：)(48410022022Ω===P U R ． 当实际电压为55V 时，实际功率：RU R U P '⋅=''='22161． 由于实际电压仅为额定电压的41，因为通过灯泡的电流较小，灯丝的焦耳热功率明显减小，灯丝的温度比正常发光明低得多，所以：R R <'，)W (25.6161=>'P P ． 对于白炽灯，如果题中假设不考虑温度变化对灯丝电阻的影响，可作为电阻值不变来处理，如果题中没有特别说明，这要看具体情况：（1）问题是涉及金属电阻率的有关概念，必须要考虑灯丝电阻随温度的变化；（2）实际电压的变化量相对额定电压来说较大，需要考虑灯丝电阻随温度的变化，实际电压的变化量相对额定电压来说较小．可以认为灯丝电阻不变．典型例题7——关于日常生活月消耗电能某个家庭有“220V ，40W ”的电烙铁一把，“220V ，100W ”的白炽灯一只，“220V ，25W ”的白炽灯两只．“220V ，300W ”的电熨斗一只，若当地的电源电压为210V ，每个用电器平均每天使用h 2，每度电的价格是5.0元，则该家庭一个月（按30天计算）该交纳多少电费？【解析】该家庭全部用电器的额定功率之和：)W (490300225100400=+⨯++=P 由于实际电压比额定电压略低一些，所以把各用电器的电阻值看成是不变的．由：RU P 2= 得实际功率：20)(U U P '=')W (446490)220210(20=⨯=P 一个月（30天）实际消耗的电能：h)kW (76.26230446.0⋅=⨯⨯=⋅'=t P W ． 所以一个月需交纳电费：38.135.076.26=⨯（元）典型例题8——并联电路中的电流、功率按电阻分配将分别标有“Ω100、W 4”和“Ω5.12、W 8”的两电阻并联后接入电路，则电路两端允许加的最高电压为_____V ．干路中允许通过的最大电流为______A ．这一并联电路的额定功率为______W ．【解析】由R U P /2=得两电阻的额定电压分别为20V 和10V ．两电阻并联对两端的电压相等，允许加的最高电压为10V ．两电阻并联的电阻值：2121R R R R R +＝并5.121005.12100+⨯=)(9100Ω=， 故干路中允许通过的最大电流：)A (9.09/1001002===并R U I m ． 这一并联电路的额定功率：)W (9109.02=⨯=⋅=U I P m允许通过的最大电流、电路的额定功率也可用并联电路中电流、功率的分配关系来求．由R I P 2=得两电阻的额定电流分别是A 2.0和A 8.0，当加上最高电压10V 时：A 8.02=I ，1R 中的实际电流：121R R I ='，)A (1.08.01005.122=⨯=I ，)A (9.08.01.021=+=+'=I I I m .1R 的实际功率：121R R P ='，)W (181005.122=⨯=P ，)W (98121=+=+'=P P P 并联电路中的电流、功率均按跟电阻成反比分配，与额定电流、额定功率无关．典型例题9——关于电流表与电压表在电路中的串接如图所示，电源电压V 15=U 不变，电阻Ω=21R 、Ω=32R 、Ω=63R ，则当a 、b 间接一只理想电流表时，电流表的读数为______A ．当a 、b 间接一只理想的电压表时，电压表的读数为________V ．【解析】当a 、b 间接电流表时，电路为2R 与3R 并联后再与1R 串联，电流表的读数为通过3R 的电流，2R 与3R 的并联值：)(26363323223Ω=+⨯=+=R R R R R )(V 5.7153222312323=⨯+=+=U R R R U ， )A (25.165.73233===R U I 当a 、b 间接电压表时，电路为1R 与2R 串联，电压表读数为2R 两端的电压（3R 两端没有电压）．)V (9153232122=⨯+=+=U R R R U 典型例题10——电容器在电路中的连接如图所示，电阻Ω=21R ，Ω=42R ，Ω=63R ．电容F 5μ=C ．电源电压V 6=U 不变，分别求电键S 断开和闭合两种情况下，电路达稳定状态后电容器的带电量和电源对电路提供的功率．【解析】电容器在直流电路中，当电路达稳定状态时，相当于一个断路元件．S 断开时，C 通过3R 接在1R 两端，C 两端的电压为1R 两端的电压：)V (264222111=⨯+=+=U R R R U ， 电容器带电量： )C (10121055611--⨯=⨯⨯==CU Q下板带正电，电源提供的功率：)W (642622121=+=+=R R U P . S 闭合时，C 并接在2R 两端，电容器带电量：22CU Q =212R R R C +⨯=64241056⨯⨯⨯⨯=-5102-⨯=（C ） 上板带正电，电源提供的功率：)W (126662322122=+=++=R U R R U P 典型例题11——可变电阻对路中电流变化趋势的影响如图所示，电源电压U 保持不变，当可变电阻3R 的滑动端P 自左向右滑动的过程中，各电阻两端的电压、通过各电阻的电流分别怎样变化？【解析】分析步骤及要点：（1）确定电路的组成，电路由两部分串联而成，一部分为1R ，另一部分又有两条支路组成，一条支路为4R ，再一条支路为2R 与3R 串联的电路，这条支路的电阻变化（P 向右移动时3R 变小）导致总电阻的减小．（2）由欧姆定律确定阻值不变的部分电路的物理量变化．3R →总电阻R →总电流R UI=→11IR U=即通过1R 的电流增大，1R 端的电压升高．（3）由串、并联电路的特点确定阻值变化的部分电路中物理量的变化（如这部分电路中再包含有阻值不变和变化的电路，仍应先分析阻值不变的电路）．1U →14U U U U -==右→444R U I =；I 、4I →432I I I I -==→222R I U =；右U 、2U →23U U U -=右． 第四节 闭合电路欧姆定律典型例题1——关于电源和直流电路的性质关于电源和直流电路的性质，下列说法正确的是（ ）A ．电源被短路时，放电电流无穷大B ．外电路断路时，路端电压最高C ．外电路电阻值减小时，路端电压升高D ．不管外电路电阻怎样变化，其电源的内、外电压之和保持不变【解析】对一个给定电源，一般认为电动势E 和内阻r 是不变的，电动势在数值上等于内、外电压之和：内外U U E +=，电源短路时，放电电流为r E /，不可能为无穷大，外电路断时，由于：0==Ir U 内， 所以：E U =外．正确选项为BD ．典型例题2——关于电阻的内电阻的求解电动势为2V 的电源跟一个阻值R =9Ω的电阻接成闭合电路，测得电源两端电压为1.8V ，求电源的内电阻．分析解答：电源两端的电压就是路端电压，由于外电路仅一个电阻，因此也就是这个电阻两端的电压．可由部分电路欧姆定律先算出电流强度，再由全电路欧姆定律算出内电阻．通过电阻R 的电流强度为RU I = 由闭合电路欧姆定律Ir U +=ε得电源内电阻Ω=Ω-=-=12.08.12I Ur ε 说明：由于电动势等于内、外电路上电压之和，而通过内、外电路的电流又处处相同，因此也可以根据串联分压的关系求得．典型例题3——可变电阻的阻值变化对电流以及电压的影响如图所示的电路中，当可变电阻R 的值增大时（ ）A 、ab 两点间的电压增大B 、ab 两点间的电压减小C 、通过电阻R 的电流增大D 、通过电阻R 的电流减小分析解答：可变电阻R 的阻值增大；ab 并联部分的电阻增大；整个外电路总电阻增大；电路的总电流I 减小；内电路上电压和电阻1R 的电压都减小；ab 并联部分的电压增大；通过电阻R 的电流增大；通过可变电阻R 的电流减小．