高中物理专项练习：恒定电流

高中物理专项练习：恒定电流

一．选择题

1．（湖南长沙一模）阻值相等的四个电阻、电容为C 的电容器及电动势为E 、内阻可以忽略的电池连接成如图所示电路．开始时,开关S 断开且电流稳定,然后闭合开关S,电流再次稳定．闭合开关前后电容器所带的电荷量

A ．增加5

CE

B ．增加215CE

C ．增加3

CE

D ．减少215

CE

【参考答案】B

【名师解析】由已知条件及电容定义式C ＝Q

U 可得：Q 1＝U 1C ,Q 2＝U 2C .

S 断开时等效电路如图甲所示

U 1＝R （R ＋R ）（R ＋R ）＋R R ＋

R （R ＋R ）（R ＋R ）＋R ·E ×12＝15E ；

S 闭合时等效电路如图乙所示,

U 2＝R ·R R ＋R R ＋R ·R R ＋R ·E ＝13E ．

∴ Q 1=

5CE ,Q 2=3

CE

ΔQ =Q 2-Q 1=215

CE

,故选项B 正确

2.（浙江杭州模拟）如图有一内电阻为4.4Ω的电解槽和一盏标有“110V 60W ”的灯泡串联

乙

后接在电压为220V的直流电路两端,灯泡正常发光,则（）

A．电解槽消耗的电功率为120W

B．电解槽消耗的电功率为60W

C．电解槽的发热功率为60W

D．电路消耗的总功率为60W

【参考答案】C

【名师解析】由于灯泡正常发光,所以电解槽的电压为220﹣110＝110V,由于电解槽和灯泡串联,它们的电流相等,所以I＝A,所以电解槽的输入功率为：P＝UI＝110×＝60W,所以A

错误；电解槽的发热功率为：P

热

＝I2r＝（）2×4.4＝1.3W,所以B错误；电解槽消耗的总功率等于电解槽的输入功率为：P＝UI＝110×＝60W,所以C正确；电路消耗总功率为为：

P

总

＝220V×A＝120W,所以D错误.

3. （江苏苏州期末）恒流源是一种特殊的电源,其输出的电流能始终保持不变,如图所示的电路中电源是恒流源,当滑动变阻器滑动触头P向右移动时,下列说法中正确的是（）

A．R

上的电压变小

B．R

2

上的电压变大

C．R

1

上的电压变小

D．R

1上电压变化量大于R

上的电压变化量

【参考答案】A

【名师解析】当滑动变阻器滑动触头P由图示位置向右移动时,滑动变阻器R

接入电路的电阻减小,则总电阻也减小,而电源输出电流不变,由闭合电路欧姆定律可知,并联部分电压减小,所

以R

2上的电压变小,R

2

是定值电阻,所以通过R

2

的电流减小,总电流不变,则通过R

1

电流增大,所

以R

1的电压变大,则R

上的电压变小,故A正确,BC错误；R

1

的电压变大,R

上的电压变小,R

1

和

R 0的电压之和减小,则R

1

上电压变化量小于R

上的电压变化量,选项D错误.

4.（广东梅州市兴宁一中期末）小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示,P 为图线上一点,PN为图线在P点的切线,PQ为U轴的垂线,PM为I轴的垂线,则下列说法中正确的是（）

A. 随着所加电压的增大,小灯泡的电阻不变

B. 对应P点,小灯泡的电阻为

C. 对应P点,小灯泡的电阻为

D. 对应P点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围面积大小

【参考答案】.BD

【名师解析】图线的斜率逐渐减小,说明电阻逐渐增大.故A错误.对应P点,小灯泡的电阻为

R=；故B正确；对应P点,小灯泡的电阻为

R=1

2

U

I

．故C错误；因P=UI,所以图象中矩形PQOM

所围的面积为对应P点小灯泡的实际功率,故D正确.

5．（洛阳一高月考）某种小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示,三个完全相同的这种小灯泡连接成如图乙所示的电路,四个电表均为理想电表.现闭合电键S,电压表V

1

的示数为4.0 V,以下说法正确的是

A．电压表V

2

的示数为1.0 V

B．电源的输出功率为3.0 W

C．电流表A

2

的示数为0.60 A

D．电源的电动势一定为8 V,内阻为5 Ω

.【参考答案】AB

【名师解析】图中等效电路为灯泡L2与L3并联后与灯泡L1串联,电压表V1的示数为4V,由U---I 图象得到其电流为0.6A,根据并联电路特点得另外两个灯泡的电流均为0.3A,再根据U---I图象得到灯泡L2与L3并联部分电路的电压为1V,故电压表V2的示数为1.0V,电流表A2的示数为0.30A,故选项A正确C；电源路端电压为U=4V+1V=5V,干路电流为I=0.6A,故输出功率为

P=UI=5×0.6=3W,选项B正确,电源路端电压为U=E-Ir,只有一组数据,无法求解电动势和内电阻,故选项D错误.

