高考二轮复习物理经典例题专题剖析电路

1、2010 年高考二轮复习物理经典例题专题剖析：电路例 1 （天津高考）在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为u的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为s ，电流为i 的电子束。已知电子的电量为 e，质量为m，则刚射出加速电场时，一小段长为l的电子束内的电子数为（）aeumesli2beumeli2ceumesi2deumelis2解析 ：根据动能定理可以知道，电子束经过加速电场后的速度为：meuv2电子束运行 l 所需要的时间：t=l /v=euml2由电流定义式i=q/t=ne/t可以知道： n=it/e=eumeli2，所以答案b 正确。答案 ：b 点评 ：此

2、题考查了电流的定义式，由此题可以看出高考并不都是高难度的题，其实大多数都是中等难度以下的试题，对此种题，我们应该对基本概念、基本规律给予重视，抓住基础，从基础出发，对于高考来说还是很有效的，注重基础。例 2 （全国卷i）实验题22 题，用示波器观察频率为900hz 的正弦电压信号，把电压信号接入示波器y输入。（1）当屏幕上出现如图1 所示的波形时，应该调节钮，如果正弦波正负半周均超出了屏幕的范围，应调节钮或钮，或这两个组配合使用，以使正弦波的整个波形出现在屏幕内。（2）如需要屏幕上正好出现一个完整的正弦波形，则将位置于位置，然后调节钮。解析 ： （1）应该调节竖直位移或；衰减或衰减调节，y增益

3、（2）扫描范围，1k 档位，扫描微调。点评 ：此题考查学生对示波器的掌握情况，对于示波器，只要求学生对示波器面板的各个按钮非常的熟悉，掌握各个按钮的功能和具体用法。在具体问题中会进行调节波形x 增益和y 增益，水平位移和竖直位移等。例 3 （武汉三摸）在如图所示的电路中，由于某一电阻发生断路或短路，使a 灯变暗， b灯变亮，则故障可能是（）ar1短路br2断路cr3断路dr4短路解析 ：由于 a 串联于干路中，且故障发生后，a 灯变暗，故知道电路中的总电流变小，即电路总电阻变大，由此推知，故障应该为某一电阻断路，排除a、d。若假设 r2断路，则其断路后，电路总电阻变大，总电流变小，a 灯变暗，

4、同时r2断路必然引起与之并联的灯b中电流变大，使灯b 变亮，推理结果和现象相符，故选项b对。若假设 r3断路，则也引起总电阻变大，总电流变小，使a 灯变暗，同时r3断路后也必引起与之并联的电路中电流增大，灯b 中分得的电流也变大，b灯变亮，故选项c 正确。答案 ：bc 点评 ：此题考查的是电路故障的问题，对于此类问题，应该对电路产生故障的原因有所了解，对断路和短路的特点也要很清楚的知道：（1）断路的特点：电路中发生断路，表现为电路中的电流为零而电源的电压不为零，若外电路中任意两点之间的电压不为零，则这两段之间可能会出现断点，则这两点与电源相连部分无断点。（2）短路的特点：电路发生短路，表现为有

5、电流通过短路电路支路，但该支路两端的电压为零。（3）电路故障检测的方法：电路故障可以用两种方法来检测，第一是仪器检测法，即用电压表检测，按照短路和断路特点就可以判断出故障所在；第二是用假设法，先假定某个元件出现何种故障，通过该元件出现的故障，进行推理，得到结果与现象相符，则假设成立，如果不符，再假设其他元件出现故障，直到找到故障为止。例 4 （天津高考）如图所示的电路中，电池的电动势为e，内阻为r，电路中的电阻r1、r2和 r3的阻值都相同， 在电键 s处于闭合状态下， 若将电键 s1由位置 1切换到位置2， 则 （）a电压表的示数变大；b电池内部消耗的功率变大；c电阻 r2两端的电压变大；d

