（2020-2022）三年高考物理真题分项汇编（全国通用）专题09 稳恒电流 Word版含解析

专题09 稳恒电流

1、（2022·浙江6月卷·T12）风力发电已成为我国实现“双碳”目标的重要途径之一。如图所示，风力发电机是一种将风能转化为电能的装置。某风力发电机在风速为时，输出电功率为，风速在范围内，转化效率可视为不变。该风机叶片旋转一周扫过的面积为，空气密度为，风场风速为，并保持风正面吹向叶片。下列说法正确的是（　　）

A. 该风力发电机的输出电功率与风速成正比

B. 单位时间流过面积的流动空气动能为

C. 若每天平均有的风能资源，则每天发电量为

D. 若风场每年有风速在的风能资源，则该发电机年发电量至少为

【答案】D

【解析】

AB．单位时间流过面积的流动空气体积为

单位时间流过面积的流动空气质量为

单位时间流过面积的流动空气动能为

风速在范围内，转化效率可视为不变，可知该风力发电机输出电功率与风速的三次方成正比，AB错误；

C．由于风力发电存在转化效率，若每天平均有的风能资源，则每天发电量应满足

C错误；

D．若风场每年有风速在的风能资源，当风速取最小值时，该发电机年发电量具有最小值，根据题意，风速为时，输出电功率为，风速在范围内，转化效率可视为不变，可知风速为时，输出电功率为

则该发电机年发电量至少为

D正确；

故选D。

2、（2022·浙江1月卷·T12）某节水喷灌系统如图所示，水以的速度水平喷出，每秒喷出水的质量为2.0kg。喷出的水是从井下抽取的，喷口离水面的高度保持H=3.75m不变。水泵由电动机带动，电动机正常工作时，输入电压为220V，输入电流为2.0A。不计电动机的摩擦损耗，电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率。已知水泵的抽水效率（水泵的输出功率与输入功率之比）为75%，忽略水在管道中运动的机械能损失，则（　　）

A. 每秒水泵对水做功为75J

B. 每秒水泵对水做功为225J

C. 水泵输入功率为440W

D. 电动机线圈的电阻为10

【答案】D

【解析】

AB．每秒喷出水的质量为,抽水增加了水的重力势能和动能，则每秒水泵对水做功为

故AB错误；

C．水泵的输出能量转化为水的机械能，则

而水泵的抽水效率（水泵的输出功率与输入功率之比）为75%，则

故C错误；

D．电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率，则电动机的机械功率为

而电动机的电功率为

由能量守恒可知

联立解得

故D正确；

故选D。

2021高考真题

1．（2021·河北卷）如图，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，导轨间距最窄处为一狭缝，取狭缝所在处O点为坐标原点，狭缝右侧两导轨与x轴夹角均为，一电容为C的电容器与导轨左端相连，导轨上的金属棒与x轴垂直，在外力F作用下从O点开始以速度v向右匀速运动，忽略所有电阻，下列说法正确的是（　　）

A．通过金属棒的电流为

B．金属棒到达时，电容器极板上的电荷量为

C．金属棒运动过程中，电容器的上极板带负电

D．金属棒运动过程中，外力F做功的功率恒定

【答案】A

【解析】

C．根据楞次定律可知电容器的上极板应带正电，C错误；

A．由题知导体棒匀速切割磁感线，根据几何关系切割长度为

L = 2xtanθ，x = vt

则产生的感应电动势为

E = 2Bv2ttanθ

由题图可知电容器直接与电源相连，则电容器的电荷量为

Q = CE = 2BCv2ttanθ

则流过导体棒的电流

I = = 2BCv2tanθ

A正确；

B．当金属棒到达x0处时，导体棒产生的感应电动势为

E′ = 2Bvx0tanθ

则电容器的电荷量为

Q = CE′ = 2BCvx0tanθ

B错误；

D．由于导体棒做匀速运动则

F = F安 = BIL

由选项A可知流过导体棒的电流I恒定，但L与t成正比，则F为变力，再根据力做功的功率公式

P = Fv

可看出F为变力，v不变则功率P随力F变化而变化；

D错误；

故选A。

2．（2021·湖南卷）某实验小组需测定电池的电动势和内阻，器材有：一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻（阻值为）、一个电流表（内阻为）、一根均匀电阻丝（电阻丝总阻值大于，并配有可在电阻丝上移动的金属夹）、导线若干。由于缺少刻度尺，无法测量电阻丝长度，但发现桌上有一个圆形时钟表盘。某同学提出将电阻丝绕在该表盘上，利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度。主要实验步骤如下：

