
1. 3年真題考點分布
2. 命題規(guī)律及備考策略
【命題規(guī)律】近3年新高考卷對于本節(jié)內(nèi)容考查共計5次,主要考查:
利用電動勢求解電流的微觀表達式;
利用U—I圖像求解電阻的實際功率問題;
識別串并聯(lián)電路和相關(guān)的計算。
【備考策略】理解電源電動勢,并學(xué)會將本節(jié)的內(nèi)容遷移至磁場中;掌握U-I圖像表示的物理含義,并能將圖像處理的方法遷移到其他的知識點中去;掌握串并聯(lián)電路的特點,并能正確求解電壓、電流和電阻;
【命題預(yù)測】本節(jié)內(nèi)容單獨出現(xiàn)在2024年各省的高考題中的概率不大,一般會和磁場和電場知識一起出現(xiàn)在考題中,2024年考生對于本節(jié)內(nèi)容的復(fù)習(xí)不能掉以輕心,需要掌握好本節(jié)內(nèi)容,才能更好的對知識進行遷移,出現(xiàn)在電場和磁場中,才會更加的得心應(yīng)手。
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考法1 電源電動勢
1.電動勢
(1)電源:通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置。例如:干電池、蓄電池、發(fā)電機等;
①計算:非靜電力搬運電荷所做的功與搬運的電荷量的比值,E=eq \f(W,q);
②物理含義:電動勢表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能本領(lǐng)的大小,在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓.
電動勢和電勢差的區(qū)分
電源的內(nèi)阻
定義:電源內(nèi)部是由導(dǎo)體構(gòu)成,所以也有電阻,這個電阻叫做電源的內(nèi)阻;
決定因素:由電源本身的特點決定。一般來說,新電池電阻小,舊電池電阻大;
【典例1】(多選)(2022·福建·高考真題)我國霍爾推進器技術(shù)世界領(lǐng)先,其簡化的工作原理如圖所示。放電通道兩端電極間存在一加速電場,該區(qū)域內(nèi)有一與電場近似垂直的約束磁場(未畫出)用于提高工作物質(zhì)被電離的比例。工作時,工作物質(zhì)氙氣進入放電通道后被電離為氙離子,再經(jīng)電場加速噴出,形成推力。某次測試中,氙氣被電離的比例為95%,氙離子噴射速度為,推進器產(chǎn)生的推力為。已知氙離子的比荷為;計算時,取氙離子的初速度為零,忽略磁場對離子的作用力及粒子之間的相互作用,則( )
A.氙離子的加速電壓約為
B.氙離子的加速電壓約為
C.氙離子向外噴射形成的電流約為
D.每秒進入放電通道的氙氣質(zhì)量約為
【答案】AD
【詳解】AB.氙離子經(jīng)電場加速,根據(jù)動能定理有
可得加速電壓為,故A正確,B錯誤;
D.在時間內(nèi),有質(zhì)量為的氙離子以速度噴射而出,形成電流為,由動量定理可得
進入放電通道的氙氣質(zhì)量為,被電離的比例為,則有
聯(lián)立解得,故D正確;
C.在時間內(nèi),有電荷量為的氙離子噴射出,則有,
聯(lián)立解得,故C錯誤。
故選AD。
1.(2023·山東聊城·統(tǒng)考一模)離子推進器是利用電場將處在等離子狀態(tài)的“工質(zhì)”加速后向后噴出而獲得前進的動力,其工作原理如圖所示:進入電離室的氣體被電離成正離子,而后飄入電極A、B之間的勻強電場(離子初速度忽略不計),A、B間電壓為U,使正離子加速形成離子束,在加速過程中推進器獲得恒定的推力。已知每個正離子質(zhì)量為m,電荷量為q,單位時間內(nèi)飄入的正離子數(shù)目為n,加速正離子束所消耗的功率為P,引擎獲得的推力為F,下列說法正確的是( )