6、电池的效率变大解析 ：当开关置于1 时电路中的总电阻为：r总1=1.5r+r（令 r1=r2=r3=r）电路中的电流为：i1=e/(1.5r+r) 电源的输出电压为：u1=1.5r*i1= 1.5r*e/(1.5r+r) 此时电源的效率：1=1.5r/(1.5r+r) 通过 r2的电流等于i1，即 ir2=i1当开关置于2 时电路中的总电阻为：r总2=2r/3+r 电路中的电流为：rrei322电源的输出电压为：rrreriu32323222此时电源的效率：rrr32322通过 r2的电流为： ir2=i2/3 比较 r总1与 r总2、i1与 i2、u1与 u2、1与 2、ir2与 ir2 ，

7、可以知道，电压表的示数变小，所以 a 错误，电路中电流变大，电源内部消耗变大，所以b正确，电源的输出效率减小，即d错误，通过比较可以知道，通过r2的电流在减小，r2两端的电压也在减小，所以c 错误。答案 ：b 点评 ：此题考查的时闭合电路的动态分析，但是此题又不同于一般的因电阻变化而引起的动态问题，所以此题不宜用电路中电阻变化推导电流电压变化，要通过计算比较两种情况下的物理量的值的变化情况。例 5 （2006 年江苏高考）如图所示电路中的变压器为理想变压器，s 为单刀双掷开关，p是滑动变阻器r 的滑动触头， u1为加在原线圈两端的交变电压，i1、i2分别为原线圈和副线圈中的电流，下列说法中正确

8、的是（）a保持 p 的位置及 u1不变， s 由 b 切换到 a，则 r 上消耗的功率减小b保持 p的位置及u1不变， s由 a切换到 b，则 i2减小c保持 p的位置及u1不变， s由 b 切换到 a，则 i1增大d保持 u1不变， s 接在 b 端，将 p向上滑动，则i1减小解析 ：根据理想变压器的规律，用n1、n2代表原副线圈的匝数，则2121nnuu；2112nniip入=p出或 i1u1=i2u2若保持 p的位置不变及u1不变， s由 b 切换到 a 相当于 n2变大， 就会有 u2增大，则 r 上消耗的功率增大，故a 错误；由i=u/r 可以知道i2增大， i1也会随之增大，故c正

9、确，同理可以得到 b 也正确； 保持 u1不变， s接在 b 端，u2不变，将 p向上滑动， r 减小， 由 i=u/r 可知，i2变大，由 i1=n2i2/n1，n2/n1不变， i2变大，所以i1增大，故d 错误。答案 ：bc 点评 ：解决此类问题的方法是首先要分清变量和不变量，弄清“ 谁决定谁 ” ，然后利用直流电路中的动态分析方法即可。例 6（四川高考）如图所示的电路中， 两平行金属板a、 b水平放置，两板间的距离d=40cm。电源电动势e=24v，内电阻r=1 ，电阻 r=15 ，闭合开关s，待电路稳定后，将一带正电的小球从 b板小孔以初速度v0=4m/s 竖直向上射入两板间。若小球

10、带电量为q=1 10-2c，质量为m=2 10-2kg， 不考虑空气阻力。 那么滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达a 板？此时电源的输出功率为多大？（g 取 10m/s2）解析 ：小球进入板间后，受重力和电场力的作用，且到a 板时速度为零，设两板间电压为uab，由动能定理得：20210mvqumgdab所以滑动变阻器两端的电压u滑=uab=8v。设通过滑动变阻器的电流为i，由欧姆定律可得：rruei滑=1a 滑动变阻器接入电路的电阻r滑=u滑/i=8 电源的输出功率为p出=i2(r+r滑)=23w。答案 ：8；23w 点评 ：本题由动能定理先求出uab，在转入闭合电路中求电阻值；熟

