重難點10恒定電流

<1

之爸題趨勢

考點三年考情分析2025考向預測

本專題就是高考的熱點，恒定電流主要考察電路中

2020年江蘇題的功率和效率問題（結合電磁感應在計算題中考

考點電路的分析與計算2021年江蘇題察），電路的分析（以選擇題考察）。高考命題考察

2022年江蘇題方向：電路中的功率與效率、閉合電路歐姆定律的

應用、電路及含容電路動態分析。

重難詮釋

◎

【情境解讀】

定義式：［=2

電流|微觀表達式：7=〃如“

關系式：I=—

電

路的

本概

基伏安特性曲線

及規

念

律

電阻

電功、電功率

及電熱、熱功

率的h徽

非純電阻電路

串聯電路電流關系

串并

聯

的

電路

電壓關系

規律

并聯電路功率關系

E

I=------

R+r

閉合電

姆

路

歐閉合電路的歐

定

律姆定律

閉合電路的歐

姆定律閉合電路的功率和效率問題

【高分技巧】

1.閉合電路中的功率與效率

(1)電源的總功率:就是電源提供的總功率，即電源將其他形式的能轉化為電能的功率，也叫電源消耗

的功率。

①任意電路：p&=EI=IU外+/U內=%+4V

聲

②純電阻電路：電=l\R+r)=------

R+r

(2)電源輸出功率:整個外電路上消耗的電功率。

①任意電路：坳=U外I=IE—產廠=斑—比.

2

/E

②純電阻電路：坳=/2夫=

+廠

由產出與外電阻R的關系圖像可以看出:

I、當R=??時，電源的輸出功率最大，為產出m=fj，但效率不是最大，而是只有50%.

II、當R＞廠時，隨著R的增大，輸出功率越來越小.

IIL當RO?時，隨著R的增大，輸出功率越來越大.

IV、當尸出＜尸mm時，每個輸出功率對應兩個外電阻Ri和&，且產，因此需要注意題目中可能出

現雙解的情況.

（3）電源內耗功率:內電路上消耗的電功率%=U內I=I2r=絳—峪

（4）電源的效率:指電源的輸出功率與電源的功率之比，即

①任意電路：n=—x100%=—x100%=—x100%

P息ElE

②純電阻電路：〃=—^―x100%

R+r

提高純電阻電路效率的方法：R越大，〃越高。

2.電路的簡化與分析

（1）含有電容器電路的簡化與分析

①電路簡化：不分析電容器的充、放電過程時，把電容器所在的電路視為斷路，簡化電路時可以去掉,

求電荷量時再在相應位置補上.

②電容器的電壓

i、電容器所在的支路中沒有電流，與之串聯的電阻兩端無電壓，相當于導線。

ii、電容器兩端的電壓等于與之并聯的電阻兩端的電壓。

③電容器的電荷量及變化

i、電路中電流、電壓的變化可能會引起電容器的充、放電.若電容器兩端電壓升高，電容器將充電；

若電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電。

ii、如果變化前后極板帶電的電性相同，通過所連導線的電荷量為|。1一。2|。

iii、、如果變化前后極板帶電的電性相反，通過所連導線的電荷量為

（2）理想電表中電流表一般可視為導線，電壓表可以視為開關斷開。.

（3）等效電源法

把含有電源、電阻的部分電路等效為新的“電源”，其“電動勢”、“內阻”如下：

①兩點間斷路時的電壓等效為電動勢E'。

②兩點短路時的電流為等效短路電流/短'，等效內電阻,=另。

常見電路等效電源如下:

