高考物理二輪考點(diǎn)典型例題解析專題輔導(dǎo)7doc高中物理

://永久免費(fèi)組卷搜題網(wǎng)://永久免費(fèi)組卷搜題網(wǎng)2021年高考物理二輪考點(diǎn)典型例題解析專題輔導(dǎo)7[高三]高考二輪復(fù)習(xí)-07穩(wěn)恒電流穩(wěn)恒電流典型例題解析〔一〕穩(wěn)恒電流這一章的特點(diǎn)是知識(shí)點(diǎn)多，實(shí)驗(yàn)多，聯(lián)系實(shí)際的問題多。歐姆定律、電阻定律、電路中的能量守恒定律是本章的根本規(guī)律。從近年來高考的命題來看，有如下的內(nèi)容或題型出現(xiàn)的頻度較高，值得注意?！?〕電路的簡化：對于一個(gè)復(fù)雜的電路，畫出等效電路圖，是一項(xiàng)根本功，也是電路分析和計(jì)算的根底?！?〕動(dòng)態(tài)直流電路的分析：電路中某些元件〔如滑線變阻器的阻值〕的變化，會(huì)引起電流、電壓、電阻、電功率等相關(guān)物理量的變化，解決這類問題涉及到的知識(shí)點(diǎn)多，同時(shí)還要掌握一定的思維方法，在近幾年高考中已屢次出現(xiàn)?！?〕非純電阻電路的分析與計(jì)算。非純電阻電路是指電路含有電動(dòng)機(jī)、電解槽等裝置，這些裝置的共同特點(diǎn)是可以將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、化學(xué)能等其他形式的能量。這是近幾年高考命題的一個(gè)冷點(diǎn)，但有可能成為今年高考的熱點(diǎn)?！?〕穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)阻容電路的分析與計(jì)算。此類問題往往較難，但卻是高考考查的重點(diǎn)，幾乎是年年必考。由于此類問題能夠考查考生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，對靈活運(yùn)用知識(shí)的能力要求較高，所以可能成為近幾年考查重點(diǎn)。二.夯實(shí)根底知識(shí)〔一〕電流的形成、電流強(qiáng)度。1.電流的形成：電荷定向移動(dòng)形成電流〔注意它和熱運(yùn)動(dòng)的區(qū)別〕。2.形成電流條件：〔1〕存在自由電荷；〔2〕存在電勢差〔導(dǎo)體兩端存在電熱差〕。3.電流強(qiáng)度：I=q/t〔如果是正、負(fù)離子同時(shí)定向移動(dòng)形成電流，q應(yīng)是兩種電荷量和〕4.注意：I有大小，有方向，但屬于標(biāo)量〔運(yùn)算法那么不符合平行四邊形定那么〕，電流傳導(dǎo)速率就是電場傳導(dǎo)速率不等于電荷定向移動(dòng)的速率〔電場傳導(dǎo)速率等于光速〕?！捕尘植侩娐窔W姆定律。1.公式I=U/R，U=IR，R=U/I。2.含義：R一定時(shí)，I∝U，I一定時(shí)，U∝R；U一定時(shí)，I∝l/R?！沧⒁猓篟與U、I無關(guān)〕3.適用范圍：純電阻用電器〔例如：適用于金屬、液體導(dǎo)電，不適用于氣體導(dǎo)電〕。4.圖象表示：在R一定的情況下，I正比于U，所以I—U圖線、U—I圖線是過原點(diǎn)的直線，且R=U/I，所以在I—U圖線中，R=cotθ=1/k斜率，斜率越大，R越小；在U—I圖線中，R=tanθ=k斜率，斜率越大，R越大。注意：〔1〕應(yīng)用公式I=U/R時(shí)，各量的對應(yīng)關(guān)系，公式中的I、U、R是表示同一局部電路的電流強(qiáng)度、電壓和電阻，切不可將不同局部的電流強(qiáng)度、電壓和電阻代入公式?！?〕I、U、R各物理量的單位均取國際單位，I〔A〕、U〔V〕、R〔Ω〕；〔3〕當(dāng)R一定時(shí)，I∝U；I一定時(shí)，U∝R；U一定時(shí)，I∝1/R，但R與I、U無關(guān)?！踩畴娮瓒?.公式：R=ρL/S〔注意：對某一導(dǎo)體，L變化時(shí)S也變化，L·S=V恒定〕2.