6.（2018甘肃庆阳期末）如图所示,已知电源电动势为6V,内阻为1Ω,保护电阻R0=0.5Ω,则当电阻箱R读数为多少时,保护电阻R0消耗的电功率最大,且这个最大值为（）

A. 4W

B. 8W

C. 0 8W

D. 8W

【参考答案】C

【名师解析】保护电阻消耗的电功率为：P

0=,因为R

和r是常量,而R是变化的,所

以R最小时,P

0最大,最大值为：P

m

=,代入数据解得：P

m

=8W,故ABD错误C正确；

7．（3分）（江苏宿迁期末）飞机在空气中飞行时,其表面不断与空气摩擦而带电,某次飞行中形成的电流约为32μA,则飞机单位时间内带电量增加约为（）

A．32mC B．32μC C．18mC D．18μC

【参考答案】B

【名师解析】已知飞行中形成的电流约为32μA,则飞机单位时间内带电量增加约为：

q＝It＝32×10﹣6×1＝32×10﹣6C＝32μC

故B正确,ACD错误

8. （江苏泰州期末）如图所示电路中,合上开关S后,电压表和电流表的读数分别为U、I,定值电阻R2消耗的功率为P,电容器所带的电荷量为Q,两电表均为理想电表．当滑动变阻器的滑片向右移动时,下列有关物理量之间变化关系图象正确的是( )

A B C D

【参考答案】BD

【名师解析】当滑动变阻器的滑片向右移动时,滑动变阻器接入电路中的电阻减小,由闭合电路欧姆定律,E=I（r+ R1+ R2）,电流表读数I增大,电压表读数U减小,定值电阻R2消耗的功率P 增大,

9．（山东济南莱芜区训练）如图所示,电路中电源电动势为E,内电阻为r,定值电阻的阻值为R

且R0

A．当R=R0+r,R上消耗的功率达到最大值；

B．当R=0,R0上消耗的功率达到最大值；

C．当R0=R+r,R0上消耗的功率达到最大值;

D．当R+R0=r,电源的输出功率达到最大值；

【参考答案】ABD

【名师解析】将定则电阻R0和电源等效成新电源,当外电阻与等效电源的内电阻相等时,等效电源的输出功率最大,即当R=R0+r,R上消耗的功率达到最大值,故A正确；根据可知,要使R0上消耗的功率达到最大值,则变阻器电阻必须R=0时．故B正确,C错误； D、当R+R0=r

时,则电源的输出功率达到最大值．故D正确.

10．（南京六校联考）如图所示,电源电动势E=9V,内电阻r=4.5Ω,变阻器R1的最大电阻R

m

=5.0Ω,R2=1.5Ω,R3=R4=1000Ω,平行板电容器C的两金属板水平放置,在开关S与a接触且当电路稳定时,电源恰好有最大的输出功率,在平板电容器正中央引入一带电微粒,也恰能静止,那么( )

A．在题设条件下,R1接入电路的阻值为3Ω,电源的输出功率为4.5W

B．引入的微粒带负电,当开关与a断开但未与b接触时,微粒将向下运动

C．在题设条件下,R1的阻值增大时,R2两端的电压增大

D．在题设条件下,当开关接向b后,流过R3的电流方向为d→c

【参考答案】AD

【名师解析】在开关S与a接触且当电路稳定时,电源恰好有最大的输出功率,根据电源输出功

率最大的条件,R1+R2= r=4.5Ω,解得R1=3Ω,电源的输出功率为P=

2

4

E

r

=4.5W,选项A正确；在开

关S与a接触且当电路稳定时,电源输出电流I=E/( R1+R2+r)=1A,电容器两端电压UC=I R1=3V,上极板带正电,在平板电容器正中央引入一带电微粒,也恰能静止,微粒所受电场力竖直向上,微粒带负电.当开关与a断开但未与b接触时,电容器带电荷量不变,微粒所受电场力不变,微粒仍能静止,选项B错误；在题设条件下,R1的阻值增大时,电流减小,R2两端的电压减小,选项C 错误；在题设条件下,当开关接向b后,电容器通过R4放电,流过R3的电流方向为d→c,选项D 正确.

