第01练　电路的基本概念及电路分析（解析版）_4.2025物理总复习_2023年新高复习资料_一轮复习_2023年高考物理一轮复习小题多维练（新高考专用）_第九章　恒定电流

第九章 恒定电流 第 01 练 电路的基本概念及电路分析 知识目标 知识点 目标一 电流的概念及表达式 目标二 欧姆定律及电阻定律 目标三 电路的串联、并联 目标四 电功、电功率 电热、热功率 1．(2022·云南省·历年真题)以下说法正确的是( ) A. 导体中的电流是正电荷的定向移动形成的 B. 电荷定向移动的速率等于电流的传导速率 C. 导体中横截面积越大的地方运动电荷的平均速率越大 D. 单位时间内通过导体横截面的电荷量越大，电流越大 【答案】D 【知识点】电流的微观表达式、电流强度定义及单位 【解析】 【分析】 本题要注意无论是正电荷还是负电荷，只要定向移动都会形成电流，不要将电流的形成速度与电流 的方向的规定混淆；同时注意电流的微观表达式的应用。 【解答】 A.电荷的定向移动形成电流，在金属导体中形成电流时，定向移动的是电子。在电解液中形成电流 时，正离子和负离子都在定向移动，故A错误。 B.电流的传导速率等于光速，电荷定向移动的速度远远小于电流传导的速度，故B错误。 C.由电流的微观表达式可知，I=nqvS可知，导体中横截面积越大的地方运动电荷的平均速率越小； 故C错误； Q D.根据电流的定义I= 可知，单位时间内通过导体横截面的电荷数越多电流越大，故D正确。 t 故选D。 2．(2021·全国·单元测试)当电阻两端加上某一稳定电压时，通过该电阻的电荷量为0.3C，消耗的 电能为0.9J。为在相同时间内使0.6C的电荷量通过该电阻，在其两端需加的电压和消耗的电能分 别是( )A. 3V；1.8J B. 3V；3.6J C. 6V；1.8J D. 6V；3.6J 【答案】D 【知识点】电流强度定义及单位、电功和电功率 【解析】 【分析】 本题考查了电量和电功的计算及欧姆定律的应用。由于不知道时间不能求出电流，只能根据相关公 式找出相关关系来求解。 【解答】 W 0.9 因为电阻丝在通过0.3C的电量时，消耗的电能是0.9J，所以此时电压为：U = 1= V =3V， 1 q 0.3 1 q 当在相同的时间内通过电阻丝的电量是0.6C时，根据I= ，可知I =2I ， t 2 1 根据U=IR可知，电阻不变，此时电阻丝两端电压：U =2U =6V， 2 1 电阻丝在这段时间内消耗的电能：W =q U =0.6×6J=3.6J，故ABC错误，D正确。 2 2 2 故选D。 3．(2019·重庆市市辖区·期中考试)为探究小灯泡L的伏安特性，连好图示的电路后闭合开关，通过 移动变阻器的滑片，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光。由电流表和电压 表得到的多组读数描绘出的U-I图象应是( ) A. B. C. D. 【答案】C 【知识点】导体的伏安特性曲线 【解析】 【分析】 解答本题的关键是理解电阻的U-I图象的物理意义以及温度对电阻的影响． 本题考查的恒定电流中的基础知识：U-I图象含义以及温度对电阻的影响．对于这些基本知识要 加强理解和应用． 【解答】 灯丝电阻随电压的增大而增大，在图象上某点到原点连线的斜率应越来越大，故ABD错误，C正确。 故选：C。 4．(2021·浙江省·模拟题)如图，M为一直流电动机，电动机的线圈绕组的电阻为1.50Ω，电阻R为 8.50Ω，电源的电动势E为12.0V(电源的内阻忽略不计)。当电动机正常运转时，直流电动机两端 的电压为8.60V，此时通过电动机的电流为 A. 0.20A B. 0.40A C. 0.80A D. 1.20A 【答案】B 【知识点】欧姆定律的应用、闭合电路欧姆定律、非纯电阻电路 【解析】 【分析】 根据闭合电路欧姆定律求出电阻R上的电压，根据欧姆定律得电路中的电流，即为通过电动机的电 流。 本题主要考查闭合电路欧姆定律、欧姆定律、非纯电阻电路。 【解答】 根据闭合电路欧姆定律可知：E=U +U ， M R 所以电阻R上的电压为：U =E-U =12.0V -8.60V =3.40V， R M U 3.40 根据欧姆定律得电路中的电流为：I= R= A=0.40A R 8.50 即通过电动机的电流为0.40A ，故B正确，ACD错误。 故选B。 5．