恒定电流-2019年高考物理之高频含解析

解密09慢灵电混

箴导航布考争

考纲要求

核心考点

欧姆定律II

电阻定律1

电阻的串联、并联I

II

电源的电动势和内阻

II

闭合电路的欧姆定律

I

电功率、焦耳定律

新网络和叙工

亘小义式:/=：

1_读或表达式：I=nSie

W

I定义式:U=一

至五q

［计英大:

U=IR

基士慢会

u

定义式:R=—

曳住〈

决定式，R=p

tf

r

.定寸鹑：r=—

Ig

fu

充，引烽定律：！=一（适与于全国导电和空挈波导电）

R

廿〜-Jm恒定注：R=P-

基*翅津1s

任耳定洋：Q=I'Rt

［闭合电移甑烤定曲「三缝毛于空电匝电通

；电力JT=qU=Uh

至喘和曳君妄W

电功率：P=—=U1

-K

°解密考支学

考点1闭合电路欧姆定律

//必备M例

一、电源的电动势和内阻

1.电源：通过非静电力做功使导体两端存在持续电压，将其他形式的能转化为电能的装置。

2.电动势

(1)定义：电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。

—八，、E

(2)表达式：R_R_y_R0

t«

(3)物理意义：反映电源把其他形式的能转化成电能的本领大小的物理量。

注意：电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，跟外电路无关。

(4)方向：电动势虽然是标量，但为了研究电路中电势分布的需要，规定由负极经电源内部指向正极

的方向(即电势升高的方向)为电动势的方向。

(5)电动势与电势差的比较

电动势电势差

反应电源内部非静电力做功把其他形式的反应电路中电场力做功把电能转化为其他

物理意义

能转化为电能的情况形式的能的情况

E-W/ql^W/q

定义式伊为电源的非静电力把正电荷从电源内部步为电场力把电荷从电源外部由正极移到

由负极移到正极所做的功负极所做的功

量度式后刀什小〃外+〃内

测量利用欧姆定律间接测量利用电压表测量

决定因素与电源的性质有关与电源、电路中的用电器有关

特殊情况当电源断开时，路段电压值=电源的电动势

3.内阻

电源内部也是由导体组成的，也有电阻，叫做电源的内阻，它是电源的另一重要参数。

注意：内阻和电动势是电源的重要参数。

二、电源的功率和效率

1.电源的功率

(1)任意电路：产总=办/+7■〃产-出+户内。

(2)纯电阻电路:

K

2.电源内部消耗的功率：P&=Fr=IU钎

3.电源的输出功率

(1)任意电路：PQUI=EI-FLP；-P内。

PYR=E：RE：

(2)纯电阻电路：=-(R-r)：一(R-r)：»。

-RT

(3)输出功率和外阻的关系

①当庐r时，电源的输出功率最大，为

4r

②当於r时，随着A的增大，输出功率越来越小。

③当欣r时，随着7?的增大，输出功率越来越大。

④当一时，每个输出功率对应两个不同的外电阻用和后，且满足兄用=产。

⑤输出功率产出与外电阻"的关系图线如图所示。

4.电源的效率

PTJ

==X

(1)任意电路：7•ZT"100°Or="-xlOO°oo

EE

R1

,小人士西士叫7=---x100?i=—!—X100%

(2)纯电阻电路：'R-r]_2o

~~R

在纯电阻电路中，外电阻"越大，电源的效率〃越大。

三、闭合电路欧姆定律

1.闭合电路

作产内电路：电源内部的电路。内电路两端的电压称为内电压。

外电路：电源两极之间的外部电路。外电路两端的电压称为外电压，也称为路段电压。

(2)电源电动势与内、外电压的关系：后〃内+〃外。

2.闭合电路欧姆定律

(1)内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。

，、八4/=3只适用于纯电阻电路

(2)公式,R-r

E=4+q适用于任何电路

(3)路端电压〃与电流/的关系

①关系式：U^E-Ir.