電阻率：ρ=RS/L，與物體的長度L、橫截面積S無關(guān)，和物體的材料、溫度有關(guān)，有些材料的電阻率隨溫度的升高而增大，有此材料的電阻率隨溫度的升高而減小，也有些材料的電阻率幾乎不受溫度的影響，如錳銅和康銅，常用來做標(biāo)準(zhǔn)電阻，當(dāng)溫度降低到絕對零度附近時(shí)，某些材料的電阻率突然減小到零，這種現(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象?！菜摹畴姽?、電功率、電熱。1.電功：電流做的總功或輸送的總電能為W=qU=IUt，如果是純電阻電路還可寫成W=U2t/R=I2Rt2.電熱：Q=I2Rt，如果是純電阻電路還可寫成Q=IUt=U2t/R3.電功和電熱關(guān)系：〔1〕純電阻電路，電功等于電熱；〔2〕非純電阻電路，電功大于電熱，即UIt=Q+E其它能。4.電功率：P=W/t=IU，如果是純電阻電路還可寫成P=I2R=U2/R。5.額定功率：即是用電器正常工作時(shí)的功率，當(dāng)用電器兩端電壓到達(dá)額定電壓Um時(shí)，電流到達(dá)額定電流Im，電功率也到達(dá)額定功率Pm，且Pm=ImUm，如果是純電阻電器還可寫成Pm=U2m/R=I2mR〔Pm、Um、Im、R四個(gè)量中只要知兩個(gè)量，其它兩個(gè)量一定能計(jì)算出〕〔五〕簡單串、并、混聯(lián)電路及滑線變阻器電路1.串聯(lián)電路〔1〕兩個(gè)根本特點(diǎn)：①U=U1+U2+U3+……，②I=I1+I2+I3……〔2〕三個(gè)重要性質(zhì)：①R=R1+R2+R3+…；②U/R=U1/R1=U2/R2=U3/R3；③P/R=P1/R1=P2/R2=……=Pn/Rn=I22.并聯(lián)電路〔1〕兩個(gè)根本特點(diǎn)：①U=U1=U2=U3=……；②I=I1+I2+I3……〔2〕三個(gè)重要性質(zhì)：①1/R=1/R1+1/R2+1/R3+……，②IR=I1R1=I2R2=I3R3=……InRn=U；③P·R=P1·R1=P2·R2=P3·R3=……=Pn·Rn=U2。其中應(yīng)熟記：n個(gè)相同電阻R并聯(lián)，總電阻R總＝R/n；兩個(gè)電阻R1、R2并聯(lián)，總電阻R總＝R1R2/〔R1+R2〕，并聯(lián)電路總電阻小于任一支路電阻；某一支路電阻變大〔其它支路電阻不變〕，總電阻必變大，反之變?。徊⒙?lián)支路增多，總電阻變小，反之增大?！擦抽]合電路歐姆定律1.三種表達(dá)式：〔1〕I=E/〔R+r〕；〔2〕E=U外+U內(nèi)；〔3〕U端＝E－Ir2.路端電壓U和外電阻R外關(guān)系：R外增大，U端變大，當(dāng)R外＝∞〔斷路〕時(shí)，U端＝E〔最大〕；R外減小時(shí)，U外變小，當(dāng)R外＝0〔短路〕時(shí)，U端＝0〔最小〕。3.總電流I和外電阻R外關(guān)系：R外增大，I變小，當(dāng)R外＝∞時(shí)，I＝0；R外減小時(shí)，I變大，當(dāng)R外＝0時(shí)，I＝E/r〔最大〕?！搽娫幢欢搪?，是不允許的〕4.幾種功率：電源總功率P總＝E·I〔消耗功率〕；輸出功率P輸出＝U端I〔外電路功率〕；電源損耗功率P內(nèi)損＝I2r〔內(nèi)電路功率〕；線路損耗功率P線損＝I2R線?！镜湫屠}】問題1：會(huì)對電路進(jìn)行簡化。對一個(gè)復(fù)雜的電路，畫出等效電路圖，是一項(xiàng)根本功，也是電路分析和計(jì)算的根底。在復(fù)雜電路中，當(dāng)導(dǎo)體間串、并聯(lián)的組合關(guān)系不很規(guī)那么時(shí)，要進(jìn)行電路的簡化，簡化電路方法較多，這里介紹兩種常用的方法：〔1〕分支法；〔2〕等勢法?！?〕分支法：以圖1〔甲〕為例：第一支線：以A經(jīng)電阻R1到B〔原那么上以最簡便直觀的支路為第一支線〕。第二支線：以A經(jīng)由電阻R2到C到B。第三支線：以A經(jīng)電阻R3到D再經(jīng)R4到B。以上三支線并聯(lián)，且C、D間接有S，簡化圖如圖1〔乙〕所示?！?〕等勢法：以圖2為例。設(shè)電勢A高B低，由A點(diǎn)開始，與A點(diǎn)等勢的點(diǎn)沒有，由此向下到C點(diǎn)，E點(diǎn)與C點(diǎn)等勢，再向下到D點(diǎn)，F(xiàn)、B點(diǎn)與D點(diǎn)等勢，其關(guān)系依次由圖3所示。