(2015·全国·历年真题)一个标有10Ω，3.6w的电阻R 和另一个标有2Ω、8w的电阻R 串联，设 1 2 此串联电阻两端允许加的最高电压时U，在此电压下R 的实际功率为P ，下列判断正确的是( ) 2 2 A. U=7.2V P =0.72w B. U=7.2V P =8w 2 2 C. U=10V P =0.72w D. U=10V P =8w 2 2 【答案】A 【知识点】电功和电功率定义、表达式及应用、串联和并联电路的基本特点 【解析】解：两电阻串联 起来，电流相同，为保证不烧坏，电流为小电流为： √P √3.6 I = = =0.6A 1 R 10 此时电压为：U=I (R +R )=0.6×(10+2)V =7.2V 1 1 2 此时R 的实际功率为：P =I❑ 2R =0.62×2=0.72W 2 2 1 2 故选：A。两电阻串联起来，电流相同，为保证不烧坏，电流为小电流，电压U=I (R +R )，R 的实际功率 1 1 2 2 为P =I❑ 2R 。 2 1 2 此题考查串联电路的特点，注意串联电路电流相等，电压与电阻成正比。 6．(2021·江苏省·单元测试)某实物投影机有10个相同的照明灯L ～L (24V 220W)和10个相同 1 10 的指示灯X ～X (220V 2W)，将其连接在220V交流电源上，电路如图所示．若工作一段时间 1 10 后L 灯丝烧断，则( ) 2 A. X 的功率减小，L 的功率增大 B. X 的功率增大，L 的功率增大 1 1 1 1 C. X 的功率增大，其他指示灯的功率减小 D. X 的功率减小，其他指示灯的功率增大 2 2 【答案】C 【知识点】电功和电功率定义、表达式及应用、串联和并联电路的基本特点 【解析】 【分析】 由电路连接知：各照明灯与对应的指示灯并联，各组(照明灯+指示灯)灯串联。每组中的照明灯和 指示灯是并联的，所以总电阻要小于照明灯或指示灯的电阻；照明灯L 灯丝烧断，相当于本组电阻 2 增大；串联电路中导体两端电压与其阻值成正比，所以X 两端电压增大，X 以外的其它灯组两端 2 2 U2 电压都减小，具体灯泡功率的变化，根据P= 判断。 R 此题属混联电路的问题，按先局部(X 和L )并联再整体(其它灯组)串联的过程分析，运用相应的并 2 2 联、串联规律，体现了分割和整体思想的交互应用。 【解答】 U2 L 与X 并联，灯丝烧断，X 两端电压增大，由P= 知，照明灯X 电阻不变，实际功率变大；在 2 2 2 R 2 U2 串联电路中总电压等于分电压之和，X 两端电压增大，所以其它灯组两端电压减小，由P= 知： 2 R 其它指示灯电阻不变，实际功率减小。故ABD错误，C正确； 故选C。 7．(2021·江西省萍乡市·期中考试)小明同学家里部分电器的消耗功率及每天工作时间如表所示，则 这些电器一天消耗的电能约为( )消 耗 功 率工 作 时 间 电器 /W /h 电 茶 2000 1 壶 空调 1200 3 电 视 100 2 机 节 能 16 4 灯 路 由 9 24 器 A. 6.1×103W B. 6.1×103J C. 2.2×104W D. 2.2×107J 【答案】D 【知识点】电功和电功率定义、表达式及应用、焦耳定律 【解析】解：电茶壶一天消耗的电能：W =P t =2000×3600J=7.2×106J 1 1 1 空调一天消耗的电能：W =P t =1200×3×3600J=1.296×107J 2 2 2 电视机一天消耗的电能：W =P t =100×2×3600J=7.2×105J 3 3 3 节能灯一天消耗的电能：W =P t =16×4×3600J=2.304×105J 4 4 4 路由器一天消耗的电能：W =P t =9×24×3600J=7.776×105J 5 5 5 这些电器一天消耗的电能：W =W +W +W +W +W 1 2 3 4 5 代入数据可得：W≈2.2×107J 故ABC错误，D正确 故选：D。 根据W =Pt求出各用电器使用的电能，然后求和即可。1．(2021·全国·单元测试)重离子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发射+3价重离子束，其电流强度为 1.2×10-5A，则在1s内发射的重离子个数为(e=1.6×10-19C)( ) A. 3.0×1012 B. 2.5×1013 C. 7.5×1013 D. 3.75×1014 【答案】B 【知识点】电流和电源 【解析】解：1s内发射的重离子的电荷量为 Q=It=1.2×10-5C。 