专题09 稳恒电流-三年（2020-2022）高考真题物理分项汇编（山东专用）

2020-2022年三年山东卷高考汇编 专题9 稳恒电流 【考纲定位】 内容 要求 1.电路元器件 观察并能识别常见的电路元器件，了解它们在电路中的作用． 2.电阻定律 通过实验，探究并了解金属导体的电阻与材料、长度和横截面积的定量关系．会测量金属丝的电阻率． 3.串联和并联电路 了解串、并联电路电阻的特点． 4.闭合电路欧姆定律 理解闭合电路欧姆定律． 2022·山东·高考 T16 5.电功、电功率及焦耳定律 理解电功、电功率及焦耳定律，能用焦耳定律解释生产生活中的电热现象． 【知识重现】 一、电路的基本概念和规律 1．基本概念 (2)电阻的决定式和定义式 公式 R＝ρ R＝ 区别 电阻的决定式 电阻的定义式 说明了电阻的决定因素 提供了一种测定电阻的方法，并不说明电阻与U和I有关 只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解质溶液 适用于任何纯电阻导体 2.部分电路欧姆定律 通过一段电路的电流，跟这段电路两端的电压成正比，跟这段电路的电阻成反比，即I＝. 3．电功、电功率、焦耳定律 (1)电功：W＝qU＝UIt.这是计算电功普遍适用的公式． (2)电功率：P＝＝UI.这是计算电功率普遍适用的公式． (3)焦耳定律：Q＝I2Rt.这是计算电热普遍适用的公式． 4．纯电阻电路和非纯电阻电路 (1)纯电阻电路的特点 ①遵循欧姆定律，I＝. ②电流通过纯电阻电路时，电流做功所消耗的电能全部转化为内能，电功等于电热，即W＝UIt＝I2Rt＝·t，P＝UI＝I2R＝. (2)非纯电阻电路的特点 ①不遵循欧姆定律，在非纯电阻电路中I＜，其中U为非纯电阻用电器两端的电压，R为该用电器的电阻． ②电流通过电路时，电流消耗的电能除了转化为内能外，还要转化成其他形式的能，如机械能、化学能等，即W＝E其他＋Q，P＝P热＋P其他． 注意：含有直流电动机的电路不能简单地理解成它一定是一个非纯电阻电路，要从纯电阻电路和非纯电阻电路在能量转化的区别上加以区分．若电动机不转(如电动机转子被卡住)，则没有电能转化为机械能，此时电能全部转化为内能，电路中虽然有电动机，但此时的电路仍可视为纯电阻电路处理． 二、闭合电路欧姆定律 1．公式 2．路端电压U与电流I的关系 U＝E－Ir，U—I图象如图所示，由图象可以看出： (1)电源电动势E：当电路断路即I＝0时，纵轴的截距为电源电动势E. (2)短路电流I0：当外电路电压U＝0时，横轴的截距为短路电流I0. (3)电源内阻r：图线斜率的绝对值为电源的内阻．　 3.三个功率 (1)电源的总功率P总＝EI＝U外I＋U内I＝P出＋P内． 若外电路是纯电阻电路，则有P总＝I2(R＋r)＝. (2)电源内部消耗的功率：P内＝I2r＝U内I＝P总－P出． (3)电源的输出功率：P出＝UI＝EI－I2r＝P总－P内． 若外电路是纯电阻电路，则有P出＝I2R＝＝. P出—R图象如图所示，从图中可以看出： ①当R＝r时，电源的输出功率最大，最大值Pm＝. ②当R＞r时，随着R的增大输出功率越来越小． ③当R＜r的，随着R的增大输出功率越来越大． ④当P出＜Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且R1·R2＝r2. 注意：电源输出功率与电源效率的区别，输出功率增大时，效率不一定增大，当R＝r时，电源有最大输出功率，而效率仅为50%. 三、电阻的伏安特性曲线与电源的伏安特性曲线的比较 在恒流电路中常会涉及两种U—I图线，一种是电阻的伏安特性曲线(过原点的直线)，另一种是电源的伏安特性曲线(斜率为负值的直线)．求解这类问题时要注意二者的区别． (1)电源的伏安特性曲线是一条斜率为负值的直线，如图甲所示，反映的是电源的特征．纵轴上的截距表示电动势，斜率的绝对值表示内阻，图线上每一点纵横坐标的乘积为电源的输出功率． (2)电阻的伏安特性曲线是一条过原点的直线，如图乙所示，图线上每一点纵、横坐标的比值为此时外电路的电阻． (3)上述两条曲线在同一坐标系中的交点表示电阻的工作点，即将电阻接在该电源上时，电阻中的电流和两端的电压． 【真题汇编】 1．（2022·山东·高考真题）某粮库使用额定电压，内阻的电动机运粮。如图所示，配重和电动机连接小车的缆绳均平行于斜坡，装满粮食的小车以速度沿斜坡匀速上行，此时电流。关闭电动机后，小车又沿斜坡上行路程L到达卸粮点时，速度恰好为零。卸粮后，给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行。已知小车质量，车上粮食质量，配重质量，取重力加速度，小车运动时受到的摩擦阻力与车及车上粮食总重力成正比，比例系数为k，配重始终未接触地面，不计电动机自身机械摩擦损耗及缆绳质量。求： （1）比例系数k值； （2）上行路程L值。 【答案】（1