〔3〕注意：①對于復(fù)雜電路的簡化可交替用分支法和等勢法；理想的電流表可視作短路；③理想的電壓表和電容器可視作斷路；④兩等勢點(diǎn)間的電阻可省去或視作短路。問題2：會(huì)分析動(dòng)態(tài)電路的有關(guān)問題電路中局部的變化會(huì)引起整個(gè)電路電流、電壓、電功率的變化，“牽一發(fā)而動(dòng)全身〞是電路問題的一個(gè)特點(diǎn)。處理這類問題常規(guī)思維過程是：首先對電路進(jìn)行分析，然后從阻值變化的局部入手，由串、并聯(lián)規(guī)律判斷電路總電阻變化情況〔假設(shè)只有有效工作的一個(gè)電阻阻值變化，那么不管它處于哪一支路，電路總電阻一定跟隨該電阻變化規(guī)律而變〕，再由全電路歐姆定律判斷電路總電流、路端電壓變化情況，最后再根據(jù)電路特點(diǎn)和電路中電壓、電流分配原那么判斷各局部電流、電壓、電功率的變化情況。為了快速而準(zhǔn)確求解這類問題，同學(xué)們要熟記滑線變阻器常見三種接法的特點(diǎn)：第一種：如圖4所示的限流式接法。RAB隨pb間的電阻增大而增大。第二種：如圖5所示分壓電路，電路總電阻RAB等于AP段并聯(lián)電阻RaP與PB段電阻RbP的串聯(lián)。當(dāng)P由a滑至b時(shí)，雖然Rap與Rpb變化相反，但電路的總電阻RAB持續(xù)減小；假設(shè)P點(diǎn)反向移動(dòng)，那么RAB持續(xù)增大。證明如下：所以當(dāng)Rap增大時(shí)，RAB減??；當(dāng)Rap減小時(shí)，RAB增大?；瑒?dòng)頭P在a點(diǎn)時(shí)，RAB取最大值R2；滑動(dòng)頭P在b點(diǎn)時(shí)，RAB取最小值。第三種：如圖6所示并聯(lián)式電路。由于兩并聯(lián)支路的電阻之和為定值，那么兩支路的并聯(lián)電阻隨兩支路阻值之差的增大而減??；隨兩支路阻值之差的減小而增大，且支路阻值相差最小時(shí)有最大值，相差最大時(shí)有最小值。證明如下：令兩支路的阻值被分為Ra、Rb，且Ra+Rb=R0，其中R0為定值。那么可見，R//確實(shí)隨Ra與Rb之差的增大而減小，隨差的減小而增大，且當(dāng)相差最小時(shí)，R//有最大值，相差最大時(shí)，R//有最小值。此外，假設(shè)兩支路阻值相差可小至零，那么R//有最大值R0/4。[例1]如圖6所示，R1=4Ω，R2=5Ω，R3=7Ω，求P由a至b移動(dòng)過程中，總電阻RAB如何變化？分析與解：依據(jù)上述并聯(lián)式電路的特點(diǎn)，那么立刻可知：P調(diào)至RaP=4Ω時(shí)，RABmax=4Ω，P調(diào)至a點(diǎn)時(shí)，RABmin=3Ω，且P從a調(diào)至b時(shí)，RAB先增大后減小。[例2]如圖7所示，電燈A標(biāo)有“10V，10W〞，電燈B標(biāo)有“8V，20W〞，滑動(dòng)變阻器的總電阻為6Ω，當(dāng)滑動(dòng)觸頭由a端向b端滑動(dòng)的過程中〔不考慮電燈電阻的變化〕A.安培表示數(shù)一直減小，伏特表示數(shù)一直增大；B.安培表示數(shù)一直增大，伏特表示數(shù)一直減小C.安培表示數(shù)先增大后減小，伏特表示數(shù)先減小后增大D.安培表示數(shù)先減小后增大，伏特表示數(shù)先增大后減小。分析與解：可以求得電燈A的電阻RA=10Ω，電燈B的電阻RB=3.2Ω，因?yàn)椋?，?dāng)滑動(dòng)觸頭由a向b端滑動(dòng)的過程中，總電阻一直減小。即B選項(xiàng)正確。[例3]如圖8所示，由于某一電阻斷路，致使電壓表和電流表的示數(shù)均比該電阻未斷時(shí)要大，那么這個(gè)斷路的電阻可能是〔〕A.R1B.R2C.R3D.R分析與解：此類問題的常規(guī)解法是逐個(gè)分析進(jìn)行判斷。假設(shè)R1斷路→R總變大→I總變小→U端變大→I2變大，即電流表示數(shù)變大，U端變大，I4變大→U4變大，所以選項(xiàng)A正確。