(&+r)/？2

(4)非純電阻電路的分析方法

①抓住兩個關鍵量：確定非純電阻電路的電壓和電流&是解決所有問題的關鍵?若能求出、

IM，就能確定非純電阻電路的電功率尸=UMIM,根據電流/“和非純電阻電路的電阻廠可求出熱功率

pr=5最后求出輸出功率電=P-P,。

②堅持“躲著”求解UM、首先，對其他純電阻電路、電源的內電路等，利用歐姆定律進行分析計

算，確定相應的電壓或電流.然后，利用閉合電路的電壓關系、電流關系間接確定非純電阻電路的工作電壓

UM和電流1M。

③應用能量守恒定律分析:要善于從能量轉化的角度出發，緊緊圍繞能量守恒定律，利用“電功=電熱+

其他能量”尋找等量關系求解。

【技巧點撥】

U2

①非純電阻電路中，二鼠/既不能表示電功也不能表示電熱，因為歐姆定律不再成立

②不要認為有電動機的電路一定是非純電阻電路.當電動機不轉動時，仍為純電阻電路，歐姆定律仍適

用，電能全部轉化為內能.只有在電動機轉動時才為非純電阻電路，此時歐姆定律不再適用，大部分電能轉

化為機械能。.

(5)電路的故障分析

①電路故障一般是短路或斷路.常見的情況有導線斷芯、燈泡斷絲、燈泡短路、電阻內部斷路、接觸不

良等現象.故障的特點如下：

i、斷路狀態的特點：電源電壓不為零而電流為零;若外電路某兩點之間的電壓不為零，則這兩點間有斷

點，而這兩點與電源連接部分無斷點。

ii、短路狀態的特點：有電流通過電路而電壓為零。

②利用電流表、電壓表判斷電路故障的方法

i、電流表示數正常而電壓表無示數的情況：“電流表示數正常”表明電流表所在電路為通路，“電壓表

無示數”表明無電流通過電壓表

故障原因可能是:a.電壓表損壞;b.電壓表接觸不良;c.與電壓表并聯的用電器短路。

ii、電壓表有示數而電流表無示數的情況：“電壓表有示數”表明有電流通過電壓表，“電流表無示數”

說明沒有或幾乎沒有電流流過電流表。.

故障原因可能是:a.電流表短路;b.和電壓表并聯的用電器斷路。

iii、電流表和電壓表均無示數的情況：“兩表均無示數”表明無電流通過兩表，除了兩表同時短路外，

可能是干路斷路導致無電流。.

iv、歐姆表檢測：當測量值很大時，表示該處斷路；當測量值很小或為零時，表示該處短路.在用歐姆

表檢測時，應斷開電源。

3.電路的動態分析

（1）程序法：遵循“局部一整體一局部”的思路

電路結構的變化-R的變化-R總的變化總的變化端的變化-固定支路（7聯分流的變化-其他

'串聯分壓u/

支路的變化.

（2）結論法：“串反并同”，應用條件為電源內阻不為零。

①所謂“串反”，即某一電阻的阻值增大時，與它串聯或間接串聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率

都將減小，反之則增大.

②所謂“并同”，即某一電阻的阻值增大時，與它并聯或間接并聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率

都將增大，反之則減小。

（3）極限法:因滑動變阻器滑片滑動引起的電路變化問題，可將滑動變阻器的滑片分別滑至兩個極端去

討論.

（4）特殊值法:對于某些特殊電路問題，可以采取代入特殊值的方法去判定。

4.閉合電路的圖像問題

（1）導體的伏安特性曲線：由于電阻的導電性能不同，所以不同的電阻有不同的伏安特性曲線。伏安

特性曲線上每一點的電壓坐標與電流坐標的比值對應這一狀態下的電阻。

Ri

d

/xII/P”四⑷

u......州乙u

（2）電源的伏安特性曲線：閉合電路中，當外電阻R發生變化時，干路電流/發生變化，路端電壓U

也隨之發生，路端電壓U與電流/的關系可表示為。端=E-Ir,若以。為縱坐標、I為橫坐標，可在

U-/直角坐標系中作出圖線，此圖線稱為電源的伏安特性曲線。

由。端=E-7r可知函數圖像是一條向下傾斜的直線.縱坐標軸上的截距等于電動勢的大小；橫坐標

軸上的截距等于短路電流I短；圖線的斜率值等于電源內阻的大小。

①直線斜率的絕對值表示電源的內阻廠，縱軸的截距為電源電動勢Eo

②直線上點A與原點。的連線的斜率表示對應的外電路電阻R.