答：A 、D ．说明：当电路中某一部分电阻变化时，整个电路各处的电压、电流都会受到影响，可谓“牵一发而动全身”．分析时，应抓住全电路中电源电动势和内阻不变的特点，从总电流的变化依次推理．如果只从孤立的局部电路考虑，R 增大时，ab U 也增大，将无法判断通过R 的电流的变化情况．典型例题4——电源的外特性曲线如图所示为某一电源外电路的伏安特性曲线，由图可知，该电源的电动势为_________V ．内阻为______Ω，外电路短路时通过电源的电流强度为______A ．【解析】图线在纵横上的截距2V 为电源电动势，图线斜率的绝对值：)(4.05.0/0.28.1/Ω=-∆∆＝I U ．为电源的内阻，短路电流：)A (54.0/2/==r E ．【注意】在纵轴（U 轴）不从零开始取值时，横轴（I 轴）上的截距不表示短路电流、但在纵轴上的截距仍为电动势，斜率的绝对值仍为内阻．典型例题5——闭合电路的欧姆定律如图所示，Ω=51R ，Ω=92R ．当开关S 断开时，电流表的示数为A 2.0=I ，当开关S 闭合时，电流表的示数为A 3.0='I ．求：（1）电源的电动势和内阻．（2）S 断开和闭合两种情况下，电源的输出功率．【解析】S 断开时，外电路为1R 与2R 串联，S 闭合时，外电路只有2R ，根据闭合电路欧姆定律可得：Ir R R I E ++=)(21，r I R I E '+'=2．代入数值，解得：V 3=E ，Ω=1r ．S 断开时，电源的输出功率：UI P =)(212R R I +=)95(2.02+=)W (56.0=．也可按r I EI P ⋅-=2计算得到．S 闭合时： )W (81.093.0222=⨯=⋅'=''='R I I U P ．也可按r I I E P 2'-'='计算得到．典型例题6——闭合电路欧姆定律的应用在下图中，电源的电动势和内阻分别是E 和r ，两定值电阻Ω=101R ，Ω=82R ，当开关S 接1时，电压表示数为2V ，则当S 接2时，电压表示数可能值的范围是多少？【解析】根据闭合电路欧姆定律得：E rR R IR U +==， 当S 接1 时：21010=+E r， 当S 接2时：288U E r =+． （1）当0→r 时，V 2,V 212=→→U U E（2）当∞→r 时，A)(2.01081112==+=→+=R U r E I r E I ， 所以：)V (6.182.02=⨯→U .电压表示数2U 的可能值范围：.V 2V 6.12<<U求解本题要正确运用闭合电路欧姆定律．并能进行合理的推理，才能得到问题的解．典型例题7——有变阻的电路其输出功率的范围值如图所示，Ω=81R ，电源的电动势V 8=E ，内阻Ω=2r ，2R 为变阻器，问：（1）要使变阻器获得的电功率最大，2R 的值应是多大？这时2R 的功率多大？（2）要使1R 得到最大的电功率，2R 的取值多大？1R 的最大功率多大？这时电源的效率多大？（3）调节2R 的阻值，能否使电源有最大的功率r E 4/2输出？为什么？【解析】（1）把1R 看成是电源内阻的一部分，这样内电阻就是r R +1．利用电源输出功率最大的条件，可以求出：当)(102812Ω=+=+=r R R 时，2R 有最大的功率：)W (6.110484)(4222122=⨯==+=R E r R E P （2）因为1R 是定值电阻，所以流过1R 的电流越大，1R 的功率就越大．当02=R 时，电路中有最大电流：)A (8.02881=+=+=r R E I ． 1R 有最大功率)W (12.588.02121=⨯==R I P ．这时电源的效率：%8028811=+=+=r R R η.想一想，为什么不能按当r R R +=21时，求出2R ，得1R 获得最大功率来计算．（提示：电源有最大功率输出，是在E 、r 一定时，阻值R 在变化的外电路本身所获得的功率所出现的极值．如把r R +2看成是电源内阻，那么不满足内阻不变，外电阻变化的条件）（3）不可能，因为即使02=R ，外电路电阻1R 也大于r ．所以电源不可能有r E 4/2的功率输出，在本题中，02=R 是外电路所能得到的最大功率．典型例题8——由图象判断电源电动势和电阻阻值如图所示中的图线a 是某电源的外特性曲线，图线b 是电阻R 的伏安特性曲线，这个电源的内阻等于________Ω．用这个电源和两个电阻R 串联形成闭合电路，电源的输出功率为______W ．【解析】从电源的外特性曲线a 可知，该电源的电动势：V 0.6=E ， 内阻：)(236Ω==∆∆=I U r ， 从电阻R 的伏安特性曲线b 可知：)(414Ω===I U R . 用两个电阻R 串联跟电源组成闭合电路，电路中电流：)A (6.024262=+⨯=+=r R E I ， 电源的路端电压：)V (8.4426.02=⨯⨯=⋅=R I U ，电源的输出功率：)W (88.26.08.4=⨯==UI P讨论：用几个电阻R 并联可使该电源有最大功率输出，并求出这一最大功率．典型例题9——关于太阳能电池的串联每个太阳能电池的电动势为V 50.0，短路电流为A 04.0，则该电池的内阻为_____Ω．现用多个这种太阳能电池串联对标称值“V 0.2，W 04.0”的用电器供电，则需要_____个这样的太阳能电池才能使用电器正常工作． 【解析】由闭合电路欧姆定律得，太阳能电池短路时有：r 50.004.0=， 其内阻：Ω=5.12r ． 用电器的额定电流：)(02.00.204.0A I ==， 设有n 个电池串联对它供电，则由闭合电路欧定律有：nr R nE I +=． 用电器电阻：Ω==10002.00.2R ， 代入数据： 5.1210050.002.0⨯+⨯=n n ，解得8=n （个）． 【讨论】这一串电池组的总功率多大？对用电器供电的效率是多少？典型例题10——变阻对电路中电流和电压值的影响如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑动头向上移动时，下列结论正确的是（ ）A ．电压表的示数增大，电流表的示数减小．B ．电压表和电流表的示数都增大．C ．电压表的示数减小，电流表的示数增大．D ．电压表和电流表的示数都减小．【解析】分析过程要点：（1）电路由两部分串联而成，一部分是1R ，阻值不变，另一部分是由2R 、3R 并联而成，滑动头向上移动，3R 增大，导致整个外电路的电阻增大．（2）则rR E I +=可知R 增大，I 减小；由Ir E U -=得U 升高，即电压表示数增大． （3）由11IR U =可知1U 减小；由132U U U U -==可知32U U =升高；由222R U I =得2I 增大；由23I I I -=得3I 减小，即电流表示数减小．正确选项为A ．讨论：比较通过1R 的电流减少量与电流表示数减少量间的关系．第五节 电压表和电流表典型例题1——关于电压表的改装有一个灵敏电流计G ，内阻g R =10Ω，满偏电流g I =3mA ．把它改装成量程为3V 的电压表，要串联一个多大的电阻R ？解：电压表V 由表头G 和分压电阻R 组成，如图所示，虚线框中部分就是电压表的结构．量程为3V 的意思就是当电压表两端加上U =3V 的电压时，表头两端的电压达到满偏电压g U ，通过表头的电流达到满偏电流g I ，表头的指针此时指向最大刻度处，而最大刻度处则直接标上3V ．