专辑10 恒定电流-2021年高考上海市高三下学期5月二模物理试题汇编（解析版）

2021 年高考上海市高三下学期 5 月二模物理试题汇编 专题 10 恒定电流 1、（2021·上海市长宁区高三下学期 5 月二模）在如图所示的电路中，电源的电动势为 E，内电阻为 r，滑 动变阻器的最大电阻为 R1（R1>r），R2 为定值阻值，闭合电键，在滑动变阻器的滑动片 P 从 a 端向 b 端移动 的过程中，电流表 A1、A2 的示数变化情况是（ ） A. A1 的示数不断增大 B. A2 的示数不断增大 C. A1 的示数先减小后增大 D. A2 的示数先减小后增大 【答案】C 【解析】 BD．闭合电键，在滑动变阻器的滑动片 P 从 a 端向 b 端移动的过程中，滑动变阻器 aP 段电阻增大，Pb 段 电阻减小，由于 Pb 段电阻与 R2 并联，并联总电阻小于每一支路电阻，所以滑动变阻器 aP 段电阻增加量大 于 Pb 段电阻与 R2 并联电阻减小量，外电路总电阻增大，干路电流减小。根据串联电路中电压与电阻成正 比，可知，Pb 段电阻与 R2 并联电压减小，则 A2 的示数不断减小，故 BD 错误； AC．假设 R1=2R2=2r，当滑动片 P 位于 a 端时，干路电流为 1 1 2 2 1 2 3 5 E EI R R RrR R    A1 的示数为 2 11 1 1 2 25A R EI IR R R   当 1 2 1 1 4 2PaR R R  时，干路电流为 2 2 1 2 1 1 2 10 3 21 4 3 4 1 4 E EI RR R R r R R      A1 的示数为 2 12 2 2 1 2 3 4 4 21A R EI I RR R    当滑片 P 位于 b 端时，干路电流为 3 1 23 E EI R r R   此时 R2 被短路，A1 的示数为 13 3 23A EI I R   可知 A1 的示数先减小后增大，故 A 错误，C 正确。 故选 C。 2、（2021·上海市徐汇区高三下学期 5 月二模）一定值电阻两端加上某一稳定电压，经一段时间通过该电 阻的电荷量为 0.2C，消耗的电能为 0.6J。为在相同时间内使通过该电阻的电荷量为 0.6C，则在其两端需加 的电压为（ ） A. 1V B. 3V C. 6V D. 9V 【答案】D 【解析】 开始电阻两端电压为 U，则有 0.6 3V0.2 EU q    根据 q It 可知，为在相同时间内使通过该电阻的电荷量为 0.6C，增大为原来 3 倍，则电流增大了 3 倍，根据欧姆定 律可得 U IR 相同电阻，其电压与电流成正比，则电压增大了 3 倍为 9V。 故选 D。 3、（2021·上海市闵行区高三下学期 5 月二模）如图为“用 DIS 测电源的电动势和内阻”的实验电路，电 源由两节干电池串联而成（电池允许通过最大电流为 0.6 A）。保护电阻 R 有四种规格，其中最适合的是 （ ） A. 5 Ω、2.0 W B. 5 Ω、0.2 W C. 50 Ω、20 W D. 50 Ω、2.0 W 【答案】A 【解析】 一节干电池的电动势约为 1.5V，两节干电池的电动势约为 3V，电池允许通过的最大电流为 0.6A，电路最小 总电阻约为 3 Ω 5Ω0.6 ER I    电源电动势约为 3V，如果选用 50Ω的保护电阻，电路最大电流约为 0.06A，电流太小，故不能选择 50Ω的 保护电阻；如果选择 5Ω、0.2W 的电阻，电路最大电流为 0.2A 0.2A5 PI R    电流太小，不能测多组实验数据。 故选 A。 4、（2021·上海市闵行区高三下学期 5 月二模）某扫地机器人电池容量 2000 mA·h，额定工作电压 15 V， 额定功率 30 W，则下列说法正确的是（ ） A. 扫地机器人的电阻是 7.5 Ω B. 题中 mA·h 是能量的单位 C. 