11、练掌握闭合电路欧姆定律时解决此类问题的关键，注意电源的输出功率时外电阻消耗的功率，非常重要。例 7 （重庆高考）三只灯泡l1、l2和 l3的额定电压分别为1.5v、1.5v 和 2.5v，它们的额定电流都为0.3a。若将它们连接成如图1、图 2 的电路，且灯泡都正常发光，（1）试求图1 电路的总电流和电阻r2消耗的电功率。（2）分别计算两电路电源提供的电功率，并说明哪个电路更节能。解析 ： （1）由题意，在图1 电路中，电路的总电流i总=il1+il2+il3=0.9a u路=e-i总r=2.25v ur2=u路-ul3=0.05v ir2=i总=0.9a 电阻 r2消耗的功率为pr2=ir2

12、ur2=0.045w （2）图 1 中电源提供的电功率p总=i总e=0.93w=2.7w 图 2 中电源提供的功率：p总 i总e =0. w= .w 由于灯泡正常发光，两电路有用功率相等，而p总 p总所以图 2 比图 1 更节能。答案 ： （1）0.9a；0.045w； （2）2.7w；1.8w，图 2 更节能。点评 ：本题考查闭合电路中的电路分析与计算，并比较电路连接方法的优劣，要求能正确分析出各用电器的连接关系，熟练应用闭合电路欧姆定律，并有较强的综合能力，要求在平时复习中足够的重视本部分内容。例 8 （江苏高考）电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器，它们一般具有加热和保温功能，其工

13、作原理大致相同。图为某种电热式电器的简化电路图，主要元件由电阻丝 r1、r2和自动开关s 。（1）当自动开关s闭合和断开时，用电器分别处于什么状态？（2）用电器由照明电路供电（u=220v） ，设加热时用电器的电功率为400w，保温时用电器的电功率为40w，则 r1、r2分别为多大？（3）若将图中的自动开关s换成理想的晶体二极管d，如图所示，其他条件不变，求该用电器工作1 小时消耗的电能。解析 ：（1）s闭合，处于加热状态；s断开，处于保温状态。（2）由功率公式得121rup2122rrup由上面两式可得：r1=121 , r2=1089 ，（3）w=p1t/2+p2t/2=0.22kw h(

14、或 7.92 105j) 答案 ： （1）s闭合，处于加热状态；s断开，处于保温状态。（2）r1=121 , r2=1089,（3）0.22kw h(或 7.92105j) 点评 ：此题考查部分电路欧姆定律中电功率的计算，联系生活中的实例设计问题，是物理考试的主流，问题在书外，知识在书中，此类问题只要将书中的知识理解透了，就能轻易地解决问题。例 9 （天津高考）两根光滑的长直金属导轨mn、mn平行置于同一水平面内，导轨间距为 l，电阻不计，m、m处接有如图所示的电路，电路中各电阻的阻值均为r，电容器的电容为 c。长度也为l，阻值同为r的金属棒ab 垂直导轨放置，导轨处于磁感应强度为b、方向竖直

15、向下的匀强磁场中。ab 在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在 ab 运动距离为 s 的过程中，整个回路中产生的焦耳热为q，求：（1）ab 运动的速度大小；（2）电容器所带的电荷量q。解析 ：（1）设 ab 上产生的感应电动势为e，回路中的电路为i，ab 运动距离 s 所用时间为t,则有：blverei4vstrtiq42由上述方程得：slbqrv224（2）设电容器两极板间的电势差为u，则有： u=ir 电容器所带的电量：q=cu 解得：blscqrq答案 ： （1）slbqrv224； （2）blscqrq点评 ：此题考查的是电磁感应和闭合电路欧姆定律的综合试题，这种题可以看作是

16、恒定电流中闭合电路欧姆定律的应用的变形题，电磁感应产生感应电动势，磁感应电动势就相当于恒定电流电路中的电池，这样这个题也就成立恒定电路的含容问题了。例 10（全国） （ l） 用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图所示， 此示数为 _mm （2） 利用图中给定的器材测量电压表v的内阻 rv图中 b为电源（内阻可忽略不计） ， r 为电阻箱， k为电键。将图中实物连接为测量所用的电路写出实验中必须记录的数据（用符号表示） ，并指出各符号的意义：_ 用中记录的数据表示rv的公式为rv=_ 解析 ： （1）8 116（在 8.116 0.002 范围内）（2）连线如图所示r1r2,它们是电阻箱的两次