Q 1.2×10-5 每个重离子的电荷量为3e，则通过的重离子数为n= = 个=2.5×1013个，故B正 3e 3×1.6×10-19 确，ACD错误。 故选：B。 已知电流的大小和通电时间，根据公式Q=It求出电荷，再由Q=n⋅3e求出离子数目。 本题考查电荷量的计算，关键是公式及其变形的灵活运用。要知道每个重离子的电荷量为3e，e是 元电荷。 2．(2022·天津市市辖区·期中考试)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 ( ) mv2 mv2Sn ρev A. B. C. Ρnev D. 2eL e SL 【答案】C 【知识点】欧姆定律的应用、电流的微观表达式、电阻定律、电流强度定义及单位 【解析】 【分析】 U 利用电流的微观表达式求得电流，由电阻的定义式求得电阻，由E= 求得电场强度。 d U 本题主要考查了电流的微观表达式，根据电阻的决定式求得电阻，由E= 求得场强。 d 【解答】 导体中的电流为I=neSv， L 导体的电阻为R=ρ ， S导体两端的电压为U=RI， U 场强为E= ， L 联立解得E=ρnev， 故选C。 3．(2022·江苏省连云港市·月考试卷)图(a)所示的电路中，K与L间接一智能电源，用以控制电容器 C两端的电压U .如果U 随时间t的变化如图(b)所示，则下列描述电阻R两端电压U 随时间t变化 C C R 的图象中，正确的是( ) A. B. C. D. 【答案】A 【知识点】欧姆定律的应用、电容器的充放电、图像法、含容电路分析 【解析】 【分析】 本题主要考查电容器的充放电，需结合电容器的电荷量和电容、电压的关系Q=CU，再结合电流 q 的定义式I= ，再结合欧姆定律U=IR，来进行具体求解；学生亦可通过图像的斜率的变化猜测 t 答案A。 【解答】 由电容器所带电荷量和电容、电压的关系为Q=CU可知，流过电阻R两端的电荷量为Δq=CΔU； ΔU 再由电流的定义式可知流过电阻R的电流为：I=C ；也就是电路中流过电阻R的电流与电容器 Δt ΔU 两端电压的变化率成正比，而U-t图像的斜率k即为 ，则有： Δt 在0 1秒和2 3秒内，由于U-t图像的斜率K为0，所以电路中电流为0； ∽ ∽1 2秒内U-t图像的斜率k 为正且不变，电容器在充电，电路中有恒定电流I ； 1 1 3∽5秒内U-t图像的斜率k 2 为负且不变，电容器在放电，电路中有恒定电流I 2 ； 由∽于k 1 =2k 2 ，故有I 1 =2I 2 ，二者的电流方向相反; 结合欧姆定律U=IR，1 2秒，充电过程，电阻两端电压为正，3 5秒放电过程，电阻两端电压为 负，可知： ∽ ∽ BCD错误，A正确； 故选A。 4．(2022·江苏省·历年真题)如图，图线A为某电源的路端电压与电流关系图线，图线B为某定值电 阻两端电压与电流的关系图线。当把该电阻直接接在该电源两端组成闭合回路时，下列说法正确的 是( ) A. 该电源的总功率为4W B. 该电源的输出功率为4W C. 该电源内阻消耗的功率为4W D. 该电源的效率为50％ 【答案】B 【知识点】闭合电路欧姆定律、路端电压与电流的关系、导体的伏安特性曲线、电源的功率和效率 【解析】 【分析】 图象B的斜率等于电阻R；图象A的纵轴截距等于电源的电动势，斜率的大小等于电源的内电阻， 由数学知识求解即可。 根据U-I图象正确读出电源的电动势和短路电流，根据U-I图象正确读出外电路两端的电压和流 过电阻的电流，是解决此类问题的关键。 【解答】 由图象 A的纵轴截距等于电源的电动势， E=3V，斜率的大小等于电源的内电阻 ΔU 3 U 2 r= = Ω=0.5Ω，电阻R= = Ω=1Ω ΔI 6 I 2 A.由电源总功率P =EI得：P =6W，故A错误； 总 总 B.电源的输出功率为：P=UI=2×2W =4W，故B正确； C.电源内阻消耗的功率为：P =I2r=22×0.5W =2W，故C错误； r P 4 D.由电源效率η= 出×100％= ×100％=66.7％，故D错误。 P 6 总 5．(2021·河北省·历年真题)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Q ，闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电 1荷量为Q 。