扫地机器人正常工作时的电流是 2 A D. 扫地机器人充满电后一次工作时间约为 4 h 【答案】C 【解析】 A．根据题意扫地机器人是非纯电阻用电器，无法计算扫地机器人的电阻。故 A 错误； B．题中题中 mA⋅h 是电荷量的单位。故 B 错误； C．扫地机器人正常工作时的电流为 30 A 2A15 PI U    故 C 正确； D．根据题意，2000mA⋅h=2A⋅h 扫地机器人充满电后一次工作时间约为 2A h 1h2At   工作时间约为 1h，故 D 错误。 故选 C。 5、（2021·上海市黄浦区高三下学期 5 月二模）某实物投影机有 10 个相同的强光灯 L1～L10（24V/200W） 和 10 个相同的指示灯 X1～X10（24V/2W），如图连接在 220V 交流电源上，若工作一段时间后，L2 灯丝烧断， 则（ ） A. X1 功率减小，L1 功率增大 B. X1 功率增大，L1 功率增大 C. X2 功率增大，其它指示灯的功率减小 D. X2 功率减小，其它指示灯的功率增大 【答案】C 【解析】 L2 灯丝烧断，则电路总电阻变大，则总电流减小，通过 X1 和 L1 的电流均减小，则两者的功率均减小，同理 其他指示灯的功率也减小；则除 X2 的其他部分的电压之和减小，则 X2 的电压变大，根据 2UP R 则 X2 功率增大。 故选 C。 6、（2021·上海市浦东新区高三下学期 5 月二模）有两位同学用同一组电学元件分别连接成图甲和图乙的 调光电路。在闭合电键后，使滑动变阻器的滑片由最左端开始向右滑动，直到灯泡正常发光。则灯泡正常 发光时电源总功率和整个过程中灯泡的亮度变化情况是（ ） A. 甲电路中的电源总功率小，亮度变化范围大 B. 甲电路中的电源总功率小，亮度变化范围小 C. 乙电路中的电源总功率小，亮度变化范围大 D. 乙电路中的电源总功率小，亮度变化范围小 【答案】B 【解析】 乙图是分压式控制电路，电压电流可以从 0 开始调节，则小灯泡的亮度变化范围较大，甲图是限流式控制 电路，电压电流不能从 0 开始，则小灯泡的亮度变化范围较小。 甲电路中的电源总功率为 P EI 灯 乙电路中的电源总功率为  P E I I  滑灯 则甲电路中的电源总功率较小。 所以 B 正确；ACD 错误； 故选 B 7、（2021·上海市浦东新区高三下学期 5 月二模）如图所示，已知电源电动势 E=6V，内阻 r=3Ω，定值电 阻 R0=5Ω，滑动变阻器的最大阻值为 10Ω，当滑动变阻器 R 调节为__________Ω时，滑动变阻器 R 消耗的电 功率最大；当滑动变阻器 R 调节为___________Ω时电源的输出功率最大。 【答案】 (1). 8 (2). 0 【解析】 [1]根据闭合电路欧姆定律得 0 EI R R r    滑动变阻器 R 消耗的电功率为 2 2 2 2 00 0 [(( ) 4] ( ) ) E EP I R R r RR R r R rR         当 0 (5 3)Ω 8ΩR R r     [2] 电源输出功率为 2 2 0 2 0 0 ) 4 ( [( ) ] EP I R R R R r rR R       出 因为 0 R r 故当 0R  时， 2 0 0 [( ) ] 4R R r rR R    最小，电源的输出功率最大。 8、（2021·上海市虹口区高三下学期 5 月二模）如图，已知电源内阻 r=1Ω，定值电阻 R1=2Ω，R2=12Ω，滑 动变阻器 R3 的最大阻值为 10Ω。闭合电键 S，当变阻器的滑片 P 由 a 向 b 端滑动的过程中，电流表 A 的示 数_________________（填“增大”、“减小”、“先增大后减小”或者“先减小后增大”）。在电流表 A 的示数减小 0.2A 的过程中，伏特表 V 的示数变化了_________________V。 