答案 见解析
解析 (1)U-I图像如图所示。图像与纵轴交点的纵坐标值为电源电动势,与横轴交点的横坐标 值为短路电流。 (2)a.如图所示。
b.电源输出的电功率
P=I2R=
E R
r
2
R=
R
E2 2r
r
2
R
当外电路电阻R=r时,电源输出的电功率最大,为
Pmax= E 2
4r
(3)电动势定义式
E= W
答案
C
设电流表的内阻为RA,则R1=
1 2
RA,R2=2RA,将接线柱1、2接入电路时,流过接线柱1的
电流I1=3I0,其中I0为流过电流表A的电流,因此每一小格表示0.06 A;将接线柱1、3接入电路时,
流过接线柱1的电流I1'=3I0,其中I0为流过电流表A的电流,因此每一小格表示0.06 A。选项A、
B组 自主命题·省（区、市）卷题组
考点一 部分电路的基本概念和规律
1.(2019浙江4月选考,8,3分)电动机与小电珠串联接入电路,电动机正常工作时,小电珠的电阻 为R1,两端电压为U1,流过的电流为I1;电动机的内电阻为R2,两端电压为U2,流过的电流为I2。则
()
A.I1<I2 C. U1 = R1
答案 AC 外电路的总电阻R=10 Ω,由闭合电路欧姆定律可得电路中的总电流I= E =1 A,
Rr
因此路端电压U=E-Ir=12 V-1×2 V=10 V,A选项正确;电源的总功率P=EI=12 W,B选项错误;由 图(a)可知Uab=UaO-UbO=-15×0.5 V+5×0.5 V=-5 V,故选项C正确;当a、b间用导线连接后,其等效 电路如图(b)所示,电路中的外电阻R'=7.5 Ω,电路中总电流I'= E = 12 A≠1 A,D选项错误。
考点二 闭合电路欧姆定律
3.(2019湖南郴州质检一,6)如图所示,电源电动势为E,内电阻为r,两电压表可看成理想电表,当 闭合开关,将滑动变阻器的滑片由右端向左端滑动时,下列说法中正确的是 ( )
A.小灯泡L1、L2均变暗 B.小灯泡L1变亮,V1表的读数变大 C.小灯泡L1变暗,V1表的读数变小 D.小灯泡L2变亮,V2表的读数不变
2
1
3ห้องสมุดไป่ตู้
2
A. 5 B. 2 C. 5 D. 3
答案
C
当开关S断开时等效电路如图1所示,电容器C两端的电压U=
1 5
E,所带的电荷量Q1=
CU=
1 5
CE;当开关S闭合时等效电路如图2所示,电容器C两端的电压U'=
1 3
E,所带的电荷量Q2=
1 3
CE。所以 Q1 = 3 ,C项正确。
Q2 5
图1
图2 温馨提示 ①化简电路时会熟练应用等电势点排列法,才能又准又快地画出等效电路。②电 池内阻可忽略,说明路端电压与电池电动势相等。③画出S断开及S闭合时的等效电路。
答案 D 甲、乙、丙三个图像都可能正确,乙对应的元件电阻恒定;甲对应的元件的电阻随 U增大而减小,丙对应的元件的电阻随U增大而增大,都是有可能的,并不一定有较大的误差,故 D选项正确。
2.(2018四川乐山三诊)(多选)下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数,不
计其自身机械损耗。若该车在额定状态下以最大运行速度行驶,则 ( )
三年模拟
A组 2017—2019年高考模拟·考点基础题组
考点一 部分电路的基本概念和规律
1.(2017山东师大附中二模,15)某同学做三种导电元件的导电性能实验,他根据所测量的数据 分别绘制了三种元件的I-U图像,如图所示。则下列说法中正确的是 ( )
A.只有乙图正确 B.甲、丙的曲线肯定是偶然误差太大 C.甲、丙不遵从欧姆定律,肯定不可能 D.甲、乙、丙三个图都有可能正确,并不一定有较大误差
答案 D 根据U=E-Ir,要测出E和r,就要同时测出U和I,A、B、C三个选项都能满足要求;D选 项只能测出电流I,不能测出电压U,所以选D。
4.(2015北京理综,24,20分)真空中放置的平行金属板可以用作光电转换装置,如图所示。光照 前两板都不带电。以光照射A板,则板中的电子可能吸收光的能量而逸出。假设所有逸出的 电子都垂直于A板向B板运动,忽略电子之间的相互作用。保持光照条件不变。a和b为接线 柱。 已知单位时间内从A板逸出的电子数为N,电子逸出时的最大动能为Ekm。元电荷为e。 (1)求A板和B板之间的最大电势差Um,以及将a、b短接时回路中的电流I短。 (2)图示装置可看作直流电源,求其电动势E和内阻r。 (3)在a和b之间连接一个外电阻时,该电阻两端的电压为U。外电阻上消耗的电功率设为P;单 位时间内到达B板的电子,在从A板运动到B板的过程中损失的动能之和设为ΔEk。请推导证 明:P=ΔEk。