表头G 的满偏电压g U =g I g R =0.03V ，分压电阻R 分担的电压应该为A U =U －g U =3V —0.03V=2.97V ．根据欧姆定律可以求出分压电阻：Ω=====990g g R gg R g R R R R U U R U U I U I U R 电压表V 的内阻V R 等于g R 和串联的分压电阻R 的总和，即V R =g R +R =1000Ω．典型例题2——关于电流表的改装有一个灵敏电流计G ，内阻g R =25Ω，满偏电流g I =3mA ．把它改装成量程为0.6A 的电流表，要并联一个多大的电阻R ？解：电流表A 由表头G 和分流电阻R 组成，如图所示，虚线框中部分就是电流表的结构．量程为0.6A 的意思就是当通过电流表的电流I =0.6A 时，通过表头的达到满偏电流g I ，表头两端的电压达到满偏电压g U ，表头的指针此时指向最大刻度处，而最大刻度处则直接标上0.6A ．通过分流电阻R 的电流应该为：A I =I -g I =0.6A —0.003A=0.597A ． 根据欧姆定律可以求出分流电阻：Ω=====126.0g Rg R g g R g R R R I I I R I I U I U R ． 电流表A 的内阻A R 等于g R 和并联的分流电阻R 的等效电阻，即：Ω=+⨯=125.0g gA R R R R R ．典型例题3——关于电流表、电压表的改装有一只满偏电流mA 500=Ig ，内阻Ω=400Rg 的电流表G ．若把它改装成量程为10V 的电压表，应______联一个______Ω的分压电阻．该电压表的内阻为______Ω；若把他改装成量程为3A 的电流表，应______联一个____Ω的分流电阻，该电流表的内阻为_____Ω．【解析】改装成电压表时应串联一个分压电阻．由欧姆定律得：)(R Rg Ig U +=， 分压电阻：)(1600400105103Ω=-⨯=-=g g R I U R ， 该电压表内阻：)(2000Ω=+=R R R g v ．。
高二物理恒定电流经典题目
第二章恒定电流经典题目一、选择题(小题只有一个选项正确)1．如图所示，“1”“2”分别为电阻R1和R2的伏安特性曲线，关于它们的电阻值比较正确的是()A．电阻R1的阻值较大B．电阻R2的阻值较大C．无法比较两电阻值大小D．阻值大小与电压成正比2.额定电压都是110 V,额定功率P A=100 W、P B=40 W的A、B两只灯,接在220 V的电路中,既使电灯都正常发光,又使电路消耗的电功率最小的连接方式是图中的 ( )3．当电路中的电流超过熔丝的熔断电流时，熔丝就要熔断．由于种种原因，熔丝的横截面积略有差别。
那么熔丝熔断的可能性较大的是()A．横截面积大的地方B．横截面积小的地方C．同时熔断D．可能是横截面积大的地方，也可能是横截面积小的地方4．某同学用伏安法测小灯泡的电阻时，误将电流表和电压表接成如图所示的电路，接通电源后，可能出现的情况是()A．电流表烧坏B．电压表烧坏C．小灯泡烧坏D．小灯泡不亮5．如图所示是将滑动变阻器作分压器用的电路，A、B为分压器的输出端，R是负载电阻，电源电压为U保持恒定，滑动片P位于变阻器的中央，下列判断错误的是（）A．空载(不接R ) 时，A、B间电压为U/2B．接上负载R时，A、B间电压小于U/2C．负载电阻R的阻值越大，A、B间电压越低D．接上负载R后，要使A、B间电压为U/2，滑动片P须向上移动至某一位置6．如图所示，两个电压表V1和V2，其内阻的大小之比为R V1R V2＝12，两个阻值大小相等（远小于电压表内阻）的电阻接在电压恒定的电源上，当电键S断开时，两电压表的示数分别为U1与U2，当电键闭合时，则电压表的示数分别为U1′与U2′，则下列关系式正确的是()A．U1′＜U1，U2′＜U2B．U1′＞U1，U2′＞U2C．U1＜U2，U1′＜U2′D．U1′=U1，U2′=U27．如图所示，电流表A1(0～3 A)和A2(0～0.6 A)是由两个相同的灵敏电流计改装而成，现将这两个电流表并联后接入电路中。
高中物理 第二章 恒定电流 第1节 电源和电流学案 新人教版选修3-1-新人教版高二选修3-1物理学
第1节 电源和电流1．理解电源的作用． 2．理解恒定电场的形成过程． 3．理解恒定电流的概念，会用公式q ＝It 分析相关问题． 4．知道电流形成的微观实质．一、电源1．定义：能把电子从正极搬运到负极的装置． 2．作用(1)维持电路两端有一定的电势差． (2)使闭合电路中保持持续的电流． 二、恒定电流 1．恒定电场(1)恒定电场：当电路达到稳定时，导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的．这种由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，叫恒定电场．(2)特点：任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化． 2．恒定电流(1)定义：大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流．(2)公式：I ＝q t或q ＝It ，其中：I 表示电流，q 表示在时间t 内通过导体横截面的电荷量．(3)单位：安培，简称安，符号A ；常用的电流单位还有毫安(mA)、微安(μA)． 1 A ＝103mA ；1 A ＝106μA．判一判 (1)有电源不一定得到持续的电流，要得到持续的电流除电路中有电源外，电路还必须是闭合的，即必须用导体将电源连接起来．( )(2)电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而使电源两极之间有稳定的电势差，电路中形成持续的电流．( )(3)金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子，液体导电时定向移动的电荷有正离子和负离子，气体导电时定向移动的电荷有自由电子、正离子和负离子．( )(4)导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的，电场线与导线表面垂直．( )(5)公式I ＝qt中，q 是通过导体横截面的电荷量，当导体中有正、负电荷同时向相反方向定向移动形成电流时，公式中的q 应为通过导体横截面的正、负两种电荷电荷量的绝对值之和．( )提示：(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√想一想 电流的方向一定是电荷的定向移动方向吗？方向不变的电流一定是恒定电流吗？提示：不一定．电流的方向与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反．恒定电流是指大小和方向都不变的电流，方向不变、大小改变的电流不是恒定电流．做一做 如图所示，一根截面积为S 的均匀长直橡胶棒上均匀地带有负电荷，每米电荷量为q ，当此棒沿轴线方向做速度为v 的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为( )A ．vqB ．q vC ．vqSD ．qv S提示：选A ．经过时间t ，通过右端横截面的电荷量Q ＝qvt ，根据I ＝Q t得I ＝vq ，A 正确．对电流的理解1．电流的形成(1)形成原因：电荷的定向移动． (2)形成条件：导体两端有电压．