17、读数；u1，u2，它们是相应的电压表的两次读数u2r2u1r1u1u2点评 ：对于此题应该注意以下两个个方面：（1）千分尺主尺的横基准线上下每错开0.5 毫米刻一个最小分度，其测量范围是0.25 毫米，测量时大于0.5 毫米的长度由主尺上读出，小于0.5 毫米的长度可由动尺上读出。在读数时，要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否已经露出，读数时，千分位有一位估读数字，不能随便扔掉，即使固定刻度的零点正好与可动刻度的某一刻度线对齐，千分位上也应读取为“ 0”。（2）在实物连线时要简洁，不能出现相交线和未接到接线柱的情况，还要注意电压表电流表的量程的选择，内外接法的选择等。例 11如图所示，da、

18、cb 为相距 l 的平行导轨 (电阻可以忽略不计)， a、b 间接有一个固定电阻， 阻值为 r。长直细金属杆mn 可以按任意角架在水平导轨上，并以速度v 匀速滑动 (平移)，v 的方向和da 平行杆 mn 有电阻，每米长的电阻值为r，整个空间充满匀强磁场，磁感应强度的大小为b，方向垂直纸面（dabc 平面）向里。（1）求固定电阻r 上消耗的电功率为最大时角的值；（2）求杆 mn 上消耗的电功率为最大时角的值。解析 ：如图所示，杆滑动时切割磁感线而产生感应电动势e=blv ，与角无关。以 r 表示两导轨间那段杆的电阻，回路中的电流为：rrei（1）电阻 r上消耗的电功率为：222)(rrreri

19、pr由于 e和 r 均与无关，所以r 值最小时， pr值达最大。当杆与导轨垂直时两轨道间的杆长最短， r 的值最小，所以pr最大时的值为= /2。（2）杆上消耗的电功率为：222)(prrrreri要求 pr最大，即要求2)(rrr取最大值，由于)(141)(22rrrrrrrr显然， r=r 时，2)(rrr有极大值。因每米杆长的电阻值为r，r=r即要求两导轨间的杆长为1m，所以有以下两种情况：如果 l1m ，则满足下式时r=r 1sin=l 所以=arcsinl 如果 l1m，则两导轨间那段杆长总是大于1m，即总有rr由于22)21 ()(rrrrrrr在 rr的条件下，上式随r 的减小而

20、单调减小，r 取最小值时，2)(rrrr取最小值，2)(rrr取最大值，所以，pr 取最大值时值为2答案 ： （1）2； （2） =arcsinl；2点评 ：此题考查的是电磁感应和闭合电路欧姆定律相结合的综合问题，解题时注意导体棒的有效长度，在此题中导体棒的有效长度与夹角无关，因为导体棒与磁场垂直，无须在分解了，当外电阻r 消耗的功率最大时，却与夹角有关，讨论的值就能算出r的最大功率，同时也就算出夹角的值，第二问先求出功率的一般表达式，然后再用数学知识求最大最小值的方法讨论得出结论，在物理的计算中还穿插了数学知识，所以要求学生的数学功底要好。例 12如图所示，光滑的平行导轨p、 q 相距 l=

21、1m，处在同一水平面中，导轨左端接有如图所示的电路， 其中水平放置的平行板电容器c两极板间距离d=10mm， 定值电阻 r1=r3=8 ，r2=2 ，导轨电阻不计。磁感应强度b=0.4t的匀强磁场竖直向下穿过导轨面，当金属棒ab 沿导轨向右匀速运动(开关 s断开 )时，电容器两极板之间质量m=1 10-14kg、带电量q=-1 10-15c的微粒恰好静止不动；当s闭合时，微粒以加速度a=7m/s2向下做匀加速运动，取g=10m/s2，求：（1）金属棒ab 运动的速度多大？电阻多大？（2）s闭合后，使金属棒ab 做匀速运动的外力的功率多大？解析 ： （1）带电微粒在电容器两极板间静止时，受向上的