③圖線上每一點的橫、縱坐標的乘積為對應情況下電源的輸出功率，對于圖中的A點有尸

④圖中實線和虛線的交點稱為“工作點”，這是求解非線性元件功率的突破口。

限時提升練

（建議用時：40分鐘）

1.（2022.江蘇.高考真題）如圖所示，電路中燈泡均正常發光，阻值分別為A=2C,凡=3C,&=2Q,

凡=4Q,電源電動勢E=12V,內阻不計，四個燈泡中消耗功率最大的是（

A.R[B.R2C.R3D.R4

【答案】A

【解析】由電路圖可知品與R串聯后與&并聯，再與品串聯。并聯電路部分的等效電阻為

臂+RJ

井（&+凡+凡）

E

由閉合電路歐姆定律可知，干路電流即經過R的電流為，=/=-~—=3A

4+?并

IR*IR*

并聯部分各支路電流大小與電阻成反比，則，2=—=2A,/3=/4=p'd=1A

4尺3+瑞

四個燈泡的實際功率分別為4=//=18W,鳥=/；&=12W,8=/；居=2W,舄=凡=4W

故四個燈泡中功率最大的是品。故選A。

2.（2020.江蘇.高考真題）某汽車的電源與啟動電機、車燈連接的簡化電路如圖所示。當汽車啟動時，

開關S閉合，電機工作，車燈突然變暗，此時（）

車燈

E,r

A.車燈的電流變小B.路端電壓變小

C.電路的總電流變小D.電源的總功率變大

【答案】ABD

【解析】開關閉合時，車燈變暗，故流過車燈的電流/燈變小，A正確；電路的路端電壓為

UE-U

。路=。燈=/燈R燈，/燈變小，路端電壓變小，B正確；總電流即干路電流為/干=」=-----直，。路

rr

減小，干路電流增大，C錯誤；電源總功率為電="干，/干增大，總功率變大，D正確。故選ABD。

3.（2021.江蘇.高考真題）有研究發現，某神經細胞傳遞信號時，離子從細胞膜一側流到另一側形成跨

膜電流，若將該細胞膜視為1X10-8F的電容器，在2ms內細胞膜兩側的電勢差從-70mV變為30mV,則

該過程中跨膜電流的平均值為（）

A.1.5X10-7AB.2X10-7AC.3.5X10-7AD.5X10-7A

【答案】D

【解析】根據。=cu,可知AQ=CAU=10-8x（30+70）xl0-3C=10-9C,則該過程中跨膜電流的平均值為

八些=』A=5xO7Ao故選D。

t2x10-3

4.（2024.江蘇南京.二模）把帶鐵芯的線圈入（電阻忽略不計）、電容器、小燈泡、開關、直流恒壓電源

DC和交流電源AC（直流恒壓電源的電壓與交流電源電壓的有效值相等），分別組成如下電路，其中小燈泡

最亮的是（）

卜

C

1-DC——?——AC——

【答案】A

【解析】線圈具有阻交流、通直流的特點，電容器具有隔直流、通交流的特點，電容器對交流電具有

容抗，故直流電源接線圈時，對電流阻礙作用最小，小燈泡最亮。故選A。

5.（2024.江蘇南京弘光中學.二模）如圖所示，某同學用電流傳感器探究電容器充電過程中對旁路的影

響，H0時刻閉合開關S,則能正確表示此后電阻R1中電流變化過程的圖像是（）

【答案】B

【解析】閉合開關S瞬間，對電容器充電，通過及的電流逐漸減小，則通過R的電流逐漸增加，電容

器充電結束，通過Ri的電流達到最大，并保持不變。故選B。

6.（2024.江蘇蘇錫常鎮.教學情況調研二）如圖所示，某同學用電流傳感器探究電容器充電過程中對旁

路的影響，時刻閉合開關S,則能正確表示此后電阻Ri中電流變化過程的圖像是（）

【答案】B

【解析】閉合開關S瞬間，對電容器充電，通過&的電流逐漸減小，則通過R的電流逐漸增加，電容

器充電結束，通過修的電流達到最大，并保持不變。故選B