假設(shè)R2斷路，電流表示數(shù)為零，那么B錯(cuò)假設(shè)R3斷路，電壓表示數(shù)為零，那么C錯(cuò)假設(shè)R4斷路→R總變大→I總變小→U端變大，即電流表和R2串聯(lián)后兩端電壓變大，那么電流表示數(shù)變大；R4斷路后，那么電壓表的內(nèi)阻大，所以R3所在支路近似斷路，那么電壓表示數(shù)此時(shí)也變大，即D正確。所以答案AD。[例4]如圖9所示電路，電源的電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻為r，R0為固定電阻，R為滑動(dòng)變阻器。在變阻器的滑片由a端移向b端的過程中，電容器C所帶的電量〔〕 A.逐漸增加 B.逐漸減小 C.先增加后減小 D.先減少后增加分析與解：由上述結(jié)論可知，在滑動(dòng)變阻器的滑片由a端移向b端的過程中，圖9所示電路的外電阻逐漸減小，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知：通過電源的電流I逐漸增大，路端電壓逐漸減小，加在電容器C上的電壓逐漸減小，C為固定電容器，其所帶電量逐漸減少，所以只有選項(xiàng)B正確。問題3：會(huì)求解三種功率的有關(guān)問題。[例5]如圖10所示，電路中電池的電動(dòng)勢E=5V，內(nèi)電阻r=10Ω，固定電阻R=90Ω，R0是可變電阻，在R0從零增加到400Ω的過程中，求：〔1〕可變電阻R0上消耗功率最大的條件和最大熱功率〔2〕電池的電阻r和固定電阻R上消耗的最小熱功率之和分析與解：〔1〕可變電阻R0上消耗的熱功率：∴時(shí)，P0最大，其最大值：〔2〕當(dāng)電流最小時(shí)，電阻r和R消耗的熱功率最小，此時(shí)R0應(yīng)調(diào)到最大400Ω，內(nèi)阻r和固定電阻R上消耗的最小熱功率之和為此題關(guān)鍵：寫出P0、P小表達(dá)式，進(jìn)行數(shù)學(xué)變換。一定要養(yǎng)成先寫表達(dá)式，再求極值的良好解題習(xí)慣，否那么就容易出錯(cuò)，請同學(xué)們做一做例6。[例6]有四個(gè)電源，電動(dòng)勢均相等，內(nèi)電阻分別為1、2、4、8，現(xiàn)從中選擇一個(gè)阻值為2Ω的電阻供電，欲使電阻獲得的電功率最大，那么所選電源的內(nèi)電阻為A.1B.2C.4D.8正確答案為A。你做對了嗎？[例7]有四盞燈，接入如圖11中，L1和L2都標(biāo)有“220V、100W〞字樣，L3和L4都標(biāo)有“220V、40W〞字樣，把電路接通后，最暗的燈將是A.L1B.L2C.L3D.L分析與解：正確答案是C，由它們的額定電壓、額定功率可判斷出：R1=R2<R3=R4，即R4>R1>R23并∴P4>P1>〔P2+P3〕〔串聯(lián)電路P∝R，而P3<P2并聯(lián)電路P∝1/R〕∴L3燈最暗〔功率最小〕問題4：會(huì)解非理想電表的讀數(shù)問題同學(xué)們在求非理想電壓表或非理想電流表的讀數(shù)時(shí)，只要將電壓表看作電阻RV，求出RV兩端的電壓就是電壓表的示數(shù)；將電流表看作電阻RA，求出通過RA的電流就是電流表的示數(shù)。[例8]三個(gè)完全相同的電壓表如圖12所示接入電路中，V1表讀數(shù)為8V，V3表的讀數(shù)為5V，那么V2表讀數(shù)為。分析與解：設(shè)三個(gè)完全相同的電壓表的電阻均為R，通過的電流分別為I1、I2、I3，而由并聯(lián)電路的規(guī)律有：I1=I2+I3，所以有=+，即有 U1=U2+U3所以，=3V。 [例9]阻值較大的電阻R1和R2串聯(lián)后，接入電壓U恒定的電路，如圖13所示，現(xiàn)用同一電壓表依次測量R1與R2的電壓，測量值分別為U1與U2，電壓表內(nèi)阻與R1、R2相差不大，那么〔〕A.U1+U2=U B.U1+U2<UC.U1/U2=R1/R2 D.U1/U2≠R1/R2分析與解：正確答案是B、C，電壓表是個(gè)特殊的“電阻〞，第一它的電阻Rv阻值較大；第二該“電阻〞的電壓是的，可以從表盤上讀出，當(dāng)把電壓表與R1并聯(lián)后，就等于給R1并聯(lián)上一個(gè)電阻Rv，使得電壓表所測的電壓U1是并聯(lián)電阻的電壓，由于，所以U1小于R1電壓的真實(shí)值，同理測量值U2也小于R2電壓的真實(shí)值，因此U1+U2<U，選項(xiàng)B正確。