(3)电路中产生持续电流的条件：电路中有电源且电路闭合．2．电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反．3．电流的大小(1)定义式：I ＝qt．用该式计算出的电流是时间t 内的平均值．对于恒定电流，电流的瞬时值与平均值相等．(2)两点说明①电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用I ＝q t求电流时，q 为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和．②q ＝It 是I ＝q t的变形，是求电荷量的重要公式．4．电流是标量：电流虽然有方向，但是它遵循代数运算法则，所以电流不是矢量，而是标量．命题视角1 对电流定义的理解(多选)关于电流的概念，下列说法中正确的是( ) A ．导体中有电荷运动就形成电流B ．电流是一个矢量，其方向就是正电荷定向运动的方向C ．在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位D ．对于导体，只要其两端电势差为零，电流也必为零[解析] 导体中有大量的自由电子，总在不停地做无规则运动，没有定向运动，在一段时间t 内，通过导体某一截面的电荷是双向的，其数值又是相等的，电流为零，故A 错误；电流是一个标量，因为其运算不符合矢量运算规则，为了便于研究电流，人们规定正电荷定向运动的方向为电流的正方向，以区别于负电荷的定向运动，故B 错误；在国际单位制中，共有七个基本量，电流是其中之一，故C 正确；对于导体，其两端电势差为零时，导体内无电场，电子不能定向运动，故电流为零，D 正确．[答案] CD命题视角2 定义式I ＝q t的应用(2018·重庆校级期中)如图所示，电解池内有一价的电解液，t s 内通过溶液内截面S 的正离子数是n 1，负离子数是n 2，设元电荷为e ，以下解释中正确的是( )A ．当n 1＝n 2时电流强度为零B ．当n 1>n 2时，电流方向从A →B ，电流强度为I ＝（n 1－n 2）e tC ．当n 1<n 2时，电流方向从B →A ，电流强度为I ＝（n 2－n 1）etD ．溶液内电流方向A →B ，电流强度I ＝（n 1＋n 2）e t[解析] 正电荷定向移动方向就是电流方向，负电荷定向移动的反方向也是电流方向，A 、B 错误；有正、负电荷反向经过同一截面时，I ＝qt公式中q 应是正、负电荷电荷量绝对值之和，故I ＝n 1e ＋n 2et，电流方向由A 指向B ，与正、负电荷的数量无关，C 错误，D 正确． [答案] D不同导体中电流的计算方法(1)金属导体：自由电荷只有自由电子，运用I ＝q t计算时，q 是某一时间内通过金属导体横截面的电子的电荷量．(2)电解液：自由电荷是正、负离子，运用I ＝q t计算时，q 应是同一时间内正、负两种离子通过横截面的电荷量的绝对值之和．(3)电离状态的气体：自由电荷既有正、负离子，也有自由电子，利用公式I ＝q t求气体导电电流时，q 应是三种带电粒子通过横截面的电荷量的绝对值之和．(4)环形电流：有些电流，并不是导体内电荷的定向移动形成的，如电子绕核运动，经电场加速的粒子流、带电体的运动等，可以通过等效方法用I ＝q t求解等效电流．【题组突破】1．下列有关电源的电路中，导线内部的电场强度的说法正确的是( ) A ．导线内部的电场就是电源所形成的电场B ．在静电平衡时，导线内部的场强为零，而导线外部的场强不为零，所以导线内部的电场不是稳定的C ．因为导线处于电源的电场中，所以导线内部的场强处处为零D ．导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的，导线内的电荷处于平衡状态，电荷分布是稳定的，电场也是稳定的解析：选D ．导线内部的电场是电源和导线积累电荷所形成的两部分电场的矢量和，稳定后不同于静电平衡(内部场强处处为零)，而是场强大小恒定，方向与导线切线一致，是一种动态的平衡，故A 、B 、C 错，D 对．2．某一探测器因射线照射，内部气体电离，在时间t 内有n 个二价正离子到达阴极，有2n 个电子到达探测器的阳极，则探测器电路中的电流为( )A ．0B ．2ne tC ．3ne tD ．4ne t解析：选D ．由题意可知，在时间t 内通过某横截面的电荷量为n ·2e ＋2n ·e ＝4ne ，故根据电流的定义可知探测器电路中的电流为I ＝q t ＝4net，故选项D 正确． 电流的微观解释1．建立“柱体微元”模型：如图所示，AD 表示粗细均匀的一段导体l ，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v ，设导体的横截面积为S ，导体单位体积内的自由电荷数为n ，每个自由电荷的电荷量为q ．2．理论推导：AD 导体中的自由电荷总数：N ＝nlS ．总电荷量Q ＝Nq ＝nlSq ．所有这些电荷都通过横截面D 所需要的时间：t ＝lv ．根据公式q ＝It 可得：导体AD 中的电流：I ＝Q t＝nlSql /v＝nqSv ． 3．影响因素：从微观上看，电流取决于导体单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速率的大小和导体的横截面积．4．结论：从微观上看，电流取决于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、自由电荷定向移动速率的大小，还与导体的横截面积有关．5．两个公式的比较I ＝q tI ＝nqSv公式性质 定义式 决定式 电流的意义 时间t 内的平均电流 某时刻的瞬时电流 描述的角度大量电荷定向移动的宏观表现形成电流的微观实质联系 由I ＝q t可导出I ＝nqSv 【题组过关】1．(多选)有一横截面积为S 的铜导线，流经其中的电流为I ；设单位体积的导线中有n 个自由电子，电子的电荷量为e ，此电子的定向移动速率为v ，在Δt 时间内，通过导线横截面的自由电子数可表示为( )A ．nvS ΔtB ．nv ΔtC ．I ΔteD ．I ΔtSe解析：选AC ．因为I ＝q Δt ，所以q ＝I ·Δt ，自由电子数目为N ＝q e ＝I Δte，C 正确，D错误；又因为电流的微观表达式为I ＝nevS ，所以自由电子数目为N ＝q e ＝I Δt e ＝nevS Δte＝nvS Δt ，A 正确，B 错误．2．(2018·广东佛山一中高二月考)在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝中不断放出的电子进入电压为U 的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S 、电流为I 的电子束．已知电子的电荷量为e 、质量为m ，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl 的电子束内的电子个数是( )A ．I ΔleS m 2eU B ．I Δle m 2eU C ．I eSm 2eUD ．IS Δlem 2eU解析：选B ．设电子刚射出电场时速度为v ，长为Δl 的电子束内的电子数为n ，则eU ＝12mv 2 ①I ＝ne Δt ②Δt ＝Δl v③由①②③式解得n ＝I Δle m2eU，故B 正确．[随堂检测]1．现代生活离不开电源，电子表、照相机、移动电话、计算器及许多电子产品，都需要配备各式各样的电源．