7.（2024.江蘇蘇錫常鎮.三模補償訓練）據報道，科學家發明了一種新型超級電容器，能讓手機幾分鐘

內充滿電.用該種電容器給手機電池充電，下列說法正確的是（）

A.該電容器給手機電池充電時，電容器的電容變大

B.該電容器給手機電池充電時，電容器存儲的電能變少

C.該電容器給手機電池充電時，電容器所帶的電荷量可能不變

D.充電結束后，電容器不帶電，電容器的電容為零

【答案】B

【解析】電容器的電容由自身因素決定，該電容器給手機電池充電時和充電結束后，電容器的電容不

變，故AD錯誤；該電容器給手機電池充電時，電容器放電，電容器所帶的電荷量減少，存儲的電能變少，

故B正確，C錯誤；故選B。

8.（2024.江蘇南通.三模補償）某同學利用電壓傳感器來研究電感線圈工作時的特點。圖甲中三個燈泡

完全相同，不考慮溫度對燈泡電阻的影響。在閉合開關S的同時開始采集數據，當電路達到穩定狀態后斷

開開關。圖乙是由傳感器得到的電壓u隨時間t變化的圖像。不計電源內阻及電感線圈L的電阻。下列說法

甲乙

A.開關S閉合瞬間，流經燈D?和D3的電流相等

B.開關S閉合瞬間至斷開前，流經燈的電流保持不變

C.開關S斷開瞬間，燈D?閃亮一下再熄滅

D.根據題中信息，可以推算出圖乙中小與乙的比值

【答案】D

【解析】開關S閉合瞬間，由于電感線圈的阻礙作用，燈D3逐漸變亮，通過燈D3的電流緩慢增加,

待穩定后，流經燈D?和D3的電流相等；故從開關S閉合瞬間至斷開前，流經燈D1的電流也是逐漸增加，A、

B錯誤；開關S斷開瞬間，由于電感線圈阻礙電流減小的作用，由電感線圈繼續為燈D?和D3提供電流，又

因為電路穩定的時候，流經燈D?和Da的電流相等，所以燈D2逐漸熄滅，C錯誤；開關S閉合瞬間，燈D1

F

和D2串聯，電壓傳感器所測電壓為D2兩端電壓，由歐姆定律％=萬電路穩定后，流過D3的電流為

1EE

5.右二森，開關S斷開瞬間，電感線圈能夠為D2和D3提供與之前等大電流，故其兩端電壓為

—K

2

2Ew,3

"2=八2氏=丁所以」=了故可以推算出圖乙中小與“2的比值，D正確。故選D。

3憂24

9.（2024.江蘇南京.三模補償）圖1和圖2是教材中演示電感器對交變電流的阻礙作用的兩個電路圖.把

帶鐵芯的線圈L與小燈泡串聯起來，先把它們接到直流電源上，如圖1所示，再把它們接到交流電源上,

如圖2所示.取直流電源的電壓與交流電壓的有效值相等，觀察比較兩種情況下電路穩定時燈泡的亮度.下

列敘述正確的是

B.接直流和接交流燈泡一樣亮

C.線圈對直流和交流的阻礙作用相同

D.線圈對交流的阻礙作用更大

【答案】D

【解析】由于直流電路僅僅是開關閉合或者斷開瞬間電流會發生變化，因此在開關閉合或斷開瞬間電

感線圈對會產生感應電流對電流有阻礙作用，但是交變電流由于電流大小和方向時刻改變，電感線圈始終

會產生感應電流阻礙原電流的變化，所以兩燈泡的亮度不同，圖1的燈泡更亮，故正確答案為D。

10.（2024.江蘇揚州.三模）通過手機內電容式加速度傳感器可以實現運動步數的測量，傳感器原理如

圖所示，電容器的M極板固定，與彈簧相連的N極板只能按圖中標識的“前后”方向運動。則當手機（）

R

■MI1------1

左言右—乂女~~

A.勻速運動時，電流表示數為零，電容器M極板帶負電

B.由靜止突然向前加速時，電容器的電容增大

C.由靜止突然向前加速時，流過電流表的電流由6向a

D.保持向前勻減速運動時，電流表示數變小

【答案】C

【解析】勻速運動時，N極板相對M極板的位置不變，電容器的電容不變，則電容器帶電量不變，電

路中沒有電流，電流表示數為零，電容器M極板與電源正極相連，帶正電，故A錯誤；由靜止突然向前加