②3/图象如图所示。

A.当电路断路即/=0时，纵坐标的截距为电源电动势。

B.当外电路电压为炉0时，横坐标的截距为短路电流。

C.图线的斜率的绝对值为电源的内阻。

3.路端电压与外电阻的关系

(1)当外电阻尸增大时，/减小，内电压减小，路端电压〃力增大。当外电路断开时，X0,〃加+不

(2)当外电阻〃减小时，/增大，内电压增大，路端电压〃外减小。当外电路短路时，外电阻俏0,

E

I=—，〃外=0。

r

4.闭合电路中的功率

(1)电源的总功率：/总=4/〃井+/〃后产出+户内。

(2)电源的内耗功率：?后/尸/〃内。

(3)电源的输出功率：P&=UI=EI-F尸PLP*。

(4)电源的〃-/图象与电阻的〃-/图象的比较

上

如图所示，甲是电源的〃-/图线，乙是电阻的心/图线，两种图线比较如下：

图象特征物理意义

电源的〃-/图象电阻的〃-/图象

图象表述物理量的变化关系电源的路端电压随电路电流的变通过电阻的电流随电阻两端电压

化关系的变化关系

图线与坐标轴的交点与纵轴交点表示电源电动势反与过坐标原点，表示电阻两端电压

为零时，通过电阻的电流为零

F

横轴交点表示电源短路电流巴

r

图线上每一点横、纵坐标的表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率

乘积UI

图线上每一点对应的〃、I表示外电阻的大小，不同点对应每一点对应的比值均等大，表示

比值的外电阻大小不同此电阻的大小

图线的斜率内电阻r的相反数-r表示电阻大小

7东例

（2018•四川省成都市第七中学高三模拟）某同学将一直流电源的总功率R、输出功率R和电源内部的

发热功率只随电流/变化的图线画在了同一坐标系中，如图中的a、b.c所示。则判断正确的是

A.在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的4B、C三点，这三点的纵坐标一定满足关系

B.b、c线的交点与a、6线的交点的横坐标之比一定为1:2,纵坐标之比一定为1:4

C.电源的最大输出功率只=9W

D.电源的电动势尺9V,内电阻止3。

【参考答案】AB

【试题解析】在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的从B、C三点，因为直流电源的总功率心等

于输出功率及和电源内部的发热功率月的和，所以这三点的纵坐标一定满足关系丹=5+为，故A正确；

当内电阻和外电阻相等时，电源输出的功率最大，此时即为从。线的交点"时的电流，此时电流的大小为

FEF2

——'功率的大小为£一，a、6线的交点N表示电源的总功率耳和电源内部的发热功率随相等,

/?+r2r4r

E片

此时只有电源的内电阻，所以此时的电流的大小为一，功率的大小为三一，所以横坐标之比为1:2,纵坐标

rr

之比为1:4,故B正确。图线c表示电源的输出功率与电流的关系图象，很显然，最大输出功率小于3W,

E

故C错误；当片3A时，耳=。，说明外电路短路，根据耳=百知电源的电动势后3V,内电阻r=7=1Q,

故D错误。

1.（2018•河北省张家口市第四中学高二期末）在如图所示电路中，当变阻器园的滑片向6端移动时

A.电压表示数变大，电流表示数变小

B.电压表示数变小,电流表示数变大

C.电压表示数变大,电流表示数变大

D.电压表示数变小,电流表示数变小

【答案】B

【解析】由图可知，号与滑动变阻器并联后4串联；电压表测量路端电压；电流表测量流过滑动变阻

器的电流；当滑片向b端移动时，滑动变阻器接入电阻减小，则电路中总电阻减小；干路电流增大，则

由U=E-/r可得,路端电压U减小；电压表示数减小；因干路电流熠大，则为两端的电压增大，并联部

分电压减小，则流过段的电流减小，则流过电流表的电流增大，故选B。

2.（2018•山东省德州市）在如图所示的电路中E为电源，其内阻为r,H,为定值电阻（«＞「），鸟为

电阻箱，鸟光敏电阻，其阻值大小随所受照射光强度的增大面减小，V为理想电压表，A为理想电流表,

闭合开关后，下列说法正确的是

A.用光照射叫，电流表示数变大

B.用光照射用，电压表示数变小

C.将变阻箱/?2阻值变大，电流表示数变大

D.将变阻箱/?2阻值变大，电压表示数变小

【答案】AD

【解析】用光照射风，故光敏电阻的阻值减小，电路中的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可得，电路

