专题八 直流电路

专题八直流电路回归教材查缺补漏6．电源的几个功率 (1)电源的总功率：P总＝EI＝I2(R＋r) (2)电源内部消耗的功率：P内＝I2r (3)电源的输出功率：P出＝UI＝P总－P内7．正弦交变电流瞬时值表达式：e＝Emsinωt或e＝Emcosωt8．正弦交变电流有效值和最大值的关系9．理想变压器及其关系式1．书写交变电流瞬时值表达式的基本思路 (1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式Em＝nBSω求出相应峰值． (2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式．

如：①线圈从中性面位置开始转动，则i－t图象为正弦函数图象，函数式为i＝Imsinωt.

②线圈从垂直中性面位置开始转动，则i－t图象为余弦函数图象，函数式为i＝Imcosωt.方法技巧熟练应用2．高压远距离输电的分析方法及计算 (1)在高压输电的具体计算时，为条理清楚，可参考如图1所示画出相应的题意简图．图1 (2)确定输电过程的电压关系、功率关系如下列表达式所示． 说明：以下物理概念、规律的叙述中，在后面的(

)内正确的打“√”，错误的打“×”．8．焦耳定律：电流通过电阻产生的热量跟电流I的平方成正比，与电阻成正比，与通电时间成正比，即Q＝I2Rt，为普遍适用的电热计算公式，当通过的电流为恒定电流或已知交流的有效值亦可应用． (

)1．记录用电量多少的电度表的显示值××度，其中“度”是功率单位，还是能量单位？ 提示：能量单位：1度＝1kW·h＝3.6×106J. 易混：把“度”当做功率的单位．3．描述电源的功率有三个，它们分别是电源的总功率，电源内部消耗的功率和电源的输出功率：如何求解三个功率，它们之间的关系如何？如何求电源的效率？ 提示：(1)电源的三个功率及关系 ①电源的总功率P总＝EI. ②电源内部消耗的功率P内＝I2r. ③电源的输出功率P出＝P总－P内＝UI. ④三者关系：P总＝P出＋P内，即EI＝UI＋I2r.易错：不能正确区分纯电阻电路和非纯电阻电路中三个功率的关系及电源的效率．4．写出对任何电路都适用的电功和电功率的公式，如用电器是纯电阻，进一步写出电功和电功率的公式，若用电器为非纯电阻，请写出电功和电功率的计算公式．6．直流电路的动态电路问题的分析方法有哪些？ 提示：(1)动态电路分析的总的原则 局部—整体—局部，在分析外电路变化时，先分析固定电路，然后分析可变电路，具体的分析流程为：

(2)分析局部电路电阻变化时几个常用的规律①并联电路并联支路增多，则并联总电阻减小．②并联电路任意一个支路的电阻增大(或减小)，则并联总电阻增大(或减小)．③滑动变阻器总阻值变化可采用特殊值法和极限法．(3)分析路端电压变化时，可以把内外电路等效为内外电阻串联．电压与电阻成正比，内电阻不变，外电阻增大，则路端电压增大．若变化的为并联部分电路，并联部分任意一个电阻增大(或减小)，则并联总电阻增大(或减小)，外电阻增大(或减小)，路端电压和并联部分电压增大(或减小)．若变化的为串联部分电路，串联电阻增大(或减小)，则路端电压和串联部分电压增大(或减小)．易错：电路结构分析不清引起错误．7．简化电路的原则和主要方法有哪些？ 提示：(1)电路图的简化原则 ①无电流的支路除去．②电势相等的各点合并．③理想导线任意长短．④理想电流表可以视为短路，理想电压表可视为断路．⑤电容器稳定时可以视为断路．

(2)电路图的简化方法 ①电流分支法 先将各节点用字母标上，判断各支路元件的电流方向(若无电流，可假设在总电路两端加上电压后判定)，按电流流向，自左到右将各元件、结点、分支逐一画出，加工整理即可．②等势点排列法标出节点字母，判断出各节点电势的高低(电路无电压时可先假设加上电压)，将各节点按电势高低自左到右排列，再将各节点间的支路画出，然后加工整理即可．注意以上两种方法常常结合使用．③滑动变阻器的等效处理滑动变阻器在电路中起改变电流的作用，在电路计算中，一般把它当做两个电阻分开进行处理．④电动机的等效处理如图1所示，电动机是一种非纯电阻性用电器，它把电能转化为机械能和热能．在电路计算中，常把电动机等效为阻值等于其内阻的电阻rD和无电阻的转动线圈串联而成的器件，电流通过rD时电能转化为热能，而线圈把电能转化为机械能．⑤无电流通过的电阻的等效处理在电路中，当通过某一电阻的电流为零时，则它两端的电压为零，即电阻两端的电势相等，可把这样的电阻去掉．易错：常见电学仪表和电学元件的等效处理．图18．在如图2所示的U-I图象中，可得到哪些物理信息？ 提示：(1)对电源有：U＝E－Ir，如题图中a线．

