高考物理 专题7.2 电路的基本规律及应用热点题型和提分秘籍.doc

专题7.2 电路的基本规律及应用理解闭合电路欧姆定律，并能进行电路的动态分析和计算。热点题型一 电路的动态分析例1、 (多选)在如图所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为e、内电阻为r，r1、r2为定值电阻，r3为滑动变阻器，c为电容器，、为理想电流表和电压表。在滑动变阻器滑片p自a端向b端滑动的过程中，下列说法中正确的是 ()a电压表示数减小 b电流表示数增大cr2两端电压增大 da点的电势降低解析：方法一程序法：方法二结论法：滑片p自a端向b端滑动，r3电阻减小，与之串联的r1的两端的电压增大，电流表示数增大，所以a点的电势降低，a错误，b、d正确；r3电阻减小，与之并联的r2两端电压减小，c错误。 答案：bd【方法技巧】电路动态分析的一般步骤(1)明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的变化。(2)根据局部电路电阻的变化，确定电路的外电阻r外总如何变化。(3)根据闭合电路欧姆定律i总，确定电路的总电流如何变化。(4)由u内i总r确定电源的内电压如何变化。(5)由ueu内确定路端电压如何变化。(6)确定支路两端的电压及通过各支路的电流如何变化。【提分秘籍】1动态分析特点 断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻增大或减小导致电路电压、电流、功率等的变化。 2电路动态分析的方法 (1)程序法电路结构的变化r的变化r总的变化i总的变化u端的变化。(3)极限法对于因滑动变阻器的滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论。此时要注意是否出现极值情况，即变化是否是单调变化。(4)特殊值法对于某些电路问题，可以代入特殊值进行判定，从而得出结论。u端的变化固定支路变化支路。(2)“串反并同”结论法所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大。所谓“并同”，即某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，反之则减小。【举一反三】 如图所示，图中的四个电表均为理想电表，当滑动变阻器滑片p向右端移动时，下面说法中正确的是()a电压表v1的读数减小，电流表a1的读数增大b电压表v1的读数增大，电流表a1的读数减小c电压表v2的读数减小，电流表a2的读数增大d电压表v2的读数增大，电流表a2的读数减小 答案：ad 热点题型二 电路中的功率及效率问题例2、如图所示，已知电源电动势为6v，内阻为1，保护电阻r00.5，求：当电阻箱r读数为多少时，保护电阻r0消耗的电功率最大，并求这个最大值。 解析：保护电阻消耗的功率为p0，因r0和r是常量，而r是变量，所以r最小时，p0最大，即r0时，p0maxw8w。答案：r0p0max8w【方法技巧】对闭合电路功率的两点认识 (1)闭合电路是一个能量转化系统，电源将其他形式的能转化为电能。内、外电路将电能转化为其他形式的能，iep内p外就是能量守恒定律在闭合电路中的体现。 (2)外电阻的阻值向接近内阻的阻值方向变化时，电源的输出功率变大。【提分秘籍】 1电源的总功率p总eiu外iu内ip出p内。若外电路是纯电阻电路，则有p总i2(rr)。2电源内部消耗的功率p内i2ru内ip总p出。3电源的输出功率p出uieii2rp总p内。若外电路是纯电阻电路，则有p出i2r由上式可以看出(1)当rr时，电源的输出功率最大为pmax。(2)当rr时，随着r的增大，输出功率越来越小。(3)当rr时，随着r的增大，输出功率越来越大。(4)当p出c2，由qcu知此时q1q2，当s闭合时，稳定状态下c1与r1并联，c2与r2并联，电路中电流i2a，此时两电阻两端电压分别为u1ir16v、u2ir212v，则此时两电容器所带电荷量分别为q1c1u13.6105c、q2c2u23.6105c，对电容器c1来说，s闭合后其两端电压减小，所带电荷量也减小，故b、c正确，d错误。答案：bc【提分秘籍】 1电路的简化：不分析电容器的充、放电过程时，把电容器所处的支路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上。