判斷選項(xiàng)C、D的正確與否不能僅憑簡單地定性推理，要通過計(jì)算后獲得。電壓表與R1并聯(lián)后，變成R并與R2串聯(lián)，有：同理：可知U1/U2=R1/R2，選項(xiàng)C正確。根據(jù)此題的結(jié)論可設(shè)計(jì)一個(gè)測量電阻的方法。[例10]如圖14所示，電阻R1、R2并聯(lián)后接入電流恒定為I的電路?，F(xiàn)用同一電流表依次測量通過R1、R2的電流，測量值分別為I1、I2，那么I1/I2=R2/R1。即：電流一定時(shí)，并聯(lián)的兩電阻被同一電流表測量的電流值與電阻成反比。證明：當(dāng)電流表電阻值RA小到可以忽略時(shí)，上述結(jié)論顯然成立；當(dāng)RA不可忽略時(shí)，用電流表測量哪一個(gè)電阻的電流時(shí)，就等于給這一電阻串聯(lián)了一個(gè)電阻RA，使得電流表所測的電流是串聯(lián)RA后的電流。因此，當(dāng)電流表與R1串聯(lián)后，電路變成電阻〔R1+RA〕與R2并聯(lián)，故有：，同理，從而有問題5：會(huì)解含容電路含容電路問題是高考中的一個(gè)熱點(diǎn)問題，在高考試題中屢次出現(xiàn)。同學(xué)們要注意復(fù)習(xí)。1.求電路穩(wěn)定后電容器所帶的電量求解這類問題關(guān)鍵要知道：電路穩(wěn)定后，電容器是斷路的，同它串聯(lián)的電阻均可視為短路，電容器兩端的電壓等于同它并聯(lián)電路兩端的電壓。[例11]在圖15所示的電路中，電容C=2μF，電源電動(dòng)勢E=12V，內(nèi)電阻不計(jì)，1∶2∶6∶3，那么電容器極板a所帶的電量為〔〕A.－8×10-6C B.4×10C.－4×10-6C D.8×10分析與解：電路穩(wěn)定后，電容C作為斷路看待，電路等價(jià)于R1和R2串聯(lián)，R3和R4串聯(lián)。由串聯(lián)電路的特點(diǎn)得：，即同理可得故電容C兩端的電壓為：電容器極板a所帶的電量為：。即D選項(xiàng)正確。2.求通過某定值電阻的總電量[例12]圖16中E=10V，=4Ω，=6Ω，C=30μF，電池內(nèi)阻可忽略?！?〕閉合電鍵K，求穩(wěn)定后通過的電流；〔2〕然后將電鍵K斷開，求這以后流過的總電量。分析與解：〔1〕閉合電鍵K，穩(wěn)定后通過R1的電流為：，電容器上電壓為I，儲(chǔ)存的電量為 Q1=CIR2=1.8 〔2〕電鍵K斷開后，待穩(wěn)定后，電容器上電壓為E，儲(chǔ)存的電量為：Q2=CE=流過R1的總電量為[例13]在如圖17所示的電路中，電源的電動(dòng)勢，內(nèi)阻；電容器的電容，電容器原來不帶電。求接通電鍵K后流過R4的總電量。分析與解：由電阻的串并聯(lián)公式，得閉合電路的總電阻為：由歐姆定律得，通過電源的電流電源的端電壓，電阻R3兩端的電壓通過R4的總電量就是電容器的電量Q=CU3，由以上各式并代入數(shù)據(jù)解得[例14]圖18中電源電動(dòng)勢E=10V，C1=C2=30μF，R1=4.0Ω，R2=6.0Ω，電源內(nèi)阻可忽略。先閉合電鍵K，待電路穩(wěn)定后，再將K斷開，那么斷開K后流過電阻R1的電量為。分析與解：當(dāng)K閉合，待電路穩(wěn)定后，電容C1和C2分別充得的電量為：Q20=0當(dāng)K斷開，待電路穩(wěn)定后，電容C1和C2分別充得的電量為：Q1=C1E=，Q2=C2E=故斷開K后流過電阻R1的電量為：問題6：會(huì)解電容與電場知識(shí)的綜合問題1.討論平行板電容器內(nèi)部場強(qiáng)的變化，從而判定帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況。對于正對面積為S，間距為d的平行板電容器C，當(dāng)它兩極板間的電壓為U時(shí)，那么其內(nèi)部的場強(qiáng)E=U/d；假設(shè)電容器容納電量Q，那么其內(nèi)部場強(qiáng)E=4πKQ/〔ε·S〕。