11.（安徽皖西高中联盟期末）如图甲所示,电动势为E、内阻为r的电源与R=8Ω 定值电阻、滑动变阻器RP、开关S组成串联回路,已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效电阻值RP的关系如图乙所示,下列说法正确的是

A ．电源的电动势E=210

5

V,内阻r=2Ω B ．图乙中R x =25Ω

C ．滑动变阻器的滑片向左移动时,R 上消耗的功率先增大后减小

D ．调整滑动变阻器R p 的阻值可以得到该电源的最大输出功率为1.28W 【参考答案】BD

【名师解析】把R 看作电源的内阻,则滑动变阻器R p 的阻值则为外电阻,由图象可

知,R P =R+r=10Ω时,滑动变阻器R p 消耗的功率最大为0.4W,r=2Ω,由()

2

4E R r +=0.4W 可得E=4V,

选项A 错误；由

()

22

4

+4E R r ?+=解得R x =25Ω,选项B 正确；滑动变阻器的滑片向左移

动时,外电路电阻增大,R 中电流减小,R 上消耗的功率一直减小,选项C 错误；调整滑动变阻器

R p 的阻值,当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时,电源输出电功率最大,可以得到该电源的最大输出功率为P=

()

22

E R

R r ?+=1.28W,选项D 正确.

12. （甘肃庆阳期末）如图所示,电源电动势为E ,内电阻为r ,理想电压表V 1、V 2示数为U 1、U 2,其变化量的绝对值分别为△U 1和△U 2；流过电源的电流为I ,其变化量的绝对值为△I ．在滑动变阻器的触片从右端滑到左端的过程中（灯泡电阻不变化）（ ）

A. 小灯泡、变暗,变亮

B.

C. 增大

D. 不变

【参考答案】.BD

【名师解析】当滑动变阻器的触片P从右端滑到左端时,变阻器接入电路的电阻减小,外电路总电阻减小,总电流增大,路端电压减小,则L

2

变亮.变阻器的电阻减小,并联部分的电阻减小,则

并联部分的电压减小,则L

3变暗.总电流增大,而L

3

的电流减小,则L

1

的电流增大,则L

1

变亮.故A

错误.由上分析可知,电压表V

1的示数减小,电压表V

2

的示数增大,由于路端电压减小,即两电压

表示数之和减小,所以△U

1＞△U

2

．故B正确.由U

1

=E-I（R

L2

+r）得：=R

L2

+r,不变,故C错误.

根据欧姆定律得=R

2

,不变,故D正确.

13．（河南实验中学质检）如图所示电路中,闭合开关S,灯泡L1和L2均正常发光,由于某种原因灯泡L2灯丝突然烧断,其余用电器均不会损坏,则下列结论正确的是

A．电流表读数变大,电压表读数变小

B．灯泡L1变亮

C．电容器C上电荷量减小

D．电源的的输出功率可能变大

【答案】D

【解析】由于某种原因灯泡L2灯丝突然烧断,外电路总电阻增大,电源输出电流减小,电流表读数变小,电源路端电压增大,电压表读数增大,灯泡L1中电流减小,灯泡L1变暗,选项AB错误；电容器C两端电压增大,电容器C上电荷量增大,选项C错误；电源输出电功率P=UI可能增大,选项D正确.

14. （江苏泰州12月联考）某学校创建绿色校园,如图甲为新装的一批节能路灯,该路灯通过光控开关实现自动控制：电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变.如图乙为其内部电路简化原理图,电源电动势为E,内阻为r,R t为光敏电阻（光照强度增加时,其电阻值减小）.现

增加光照强度,则下列判断正确的是（）

A．电源路端电压不变

B．B灯变暗,A灯也变暗

C．R0两端电压变小

D．电源总功率不变

【答案】B

【解析】光照增强时,R t阻值变小,干路电流变大,内电压变大,外电压变小,故A灯变暗.由于,变大,变小,故变大.由于变大,变小,由,可知变小,故B灯变暗,综上分析,B正确.

二．计算题

1.（北京朝阳高三期末）如图1所示的电路,电源的电动势为E、内阻为r,R为变阻箱,电流表可视为理想电表.闭合开关S,改变变阻箱R的阻值,电流表的示数I随之变化.

（1）当变阻箱的阻值为R1时,求电流表的示数I1.

（2）以1

I 为纵坐标,R为横坐标,在图2中画出变阻箱阻值R变化过程中1R

I

-图像的示意图,并

分别说明图线与纵轴交点和图线斜率的物理意义；

（3）在金属导体中,自由电子定向移动形成电流.已知自由电子在导线内定向移动速率的数量级为5

10-m/s,但实际上,闭合开关S后,电路中几乎瞬间就形成了电流,请说明理由.

【名师解析】

（1）根据闭合电路欧姆定律有

11E

I R r

=

+ （2）对图1所示电路,利用闭合电路欧姆定律,

可得E=IR+Ir,变换为1I =1E R +1

E r ,

1

I

——R 图像如答图2所示. 图像与纵轴交点的坐标值为1

r E I =短

,斜率为.

（3）闭合开关的瞬间,电路中的各个位置迅速建立了电场,在电场的作用下,电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动,整个电路也就几乎同时形成了电流.

答图2