Q 与Q 的比值为( ) 2 1 2 2 1 3 2 A. B. C. D. 5 2 5 3 【答案】C 【知识点】电路的简化和计算、电容、含容电路分析 【解析】 【分析】 Q 开关S断开和闭合时，利用闭合电路欧姆定律，分别求电容的电压，再由C= 可得电量之比。 U 解题的关键是清楚开关断开与闭合时电路的结构，并能应用闭合电路欧姆定律求电容的电压。 【解答】 2R×R 5 E E 当开关S断开时，电路总阻值：R =R+ = R，则干路电流I= ，电容的电压U = ； 总 2R+R 3 R 1 5 总 R 3 E 1 当开关S闭合时，电路总阻值：R' =R+ = R，则干路电流I'= ，电容的电压U = E； 总 2 2 R ' 2 3 总 Q Q U 3 由C= 可得： 1= 1= ，故C正确，ABD错误。 U Q U 5 2 2 故选C。 6．(2022·全国·其他类型)如图1所示，用电动势为E、内阻为r的电源，向滑动变阻器R供电。改变 变阻器R的阻值，路端电压U与电流I均随之变化。 (1)以U为纵坐标，I为横坐标，在图2中画出变阻器阻值R变化过程中U-I图像的示意图，并说明 U-I图像与两坐标轴交点的物理意义。 (2)a.请在图2画好的U-I关系图线上任取一点，画出带网格的图形，以其面积表示此时电源的输 出功率；b.请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件。 (3)请写出电源电动势定义式，并结合能量守恒定律证明：电源电动势在数值上等于内、外电路电 势降落之和。 【答案】 (1)U–I图象如图所示： 图象与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标值为短路电流 (2)a.如图所示： E2 b. 4r W (3)电动势定义式：E= 非静电力 q 根据能量守恒定律，在图1所示电路中，非静电力做功W产生的电能等于在外电路和内电路产生的 电热，即 W=I2rt+I2Rt=Irq+IRq E=Ir+IR=U +U 内 外 【知识点】电功和电功率定义、表达式及应用、伏安法测量电源的电动势和内阻、电功与电热的比 较、伏阻法测量电源的电动势和内阻、其他方法测量电源的电动势和内阻、安阻法测量电源的电动 势和内阻 【解析】1. 略 2. a.如图所示E E2 P=I2R=( ) 2R= b.电源输出的电功率： R+r r2 R+2r+ R E2 当外电路电阻R=r时，电源输出的电功率最大，为P = max 4r 3. 略 1．(2021·上海市市辖区·期中考试)某手机电池板上标有“3.8V，3900mAh(14.8W h)”字样，则 ( ) A. 该手机的额定功率为14.8W B. 该手机的工作电流为3900mA C. 经过电池每1C的电量，静电力做3.8J的功 D. 该电池最多储存的电能约为5.33×104J【答案】D 【知识点】电功和电功率定义、表达式及应用、电流强度定义及单位 W 【解析】解：AB、依据W =UIt=Pt，那么手机的额定功率P= ，虽然知道电池的最大电能，但 t 充电时间不知，因此工作电流与额定功率无法求解，故AB错误； C、电池的电动势为3.8V，因此经过电池每1C的电量，非静电力做3.8J的功，故C错误； D 、 由 于 电 池 的 电 动 势 为 3.8V， 那 么 最 大 电 能 W =Uq=3.8V ×3900mAh=3.8V ×3.9Ah≈14.8W h=14.8×3600J≈5.33×104J，故D正确； 故选：D。 2．(2022·安徽省·单元测试)如图甲所示的电路中，a、b、c是三个完全相同的灯泡，已知灯泡的伏 安特性曲线如图乙所示，图线过点(0.4,0.125).闭合开关s后流过电源的电流为0.25A，则下列说 法正确的是( ) A. 灯泡a两端的电压为b两端的电压的2倍 B. 灯泡a的功率为0.75W C. 此时灯泡b的阻值为12Ω D. 灯泡a、b的电功率之比为4∶1 【答案】B 【知识点】欧姆定律的应用、电功和电功率定义、表达式及应用、闭合电路欧姆定律 【解析】 【分析】 U 灯泡是非线性元件，根据a、b、c的电压，由伏安特性曲线可读出电流，由R= 算出它们的电阻 I 再依据功率表达式P=I2R，及并联电路电压相等，串联电路电流相等，从而即可求解。 在分析电阻的I-U与U-I图线问题时，关键是搞清图象斜率的物理意义，掌握电功率的表达式， 及理解串并联电路的电流与电压的关系。 【解答】 A.