以下关于电源的说法正确的是( )A ．电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而保持两极之间有稳定的电势差B ．电源的作用就是将其他形式的能转化为电能C ．只要电路中有电源，电路中就一定有电流D ．电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量解析：选B ．电源的作用是维持正、负极之间有一定的电势差，这需要电源不断地将其内部的负电荷向负极聚集，将正电荷向正极聚集．外电路中自由电子在电场力的作用下向正极移动；在电源内部，需要将正极上的电子搬运到负极，维持电势差不变，故A 错误．从能量转化的角度来看，电源在搬运电荷的过程中，需要克服电场力做功，将其他形式的能转化为电能，故B 正确．若要电路中有电流，不仅需要有电源，还需要电路是闭合的，两者缺一不可，故C 错误．电源是对电路提供能量的装置，故D 错误．2．(多选)如图所示，将左边的铜导线与右边的铝导线连接起来，已知铝导线的横截面积是铜导线横截面积的两倍，在铜导线上取一个截面 A ，在铝导线上取一个截面B ，若在1秒内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两个截面的( )A ．电流相等B ．电流不相等C ．自由电子定向移动的速率相等D ．自由电子定向移动的速率不相等解析：选AD ．由电流定义知I ＝q t ＝net，A 正确，B 错误．由电流的微观表达式I ＝nSqv 知，I 、n 、q 均相等，因为S A <S B ，所以v A >v B ，C 错误，D 正确．3．(高考上海卷)重离子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发射＋5价重离子束，其束流强度为1．2×10－5A ，则在1 s 内发射的重离子个数为(e ＝1．6×10－19C)( )A ．3．0×1012B ．1．5×1013C ．7．5×1013D ．3．75×1014答案：B4．已知铜导线中的电流为1 A ，铜导线的横截面积为1 mm 2，求：(1)在1 s 内，有多少个电子通过铜导线的横截面？(电子电荷量e ＝1．6×10－19C)(2)自由电子的平均移动速率多大？(设铜导线中每立方米含有8．5×1028个自由电子) 解析：(1)1 s 内通过铜导线横截面的电荷量为q ＝It ＝1 C ．所以1 s 内通过铜导线横截面的电子个数N ＝q e ＝11．6×10－19(个)＝6．25×1018(个)．(2)由电流的微观表达式I ＝nqSv 得自由电子的平均移动速率v ＝I nqS＝18．5×1028×1．6×10－19×1×10－6 m/s ≈7．35×10－5m/s ． 答案：(1)6．25×1018个 (2)7．35×10－5m/s[课时作业] [学生用书P129(单独成册)]一、单项选择题1．关于电流的说法中正确的是( ) A ．根据I ＝q t，可知I 与q 成正比B ．如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等，则导体中的电流是恒定电流C ．电流有方向，电流是矢量D ．电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位解析：选D ．依据电流的定义式可知，电流与q 、t 皆无关，选项A 错误；虽然电流是标量，但是却有方向，因此在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量虽然相等，但如果方向变化，电流也不是恒定电流，所以选项B 、C 错误；选项D 正确．2．金属导体内电流增强，是因为( ) A ．导体内单位体积的自由电子数增多 B ．导体内自由电子定向移动的速率增大 C ．导体内电场的传播速率增大 D ．导体内自由电子的热运动速率增大解析：选B ．对于确定的金属导体，单位体积内的自由电子数是一定的，而且导体内电场的传播速率也是一定的，所以A 、C 错误；导体内电流增强是由于自由电子定向移动的速率增大，使得单位时间内穿过导体横截面的电荷量增大，B 正确；导体内自由电子的热运动与电流的大小无直接关系，D 错误．3．一段粗细均匀的铜导线的横截面积是S ，导线单位长度内的自由电子数为n ，铜导线内的自由电子所带的电荷量为e ，自由电子做无规则热运动的速率为v 0，导线中通过的电流为I ．则下列说法中正确的是( )A ．自由电子定向移动的速率为v 0B ．自由电子定向移动的速率为v ＝I neSC ．自由电子定向移动的速率为真空中的光速cD ．自由电子定向移动的速率为v ＝I ne解析：选D ．v 0为电子做无规则热运动的速率，非定向移动速率，故A 错误．对于电流微观表达式I ＝nqSv ，式中n 为单位体积内的自由电子数，而本题中n 为单位长度内的自由电子数，t 时间内通过导线某一横截面的自由电子数为nvt ，电荷量Q ＝nvte ，所以电流I ＝Q t ＝nev ，所以v ＝I ne，故B 、C 错误，D 正确．4．电路中有一电阻，通过电阻的电流为5 A ，当通电5分钟时，通过电阻横截面的电子数为( )A ．1 500个B ．9．375×1019个 C ．9．375×1021个 D ．9．375×1020个解析：选C ．q ＝It ，n ＝q e ＝It e＝9．375×1021个． 5．如图所示的电解池，在1 s 的时间内，共有3 C 的正离子和3 C 的负离子通过截面xy ，则这个电路中的电流是( )A ．0 AB ．1．5 AC ．3 AD ．6 A解析：选D ．电解液中的正、负离子定向移动的方向相反，故它们产生同向的电流，由公式I ＝q t 得，电路中的电流I ＝3＋31A ＝6 A ，故D 正确．6．(2018·重庆市万州二中高二期中)北京正负电子对撞机的储存环是周长为240 m 的近似圆形轨道．当环中电子以光速的110流动而形成10 mA 的电流时，环中运行的电子数目为(已知光速c ＝3×108m s ，电子电荷量e ＝1．6×10－19C)( )A ．5×1010B ．5×1011C ．1×102D ．1×104解析：选B ．电子运动一周所需要的时间：t ＝240110×3×108 s ＝8×10－6s在圆形轨道上任取一横截面，则在t 时间内整个环中的电子刚好都通过该截面，故环中具有电子的电量为：q ＝It ＝10×10－3×8×10－6 C ＝8×10－8 C环中具有电子数N ＝q e ＝8×10－81．6×10－19个＝5×1011个．7．铜的摩尔质量为m ，密度为ρ，每摩尔铜原子有n 个自由电子，今有一根横截面积为S 的铜导线，当通过的电流为I 时，电子平均定向移动速率为( )A ．光速cB ．I neS C ．IρneSmD ．mIneSρ解析：选D ．假设电子定向移动的速率为v ，那么在t 时间内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vtS 中的自由电子数，而体积为vtS 的铜的质量为vtSρ，摩尔数为vtSρm，所以电量q ＝vtSρne m ，I ＝q t ＝vSρne m ，于是得：v ＝ImneSρ． 二、多项选择题8．关于电流的方向，下列说法中正确的是 ( )A ．电源供电的外部电路中，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端B ．