（1）将器材如图（a）连接：

（2）开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的___________端（填“a”或“b”）；

（3）改变金属夹的位置，闭合开关，记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角和电流表示数，得到多组数据；

（4）整理数据并在坐标纸上描点绘图，所得图像如图（b）所示，图线斜率为，与纵轴截距为，设单位角度对应电阻丝的阻值为，该电池电动势和内阻可表示为___________，___________（用、、、、表示）

（5）为进一步确定结果，还需要测量单位角度对应电阻丝的阻值。利用现有器材设计实验，在图（c）方框中画出实验电路图__________（电阻丝用滑动变阻器符号表示）；

（6）利用测出的，可得该电池的电动势和内阻。

【答案】               

【解析】

（2）[1]开关闭合前，为了保护电路中的元件，应将电阻丝的最大阻值接入电路，根据电阻定律可知电阻丝接入越长，接入电阻越大，金属夹应夹在电阻丝的端。

（4）[2]设圆心角为时，电阻丝接入电路中的电阻为，根据闭合电路欧姆定律可知

整理得

结合图象的斜率和截距满足

，
 

解得电源电动势和内阻为

（5）[3]实验器材中有定值电阻和单刀双掷开关，考虑使用等效法测量电阻丝电阻，如图

原理的简单说明：

① 将开关置于位置，读出电流表示数；

② 将开关置于电阻丝处，调节电阻丝的角度，直到电流表示数为，读出此时角度θ ；

③ 此时，即可求得的数值。

2020高考真题

1．（2020·海南卷）一车载加热器（额定电压为）发热部分的电路如图所示，a、b、c是三个接线端点，设ab、ac、bc间的功率分别为、、，则（    ）

A． B．

C． D．

【答案】D

【解析】

接ab，则电路的总电阻为

接ac，则电路的总电阻为

接bc，则电路的总电阻为

由题知，不管接那两个点，电压不变，为U=24V，根据

可知

故选D。

2．（2020·北京卷）图甲表示某金属丝的电阻随摄氏温度变化的情况。把这段金属丝与电池、电流表串联起来（图乙），用这段金属丝做测温探头，把电流表的刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易温度计。下列说法正确的是（　　）

A．应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系

B．应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系

C．应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系

D．应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系

【答案】B

【解析】

由甲图可知，点对应的电阻阻值较小，由闭合电路欧姆定律知对应电路中的电流较大，故应标在电流较大的刻度上；而点对应的电阻阻值较大，由闭合电路欧姆定律知对应电路中的电流较小，故应标在电流较小的刻度上；由图甲得

其中为图线的纵截距，由闭合电路欧姆定律得

联立解得

可知t与I是非线性关系，故B正确，ACD错误。

故选B。

3．（2020·浙江卷）如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴上，随轴以角速度匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g，不计其它电阻和摩擦，下列说法正确的是（　　）

A．棒产生的电动势为

B．微粒的电荷量与质量之比为

C．电阻消耗的电功率为

D．电容器所带的电荷量为

【答案】B

【解析】

A．如图所示，金属棒绕轴切割磁感线转动，棒产生的电动势

A错误；

B．电容器两极板间电压等于电源电动势，带电微粒在两极板间处于静止状态，则

即

B正确；

C．电阻消耗的功率

C错误；

D．电容器所带的电荷量

D错误。

故选B。

4．（2020·浙江卷）国际单位制中电荷量的单位符号是C，如果用国际单位制基本单位的符号来表示，正确的是（　　）

A． B． C． D．

【答案】B

【解析】

根据电荷量公式q=It可知，电流I的单位是A，时间t的单位是s，故用国际单位制的基本单位表示电量的单位为A∙s，故B正确，ACD错误。

故选B。

5．（2020·全国卷）图（a）所示的电路中，K与L间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压UC。如果UC随时间t的变化如图（b）所示，则下列描述电阻R两端电压UR随时间t变化的图像中，正确的是（　　）

A． B．

C． D．

【答案】A

【解析】

根据电容器的定义式可知

结合图像可知，图像的斜率为，则内的电流与内的电流关系为

且两段时间中的电流方向相反，根据欧姆定律可知两端电压大小关系满足

由于电流方向不同，所以电压方向不同。

故选A。

6．（2020·浙江卷）小明在一根细橡胶管中灌满食盐水，两端用粗铜丝塞住管口，形成一段封闭的盐水柱。他将此盐水柱接到电源两端，电源电动势和内阻恒定。握住盐水柱两端将它水平均匀拉伸到原长的1.2倍，若忽略温度对电阻率的影响，则此盐水柱（    ）