中电流增大，根据欧姆定律可知拈两端的电压增大，电压表示数变大，根据串联分压可知变阻箱为两

端的电压减小，流过外的电流减小，根据并联分流可知流过号的电流熠大，电流表示数变大，故A正

确，B错误；将变阻箱外阻值变大，电路中的总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可得，电路中电流减小,

根据欧姆定律可知以两端的电压减小，电压表示数变小，根据串联分压可知变阻箱与两端的电压增大,

流过旦的电流增大，根据并联分流可知流过号的电流减小，电流表示数变小，故C错误，D正确。

3.如图所示，电路中电源的电动势6恒定，内阻尸2C,定值电阻尼=4。。段电路消耗的电功率在开

关S断开与闭合时相等，电压表和电流表均为理想电表，则以下说法中正确的

A.开关S断开时电压表的示数一定等于S闭合时的示数

B.电阻a、尼可能分别为4C、6c

C.电阻石、必可能分别为3。、9C

D.开关S断开与闭合时，电压表的示数变化量与电流表的示数变化量大小之比与瓜、尼无关

【答案】CD

【解析】开关断开时外电路总电阻大于闭合时外电路总电阻，则开关断开时电压表的示数一定大于闭合

时的示数，故A错误；由题，开关S断开与闭合时，a6段电路消耗的电功率相等，则有

E,E-

(----)-(A-^)=(-一)飞,将3C、9C代入方程成立，而将4C、6。代入方程不成立，故

员+r;

C正确，B错误；根据闭合电路欧姆定律得匕'=E-(国-r",则电压表的示数变化量大小与电流表的示

\77

数变化量大小之比为3、=R+r=6C,故D正确。

4.如图所示的电路中，电路消耗的总功率为40W',电阻吊为4。；用为60,电源的内阻r为0.60,电

源的效率为94%,求:

(1)a、6两点间的电压；

(2)电源的电动势。

【答案】(1)4.8V(2)20V

【解析】(D由题知电源的效率为94%,则电源内部消耗的功率为：

P=gx6%

又P.=FT

联立解得1=2A

则ab两点间的电压为

房兄

UTT=1T—』一

1ttR、+R：

解得%=4.8V

(2)由电源的总功率等于电路消耗的总功率

则有七=正

解得E=20V

考点2电表改装的原理

F我备出■

一、电表的改装

UKR-&)R+R

改装后的量程1=-------

R8

UI

量程扩大的倍数n=—n=一

44

uC4员

接入电阻的阻值R=-^-=—RL-.

J-Js??-1

&=&-R=nR.RR.R.

改装后的总内阻R.=-----2-=，

AR-R§n

改装成的电压表改装成的电流表

rH©-c=^

校对电路上

二、欧姆表的原理

1.构造：如图所示，欧姆表由电流表G、电池、调零电阻"和红黑表笔组成。

欧姆表内部：电流表、电池、调零电阻串联。

外部：接被测电阻凡。

全电路电阻心=凡+股户凡。

E

2.工作原理：闭合电路的欧姆定律后三~5--歹。

工t-NT+*人

3.刻度的标定：红黑表笔短接(被测电阻凡=0)时，调节调零电阻凡使1=人,电流表的指针达到满

偏，这一过程叫欧姆调零。

(1)当上4时，兄=0,在满偏电流4处标为"0”。(图甲)

(2)当片0时，凡78,在六0处标为“8”。(图乙)