电源内部，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端C ．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同D ．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相反解析：选AD ．在电源的外部电路中，电流从正极流向负极，在电源内部，电流从负极流向正极，电源正极电势高于负极电势，所以A 正确，B 错误；电子带负电，电子运动形成的电流方向与电子运动的方向相反，C 错误，D 正确．9．给一粗细不均匀的同种材料制成的导体通电，下列说法正确的是( )A ．粗的地方电流大，细的地方电流小B ．粗的地方电荷定向移动速率大，细的地方小C ．各处的电流大小相同D ．粗的地方电荷定向移动速率小，细的地方大解析：选CD ．同一根导线上的电流相等，故C 对；由I ＝nqSv 可得v ＝I nqS ，故D 对． 10．(2018·福建宁德一中高二检测)半径为 R 的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q ，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流应满足( )A ．若ω不变而使电荷量Q 变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍B ．若电荷量Q 不变而使ω变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍C ．若使ω、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大D ．若使ω、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小解析：选AB ．截取圆环的任一截面S ，如图所示，在橡胶圆环运动一周的时间 T 内，通过这个截面的电荷量为Q ，则有：I ＝q t ＝Q T ，又 T ＝2πω，所以I ＝Qω2π．分析各选项可知本题选A 、B ． 三、非选择题11．如图所示，在NaCl 溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图中所示，若测得2 s 内分别有1．0×1018个Na ＋和Cl －通过溶液内部的横截面M ，溶液中的电流方向如何？电流为多大？解析：NaCl 溶液导电是靠自由移动的Na ＋和Cl －，它们在电场力作用下向相反方向运动．因为电流方向为正电荷定向移动的方向，故溶液中电流方向与Na ＋定向移动的方向相同，即由A 流向B ．Na ＋和Cl －都是一价离子，每个离子的电荷量为e ＝1．6×10－19 C ，NaCl 溶液导电时，Na ＋由A 向B 定向移动，Cl －由B 向A 定向移动，负离子的运动可以等效地看做正离子沿相反方向的运动，可见，每秒钟通过横截面M 的电荷量为两种离子电荷量的绝对值之和，则有I ＝q t ＝|q 1|＋|q 2|t＝ 1．0×1018×1．6×10－19＋1．0×1018×1．6×10－192 A ＝0．16 A ．答案：由A 流向B 0．16 A12．某品牌手机在待机工作状态时，通过的电流是4微安，则该手机一天时间内通过的电荷量是多少？通过的自由电子个数是多少？解析：通过的电荷量为：q ＝It ＝4×10－6×24×3 600 C ≈0．35 C通过的电子个数为：N ＝q e ＝0．351．6×10－19个≈2．19×1018个． 答案：0．35 C 2．19×1018个。
高二物理恒定电流复习知识精讲
高二物理恒定电流复习【本讲主要内容】恒定电流复习【知识掌握】 【知识点精析】恒定电流： 基本概念：电流——定义式tQI =，微观表达式e v nS I =，式中n 为自由电子密度，S 为截面积，v 为电子定向移动速率，e 为电子电荷量。
正电荷定向移动方向为电流方向。
电压——定义式qWU =，计算式IR U =。
产生电流的必要条件 电阻——定义式I U R =，决定式SR lρ=。
金属导体电阻随温度升高增大半导体⎪⎩⎪⎨⎧掺杂特性光敏特性热敏特性超导：转变温度 电动势——由电源本身性质决定，与外电路无关。
是描述电源内部非静电力做功将其他形式的能转化为电能本领的物理量。
基本规律：电阻定律——SR l ρ=欧姆定律⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+==r R E I R U I 全电路部分电路电功——⎩⎨⎧>===其他形式能电热，电能还要转化为非纯电阻电路电功电热，电能转化为内能纯电阻电路电功IUt qU W⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⨯+=η⨯=⨯=η======%100r R R %,100E U %100P P —r I P —IU P —IEP —R U R I P IU P —222对纯电阻电路电源的效率电源的损失功率电源的输出功率电源的总功率，对纯电阻用电器功率用电器功率电功率总出损出总重要实验⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧的电学元件用多用电表探索黑箱内研究闭合电路欧姆定律把电流表改装成电压表测电源电动势和内阻测金属丝的电阻率曲性描绘小灯泡的伏安特性1. 部分电路（1）电流：电荷的定向移动形成电流。
tqI =，规定正电荷定向移动的方向为电流方向。
（2）电阻：反映对电流阻碍作用的大小。
由导体本身的特性决定，电阻定律SR lρ=。
（3）欧姆定律：RUI =，对金属导体，电解液导电适用，对气体导电不适用，导体的伏安特性曲线。
（4）电功与电热：电功UIt W =，（P=UI ）；电热Rt I Q 2=，（R I P 2=热）。
2022高二物理同步单元测试第02章 恒定电流(B卷提升篇)
【解析】
【详解】(1)[1]滑动变阻器由用分压式，电压表可视为理想表，所以用电流表外接。连线如图
(2)[2]由部分电路欧姆定律得
(3)[3]由图(a)可以直接可读该电阻的阻值为2.2kΩ对应的温度为25.5℃。
(4)[4]温度升高时，该热敏电阻阻值减小，分得电压减少。而温度高时要求输出电压升高，以触发报警，所以R1为热敏电阻。
高二物理同步单元双基双测AB卷
第二单元 《恒定电流》单元测试（B卷提升篇）
（时间：90分钟，满分：100分）
一、单选题（本大题共8小题，每小题3分，共24分）
1．下列说法中正确的是()
A．欧姆表的每一挡测量范围都是0到∞
B．用欧姆表的不同挡测量同一电阻的阻值，误差大小是一样的
C．用欧姆表测电阻，指针越接近刻度盘中央时，误差越大
12．如图所示，C1＝6μF，C2＝3μF，R1＝3Ω，R2＝6Ω，电源电动势E＝18V，内阻不计，下列说法正确的是()
A．开关S断开时，a、b 两点电势相等
B．开关S闭合后，a带的电荷量大
D．不论开关S断开还是闭合，C1带的电荷量总比C2带的电荷量大
A．纵轴截距表示待测电池的电动势，即E＝3.0VB．横轴截距表示短路电流，即I0＝0.6A
C．根据r＝ ，计算出待测电池内阻为5ΩD．根据r＝| |，计算出待测电池内阻为1Ω
【答案】AD
【解析】由于纵坐标并非从零开始，故横轴截距不是短路电流，内阻r＝| |＝ Ω＝1 Ω.
