专题9 恒定电流-【名师大课堂】2025年高考物理艺术生总复习必备训练册（word课时作业）

专题九　恒定电流 1．(2024·广西卷)将横截面相同、材料不同的两段导体L1、L2 无缝连接成一段导体，总长度为1.00 m，接入图甲电路．闭合开关S，滑片P从M端滑到N端，理想电压表读数U随滑片P的滑动距离x的变化关系如图乙，则导体L1、L2 的电阻率之比约为(　B　) 图甲 图乙 A．2∶3 B．2∶1 C．5∶3 D．1∶3 解析：根据电阻定律R＝ρ，根据欧姆定律ΔU＝I·ΔR，整理可得ρ＝·，结合题图可知导体L1、L2的电阻率之比＝＝.故选B. 2．(2024·江西卷)石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状晶格结构新材料，具有丰富的电学性能．现设计一电路测量某二维石墨烯样品的载流子(电子)浓度．如图(a)所示，在长为a，宽为b的石墨烯表面加一垂直向里的匀强磁场，磁感应强度为B，电极1、3间通以恒定电流I，电极2、4间将产生电压U.当I＝1.00×10-3A时，测得U­B关系图线如图(b)所示，元电荷e＝1.60×10-19C，则此样品每平方米载流子数最接近(　D　) A．1.7×1019 B．1.7×1015 C．2.3×1020 D．2.3×1016 解析：设样品每平方米载流子(电子)数为n，电子定向移动的速率为v，则时间t内通过样品的电荷量q＝nevtb，根据电流的定义式得I＝＝nevb，当电子稳定通过样品时，其所受电场力与洛伦兹力平衡，则有e＝evB，联立解得U＝B，结合题图(b)可知k＝＝V/T，解得n＝2.3×1016，D正确． 3．(2024·安徽卷)某实验小组要将电流表G(铭牌标示：Ig＝500 μA，Rg＝800 Ω)改装成量程为0～1 V和0～3 V的电压表，并用标准电压表对其进行校准．选用合适的电源、滑动变阻器、电阻箱、开关和标准电压表等实验器材，按图(1)所示连接电路，其中虚线框内为改装电路． (1)开关S1闭合前，滑片P应移动到__M__(填“M”或“N”)端． (2)根据要求和已知信息，电阻箱R1的阻值已调至1 200 Ω，则R2的阻值应调至__4_000__Ω. (3)当单刀双掷开关S2与a连接时，电流G和标准电压表V的示数分别为I，U，则电流表G的内阻可表示为__－R1－R2__．(结果用U、I、R1、R2表示) (4)校准电表时，发现改装后电压表的读数始终比标准电压表的读数偏大，经排查发现电流表G内阻的真实值与铭牌标示值有偏差，则只要__A__即可(填正确答案标号) A．增大电阻箱R1的阻值 B．减小电阻箱R2的阻值 C．将滑动变阻器的滑片P向M端滑动 (5)校准完成后，开关S2与b连接，电流表G的示数如图(2)所示，此示数对应的改装电压表读数为__0.86__V．(保留2位有效数字) 解析：(1)为保护电表，刚闭合开关S1时应使测量电路的电压和电流最小，故开关S1闭合前滑动变阻器的滑片P应移动到M端． (2)当单刀双掷开关S2与a连接时，电流表G被改装成量程为0～3 V的电压表，则3 V＝Ig(Rg＋R1＋R2)，解得R2＝4 000 Ω. (3)改装后的电表与标准电压表并联，报据并联电路规律和欧姆定律有U＝I(Rg＋R1＋R2)，解得Rg＝－R1－R2. (4)改装后的电压表读数偏大，说明通过电流表G的电流偏大，要使读数准确，应使改装表的内阻增大，可增大电阻箱R1或R2的阻值，A正确，B错误；移动滑动变阻器滑片不影响改装表的内阻，C错误． (5)当单刀双掷开关与b相连时，改装后的电表量程为0～1 V，设改装表的读数为U0，根据比值关系有＝，解得U0＝0.86 V． 4．(2024·浙江卷)在探究热敏电阻的特性及其应用的实验中，测得热敏电阻Rt，在不同温度时的阻值如下表． 温度/℃ 4.1 9.0 14.3 20.0 28.0 38.2 45.5 60.4 电阻/(102Ω) 220 160 100 60 45 30 25 15 某同学利用上述热敏电阻Rt、电动势E＝3 V(内阻不计)的电源、定值电阻R(阻值有3 kΩ、5 kΩ、12 kΩ三种可供选择)、控制开关和加热系统，设计了A、B、C三种电路，如图所示．因环境温度低于20 ℃，现要求将室内温度控制在20 ℃～28 ℃范围，且1、2两端电压大于2 V，控制开关开启加热系统加热，则应选择的电路是__C__，定值电阻R的阻值应选__3__kΩ，1、2两端的电压小于__1.8__V时，自动关闭加热系统(不考虑控制开关对电路的影响). 解析：由表格中的数据知，环境温度低于20 ℃时，温度降低，热敏电阻的阻值变大，电压变大，当1、2两端的电压大于2 V时，控制开关开启加热系统，故控制开关与热敏电阻并联，本实验是通过电压的变化控制加热系统，故应选择电路C；环境温度为20 ℃时，Rt＝6 kΩ，由串联分压知，＝，解得R＝3 kΩ，故定值电阻的阻值应选3 kΩ；28 ℃时关闭加热系统，此时热敏电阻的阻值为4.5 kΩ，此时1、2两点间的电压为×4.5 V＝1.8 V，则1、2两端的电压小于1.8 V时，控制开关自动关闭加热系统． 5．