(3)当F上时，见=兄+用r,此电阻是欧姆表的内阻，也叫中值电阻。

2

（2018•广东省揭阳市）把电流表改装成电压表的实验中，所用电流表G的满偏电流4为200pA,内阻

估计在400~600C之间。

（1）按图测定电流表G的内阻凡，需要选用合适的器材，现有供选用的器材如下：

A.滑动变阻器（阻值范围0~200C）

B.滑动变阻器（阻值范围0口750C）

C.电阻箱（阻值范围0~999Q）

D.电阻箱（阻值范围0~99999Q）

E.电源（电动势6V,内阻0.3C）

F.电源（电动势12V,内阻0.6。）

按实验要求，"最好选用_______,R'最好选用,£最好选用o（填入器材的字母代号）

（2）假定由上述步骤已测出电流表内阻凡=500Q,现在通过串联一个24.5kQ的电阻把它改装成一

个电压表，此电压表的量程为O

（3）如图是测定未知电阻尼的电路图，测量时，电流表的读数为0.20A,而改装后的电压表的表头读

数如图所示，那么人的阻值等于。

【参考答案】（1）DCF（2）5V（3）15Q

【试题解析】（1）根据"半偏法''的实验原理可知，为使干路电流保持不变，应使电阻箱的阻值越大越

好，所以〃应选择电阻箱D；根据实验原理可知，电阻箱R'应选择与待测电流表内阻接近的电阻箱C；根据

£

闭合电路欧姆定律为：/=j■可知，为选择阻值越大的电阻箱就应选择电动势较大的电源F；

R

⑵根据串并联规律可知，改装的电压表量程应为：U==5v；

（3）因改装后的电压表量程为5V,所以电压表的读数为：L'=—xl20.0=3.0V；待测电阻的阻

200

TT30

值为：^=—=—Q=15Q»

I0.2

在/眼踪秣R

1.（2018•云南省玉溪市易门一中）（1）某同学对一个表头G进行改装，已知其满偏电流4=100膜，内阻

标称值兄=900。，先利用定值电阻用将表头改装成一个ImA的电流表，然后利用定值电阻尼再将此电

流表改装成一个3V的电压表”（如图1所示）；则根据条件，定值电阻尼=—_C,RF___Q»

（2）改装完毕后，他用量程为3V,内阻为2500C的标准电压表1对此电压表从0开始全范围的刻

度进行校准.滑动变阻器A有两种规格：

A：滑动变阻器（0~20C）

B：滑动变阻器（0~2kC）

为了实验中电压调节方便，2应选用一（填A或B）。

（3）完成图2中的校准电路图（要求：滑动变阻器的触头画在开始实验时的位置上）

（4）由于表头G上的标称值凡小于真实值，造成改装后电压表的读数会比标准电压表的读数—。（填

"偏大''或''偏小"）

Ml图2

【答案】（1）1002910

【解析】⑴由图示电路图可知：舄=得=儒裳靠

巾壮U山公上大EDI4100xl0-sx900

改装后电流表内阻R/=——=——=90Q,

I0.001

1？/*n、

把电流表改装成电压表，串联电阻：?=下-&=-^--90；Q=2910Qo

*IA3001J

（2）为方便实睑操作滑动变阻器应选择最大阻值较小的Ao

<3）电压表从0开始全范围的刻度进行校准，滑动变阻器应选择分压接法，标准电压表与改装后的电

压表并联，电路图如图所示：

（4）表头G上的标称值及小于真实值，改装后的电流表内阻偏小，改装后的电压表串联电阻偏大，电

压表内阻偏大，两电压表并联，由于改装后的电压表内阻偏大，通过改装电压表的电流偏小，改装后的

电压表指针偏角校小，造成改装后电压表的读数会比标准电压表的读数偏小。

2.（2018•黑龙江省哈尔滨市第六中学）电流表G的满偏电流4=100mA,内阻凡未知，某同学欲将其改装

为量程较大的电流表，并用改装好的电流表测量一未知电阻兄的阻值。

ft.