【答案】 (1). 减小 (2). 0.6 【解析】 [1]由图知 3ap pbR R R  2R 与 pbR 串联，再与 apR 并联，根据串并联电路的特点得 2 2 2 3 2 ( ) ( )ap pb ap pb ap pb R R R R R RR R R R R R      因为 32R R ，根据数学知识知当 apR 与 2pbR R 最接近时，并联电阻最大，故变阻器的滑片 P 由 a 向 b 端 滑动的过程中， apR 与 2pbR R 相差越来越小，即并联电阻阻值逐渐增大，故电流表的示数减小。 [2]根据闭合电路欧姆定律得 1( )E U I R r   整理得 1( )U E I R r   故 1 U R rI    则 1( ) 0.2 (2 1)V 0.6VU I R r        9、（2021·上海市黄浦区高三下学期 5 月二模）已知某无人机工作时的总功率约为 360W，其使用的电池上 有“额定容量为 60W·h”的标识，则该无人机的工作续航时间最多为_____min；若该无人机工作时电池的发 热功率为 100W，在 20℃环境下的散热功率（单位时间耗散到环境中的热量，视为不变）约为 95W，已知 该电池每吸收 60J 热量时温度将升高 1℃，其安全工作的最高温度为 60℃，则在 20℃环境下该无人机最多 可连续飞行____min。 【答案】 (1). 10 (2). 8 【解析】 [1]该无人机的工作续航时间最多为 60W h 1 h 10min360W 6 Wt P     [2]电池从 20℃升高到 60℃需要吸收的热量为 60 × 40J=2400J；该无人机工作时电池的发热功率为 100W，在 20℃环境下的散热功率约为 95W，则被电池吸收的热功率为 5W，则在 20℃环境下该无人机最多可连续飞 行 2400 s 480 8min5T s   10、（2021·上海市金山区高三下学期 5 月二模）如图所示电路中，E 为电源，电源内阻为 r，R1 和 R2 是定 值电阻，且 R1=R2>r，滑动变阻器 R3 的滑片 P 从上端向下移动过程中，电流表示数的变化是______；外电 路消耗的功率的变化是______。 【答案】 (1). 减小 (2). 减小 【解析】 [1]在滑动变阻器 R3 的滑片向下移动过程中，滑动变阻器接入电路的电阻增大，则外电路总电阻增大，根据 闭合电路欧姆定律可知，干路电流减小，电源的内电压减小，路端电压增大，R1 两端的电压减小，则 R2 与 R3 并联电路两端的电压增大，由欧姆定律可知，通过 R2 的电流增大，由并联电路的分流规律可知，通过 R3 的电流减小，即电流表 A 示数减小； [2]根据电源的外电阻等于内电阻时，电源的输出功率最大可知，由于 R1=R2＞r，外电路总电阻增大，则电 源的输出功率减小，即外电路消耗的功率的变化是减小。 11、（2021·上海市长宁区高三下学期 5 月二模）如图所示的两条图线分别为直流电源总功率随电流变化的 图线和这个电源内电阻发热功率随电流变化的图线．其中，图线_______（填写“a”或“b”）表示电源总 功率随电流变化的图线，从图中给出的数据可以得出电源对外电阻能够提供的最大功率为________W。 【答案】 (1). a (2). 1.5 【解析】 [1]电源消耗的总功率 PE=EI 所以 PE-I 图线是直线，直线 a 表示电源总功率随电流 I 变化的图线； [2]电源内电阻消耗的功率 Pr=I2r 所以 b 表示 Pr-I 图线。当 I=2A 时，根据 PE =EI 可得 E=3V 同理可得 2 2 6 1.5Ω2 Pr I    根据电源输出功率最大的条件可知，当外电阻的电阻值与内电阻的电阻值相等时，电源的输出功率最大， 即 2 2 2 3 1.5W 1.5W1.5 1.5 EP I R RR r               