(2024·浙江卷)在“观察电容器的充、放电现象”实验中，把电阻箱R(0～9999 Ω)、一节干电池、微安表(量程0～300 μA，零刻度在中间位置)、电容器C(2200 μF、16 V)、单刀双掷开关S组装成如图1所示的实验电路． (1)把开关S接1，微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到零；然后把开关S接2，微安表指针偏转情况是__C__； A．迅速向右偏转后示数逐渐减小 B．向右偏转示数逐渐增大 C．迅速向左偏转后示数逐渐减小 D．向左偏转示数逐渐增大 (2)再把电压表并联在电容器两端，同时观察电容器充电时电流和电压变化情况．把开关S接1，微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到160 μA时保持不变；电压表示数由零逐渐增大，指针偏转到如图2所示位置时保持不变，则电压表示数为__0.50__V，电压表的阻值为__3.1__kΩ(计算结果保留两位有效数字). 解析：(1)开关接1时，电容器充电，电流自右向左流过微安表，微安表指针向右偏转后示数逐渐减小到零，电容器下极板带正电，开关接2时，电容器放电，电流自左向右流过微安表，微安表指针迅速向左偏转后示数逐渐减小，C正确． (2)一节干电池的电动势为1.5 V，故电压表选用量程为0～3 V，由题图2知电压表的示数为U＝0.50 V；当微安表示数稳定时，电容器相当于断路，此时干电池、电阻箱、微安表和电压表构成回路，由欧姆定律得电压表的阻值为Rv＝＝＝3.1 kΩ. 6．(2024·江苏卷)如图所示，粗糙斜面的动摩擦因数为μ，倾角为θ，斜面长为L.一个质量为m的物块，在电动机作用下，从 A点由静止加速至 B点时达到最大速度v，之后作匀速运动至C点，关闭电动机，从 C点又恰好到达最高点D.求： (1)CD段长x； (2)BC段电动机的输出功率P； (3)全过程物块增加的机械能E1和电动机消耗的总电能 E2的比值． 解析：(1)物块在CD段运动过程中，由牛顿第二定律得 mg sin θ＋μmg cos θ＝ma 由运动学公式 0－v2＝－2ax 联立解得 x＝. (2)物块在BC段匀速运动，得电动机的牵引力为F＝mg sin θ＋μmg cos θ 由P＝Fv得 P＝mgv(sin θ＋μcos θ). (3)全过程物块增加的机械能为 E1＝mgL sin θ 整个过程由能量守恒得电动机消耗的总电能转化为物块增加的机械能和摩擦产生的内能，故可知 E2＝E1＋μmg cos θ·L 故可得 ＝＝. 答案：(1) (2)mgv(sin θ＋μcos θ)　(3) 7．(2023·山东卷)电容储能已经在电动汽车，风、光发电、脉冲电源等方面得到广泛应用．某同学设计图甲所示电路，探究不同电压下电容器的充、放电过程，器材如下： 电容器C(额定电压10 V，电容标识不清)； 电源E(电动势12 V，内阻不计)； 电阻箱R1(阻值0～99 999.9 Ω)； 滑动变阻器R2(最大阻值20 Ω，额定电流2 A)； 电压表V(量程15 V，内阻很大)； 发光二极管D1、D2，开关S1、S2，电流传感器，计算机，导线若干． 回答以下问题： (1)按照图甲连接电路，闭合开关S1，若要升高电容器充电电压，滑动变阻器滑片应向__b__端滑动(填“a”或“b”)； (2)调节滑动变阻器滑片位置，电压表表盘如图乙所示，示数为__6.5__ V(保留1位小数)； (3)继续调节滑动变阻器滑片位置，电压表示数为8.0 V时，开关S2掷向1，得到电容器充电过程的I－t图像，如图丙所示．借鉴“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中估算油膜面积的方法，根据图像可估算出充电结束后，电容器存储的电荷量为__3.6×10-3__ C(结果保留2位有效数字)； (4)本电路中所使用电容器的电容约为__4.5×10-4__ F(结果保留2位有效数字)； (5)电容器充电后，将开关S2掷向2，发光二极管__D1__(填“D1”或“D2”)闪光． 解析：(1)由题图甲可知，闭合开关S1，电容器与电阻箱R1串联后再与滑动变阻器的左侧部分并联，要升高电容器充电电压，需增大并联部分的电压，则滑片应向b端移动． (2)由题图乙可知，电压表的分度值为0.5 V，因此只需要估读到本位，指针正好与6.5 V的刻度线对齐，则示数为6.5 V. (3)I－t图像中图线与t轴围成的面积表示电荷量，根据“用油膜法估算油酸分子的大小”实验中估算油膜面积的方法，大于二分之一格的算一格，少于二分之一格的舍去，则可得图中的格数为36小格，每一小格表示的电荷量为q0＝0.5×0.2×10-3 C＝1.0×10-4 C，则电容器储存的电荷量为36q0＝3.6×10-3 C. (4)根据电容的定义式C＝，代入数据解得本电路中所使用电容器的电容为C＝ F＝4.5×10-4 F. (5)充电完成后，电容器的左侧极板带正电，放电时，在电容器外部，电流从带正电极板流向带负电极板，由于二极管具有单向导电性，所以发光二极管D1闪光． 学科网（北京）股份有限公司 $$