A.正離子經(jīng)加速后由B處噴出形成的等效電流大小為
B.離子推進器獲得的平均推力大小為
C.加速正離子束所消耗的功率
D.為提高能量的轉(zhuǎn)換效率要使盡量大,可以使用比荷更小的正離子
【答案】CD
【詳解】A.正離子經(jīng)加速后由B處噴出形成的等效電流大小,A錯誤;
B.電場對粒子加速有,
根據(jù)動量定理有,其中,
整理得離子推進器獲得的平均推力大小,B錯誤;
C.加速正離子束所消耗的功率,C正確;
D.根據(jù)以上分析可知,要使盡量大,可以用質(zhì)量大、帶電量小即比荷更小的離子作為推進器,D正確。
故選CD。
2.(2023·浙江紹興·統(tǒng)考二模)霍爾推進器將來可能安裝在飛船上用于星際旅行,其簡化的工作原理如圖所示,放電通道兩端電極間存在加速電場,該區(qū)域內(nèi)有與電場近似垂直的約束磁場(未畫出)用于提高工作物質(zhì)被電離的比例,工作時,工作物質(zhì)氙氣進入放電通道后被電離為氙離子,再經(jīng)電場加速噴出,形成推力,某次測試中,氙氣被電離的比例為,氙離子噴射速度為,推進器產(chǎn)生的推力為,推進器質(zhì)量,已知氙離子的比荷為;計算時,取氙離子的初速度為零,忽略磁場對離子的作用力及粒子之間的相互作用,則( )
A.將該推進器用于宇宙航行時,飛船獲得的加速度
B.氙離子的加速電壓約為
C.氙離子向外噴射形成的電流約為
D.每秒進入放電通道的氙氣質(zhì)量約為
【答案】B
【詳解】A.將該推進器用于宇宙航行時,飛船獲得的加速度,故A錯誤;
B.氙離子經(jīng)電場加速,根據(jù)動能定理有
可得加速電壓為,故B正確;
D.在時間內(nèi),有質(zhì)量為的氙離子以速度噴射而出,形成電流為,由動量定理可得
進入放電通道的氙氣質(zhì)量為,被電離的比例為,則有
聯(lián)立解得,故D錯誤;
C.在時間內(nèi),有電荷量為的氙離子噴射出,則有,
聯(lián)立解得,故C錯誤。
故選B。
3.(2023·江蘇南通·統(tǒng)考二模)1917年斯泰瓦和托爾曼發(fā)現(xiàn)加速轉(zhuǎn)動的金屬環(huán)中產(chǎn)生了電流。正離子被金屬晶格束縛相對金屬環(huán)靜止,而電子由于慣性相對金屬環(huán)運動,正離子和電子的運動共同產(chǎn)生電流。如圖所示,金屬環(huán)繞過圓心O且垂直于環(huán)平面的軸順時針轉(zhuǎn)動,則( )
A.若勻速轉(zhuǎn)動,圓環(huán)中會產(chǎn)生恒定電流B.若勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)速越大圓環(huán)中電流越大
C.若加速轉(zhuǎn)動,圓環(huán)中有順時針方向電流D.若加速轉(zhuǎn)動,O處的磁場方向垂直紙面向外
【答案】C
【詳解】AB.若勻速轉(zhuǎn)動,圓環(huán)中的正離子和電子的相對位置不會變化,不會產(chǎn)生電流。故AB錯誤;
C.若加速轉(zhuǎn)動,圓環(huán)中正離子被金屬晶格束縛相對金屬環(huán)靜止,而電子由于慣性相對金屬環(huán)運動即逆時針運動,根據(jù)正電荷的定向移動方向為電流方向,負(fù)電荷的運動方向為電流的反方向可知有順時針方向電流。故C正確;
D.根據(jù)右手螺旋定則可知,若加速轉(zhuǎn)動,O處的磁場方向垂直紙面向里。故D錯誤。
故選C。
考法2 串并聯(lián)電路的特點
1.串并聯(lián)電路的比較
2.串并聯(lián)電路常用的四個推論
(1)串聯(lián)電路的總電阻大于其中任一部分電路的總電阻.