I 12
度最大时,牵引力F与阻力Ff大小相等,由P出=Ffvmax得Ff=
P出 vmax
=
350 20
N=63 N,因此C错误、D正确。
3.6
解题关键 对于电动机来说,不是纯电阻元件,功率的不同计算公式代表的含义是不同的,P= UI计算的是消耗的总功率,P=I2r计算的是电动机的发热功率;当速度最大时牵引力和阻力大小 相等。
A.a和b B.b和d C.a和c D.c和d
答案 A 本题考查U-I图像的意义。根据R=U 知,定值电阻的U-I图线的斜率表示定值电阻
I
的阻值。在U-I图中分别连接O与4个点,根据它们的倾斜度可知,a和b的阻值最接近,故选A。
方法技巧 图像题的解决方法 图像题是物理中最常见的题型之一。解题步骤是:一看轴,即看清横轴及纵轴的意义;二看点, 即看清图像中坐标点的位置;三看斜率,即看清斜率的意义及大小;四看面,即看清图像与坐标 轴所包围面积的意义。
R ' r 9.5
图(a)
图(b)
6.(2018北京理综,23,18分)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。
2.(2016上海单科,18,4分)(多选)如图所示电路中,电源内阻忽略不计。闭合开关,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 据题意,由于电源内阻不计,电压表的示数总是不变,故选项A错误;滑片滑动过程
自重
40 kg
额定电压
48 V
载重
75 kg
额定电流
12 A
最大行驶速度
20 km/h
额定输出功率
350 W
A.电动机的输入功率为576 W B.电动机的内电阻为4 Ω C.该车获得的牵引力为104 N D.该车受到的阻力为63 N
答案 AD 电动机的输入功率P入=UI=48×12 W=576 W,因此A正确;电动机正常工作时为非 纯电阻电路,不能用欧姆定律求内电阻,即内电阻r≠ U = 48 Ω=4 Ω,因此B错误;电动自行车速
(注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题中做必要的说明)
答案 (1) Ekm Ne (2) Ekm
e
e
Ekm Ne2
(3)见解析
解析 (1)由动能定理,Ekm=eUm,可得
Um=
Ekm e
短路时所有逸出电子都到达B板,故短路电流
I短=Ne
(2)电源的电动势等于断路时的路端电压,即上面求出的Um,所以E=Um= Ekm
一小格表示0.02
A;R1的阻值等于电流表内阻的
1 2
;R2的阻值等于电流表内阻的2倍。若用电流
表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值,则下列分析正确的是 ( )
A.将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.04 A B.将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.02 A C.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.06 A D.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.01 A
U2 R2
B. U1 > R1
U2 R2
D. U1 < R1
U2 R2
答案 D 故选D。
由题意可知I1=I2,选项A错误;因U2>I2R2,U1=I1R1,则
U1 U2
< R1
R2
,选项B、C错误,D正确。
2.(2015安徽理综,17,6分)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 ( )
e
电源内阻r= E = Ekm
I短 Ne2
(3)外电阻两端的电压为U,则电源两端的电压也是U。 由动能定理,一个电子经电源内部电场后损失的动能ΔEke=eU 设单位时间内有N‘个电子到达B板,则损失的动能之和ΔEk=N'ΔEke=N'eU 根据电流的定义,此时电源内部的电流I=N'e
此时流过外电阻的电流也是I=N'e,外电阻上消耗的电功率P=IU=N'eU 所以P=ΔEk
q
根据能量守恒定律,在题图所示电路中,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 得E=Ir+IR=U内+U外