速時，因為慣性，N極板相對M極板向后運動，兩極板間距變大，根據。=型-,可知電容器的電容減

4兀kd

小，根據Q=C。，可知電容器帶電量減小，則電容器放電，流過電流表的電流由6向。，故B錯誤，C正

確；保持向前勻減速運動時，加速度恒定不變，N極板受力不變，則彈簧形變量不變，N極板相對M極板

的位置不變，則電容器的電容不變，電容器帶電量不變，電路中無電流，電流表示數不變，為零，故D錯

誤。故選C。

11.（2024.江蘇徐州.三模）某學習小組設計了改變電容器極板間電壓的電路，電壓表可視為理想電表,

下列電路中，電容器極板間電壓變化范圍較大的是（）

【解析】由題圖可知，分壓式電路電壓測量范圍較大，A選項中滑動端P處于最左端時電容器兩端電

RFRE

壓為0,當滑動端處于最右端時，電容器兩端電壓為。=——，故電壓表變化范圍為0-------,故A正

R+rR+r

確。B選項中滑動端P處于最左端時電容器兩端電壓為0,當滑動端處于最右端時，電容器兩端電壓為

RFRF

U=——，故電壓表變化范圍為0------,但是B圖不利于保護元件，滑動端處于最左端時電源短路，

R+rR+r

B錯誤；C、D圖中電壓表讀數始終為電源電動勢，C、D錯誤。故選A。

12.（2024.江蘇泰州.一模）通過手機內電容式加速度傳感器可以實現運動步數的測量，傳感器原理如

圖所示，電容器的M極板固定，與彈簧相連的N極板只能按圖中標識的“前后”方向運動。則當手機（）

R

■MI1------1

冒

左番右~~包~~

A.勻速運動時，電流表示數為零，電容器M極板帶負電

B.由靜止突然向前加速時，電容器的電容增大

C.由靜止突然向前加速時，流過電流表的電流由。向。

D.保持向前勻減速運動時，電流表示數變小

【答案】C

【解析】勻速運動時，N極板相對M極板的位置不變，電容器的電容不變，則電容器帶電量不變，電

路中沒有電流，電流表示數為零，電容器M極板與電源正極相連，帶正電，故A錯誤；由靜止突然向前加

速時，因為慣性，N極板相對M極板向后運動，兩極板間距變大，根據。=三忑］，可知電容器的電容減

4兀kd

小，根據Q=C。，可知電容器帶電量減小，則電容器放電，流過電流表的電流由b向a,故B錯誤，C正

確；保持向前勻減速運動時，加速度恒定不變，N極板受力不變，則彈簧形變量不變，N極板相對M極板

的位置不變，則電容器的電容不變，電容器帶電量不變，電路中無電流，電流表示數不變，為零，故D錯

誤。故選C。

13.（2024.江蘇蘇州南航附中.二模）以下實驗中，說法正確的是（）

A.在LC振蕩電路中“觀察電容器的充、放電現象”實驗中，充電時電流逐漸增大，放電時電流逐漸減

小

B.“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，滴入油酸酒精溶液后，需盡快描下油膜輪廓，測出油膜面

積

C.“觀察光敏電阻特性”和“觀察金屬熱電阻特性”實驗中，光照強度增加，光敏電阻阻值減小；溫度升

高，金屬熱電阻阻值減小

D."探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系”實驗中，如果可拆變壓器的“橫梁”鐵芯沒裝上，原線圈

接入10V的交流電時，副線圈輸出電壓不為零

【答案】D

【解析】在LC振蕩電路中“觀察電容器的充、放電現象”實驗中，充電時電流逐漸減小，放電時電流逐

漸增大，故A錯誤；“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，滴入油酸酒精溶液后，讓油酸在水面盡可能