(2)并聯(lián)電路的總電阻小于其中任一支路的總電阻,且小于其中最小的電阻.
(3)無論電阻怎樣連接,每一段電路的總耗電功率P總是等于各個電阻耗電功率之和.
(4)無論電路是串聯(lián)還是并聯(lián),電路中任意一個電阻變大時,電路的總電阻變大.
【典例2】(2023·全國·統(tǒng)考高考真題)黑箱外有編號為1、2、3、4的四個接線柱,接線柱1和2、2和3、3和4之間各接有一個電阻,在接線柱間還接有另外一個電阻R和一個直流電源。測得接線柱之間的電壓U12= 3.0V,U23= 2.5V,U34= -1.5V。符合上述測量結(jié)果的可能接法是( )
A.電源接在1、4之間,R接在1、3之間
B.電源接在1、4之間,R接在2、4之間
C.電源接在1、3之間,R接在1、4之間
D.電源接在1、3之間,R接在2、4之間
【答案】CD
【詳解】A.根據(jù)題意畫出電路圖,如下
,可見U34 > 0,A錯誤;
B.根據(jù)題意畫出電路圖,如下
,可見U34 > 0,B錯誤;
C.根據(jù)題意畫出電路圖,如下
,可見上述接法可符合上述測量結(jié)果,C正確;
D.根據(jù)題意畫出電路圖,如下
,可見上述接法可符合上述測量結(jié)果,D正確。
故選CD。
【典例3】(2022·江蘇·模擬預(yù)測)如圖為某控制電路的一部分,已知AA′的輸入電壓為24 V,如果電阻,,,則BB′不可能輸出的電壓是( )
A.12 V B.8 VC.6 V D.3 V
【答案】D
【詳解】①若兩開關(guān)都閉合,則電阻R1和R2并聯(lián),再和R串聯(lián),UBB′為并聯(lián)電路兩端電壓,則
,
②若S1閉合S2斷開,則R1和R串聯(lián),則
③若S2閉合S1斷開,則R2和R串聯(lián),則
④若兩開關(guān)都斷開,則,選項ABC都有可能,D不可能;
故選D。
1.(2023·全國·模擬預(yù)測)三個電阻,,,將它們并聯(lián)后加一恒定電壓,電路如圖所示。流過每個電阻的電流分別是、、,每個電阻兩端電壓分別是、、,則下列說正確的是( )
A.
B.
C.若再并聯(lián)一個的電阻,則并聯(lián)的總阻值增大
D.若減小的阻值,則電路中并聯(lián)的總阻值減小
【答案】D
【詳解】AB.并聯(lián)電路中,各支路電流和電阻成反比,電壓相等,即,
所以可得,,AB錯誤;
CD.并聯(lián)電路的總電阻,所以再并聯(lián)一個的電阻,并聯(lián)的總阻值減小,若減小的阻值,則電路中并聯(lián)的總阻值減小,C錯誤,D正確。
故選D。
2.(2023·全國·模擬預(yù)測)如圖所示電路中電阻R1、R2、R3的阻值相等,A、B的電壓恒定。那么開關(guān)S接通后流過R2的電流是S接通前的( )
A.B.C.D.