A．通过的电流增大

B．两端的电压增大

C．阻值增大为原来的1.2倍

D．电功率增大为原来的1.44倍

【答案】B

【解析】

ABC．根据电阻定律：

可知，长度变为原来的倍，横截面积变为原来的倍，所以电阻变为原来的倍；根据闭合电路欧姆定律：

可知总电阻增大，干路电流减小，路端电压即盐水柱两端电压增大，故AC错误，B正确；

D．电功率的表达式：

电流变化倍数无法计算，所以电功率变化倍数无法计算，故D错误。

故选B．

7．（2020·江苏卷）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

【答案】ABD

【解析】

A．开关闭合时，车灯变暗，故流过车灯的电流变小，A正确；

B．电路的路端电压为

变小，路端电压变小，B正确；

C．总电流即干路电流为

减小，干路电流增大，C错误；

D．电源总功率为

增大，总功率变大，D正确。

故选ABD。

8．（2020·浙江卷）如图所示，系留无人机是利用地面直流电源通过电缆供电的无人机，旋翼由电动机带动。现有质量为、额定功率为的系留无人机从地面起飞沿竖直方向上升，经过到达高处后悬停并进行工作。已知直流电源供电电压为，若不计电缆的质量和电阻，忽略电缆对无人机的拉力，则（　　）

A．空气对无人机的作用力始终大于或等于

B．直流电源对无人机供电的额定电流为

C．无人机上升过程中消耗的平均功率为

D．无人机上升及悬停时均有部分功率用于对空气做功

【答案】BD

【解析】

A．无人机先向上加速后减速，最后悬停，则空气对无人机的作用力先大于200N后小于200N，最后等于200N，选项A错误；

B．直流电源对无人机供电的额定电流

选项B正确；

C．若空气对无人机的作用力为

F=mg=200N

则无人机上升过程中消耗的平均功率

但是由于空气对无人机向上的作用力不是一直为200N，则选项C错误；

D．无人机上升及悬停时，螺旋桨会使周围空气产生流动，则会有部分功率用于对空气做功，选项D正确。

故选BD。

9．（2020·全国卷）已知一热敏电阻当温度从10℃升至60℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R（最大阻值为20 Ω）、电压表（可视为理想电表）和毫安表（内阻约为100 Ω）。

(1)在答题卡上所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图________________。

(2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5 V和3.0 mA，则此时热敏电阻的阻值为_____kΩ（保留2位有效数字）。实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图（a）所示。

(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2kΩ。由图（a）求得，此时室温为_____℃（保留3位有效数字）。

(4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图（b）所示。图中，E为直流电源（电动势为10 V，内阻可忽略）；当图中的输出电压达到或超过6.0 V时，便触发报警器（图中未画出）报警。若要求开始报警时环境温度为50℃，则图中_________（填“R1”或“R2”）应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为_________kΩ（保留2位有效数字）。

【答案】    1.8    25.5    R1    1.2   

【解析】

(1)[1]滑动变阻器由用分压式，电压表可视为理想表，所以用电流表外接。连线如图

(2)[2]由部分电路欧姆定律得

(3)[3]由图(a)可以直接可读该电阻的阻值为2.2kΩ对应的温度为25.5℃。

(4)[4]温度升高时，该热敏电阻阻值减小，分得电压减少。而温度高时要求输出电压升高，以触发报警，所以R1为热敏电阻。

[5]由图线可知，温度为50℃时，R1=0.8kΩ，由欧姆定律可得

，

代入数据解得

10．（2020·浙江卷）（1）小明同学用多用电表测量一未知电阻器的阻值。经过规范操作后，所选欧姆挡倍率及指针位置分别如图甲、乙所示，则此电阻器的阻值为_____Ω

（2）在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中：

①如图丙所示，已经连接了一部分电路，请在答题纸上对应位置将电路连接完整_____。

②合上开关后，测出9组Ⅰ、U值，在坐标系中描出各对应点，如图丁所示。请在答题纸对应位置的图中画出此小灯泡的伏安特性曲线_____。

③与图丁中P点对应的状态，小灯泡灯丝阻值最接近______。

A．16.7Ω    B．12.4Ω    C．6.2Ω

【答案】1750（1700～1800）            C   

【解析】

（1）[1]阻值为欧姆表盘读数乘以倍率：

（2）①[2]根据图丁可知电压表选择0到3V量程即可，数据从0开始测量，滑动变阻器采用分压接法：

②[3]用平滑曲线画出伏安特性曲线：

③[4]根据图像结合欧姆定律：

所以C选项的电阻较为接近。