11．将阻值为4 Ω和10 Ω的两个电阻R1、R2分别接在同一电上，结果R2上消耗的功率P2比R1上消耗的功率P1大，则()
【答案】BC
高中物理第3章恒定电流测评课后习题含解析鲁科版3
第3章测评(时间:60分钟满分：100分）一、选择题(本题共12小题，每小题4分,共48分.第1～8题每小题中只有一个选项符合题目要求,第9~12题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)1。
根据欧姆定律，下列判断正确的是(）A.导体两端的电压越大，导体的电阻越大B.加在气体两端的电压与通过的电流的比值是一个常数C。
电流经过电阻时，沿电流方向电势要升高D。
电解液短时间内导电的U—I图线是一条直线A选项错,欧姆定律不适用于气态导体，故B选项错;由欧姆定律I=U得U=IR，可知电流经过U电阻时，电阻两端有电压，沿电流方向电势降低，故C选项错;欧姆定律适用于电解液导电，故D选项对。
2。
R1=10 Ω,R2=20 Ω，R1允许通过的最大电流为1。
5 A,R2两端允许加的最大电压为10 V。
若将它们串联,加在电路两端的最大电压可以是（)A。
45 V B。
5 V C。
25 V D。
15 VR1、R2串联，R1允许通过的最大电流为1。
5A,经计算,R2允许通过的最大电流仅为0。
5A，则通过串联电路的最大电流以最小的为准，从而求得加在电路两端的最大电压是15V，因而选D.3.下列说法正确的是()A.家庭生活中，常说的“1度”电，指的是电功率的单位B。
功率是1千瓦的空调正常工作1个小时所消耗的电能是1度C.1度等于1 000焦耳D。
1度等于3.6×106瓦度”是电能的单位,是指电功率为1kW的用电器正常工作1小时所消耗的电能，且1度=103×3600J=3。
6×106J,故B项正确。
4。
（2019～2020学年安徽黄山高二上期末质量检测)用电流表和电压表测量电阻的电路如图所示,其中R x为待测电阻。
电表内阻对测量结果的影响不能忽略，下列说法中正确的是(）A.电流表的示数小于通过R x的电流B。
电流表的示数大于通过R x的电流C。
电压表的示数小于R x两端的电压D.电压表的示数大于R x两端的电压,实验采用电流表外接法，电流表所测电流等于通过电阻的电流与通过电压表的电流之和,电流表的示数大于通过R x的电流,故A错误，B正确；由电路图可知，电压表与待测电阻并联,测量待测电阻两端电压，电压表的示数等于R x两端的电压,故C、D错误。
高中物理最新-高二物理恒定电流试题1精品
3．对电流概念的正确理解是
（
）
A．通过导体的横截面的电量越多，电流越大
B．导体的横截面越大，电流越大
C．单位时间内通过导体横截面的电量越大，电流越大
D．导体中的自由电荷越多，电流越大
4．下列关于电流的说法中，正确的是
（
）
A．金属导体中，电流的传播速率就是自由电子定向移动的速率
B．温度升高时，金属导体中自由电子热运动加快，电流也就加大 C．电路接通后，电子就由电源出发，只要经过一个极短的时间就能达到用电器
I
I
I
I
U
U
U
UБайду номын сангаас
0
0
0
0
A
B
C
4．一个阻值为 R 的电阻两端加上电压图 2-4U 后，通过电阻横截面的电
D q
量 q 随时间 t 变化的图象如图 2-5 所示，此图象的斜率可表示为 （
）
A．U
B．R
U
C．
R
1
D．
R
0
t
图 2-5
5. 一段导体两端电压是 4 Ｖ，在 2 min 内通过导体某一横截面积的电量是 15 C，那么这
２ . 电子绕核运动可等效为一环形电流 . 设氢原子中的电子沿半径为 r 的圆形轨道运动，
已知电子的质量为 m ，电子的电量为 e，则其等效电流的大小等于 ________.
高考链接
１．来自质子源的质子（初速为 0），经一加速电压为 800kV 的直线加速器加速，形成电
流为 1mA的细柱形质子流。已知质子的电量为
( ).
A． 0
B ． 2ne/ t C．3ne/ t D ． 4ne/ t
高中物理 第2章 恒定电流章末综合能力测试 新人教版选修3-1-新人教版高二选修3-1物理试题
第2章恒定电流本卷分第1卷(选择题)和第2卷(非选择题)两局部。
总分为100分，时间90分钟。
第1卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每一小题4分，共40分，在每一小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．(某某市2014～2015学年高二下学期期中)关于家庭安全用电，如下说法正确的答案是( )A．将移动插座远离水池B．用湿抹布擦去工作中电器上的灰尘C．使用洗衣机时，电器外壳不用接地D．消毒碗柜、电饭煲和电冰箱可以同时使用一个移动插座答案：A解析：插座外表是绝缘体，一旦受潮就不绝缘，故要远离水，故A正确；当用湿抹布擦去工作中电器上的灰尘时，此时电器正在工作，能导致电路短路烧毁，故B不正确；使用洗衣机时，电器外壳容易有静电出现，所以必须接地，将多余电荷导走，故C不正确；消毒碗柜、电饭煲和电冰箱不能同时使用同一移动插座，原因是负载太大，会导致插座烧毁，故D 不正确。
2．(淄博市2013～2014学年高二上学期三校联考)某居民家中的电路如下列图，开始时各局部工作正常，将电饭煲的插头插入三孔插座后，正在烧水的电热壶突然不能工作，但电灯仍能正常发光。
拔出电饭煲的插头，把试电笔插入插座的左、右插孔，氖管均能发光，如此( )A．仅电热壶所在的C、B两点间发生了断路故障B．仅电热壶所在的C、B两点间发生了短路故障C．仅导线AB断路D．因插座用导线接地，所以发生了上述故障答案：C解析：由于电灯仍正常发光，说明电源是好的，电热壶所在的C、B两点间没有发生短路故障。
把试电笔分别插入插座的左、右插孔，氖管均能发光，说明插座的左、右插孔都与火线相通，说明电热壶所在的C、B两点间没有发生断路故障。
综合分析可知，故障为A、B 间导线断路，即C选项正确。
3．(重庆一中2013～2014学年高二上学期期中)如下列图，电源电动势为E，内阻为r，不计电压表和电流表内阻对电路的影响，当电键闭合后，小灯泡均能发光。
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高二物理恒定电流试题答案及解析1.关于电流强度的说法中正确的是：A．根据I=Q/t可知I与Q成正比B．如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等，则导体中的电流是恒定电流C．电流有方向，电流是矢量D．电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位【答案】BD【解析】由电流定义式I=可知，电流I与t不会成正比，在电荷量q一定时，电流I与t成反比，故A错误；所谓恒定电流是指电流的大小和方向始终保持不变的电流，所以在任何相等的时间内通过导体横截面积的电量相等，则导体中的电流是恒定电流．故B正确．矢量的运算满足平行四边形定则，而电流的运算满足代数法则，故电流虽然有方向，但电流强度是标量．故C错误．电流强度的单位“安培”是国际单位制中的基本单位．故D正确。
【考点】本题考查电流强度。
2.关于电动势E的下列说法中正确的是A．电动势E的单位与电势、电势差的单位不相同B．电源电动势的大小随接入电路的变化而变化C．电动势E可表示为E=，由此可知电源内非静电力做功越多，电动势越大D．电动势较大，表示电源内部将其它形式能转化为电能的本领越大【答案】D【解析】电动势和电势，电势差的单位都是伏特，A错误；电源电动势的大小与外电路无关，只与电源本身的性质有关，B错误；电源电动势的表达式，取决于做功多少和电荷量的比值，不一定做功多，电动势就大，C错误；电源电动势反映了电源将其他能量转化为电能的本领，是电源本身的属性，D正确【考点】考查了对电源电动势的理解3.关于电动势下列说法不正确的是（）A．电源电动势等于外电路的路端电压B．用电压表直接测量电源两极得到的电压数值，实际上总略小于电源电动势的准确值C．电源电动势总等于内、外电路上的电压之和，它的数值与外电路的组成无关D．电源电动势总等于电路中通过1C的正电荷时，电源提供的能量【答案】 A【解析】试题分析:根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir，得知，当I=0时，U=E，即电源没有接入外电路时两极间的电压等于电源电动势．故A错误；用电压表测量电源的电动势时，电压表就成了外电路，电路中有一定的电流，内电路有电压，则接在电源两极间的电压表测得的电压小于电源的电动势．故B正确；、根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir，可知，电源的电动势等于内、外电路上电压之和，它的数值与外电路的组成无关，故C正确；根据电动势定义式E=，可知，电动势等于电源把正电荷从负极移到正极所做的功跟移送的电量之比．故D正确。