【答案】B
【詳解】設(shè)A、B間的電壓為U,每個電阻的阻值為R。S接通前,通過R2的電流
S接通后,通過R2的電流,可得
故選B。
3.(2022·江蘇南通·模擬預(yù)測)三個電阻按照如圖所示的電路連接,其阻值之比為R1∶R2∶R3=1∶1∶1,則電路工作時,通過三個電阻R1、R2、R3的電流之比I1∶I2∶I3為( )
A.1∶2∶2 B.1∶1∶1C.2∶2∶1D.2∶1∶1
【答案】D
【詳解】R2與R3并聯(lián),電阻相等,則有
根據(jù)電路特點,則有
故選D。
考法3 閉合電路的歐姆定律
1.閉合電路歐姆定律
(1)內(nèi)容:閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比,跟內(nèi)、外電阻之和成反比;
(2)公式:I=eq \f(E,R+r)(只適用于純電阻電路);
(3)其他表達形式
①電勢降落表達式:E=U外+U內(nèi)或E=U外+Ir;
②功率表達式:EI=UI+I2r.
2.路端電壓與外電阻的關(guān)系
(1)一般情況:U=IR=eq \f(E,R+r)·R=eq \f(E,1+\f(r,R)),當(dāng)R增大時,U增大;
(2)特殊情況:
①當(dāng)外電路斷路時,I=0,U=E;
②當(dāng)外電路短路時,I短=eq \f(E,r),U=0.
3.對閉合電路歐姆定律的理解和應(yīng)用
在恒流電路中常會涉及兩種U-I圖線,一種是電源的伏安特性曲線(斜率為負(fù)值的直線),另一種是電阻的伏安特性曲線(過原點的直線).求解這類問題時要注意二者的區(qū)別.
【典例4】(2023·江蘇鎮(zhèn)江·統(tǒng)考三模)如圖所示,直線A、B分別為電源a、b的路端電壓與電源電流的關(guān)系圖像,將一定值電阻分別接到a、b兩電源上,功率相等。則( )
A.電源a、b效率相同
B.電源a的內(nèi)阻更大
C.若將定值電阻換為大于的電阻,電源b的輸出功率大于電源a的輸出功率
D.若將定值電阻換為小于的電阻,電源b的功率大于電源a的功率
【答案】C
【詳解】B.由閉合電路歐姆定律U=E-Ir
可知,圖像與U軸的交點表示電動勢,則a的電動勢較小,圖像的斜率的絕對值表示電源內(nèi)阻,則a電源的內(nèi)阻r較小,故B錯誤;
A.由于定值電阻分別接到a、b兩電源上,功率相等,所以定值電阻兩端的電壓相等,即交點的縱坐標(biāo)表示路端電壓,由電源的效率,可知電源a效率高,故A錯誤;
C.電源的輸出功率即定值電阻的功率,若將定值電阻換為大于的電阻,如圖
圖中的n圖線與A、B圖線的交點的乘積為電源的輸出功率,由于圖線n與圖線B交點的電壓與電流值均大于圖線n與圖線A交點的電壓與電流值,即電源b的輸出功率大于電源a的輸出功率,故C正確;
D.電源的功率為,若將定值電阻換為小于的電阻,如圖
圖線l與圖線A、B交點的電流值表示電路中的電流,可知定值電阻與電源a組成的閉合電路中的電流大,又電源a的電動勢小,所以電源b的功率與電源a的功率大小無法比較,故D錯誤。
故選C。
1.(2023·河北保定·統(tǒng)考三模)在一次分組實驗的教學(xué)活動中,某小組用如圖甲所示電路做實驗,電路中R1是滑動變阻器,R2是定值電阻,滑動變阻器的滑片從左端往右滑動,分別記錄多組電流表和電壓表的示數(shù),用這些數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點作圖,得到的U-I圖像如圖乙中的AB所示,下列說法中正確的是( )
A.R1的最大阻值為20?B.R2的阻值為5?
C.電源電動勢為2VD.電源內(nèi)阻為5?