據(jù)E=U/d和E=4πKQ/〔ε·S〕很容易討論E的變化情況。根據(jù)場強(qiáng)的變化情況就可以分析電容器中帶電粒子的受力情況，從而判定帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況。[例15]一平行板電容器C，極板是水平放置的，它和三個(gè)可變電阻及電源聯(lián)接成如圖19所示的電路。今有一質(zhì)量為m的帶電油滴懸浮在兩極板之間靜止不動(dòng)。要使油滴上升，可采用的方法是〔〕A.增大R1 B.增大R2 C.增大R3 D.減小R分析與解：要使油滴上升，必須使向上的電場力增大，因油滴的帶電量是不變的，故只有增大場強(qiáng)E，又因E=U/d，而d不變，故只有增大加在電容器兩極板間的電壓U，即增大R3或減小R2。即CD選項(xiàng)正確。[例16]一平行板電容器充電后與電源斷開，負(fù)極板接地，在兩極板間有一正電荷〔電量很小〕固定在P點(diǎn)，如圖20所示，以E表示兩極板間的場強(qiáng)，U表示電容器的電壓，W表示正電荷在P點(diǎn)的電勢能，假設(shè)保持負(fù)極板不動(dòng)，將正極板移到圖中虛線所示的位置，那么〔〕A.U變小，E不變 B.E變大，W變大C.U變小，W不變 D.U不變，W不變分析與解：因?yàn)殡娙輼O板所帶電量不變，且正對面積S也不變，據(jù)E=4πKQ/〔ε·S〕可知E也是不變。據(jù)U=Ed，因d減小，故U減小。因P點(diǎn)的電勢沒有發(fā)生變化，故W不變。故A、C二選項(xiàng)正確。[例17]在如圖21電路中，電鍵K1、K2、K3、K4均閉合，C是極板水平放置的平行板電容器，板間懸浮著一油滴P，斷開哪一個(gè)電鍵后P會(huì)向下運(yùn)動(dòng)〔〕A.K1 B.K2 C.K3 D.K分析與解：同理分析斷開電鍵K3后P會(huì)向下運(yùn)動(dòng)，即C正確。[例18]如圖22所示電路，電鍵K原來是閉合的，當(dāng)R1、R2的滑片剛好處于各自的中點(diǎn)位置時(shí)，懸在空氣平板電容器C兩水平極板間的帶電塵埃P恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。要使塵埃P加速向上運(yùn)動(dòng)的方法是〔〕A.把R1的滑片向上移動(dòng) B.把R2的滑片向上移動(dòng)C.把R2的滑片向下移動(dòng) D.把電鍵K斷開分析與解：同理分析斷開電鍵K和把R2的滑片向下移動(dòng)后P會(huì)向上加速運(yùn)動(dòng)，即C、D正確。[例19]兩塊大小、形狀完全相同的金屬平板平行放置，構(gòu)成一平行板電容器，與它相連接的電路如圖23所示，接通開關(guān)K，電源即給電容器充電〔〕 A.保持K接通，減小兩極板間的距離，那么兩極板間電場的電場強(qiáng)度減小B.保持K接通，在兩極板間插入一塊介質(zhì)，那么極板上的電量增大C.斷開K，減小兩極板間的距離，那么兩極板間的電勢差減小 D.斷開K，在兩極板間插入一塊介質(zhì)，那么兩極板間的電勢差增大分析與解：保持K接通，兩極板間的電壓不變，據(jù)E=U/d知當(dāng)減小兩極板間的距離d時(shí)，那么兩極板間電場的電場強(qiáng)度增大，即A選項(xiàng)錯(cuò)；保持K接通，兩極板間的電壓不變，據(jù)Q=CU=εSU/〔4πkd〕知當(dāng)在兩極板間插入一塊介質(zhì)，那么極板上的電量增大，即B選正確；斷開K，電容器所帶電量一定，據(jù)E=4πKQ/〔ε