电路中的总电流为0.25A，则通过a的电流为0.25A，电压为3V；因b和c并联，则b和c电压相等，它们的电阻相等，因此它们的电流也相等，电流为0.125A，电压为0.4V；由图像数据可知灯 泡 a两端的电压大于 b两端的电压的2倍，故A错误； B. 由 伏 安 特 性 曲 线 可 以 读 出 电 流 为 I =0.25A， 电 压 为 U =3V时 ， 功 率 为 1 1 P=UI=3×0.25=0.75W；故B正确； U 0.4 C.灯泡 b的阻值为R= = =3.2Ω，故C错误； I 0.125 D.因通过L 的电流为L 电流的2倍，假设它们的电阻相等，则有L 消耗的电功率为L 电功率的4倍， 1 2 1 2 如今它们的电阻不相等，因此L 消耗的电功率不为L 电功率的4倍，故D错误。 1 2 故选B。 3．(2022·全国·其他类型)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12V B. 电源的总功率为10W C. a、b间电压的大小为5V D. a、b间用导线连接后，电路的总电流为1A 【答案】C 【知识点】闭合电路欧姆定律、串联和并联电路的基本特点、电源的功率和效率 【解析】 【分析】 先计算出回路的总电阻，通过闭合电路欧姆定律和电功率公式进行求解。 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。 【解答】 A.由题图知外电路的总电阻为10Ω，回路的总电阻为12Ω，根据欧姆定律可求得干路电流 E I= =1A，所以路端电压为U =I R =10V，故A错误； R 外 外 B.电源的总功率P=IE=12W，故B错误； C.根据并联电路的特点可求得流过a、b的电流均为0.5A，所以U =0.5×(15-5)V =5V，故C ba 正确； D.a、b间用导线连接后，根据电路的连接可求得外电路的电阻为7.5Ω，回路的总电阻为9.5Ω，则E 12 12 电流I'= = = ≠1A，故D错误。 R'+r 7.5+2 9.5 故选C。 4．(2021·河北省·历年真题)电动机与小电珠串联接人电路，电动机正常工作时，小电珠的电阻为R ， 1 两端电压为U ，流过的电流为I ；电动机的内电阻为R ，两端电压为U ，流过的电流为I .则( ) 1 1 2 2 2 U R U R U R A. I 1 C. 1= 1 D. 1< 1 1 2 U R U R U R 2 2 2 2 2 2 【答案】D 【知识点】非纯电阻电路 【解析】 【分析】 电动机正常工作时是非纯电阻电路，结合欧姆定律分析电流大小。 本题关键是明确电动机正常工作时为非纯电阻电路，分析电动机两端电压时根据能量守恒定律分析 比较。 【解答】 A.小灯珠与电动机串联，所以：I =I ，故A错误； 1 2 BCD.对小灯珠，由欧姆定律可得：U =I R ；电动机正常工作时，电功率大于其内阻的热功率， 1 1 1 U I R R 即：U I >I2R ，所以： 1< 1 1= 1 ，故BC错误，D正确； 2 2 2 2 U I R R 2 2 2 2 故选D。 5．(2021·河北省·历年真题)一车载加热器(额定电压为24V)发热部分的电路如图所示，a、b、c是 三个接线端点，设ab、ac、bc间的功率分别为P 、P 、P ，则( ) ab ac bc A. P >P B. P =P C. P =P D. P

r 外 I 0.2 A 当R 的滑片从最左端滑到最右端时，R 接入电路的电阻为零，R 短路，此时外电路只有R 且R 小 3 3 1 2 2 于内电阻，当外阻和内阻相等时，电源输出功率最大，则有： R R r=R + 1 3 代入数据解得：R ≈17.6Ω 2 R +R 3 1 3 E2 202 最大输出功率为：P= = W =5W． 4r 4×20 【知识点】电功和电功率定义、表达式及应用、闭合电路欧姆定律、路端电压与电流的关系、电源 的功率和效率 【解析】本题主要考查闭合电路的欧姆定律、路端电压与电路电流的关系及电功率。 (1)电路电流与路端电压关系图象与纵轴的交点的纵坐标是电源的电动势，图象的斜率绝对值等于 电源内阻，根据图象可以求出电源电动势与电源内阻； (2)由图甲所示电路图可知，滑片在最右端时，只有电阻R 接入电路，此时对应于图乙所示图象的 2 B点，由图象求出此时的路端电压与电路电流，然后由欧姆定律求出电阻阻值；(3)当外阻和内阻相等时，电源输出功率最大。