(2)对定值电阻有：U＝IR，如题图中b线．(3)说明：①图中a线常用来分析测量电源电动势和内电阻的实验数据．b线可用于求定值电阻的阻值，即b线的斜率等于定值电阻的阻值．②图中矩形OABD、OCPD和ABPC的“面积”分别表示电源的总功率、输出功率和内电阻消耗的功率．③a线与b线的交点P(I、U)表示电源E和定值电阻R连成闭合电路时的工作状态．易错：对U-I图象的意义不明确，不能把U＝E－Ir和U＝IR联系起来求解问题．9．含电容器的电路分析与计算应注意哪些问题． 提示：在直流电路中，当电容器充(放)电时，电路里有充(放)电电流．一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大(只考虑电容器是理想的不漏电的情况)的元件，在电容器处电路可看做是断路，简化电路时可去掉它．简化后若要求电容器所带电荷量时，可接在相应的位置上．分析和计算含有电容器的直流电路时，需注意以下几点：

(1)电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻上无电压降，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压．(2)当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极板间的电压与其并联电阻两端的电压相等．(3)电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充(放)电．如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电．易错：不会求解电容器两极板间的电压．10．如何分析电路的故障？ 提示：电路故障一般是短路或断路，常见的情况有导线断芯、灯泡断丝、灯座短路、电阻器内部断路、接触不良等现象，检查故障的基本方法有两种．

(1)仪表检测法 ①电压表是由灵敏电流计G和分压电阻R0串联组成的，内部结构如图3甲所示．图3②用电压表检测如图乙所示，合上开关S，若电压表示数等于电源电压，说明电路中有电流通过电压表，电路为通路(电压表作为一个大电阻把开关和电源接通了)，则开关S和导线不断路，灯L断路即故障所在．(2)假设法已知电路发生某种故障，寻找故障发生的位置时，可将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生故障，运用欧姆定律进行正向推理．推理结果若与题述物理现象不符合，则故障不是发生在这部分电路，若推理结果与题述物理现象符合，则故障可能发生在这部分电路．直到找出发生故障的全部可能为止，亦称排除法．易错：用电压表检测时，不会分析电路结构的变化.

猜想一对部分电路基本概念和基本规律的考查命题依据：分析近三年的各地高考试题可知，部分电路欧姆定律、电阻定律、串联电路的规律主要以选择题和实验题的形式考查．偶尔考查的基本物理量和基本规律．主要有：电流、电阻、电压、电动势、电功和电功率、焦耳定律等，考查难度中等．预测在2014年高考中，本考点内容将结合STS融合在选择题、实验题或计算题中．下面设计的考题是以生活中广泛使用的锂离子电池充电为背景来考查考生的基本能力，该题具有较强的预测性．试题设计1．锂电池因能量高、环保、无污染而广泛使用在手机等电子产品中．现用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图4所示，充电器电源的输出电压为U，输出电流为I，手机电池的内阻为r，下列说法正确的是 (

)．答案AC猜想二对电路分析的考查命题依据：分析近三年的高考试题可知，直流电路的分析与计算试题在高考中考查的形式可分为两大类：定性分析与定量计算．定性分析以电路的动态分析为主，由电路结构的变化或电阻的变化，根据两个欧姆定律确定电路中各部分的电流、电压与功率等电学量的变化．定量计算则主要是功率的求解，所涉及的电路可以是纯电阻电路，也可以是非纯电阻电路，线性电阻和非线性电阻的分析与计算．预测2014年闭合电路动态变化问题和实验中的故障分析仍是高考的命题热点．下面设计的考题以直流电路的动态变化为背景，全面地考查了部分电路欧姆定律、闭合电路欧姆定律、串并联电路的基本特点等知识，还考查了电容器的相关知识，对预测明年的高考命题起重要作用．试题设计2．如图5所示，电流表、电压表的示数分别为I、U，在滑动变阻器R1的滑片向右移动的过程中，电流表、电压表示数变化量的绝对值分别为ΔI、Δ