·S〕和U=Ed可知當(dāng)減小兩極板間的距離，那么兩極板間的電勢差減小，即C選正確；斷開K，電容器所帶電量一定，據(jù)E=4πKQ/〔ε·S〕和U=Ed可知當(dāng)在兩極板間插入一塊介質(zhì)，那么兩極板間的電勢差減小，即D選正確。2.結(jié)合電荷守恒定律求解有關(guān)電容問題。[例20]在如圖24所示的電路中，電容器A的電容CA=30μF，電容器B的電容CB=10μF.在電鍵K1、K2都是斷開的情況下，分別給電容器A、B充電。充電后，M點(diǎn)的電勢比N點(diǎn)高5V，O點(diǎn)的電勢比P點(diǎn)低5V。然后把K1、K2都接通，接通后M點(diǎn)的電勢比N點(diǎn)高。A.10V B.2.5VC.2.5V D.4.0V分析與解：當(dāng)K1、K2都斷開時(shí)，給電容器A、B充得的電量分別為：，上極板帶正電；而，且上極板帶負(fù)電。當(dāng)K1、K2都接通后，設(shè)M點(diǎn)的電勢比N點(diǎn)高U，那么據(jù)電荷守恒定律可得：，所以U=2.5V問題7：關(guān)于RC電路中暫態(tài)電流的分析在含容電路中的電流穩(wěn)定以后，電容充有一定的電量，與電容串聯(lián)的電阻中沒有電流通過。但當(dāng)電路中某電阻或電壓發(fā)生變化時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電容的充電或放電，形成暫態(tài)電流。如何分析暫態(tài)電流？我們可以先確定初始穩(wěn)態(tài)電容所帶的電量，再確定當(dāng)電路中某電阻或電壓發(fā)生變化時(shí)引起電容所帶的電量變化情況，從而分析暫態(tài)電流。這類問題在近幾年高考試題中屢次出現(xiàn)，同學(xué)們在高三復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)引起重視。[例21]圖25所示是一個(gè)由電池、電阻R與平行板電容器組成的串聯(lián)電路，在增大電容器兩極板間距離的過程中，以下說法正確的選項(xiàng)是〔〕A.電阻R中沒有電流B.電容器的電容變小C.電阻R中有從a流向b的電流D.電阻R中有從b流向a的電流分析與解：當(dāng)電路穩(wěn)定后，沒有電流通過電阻R，但當(dāng)在增大電容器兩極板間距離的過程中，電容器的電容量減小而電容器電壓不變，所以電容器所帶電量會(huì)不斷減小，即電容放電形成放電電流，BC二選項(xiàng)正確。問題8：會(huì)解非純電阻電路問題非純電阻電路是指電路含有電動(dòng)機(jī)、電解槽等裝置，這些裝置的共同特點(diǎn)是可以將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、化學(xué)能等其他形式的能量。[例22]直流電動(dòng)機(jī)線圈的電阻很小，起動(dòng)電流很大，這對電動(dòng)機(jī)本身和接在同一電源上的其他電器都產(chǎn)生不良的后果。為了減小電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的電流，需要給電動(dòng)機(jī)串聯(lián)一個(gè)起動(dòng)電阻R，如圖26所示。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后再將R逐漸減小。如果電源電壓U=220V，電動(dòng)機(jī)的線圈電阻r0=2Ω，那么，〔1〕不串聯(lián)電阻R時(shí)的起動(dòng)電流是多大？〔2〕為了使起動(dòng)電流減小為20A分析與解：〔1〕起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)還沒有轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)等效為一個(gè)純電阻，所以不串聯(lián)R時(shí)的起動(dòng)電流為：〔2〕為了使起動(dòng)電流為20A，電路的總電阻應(yīng)為故起動(dòng)電阻應(yīng)為[例23]如圖27所示，電阻R1=20Ω，電動(dòng)機(jī)繞線電阻R2=10Ω，當(dāng)電鍵S斷開時(shí)，電流表的示數(shù)是I1=0.5A，當(dāng)電鍵合上后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來，電路兩端的電壓不變，電流表的示數(shù)I和電路消耗的電功率P應(yīng)是〔〕A.I=1.5AB.I<1.5AC.P=15WD.P<15W分析與解：當(dāng)電鍵S斷開時(shí)，電動(dòng)機(jī)沒有通電，歐姆定律成立，所以電路兩端的電壓U=I1R1=10V；當(dāng)電鍵合上后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來，電路兩端的電壓U=10V，通過電動(dòng)機(jī)的電流應(yīng)滿足UI2>I22R2，所以I2<1A。