2电路稳定时电容器的处理方法：电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻不起降低电压的作用，与电容器串联的电阻视为等势体。电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压。3电容器所带电荷量的变化的计算：(1)如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过所连导线的电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量之差；(2)如果变化前后极板带电的电性相反，那么通过所连导线的电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量之和。【举一反三】 在如图所示的电路中，r13，r26，r31.5，c20f，当开关s断开时，电源的总功率为2w；当开关s闭合时，电源的总功率为4w，求： (1)电源的电动势和内电阻；(2)闭合s时，电源的输出功率；(3)s断开和闭合时，电容器所带的电荷量各是多少？答案：(1)4v0.5(2)3.5w(3)6105c0解析：(1)s断开时电源的总功率p总2ws闭合时p总4w解两式得e4v，r0.5(2)s闭合时外电路总电阻rr33.5p出()2r3.5w(3)s断开时，ucu2r23vq1cuc6105cs闭合时，uc0，q20 1【2016江苏卷】 如图1所示的电路中，电源电动势为12 v，内阻为2 ，四个电阻的阻值已在图中标出闭合开关s，下列说法正确的有 ()图1a路端电压为10 vb电源的总功率为10 wca、b间电压的大小为5 vda、b间用导线连接后，电路的总电流为1 a选项a正确；电源的总功率pei12 w，选项b错误；设电源负极电势为0 v，则a点电势a0.5 a5 02.5 v，b点电势b0.5 a15 07.5 v，则a、b两点的电势差uabab2.5 v7.5 v5 v，所以a、b间电压的大小为5 v，选项c正确；当将a、b两点用导线连接后，由于导线没有电阻，此时a、b两点电势相等，其等效电路图如图所示其中一个并联电路的等效电阻为3.75 ，显然总电阻为9.5 ，电流i a，故选项d错误j3 电路综合问题2【2016天津卷】 如图1所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表下列说法正确的是()图1a当滑动变阻器的滑动触头p向上滑动时，r1消耗的功率变大b当滑动变阻器的滑动触头p向上滑动时，电压表v示数变大c当滑动变阻器的滑动触头p向上滑动时，电流表a1示数变大d若闭合开关s，则电流表a1示数变大，a2示数变大电路的阻值变小，总电阻也变小，干路中的电流变大，r1两端的电压变大，并联电路的电压变小，通过r2的电流变小，即电流表a2示数变小，因变压器的功率变大，故电流表a1示数变大，d错误 (2014天津理综)如图所示，电路中r1、r2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器c的极板水平放置。闭合电键s，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动。如果仅改变下列某一条件，油滴仍能静止不动的是()a增大r1的阻值b增大r2的阻值c增大两板间的距离d断开电键s【答案】b距离，mg，油滴向下加速，c错；断开电键s后，电容器放电，油滴只受重力，向下加速，d错。电路的动态分析步骤：分支路电阻变总电阻变总电流变内压变路端电压各支路。1.如图所示，e为内阻不能忽略的电池，r1、r2、r3为定值电阻，s0、s为开关，与分别为电压表和电流表。初始时s0与s均闭合，现将s断开，则 ()a的读数变大，的读数变小b的读数变小，的读数变大c的读数变小，的读数变小d的读数变大，的读数变大答案：d解析：将s断开后，闭合电路的总电阻增大，根据闭合电路的欧姆定律可得：i，干路电流i减小，路端电压ueir变大，电阻r3两端的电压u3ei(r1r)增大，通过电阻r3的电流i3变大，选项d正确，a、b、c错误。2.