R

午

图甲图乙

（1）如图甲所示，该同学首先将一阻值为庐20C的电阻并联在电流表G的两端进行电流表改装，然后

通以7=0.3A的电流，发现电流表G的指针正好指在50mA刻度处，由此可得到电流表G的内阻

为兄=___C,改装后的电流表量程为Ao

（2）该同学将改装后的电流表接入如图乙所示的电路测量未知电阻尼的阻值，已知电源的电动势后4.5V,

闭合开关K后，电压表的读数为3.60V,而改装后的电流表的读数如图丙所示，则依____C。

（3）由此测得的未知电阻尼的阻值与其真实值相比（选填“偏大”、"偏小”或"相等”）。

【答案】（1）1000.6（2）30（3）偏小

，、―士3-nH）xR（0.3-0.05）x20

【解析】（D电流表的内阻：Rs=——J——=.....-......Q=100Q）当电流是0.3A时,

通过电流表的电流为50mA,可知电流表的量程为0.6A;

（2）电流表的读数为20mA,可知此时通过电阻的电流为0.12A,待测电阻的阻值为

TT36

—=—Q=30Q,

*I0.12

（3）由于电压表的分流作用，使得电阻上的电流的测量值偏大，电阻的测量值偏小。

3.某同学欲将满偏电流4=100附、内阻未知的电流表改装成量程较大的毫安表，并对改装表进行校对。

（1）该同学采用‘'半偏法''利用如图所示的电路测量电流表的内阻（图中电源的电动势尺6V）时，先闭

合开关8,调节电位器凡使电流表指针偏转到满刻度，再闭合开关S2,保持斤不变，调节电阻箱

R,使电流表指针偏转到满刻度的,接着读出此时〃的阻值为198C。则该同学测出的

电流表的内阻为凡=C。

（2）若要将该电流表改装成量程为10mA的电流表，需给它（选填“串联”或“并联”）一个阻

值为即。的电阻。

（3）把改装好的电流表与标准电流表串联在电路中进行校对。由于（1）中对电流表内阻测定存在系统

误差，若改装好的电流表的测量值为标准电流表的测量值为小，则/4（选填“〉”、

"="或"<"）O

【答案】（1）一半198（2）并联2（3）<

【解析】（1）先闭合开关，，调节电位器凡使电流表指针偏转到满刻度：再闭合开关保持发不变，

调节电阻箱〃，使电流表指针偏转到满刻度的一半，接着读出此时〃的阻值为198C。电流表半偏，流

过电阻箱的电流与流过电流计的电流相等，并联电压相等，则电流表的内阻为凡=〃=198C。

（2）若要将该电流表改装成量程为10mA的电流表，需给它并联一个分流电阻，并联电阻阻值：

IK100x10^x198

C=2。o

所Rh/-4-=-0.-0-1--1-00-X-10-r5°

（3）半偏法测电流表电阻比实际电阻偏小，按照测量值改装电流表时并联的电阻偏小，这个并联的电

阻偏小分流大使电流表读数比实际偏小。即入5。

考点3电路故障分析及含电容器电路分析

名/点备加锲

一、电路故障分析

1.故障特点

(1)断路特点：表现为电源电压不为零而电流为零；如果外电路中两点间的电压不为零而电流为零，

则说明这两点间有断点，而这两点与电源的连接部分没有断点。

(2)短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为有电流通过电路但它两端的电压为零。

2.检查方法

(1)电压表检测：如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联路段短路。

(2)电流表检测：当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分

析，可以确定故障的位置。在运用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程。

(3)欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处是断路，当测量值很小或为零时，表示该处是短路。在