本题选择不正确的，故选A。
【考点】电动势4.给一粗细不均匀的同种材料制成的导体通电，下列说法正确的是()A．粗的地方电流大，细的地方电流小B．粗的地方电荷定向移动速率大，细的地方小C．各处的电流大小相同D．粗的地方电荷定向移动速率小，细的地方大【答案】CD【解析】根据串联电流中，同一根导线上电流处处相等，所以A错误；C正确；再根据电流的微观表达，粗的地方横截面积s大，所以速度v小，所以B错误；D正确。
【考点】本题考查电流的微观表达。
5.有一横截面积为S的铝导线，当有电压加在该导线上时，导线中的电流强度为I。
设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子电量为e，此时电子定向移动的速度为v，则在△t时间内，通过导体横截面的自由电子数目可表示为（）A．nvS△t B．nv△t C．D．【答案】AC【解析】由电流强度的定义可知：在△t时间内通过的电量，所以自由电子的数目为，故选项Ｃ正确；由电流强度的微观定义可知在△t时间内，电流流经的体积为，所以自由电荷的数目为，故选项Ａ正确．【考点】本题考查学生对电流强度两种定义的理解．6.半径为R的均匀带电圆环，横截面积为S，所带电荷量为Q，现使圆环绕垂直圆环所在平面且过圆心的轴以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流为( )A．B．C．D．【答案】A【解析】圆环转动的周期为，根据，则圆环产生的等效电流为，选项A正确。
【考点】电流的定义式。
7.在示波管中，电子枪2s内发射6×1013个电子（一个电子电荷量为－1.60×10-19C），则示波管中的电流大小约为（）A．4.8×10-6A B．3×10-13A C．9.6×10-6A D．3×10-6A【答案】A【解析】根据电流的定义式：,所以A正确，BCD错误。
【考点】本题考查了电流的定义8.关于电动势，下列说法中正确的是（）A．电压表接到电源两极时，测得的就是电动势B．因电动势的单位和电势差相同，所以电动势实质上就是电势差C．一个电动势为1.5V的电池接入电路时，若有1C的电荷量通过电路，就有1.5J的电能转变成化学能D．一个电源的电动势的大小只由电源本身决定【答案】D【解析】电动势是电源将其他能量转化为电能的本领。
大小为非静电力每搬运1库仑电荷所消耗的其他能量，C错。
电压表有内阻，所以测量的仅仅是路端电压，A错。
B答案混淆了概念，电势差是两点间的电势的差值，意义不同。
【考点】电动势点评：本题考查了对电动势含义的理解。
电动势是评价电源转化其他能量的本领的，电动势越大，说明转化其他能量的本领越强。
9.关于电动势，下列说法中正确的是( )A．电源电动势等于电源正负极之间的电势差B．用电压表直接测量电源两极得到的电压数值就等于电源电动势的值C．电源电动势总等于内、外电路上的电压之和，所以它的数值与外电路的组成有关D．电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移送单位电荷量的电荷做功越多【答案】D【解析】电动势是电源转化电能本量大小，是把其他能源转化为电能的本领大小, 电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移送单位电荷量的电荷做功越多,D正确。
直接测电源两端电压只能称之为路端电压，所以ABC表述均有误。
【考点】电源电动势的理解点评：本题考查了电源电动势的含义，是转化能源本领的大小标志。
10.关于电源的电动势，下面叙述不正确的是（）A．同一电源接入不同电路，电动势不会发生变化B．电动势等于闭合电路中接在电源两极间的电压表测得的电压C．电源的电动势反映电源把其他形式的能转化为电能的本领大小D．在外电路接通时，电源的电动势等于内外电路上的电压之和【答案】B【解析】、电动势反映电源本身的特性，与外电路的结构无关，接在不同电路中，给定的电源，其电动势不变．故A正确．当电路断开时，电源两端的电压等于电源电动势，B错误，电源内部非静电力做功把正电荷从负极移到正极，电动势反映了电源内部非静电力做功的本领．故C正确．当电路接通时，电源的电动势等于内外电路上的电压之和，D正确故选B，【考点】考查了对电源电动势的理解点评：电动势反映电源本身的特性，与外电路的结构无关，接在不同电路中，电动势不变．电源内部非静电力做功，把其他能转化为电能，电动势表征了电源内部非静电力做功的本领．11.关于电动势，下列说法正确的是A．电源电动势的大小只由电源本身决定B．因电动势的单位和电势差相同，所以电动势实质上就是电势差C．电动势为1.5V，表明电池非静电力将1C正电荷从电源的负极通过电源内部移送到正极时所做的功是1.5JD．电源不接入电路时电动势为零【答案】A C【解析】电源的电动势由电源本身的性质决定的，是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，A选项正确；势差和电动势的单位虽然相同，但它们表征的物理意义不同，电势差表征静电力做功将电势能转化为其它形式的能的本领大小的物理量，而电动势是表明非静电力做功电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，故电动势与电势差实质上不同，B选项错误；电源的电动势是反映电源内部其他形式能转化为电能的能力的物理量，电动势在数值上等于移送单位电荷量所做的功，C选项正确；电源电动势是电源本身的性质，与外电路无关，D错误；【考点】对电源电动势的理解点评：难度较小，电动势是电源的一个重要参量，它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势能的物理量．其定义式为．由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，跟外电路也无关12.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2 C的电荷量，电池提供的电能是4 J，那么这个电池的电动势是0．5 VB．电源的路端电压增大时，其电源的电动势一定也增大C．无论内电压和外电压如何变化，其电源的电动势一定不变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】A、由电动势的定义式有，该电池的电动势是：；错误BC、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；C正确D、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；错误故选C【考点】电源电动势点评：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势能的物理量．其定义式为．13.示波器是电子技术实验测量中常用的仪器，若示波器中显象管的电子枪在2s内发射6×1013个电子，则示波管中电流强度大小为（）A．4.8×10-6A B．3×10-3AC．9.6×10-6A D．3×10-6A【答案】A【解析】电流强度的大小为：【考点】电流强度的定义式。
点评：解决本题的关键掌握电流强度的定义式：。
14. 3秒内流过导线某横截面的电量为6C，则该导线中的电流为A．18A B．9A C．0.5A D．2A【答案】D【解析】根据公式可得，,D正确，【考点】本题考查了电流的计算，点评：关键是对公式的正确掌握15.关于电动势的说法正确的是（）A．电动势就是电压，它是内外电压之和B．电动势不是电压，但它在数值上等于内外电压之和C．电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量D．电动势的大小与外电路的结构有关【答案】BC【解析】电动势在数值上等于内外电压之和，但是电动势与电压实质上不同，故A错误，B正确C、电源的电动势由电源本身的性质决定的，是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，与外电路的结构无关，故C正确，D错误故选BC【考点】对电源电动势的理解点评：容易题。
电动势是电源的一个重要参量，它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势能的物理量．其定义式为．由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，跟外电路也无关。
16.有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位体积的导线有n个自由电子，电子电量为e，此时电子的定向转动速度为υ，在△t时间内，通过导体横截面的自由电子数目可表示为（）A．nυS△t B．nυ△t C．I△t/e D．I△t/(Se)【答案】AC【解析】由电流的定义式有，则通过导体横截面的自由电子数目为，C选项正确，由电流的微观决定式有和则通过导体横截面的自由电子数目为，A选项正确。