如图所示电路中，4个电阻阻值均为r，开关s闭合时，有质量为m、带电量为q的小球静止于水平放置的平行板电容器的正中间。现断开开关s，则下列说法不正确的是 ()a小球带负电b断开开关后电容器的带电量减小c断开开关后带电小球向下运动d断开开关后带电小球向上运动答案：d3在测量电珠伏安特性实验中，同学们连接的电路中有两个错误电路，如图所示。电源内阻不计，导线连接良好，若将滑动变阻器的触头置于左端，闭合s，在向右端滑动触头过程中，会分别出现如下四种现象：a电珠l不亮；电流表示数几乎为零b电珠l亮度增加；电流表示数增大c电珠l开始不亮；后来忽然发光；电流表从示数不为零到线圈烧断d电珠l不亮；电流表从示数增大到线圈烧断与上述a b c d 四种现象对应的电路序号为 ()a bc d答案：a解析：电路中，随触头向右移动，电流增大，电珠变亮，对应b选项。电路中随电阻的减小，电流增大直到烧断，对应c选项。电路中电压表与灯泡串联，电流很小，灯泡不亮，对应a选项。电路中由于电压表与灯泡相串联，灯泡几乎不亮。但电流表的电流一直增大，直至烧断，对应d选项。因此a选项正确。4电池甲和乙的电动势分别为e1和e2，内电阻分别为r1和r2，已知e1r，则 ()ar1r2，p1p2 br1r2，p1p2cr1p2 dr1r2，p1p2答案：b解析：将一电动势为e、内电阻为r的电源与一阻值为r的电阻组成一闭合回路，路端电压u和干路电流i的关系为ueir。在ui直角坐标系中作ui图线，则该图线为一条在纵轴上截距为e、斜率为r的直线。这条线即为电源的伏安特性曲线。如果再在此坐标系中作出外电阻r的伏安特性曲线为过原点的直线，斜率为r，则两条线的交点就表示了该闭合电路所工作的状态。此交点的横、纵坐标的乘积即为外电阻所消耗的功率。依题意作电池甲和乙及电阻r的伏安特性曲线。由于两电池分别接r时，r消耗的电功率相等，故这三条线必相交于一点，如图所示，由于e1e2，所以r1r2。作r的伏安特性曲线，r的电阻值比r大，所以r的伏安特性曲线的斜率大，如图所示。由图可知：当甲电池接r时，p1u1i1当乙电池接r时，p2u2i2，由于u1u2，i1i2，所以p1prprd电路中总电阻为2 时，外电阻上消耗的功率最大且为2.25 w答案：bd解析：电源的总功率pei，电源内部的发热功率pri2r，外电路的功率为preii2r，三个功率满足pprpr，c错误；故图线a是电源的总功率pi图线，斜率为电动势e3 v；图线b为电源内的发热功率，故r1 ，a错误、b正确；电路中总电阻为2 时，外电阻等于内电阻，对应于图中的图线b和图线c的交点，电源的输出功率最大，且输出功率pui1.51.5 w2.25 w，d正确。10如图所示的电路中，电源的电动势e和内阻r一定，a、b为平行板电容器的两块正对金属板，r1为光敏电阻。当r2的滑动触头p在a端时，闭合开关s，此时电流表a和电压表v的示数分别为i和u。以下说法正确的是 ()a若仅将r2的滑动触头p向b端移动，则i不变，u增大b若仅增大a、b板间距离，则电容器所带电荷量减少c若仅用更强的光照射r1，则i增大，u增大，电容器所带电荷量增加d若仅用更强的光照射r1，则u变化量的绝对值与i变化量的绝对值的比值不变答案：bd11.如图所示为用一直流电动机提升重物的装置，重物质量m为50kg，电源电动势e为110v，内电阻r1，不计摩擦。当电动机以0.85m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流i5a，由此可知电动机线圈的电阻r为多少？(g取10m/s2)答案：4解析：电源的输出功率，得pi(eir)对电动机，由能量守恒，得pp机pr又p机mgv，pri2r则i(eir)mgvi2rr412在如图所示的电路中，r12，r2r34，当电键k接a时，r2上消耗的电功率为4w，当电键k接b时，电压表示数为4.5v，试求：(1)电键k接a时，通过电源的电流和电源两端的电压；(2)电源的电动势和内电阻；(3)当电键k接c时，通过r2的电流。答案：(1)1a4v(2)6v2(3)0.5a (2)k接a时，有eu1i1rk接b时，r1和r2串联，r外r1r26通过电源电流i20.75a这时有：eu2i2r解得：e6v，r2(3)当k接c时，r2、r3并联，r232r总r1rr236总电流i3e/r总1a通过r2的电流ii30.5a13如图所示电路中，电源电动势e10v，内电阻不计，