运用欧姆表检测时，电路一定要切断电源。

(4)假设法：将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合电路或

部分电路的欧姆定律进行推理。

二、电容器电路分析

在直流电路中，当电容器充、放电时，电路里有充、放电电流，一旦电路达到稳定状态，电容器在电

路中就相当于一个阻值无穷大的元件，在电容器处电路可看作是断路，简化电路时可去掉它，简化后若要

求电容器所带电荷量时，可接在相应的位置上，分析和计算含有电容器的直流电路时，需注意以下几点：

1.电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻上无电压降。因此，电容

器两极间的电压就等于该支路两端的电压。

2.当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联电阻两端的电压相等。

3.电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充(放)电，如果电容器两端电压升高，电容器将充

电，如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电。

刍林木东例

(2018•广东深圳市罗湖区深圳第二实验学校高二月考)如图所示的电路中，闭合电键，灯L、L2正

常发光，由于电路出现故障，突然发现灯L1变亮，灯L2变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故

障可能是

S

A.N断路B.&断路C.R3短路I）.此短路

【参考答案】A

【试题解析】简化电路如图所示。若4断路，则电路中总电阻增大，则总电流减小；电流表A及L2均

应变暗；由右侧部分总电阻没有变，则右侧分压将减小，则L1两端的电压将增大，则灯泡L1将变亮；故符

合条件，A正确。若尺2断路，则电路中电阻增大；则电路中的电流减小，则可知L1应变暗，故不符合题意,

故B错误。若叫短路，则与被短路，则电路中总电阻将减小，则电路中电流增大，则L1变亮，两端的电

压增大；则L?两端电压减小，则L?变暗；同时《路中电阻减小，则电流表示数也将增大；故不符合题意,

故C错误。若短路，则电路中总电阻减小，电路中电流增大；L变亮；L2两端的电压减小，故L2变暗;

而电流表所在支路，电阻减小，则电流增大；故A的示数增大。故D错误。

V：/限踪秣习

1.（2018•湖南省岳阳市第一中学）电源电动势为E内阻为r的电源和一个水平放置的电容为C的平行板

电容器及三个电阻阻值分别为«、旦、足3的电阻组成如图所示的电路。当开关S闭合后，电容器中有一

个带电液滴正好处于静止状态，现将开关S断开，则以下判断正确的是

A.液滴带正电

B.液滴将向下运动

CRE

C.S断开前电容器上的带电荷量为-2^一

尸+R,+/?3

CRF

D.S断开稳定后电容器上的带电量为一

r+Ri+7?3

【答案】C

1解析】电容器上极板与电源正极相连，带正电，即两极板间的电场强度竖直向下，液滴受到竖直向下

的重力和电场力作用，二力平衡，所以电场力方向竖直向上，液滴带负电，A错误；电路的等效电路结

构为：&、段和电源串联在一起，舄和电容器串联，并联在号两端，即电容器两端电压等于为两端

电压，当S断开，电容器两端的电压等于电源电动势大小，变大，根据号=?可得电容器两极板间的

电场强度增大，液滴受到的竖直向上的电场力变大，液滴向上运动，B错误；S断开前，根据闭合回路

D

欧姆定律可知为两端电压，即电容器两端电压为乙1=丁个一E,故电容器上所带电荷量为

火，++尸

r

Q=CUc=--一，C正确；S断开稳定后，电路断路，电容器两端电压等于E,故电容器所带电

R2+&+r

荷蚩为。'=上，D错误。

2.（2018♦上海浦东）在如图所示电路中，石、尼为定值电阻，闭合电键S后，带电粒子恰处于静止状态，

现将滑动变阻器的滑片向下滑动，理想电压表％,V2,V3示数变化量的绝对值分别为A，、\氏、\lh,理

想电流表A示数变化量的绝对值为△/,则

A.%示数减小，VZ和V3示数增大

B.带电粒子将向上运动

C.△“>△〃

D.此过程中竺2■保持不变

A/

【答案】BCD

【解析】将滑动变阻器的滑片向下滑动，滑动变阻器的阻值减小，电路的总电阻减小，由闭合电路欧姆

定律知，总电流增大，则V】示数5增大。内电压增大，路端电压匕一减小，而路端电压u=5+5,

可知，。示数5减小。以两端电压增大，所以5示数瀛小，故A错误；当两端电压增大，则电容器