第十章恒定电流章末教考衔接2025高考物理二轮专题

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一、高考中的“电学黑箱”问题
【真题1】　（多选）（2023·全国乙卷20题）黑箱外有编号为1、2、 3、4的四个接线柱，接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻， 在接线柱间还接有另外一个电阻R和一个直流电源。测得接线柱之间 的电压U12＝3.0 V，U23＝2.5 V，U34＝－1.5 V。符合上述测量结果的 可能接法是（　　）
解析：　由题意知，U12＝φ1－φ2＝3 V，U23＝φ2－φ3＝2.5 V，U34 ＝φ3－φ4＝－1.5 V，联立可得φ1＞φ2＞φ4＞φ3，在电路中电流从高电 势流向低电势，所以1接电源正极，3接电源负极，故A、B错误，C、 D正确。
　　人教版必修第三册P77第4题。如图，黑箱面板上有三个接线柱1、2和3，黑箱内有一个由四个 阻值相同的电阻构成的电路。用欧姆表测得1、2接线柱之间的电阻为 1 Ω，2、3接线柱之间的电阻为1.5 Ω，1、3接线柱之间的电阻为2.5 Ω。在虚线框中画出黑箱中的电阻连接方式。
衔接分析：人教版必修第三册P77第4题考查了电学黑箱问题，习题中 通过利用欧姆表测得任意两个接线柱之间的电阻值，结合电阻的串并 联规律判断黑箱中电阻的连接方式；而2023年全国乙卷第20题则告诉 学生黑箱内含有电源和电阻，提供了各有关接线柱间的电阻连接情况 及有关两个接线柱之间的电势差U12＝3.0 V，U23＝2.5 V，U34＝－1.5 V，以此判断黑箱内电源和电阻R的连接的位置。两个题目虽然都考 查了电学黑箱问题，但是2023年全国乙卷考查的角度不同于人教版必 修第三册P77第4题，难度也高于教材题目；这种“源于教材但高于教 材”的高考命题也是近几年高考的热点之一。
二、汽车启动过程的电路分析【真题2】　（多选）（2020·江苏高考6题）某汽车的电源与启动电 机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，电 机工作，车灯突然变暗，此时（　　）
A. 车灯的电流变小B. 路端电压变小C. 电路的总电流变小D. 电源的总功率变大
解析：　开关S闭合，电机工作，外电路的总电阻减小，由闭合 电路欧姆定律可知电路中的总电流增大，电源的内阻分压增大，路端 电压减小，则车灯两端的电压减小，通过车灯的电流减小，A、B正 确，C错误；电路中的总电流增大，由P＝EI可知，电源的总功率增 大，D正确。
　　人教版必修第三册P88第6题。　　如图是汽车蓄电池供电简化电路图。当汽车启动时，启动开关S闭合，电动机工作，车灯会变暗；当汽车启动之后，启动开关S断开，电动机停止工作，车灯恢复正常亮度。请分析以上现象发生的原因。
衔接分析：人教版必修第三册P88第6题以汽车蓄电池供电简化电路图 为情境，要求分析汽车启动时、启动之后两个状态下启动开关S的动 作、电动机的工作状态对车灯的亮度变化产生的影响；而2020年江苏 高考题则以某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路图为情 境，考查已知“当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变 暗”条件下，分析判断车灯的电流、路端电压、电路的总电流及电源 的总功率各个量的变化情况。两道题目命题情境均来自汽车的启动电 路，“源于生活，寓教于乐”是高考命题热点的又一重要例证。　　
1. 如图所示为汽车启动电路原理图，汽车电动机启动时车灯会瞬间变 暗。在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表的示数为10 A； 电动机启动时电流表的示数为58 A。已知电源的电动势为12.5 V， 内阻为0.05 Ω，设电流表的内阻不计，车灯的电阻不变。则（　）
2. 如图所示，已知黑箱外有A、B、C三只接线柱，黑箱内有一只 定值电阻和一个二极管，它们的两端都直接接在接线柱上。用 多用电表依次测三只接线柱间的阻值，结果如下表所示。请判 定黑箱内的结构。
解析：先由二极管的反向截止的性质分析，由表可 知，接B、C和C、B时测量结果不同，故在B、C间一 定有二极管存在；同理可知在A、C间也有二极管存 在，并且A、C间的正向电阻大于B、C间的，说明 A、C间包含电阻；而接A、B和B、A时电阻不变，故 说明A、B间只有电阻，B、C间接二极管。所以黑箱 内的结构如图所示。
3. 如图甲所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件，小明使用多用电 表对其进行探测。
（1）在使用多用电表前，发现指针不在左边“0”刻度线处，应先 调整图乙中多用电表的 （选填“A”“B”或“C”）。
解析：A是机械调零，B是欧姆调零，C是功能选择开 关，故选填A。
（2）在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电 源时，一表笔接a，另一表笔应 （选填“短暂”或 “持续”）接b，同时观察指针偏转情况。
解析：为防止a、b间存在高压电源在持续接通时烧坏电 表，应采用“点触”方式。
（3）在判定黑箱中无电源后，将选择开关旋至“×1”挡，调节好 多用电表，测量各接点间的阻值。测量中发现，每对接点间 正反向阻值均相等，测量记录如下表。两表笔分别接a、b 时，多用电表的示数如图乙所示。请将记录表补充完整，并在图甲的黑箱图中画出一种可能的电路。
解析：正反向阻值相等说明两接点间无二极管。由题图乙可以读出a、b间阻值为5.0 Ω。因黑箱内只有三个阻值相等的电阻，由表内数据知b、c间电阻等于a、b间电阻与a、c间电阻之和，故可推测a、b间电阻与a、c间电阻相串联。又因a、c间阻值是a、b间阻值的2倍，故a、b间有一个电阻时，a、c间两个电阻串联；a、c 间有一个电阻时，a、b间两个电阻并联，电路如图所示。