【答案】A
【詳解】A.由圖可知當(dāng)R1的阻值最大時,對應(yīng)電壓和電流分別為2V,0.1A,則R1的最大阻值為,故A正確;
BCD.根據(jù)閉合電路歐姆定律有
根據(jù)數(shù)學(xué)方法可知圖象的縱軸截距為2.5,斜率的絕對值為
則電源電動勢為,,所以電源內(nèi)阻和R2的阻值都小于5?,故BCD錯誤;
故選A。
2.(2023·全國·模擬預(yù)測)圖甲為某電源的U-I圖線,圖乙為某小燈泡的U-I圖線,則下列說法正確的是( )
A.電源的內(nèi)阻為5Ω
B.把電源和小燈泡組成閉合回路,小燈泡的功率約為0.3W
C.小燈泡的電阻隨著功率的增大而減小
D.把電源和小燈泡組成閉合回路,電路的總功率約為0.3W
【答案】B
【詳解】A.根據(jù)閉合電路歐姆定律變形U=E-Ir可得圖像與縱軸的交點表示電動勢,圖像斜率的大小表示內(nèi)阻,根據(jù)題甲圖電動勢為E=1.5V,內(nèi)阻為,A錯誤;
BD.把電源和小燈泡組成閉合回路,將在題圖乙中作該電源對應(yīng)的U-I圖像,如圖所示,兩U-I圖線的交點即小燈泡的電壓、電流,根據(jù)圖像讀數(shù)U=0.5V,I=0.6A,所以小燈泡的功率為
P=UI=0.5×0.6W=0.3W
回路中的總功率為P總=EI=1.5×0.6W=0.9W,故B正確,D錯誤;
C.根據(jù)圖乙可知電流越大,小燈泡功率越大,根據(jù)歐姆定律變形得R=,可知乙圖線上某點與原點連線的斜率為電阻,所以小燈泡的電阻隨著功率的增大而增大,故C錯誤。
故選B。
3.(多選)(2021·湖南益陽·益陽市箴言中學(xué)??寄M預(yù)測)如圖所示,圖甲中M為一電動機,當(dāng)滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端的過程中,兩電壓表V1和V2的讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變化情況如圖乙所示,已知電流表讀數(shù)在以下時,電動機沒有轉(zhuǎn)動。不考慮電表對電路的影響,以下判斷正確的是( )
A.圖線①為V2示數(shù)隨電流表的變化圖線
B.電路中電源電動勢為
C.此電路中,電動機的最大輸入功率是
D.變阻器的最大阻值為
【答案】AC
【詳解】A.由電路圖甲知,電壓表V2測量路端電壓,電流增大時,內(nèi)電壓增大,路端電壓減小,所以圖線①表示V2的電壓與電流的關(guān)系,故A正確;
B.此圖線的斜率大小等于電源的內(nèi)阻,為
當(dāng)電流時,,則電源的電動勢,故B錯誤;
C.當(dāng)時,,電動機輸入功率最大,故C正確;
D.若電流表示數(shù)小于,由圖知,電動機不轉(zhuǎn)動,電動機的電阻
根據(jù)閉合電路歐姆定律得,得
當(dāng)時,電路中電流最小,變阻器的電阻為最大值,所以與并聯(lián)電阻的最大值,則變阻器的最大阻值大于,故D錯誤。
故選AC。
【基礎(chǔ)過關(guān)】
1.電子式互感器是數(shù)字變電站的關(guān)鍵裝備之一.如圖所示,某電子式電壓互感器探頭的原理為電阻分壓,ac間的電阻是cd間電阻的(n-1)倍,某次測量中輸出端數(shù)字電壓表的示數(shù)為U,則輸入端的電壓為
A.B.C.D.
【答案】A
【詳解】試題分析:和串聯(lián),電流,對輸出端電壓,即輸入電壓為,對照選項A對.