22、电场力和向下的重力作用而平衡，则得到：mg=1udq求得电容器两极板间的电压：vvqmgdu11001.0101015141由于微粒带负电，可知上极板电势高由于 s断开， r1上无电流， r2、r3串联部分两端总电压等于u1，电路中的感应电流，即通过 r2、r3的电流为：aarrui1.02813111由闭合电路欧姆定律，ab 切割磁感线运动产生的感应电动势为e=u1+ir 其中 r 为 ab 金属棒的电阻当闭合 s后，带电微粒向下做匀加速运动，根据牛顿第二定律，有:mg-u2q/d=m a求得 s闭合后电容器两极板间的电压：vvqagmu3 .01001.0)710(10)(15142这时电

23、路中的感应电流为i2=u2/r2=0.3/2a=0.15a 根据闭合电路欧姆定律有：)(221212rrrrrrie将已知量代入求得e=1.2v，r=2又因 e=blv v=e/(bl)=1.2 /(0.4 1)m/s=3m/s 即金属棒ab 做匀速运动的速度为3m/s，电阻 r=2（2）s闭合后，通过ab 的电流 i2=0.15a，ab 所受安培力f2=bi2l=0.4 1 0.15n=0.06n ab以速度 v=3m/s 做匀速运动时，所受外力必与安培力f2大小相等、方向相反，即f=0.06n，方向向右 (与 v 同向 )，可见外力f的功率为： p=fv=0.063w=0.18w 答案 ：

24、 （1）3m/s；r=2； （2）0.18w 点评 ：此题考查的是电磁感应、闭合电路中的含容电路和带电粒子在平行板电容器中粒子的运动，此类问题的解题思路是先用电磁感应定律求出电路中的感应电动势，作为闭合电路的电源，在根据电路的串并联特点求出电容器两端的电压，根据电压和电场强度的关系，求出带电粒子受到的电场力，比较电场力和重力的大小关系，就知道粒子运动的方向和加速度的方向，这样又要和牛顿运动定律联系上，所以此题的综合性很强，做此类题时一定要保持清醒的头脑，对知识掌握必须牢固，达到真正理解知识才可以。例 13用均匀导线弯成正方形闭合金属线框abcd，线框每边长80cm，每边的电阻为1把线框放在磁感

25、强度b=0.05t的匀强磁场中， 并使它绕轴oo以 =100rad/s的角速度匀角速度旋转，旋转方向如图所示，已知轴oo 在线框平面内，并且垂直于b，od=3oa， o c=3 ob，当线框转至和b平行的瞬间求：（1）每条边产生的感应动势大小；（2）线框内感应电流的大小；（3）e、 f 分别是 ab 和 cd 的中点， ef 两点间的电势差。解析 ： （1）线框转动时，ab 边和 cd 边没有切割磁感线，所以ad=0， bc=0 （3）观察 fcbe 电路答案 ： （1）ab 边电动势为0.008v，cd 边电动势为0.024v （2）感应电流大小为0.8a，方向顺时针方向（3）ef 间电势差

26、为0 点评 ：没有规矩不能成方圆解决电磁感应的问题其基本解题步骤是：（1）通过多角度的视图，把磁场的空间分布弄清楚（2）在求感应电动势时，弄清是求平均电动势还是瞬时电动势，选择合适的公式解题（3）进行电路计算时要画出等效电路图作电路分析，然后求解例 14如图 10 所示为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需器材的实物图，器材规格如下（1）待测电阻rx（约 100 ） ；（2）直流毫安表（量程0 50 ma，内阻约50 ） ；（3）直流电压表（量程0 3 v，内阻约 5 k ） ；（4）直流电源（输出电压6 v，内阻不计） ；（5）滑动变阻器（阻值范围0 15 ，允许最大电流1 a） ；（6）开关 1 个，导线若干条根据器材的规格和实验要求，在左框中画出实验电路图，在右边的实物图上连线。解析 ：由于滑动变阻器的阻值相对被测