散開，形成單分子油膜，再描下油膜輪廓，測出油膜面積，故B錯誤；“觀察光敏電阻特性”和“觀察金屬熱

電阻特性”實驗中，光照強度增加，光敏電阻阻值減小；溫度升高，金屬熱電阻阻值增大，故C錯誤；“探

究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系”實驗中，如果可拆變壓器的“橫梁”鐵芯沒裝上，原線圈接入10V的

交流電時，副線圈輸出電壓不為零，故D正確。故選D。

14.（2024.江蘇蘇州南航附中.二模）如圖所示，甲、乙兩個電路都是由一個靈敏電流計G和一個可變

電阻R組成，知靈敏電流計的滿偏電流4=2mA,內電阻4=300。，則下列說法正確的是（）

B.乙表是電壓表,R減小時量程增大

C.在甲圖中，若改裝的電流表量程為0.6A,則尺=0.5Q

D.在乙圖中，若改裝的電壓表量程為3V,則H=1500Q

【答案】A

【解析】甲由一個靈敏電流表G和一個變阻器R并聯，利用并聯電阻的分流，改裝成電流表。電流表

JR

的量程為/=/.+上至，可知當R減小時量程增大，故A正確；乙由一個靈敏電流表G和個變阻器R串

gR

聯，利用串聯電阻的分壓，改裝成電壓表。電壓表的量程為。=4（4+R）,可知R減小時量程減小，故

JR

B錯誤；由公式/=/+上至，在甲圖中，若改裝成的電流表的量程為0.6A,則有

gR

[2義300

R=-^-=-^--CL^1.003dt故C錯誤；由公式u=//4+R），在乙圖中，若改裝成的電壓表的

7

I-Ig600-2八，

U3

量程為3V,則有R=J"-Rg=2義103Q—3000=12000‘故D錯誤。故選A。

15.（2024.江蘇蘇錫常鎮.三模補償訓練）據媒體報道，科學家發明了一種新型超級電容器，能讓手機

幾分鐘內充滿電。若用該種電容器給手機電池充電，下列說法正確的是（）

A.該電容器給手機電池充電時，電容器的電容變大

B.該電容器給手機電池充電時，電容器存儲電能變少

C.該電容器給手機電池充電時，電容器所帶的電荷量可能不變

D.充電結束后，電容器的電容為零

【答案】B

【解析】電容是描述電容器的容納電荷的本領大小的物理量，與電容器的電壓及電量無關，故AD錯

誤；當該電容器給手機電池充電時，電容器存儲的電荷量減小，則電能變少，C錯誤，B正確。故選B。

16.（2024.江蘇南京、鹽城.一模）圖為探究外電壓、內電壓和電動勢關系的實驗裝置。這種電池的正

負極板（分別為A、8）為二氧化鉛及鉛，電解液為稀硫酸。關于這一實驗裝置分析，下列說法正確的是（）

擋板定位孔

A.電壓表V］正極與。相連

B.電壓表V2的測量值大于電路的外電壓

C.電壓表V的測量值不會大于電壓表V2的測量值

D.電壓表V］和V2測得的示數之和接近于一定值

【答案】D

【解析】電壓表V1和V2分別測量電路中的內電壓和外電壓，在電源的外部，電流方向從電源的正極

流向負極，而電源的內部，電流方向由電源的負極流向正極，電壓表Vi測量內電壓，則電壓表Vi正極與b

相連。電壓表Vi和V2測得的示數之和為電源電動勢應接近于一定值，故AB錯誤，D正確；根據串聯電路,

電阻分到電壓跟阻值成正比，因為不知道內外電阻阻值，所以電壓表Vi的測量值有可能會大于電壓表V2

的測量值，故C錯誤。故選D。

17.（2024.江蘇蘇錫常鎮.教學情況調研一）如圖所示電路中，電阻均與&阻值相同，理想二極

管與鳥并聯，在42間加峰值電壓不變的正弦式電流，則用與凡的電功率之比是（）

AB

----oo-

A.1