考點:串并聯(lián)電路
2.在如圖所示的電路中,電阻,,,電流表內(nèi)阻不計,在A、B兩點間加上9V的電壓時,電流表的讀數(shù)為( )
A.0B.1AC.1.5AD.2A
【答案】B
【詳解】圖中電阻R2與R3并聯(lián)后與R1串聯(lián),電路的總電阻為:
根據(jù)歐姆定律,干路電流為:
由于并聯(lián)電路的電流與電阻成反比,故:
故選B。
3.(2022·上?!ざ#┦謾C電池容量(電量)和快速充電功能已經(jīng)成為人們選擇手機時的重要參考因素,如圖為某品牌手機將鋰電池電量從0%~100%充滿過程中充電功率P和充電時間t的關(guān)系圖像,設(shè)充電過程中電池兩端電壓恒為4.35V,不計其他能量損耗,則( )
A.充電過程的平均功率為40WB.充電過程的平均功率為60W
C.該電池的容量是2000mA·hD.該電池的容量是4000mA·h
【答案】A
【詳解】AB.題中P-t圖像與坐標(biāo)軸所圍的面積表示電能,所以整個充電過程中充入電池的電能為
充電過程的平均功率為,故A正確,B錯誤;
CD.該電池的容量是,故CD錯誤。
故選A。
4.(2023·湖南·統(tǒng)考模擬預(yù)測)如圖所示為一種心臟除顫器的原理圖,在一次模擬治療中,將開關(guān)S接到位置1,電容器充電后電壓為6kV;將開關(guān)S接到位置2,電容器在2ms內(nèi)通過人體完成放電,已知電容器的電容為30μF,則這次放電通過人體組織的平均電流為( )
A.90AB.60AC.9AD.6A
【答案】A
【詳解】電容器充電后帶電量為
放電過程的平均電流為
故選A。
5.(2023·重慶合川·統(tǒng)考模擬預(yù)測)在如圖所示的電路中,當(dāng)閉合開關(guān)S后,若將滑動變阻器的滑片P向下調(diào)節(jié),則正確的是( )
A.電路再次穩(wěn)定時,電源效率增加
B.燈L2變暗,電流表的示數(shù)減小
C.燈L1變亮,電壓表的示數(shù)減小
D.電容器存儲的電勢能增加
【答案】C
【詳解】A.電源的效率,將滑動變阻器的滑片P向下調(diào)節(jié),變阻器接入電路的電阻減小,外電路電阻減小,則電源的效率減小,故A錯誤;
BC.將滑動變阻器的滑片P向下調(diào)節(jié),變阻器接入電路的電阻減小,R與燈L2并聯(lián)的電阻減小,外電路總電阻減小,根據(jù)閉合電路歐姆定律分析得知,干路電流I增大,路端電壓U減小,則電壓表示數(shù)減小,燈L1變亮。R與燈L2并聯(lián)電路的電壓
U減小,U1增大,U并減小,燈L2變暗。流過電流表的電流
I增大,I2減小,IA增大,電流表的示數(shù)增大,故B錯誤,C正確;
D.電容器兩端的電壓等于并聯(lián)部分的電壓,電壓變小,由
知電容器的電荷量減少,電容器存儲的電勢能減小,故D錯誤。
故選C。
6.(2023·上海寶山·統(tǒng)考二模)如圖所示,直線A、B分別為電源a、b的路端電壓與流過電源電流的關(guān)系圖像。若將一定值電阻R0分別接到a、b兩電源上,通過R0的電流分別為Ia和Ib,則( )
A.Ia>IbB.Ia
這是一份考點49 電場感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律(核心考點精講+分層精練)解析版—高中物理,共34頁。試卷主要包含了 3年真題考點分布, 命題規(guī)律及備考策略等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份考點48 帶電粒子在復(fù)合場中的運動(核心考點精講+分層精練)解析版—高中物理,共51頁。試卷主要包含了 3年真題考點分布, 命題規(guī)律及備考策略,電場、磁場、重力場并存,5μC/m2等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份考點46 磁場對運動電荷的作用(核心考點精講+分層精練)解析版—高中物理,共53頁。試卷主要包含了 3年真題考點分布, 命題規(guī)律及備考策略等內(nèi)容,歡迎下載使用。
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