所以電流表的示I<1.5A，電路消耗的電功率P<15W，即BD正確。[例24]某一用直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置，如圖28所示，重物的質(zhì)量m=50kg，電源電動(dòng)勢E=110V，不計(jì)電源電阻及各處摩擦，當(dāng)電動(dòng)機(jī)以V=0.90m/s的恒定速度向上提升重物時(shí)，電路中的電流強(qiáng)度I=5A，由此可知，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻R是多少?〔g=10m/s2〕分析與解：在圖28的物理過程中，電源工作將其他形式的能轉(zhuǎn)化電能輸入電路，電流通過電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能輸出，由能量守恒定律可得解得電動(dòng)機(jī)線圈的電阻R=92Ω。【模擬試題】1.在截面積為S的粗細(xì)均勻的銅導(dǎo)體中流過恒定電流I，銅的電阻率為，電子電量為e，那么電子在銅導(dǎo)體中運(yùn)行時(shí)受到的電場作用力為〔〕A.0B.Ie／SC.IS／eD.Ie/S2.電飯鍋工作時(shí)有兩種狀態(tài)：一種是鍋內(nèi)水燒開前的加熱狀態(tài)，另一種是鍋內(nèi)水燒開后保溫狀態(tài)，如圖1所示是電飯鍋電路原理示意圖，S是用感溫材料制造的開關(guān)。以下說法中正確的選項(xiàng)是〔〕A.其中R2是供加熱用的電阻絲B.當(dāng)開關(guān)S接通時(shí)電飯鍋為加熱狀態(tài)，S斷開時(shí)為保溫狀態(tài)C.要使R2在保溫狀態(tài)時(shí)的功率為加熱狀態(tài)的一半，R1/R2應(yīng)為2∶1D.要使R2在保溫狀態(tài)時(shí)的功率為加熱狀態(tài)的一半，R1/R2應(yīng)為〔－1〕∶13.如圖2所示的電路中，平行板電容器的極板水平放置，板間有一質(zhì)量為m的帶電油滴懸浮在兩板間靜止不動(dòng)，要使油滴向下運(yùn)動(dòng)，以下所采用的方法可行的是A.將R1的阻值調(diào)大 B.將R1的阻值調(diào)小C.將R2的阻值調(diào)大 D.將R3的阻值調(diào)大4.如圖3所示的電路中，當(dāng)開關(guān)Ｋ閉合時(shí)，A點(diǎn)和B點(diǎn)的電勢變化情況是A.VA和VB都升高 B.VA和VB都降低C.VA降低，VB升高 D.VB降低，VA升高5.用萬用表測直流電壓U和測電阻R時(shí)，假設(shè)紅表筆插入萬用表的正〔+〕插孔，那么A.測電壓時(shí)電流從紅表筆流入萬用表；測電阻時(shí)電流從紅表筆流出萬用表B.測電壓、測電阻時(shí)電流均從紅表筆流入萬用表C.測電壓、測電阻時(shí)電流均從紅表筆流出萬用表D.測電壓時(shí)電流從紅表筆流出萬用表，測電阻時(shí)電流從紅表筆流入萬用表6.在圖4所示的電路中，電源電動(dòng)勢，內(nèi)阻r=1Ω，電阻R1=3Ω，R2=2Ω，電容器的電容C=0.5μF，開關(guān)K是閉合的，現(xiàn)將開關(guān)K斷開，那么斷開K后電源釋放的電能為A.1.210－5JB.1.810－5JC.610－6JD.無法確定7.如圖5所示電路，P位于滑線變阻器的中點(diǎn)，當(dāng)在ab加上60V電壓時(shí)，接在cd間的伏特表示數(shù)為20V，如果在cd間加上60V的電壓，將同樣的伏特表接在ab間時(shí)的示數(shù)為〔〕A.120VB.60VC.30VD.20V8.在圖6所示的電路中，電源電動(dòng)勢E和內(nèi)電阻r為定值，R1為滑動(dòng)阻器，R2和R3為定值電阻。當(dāng)R1的滑動(dòng)觸頭P從左向右移動(dòng)時(shí)，伏特表V1和V2的示數(shù)的增量分別為ΔU1和ΔU2，對ΔU1和ΔU2有A.> B.=C.ΔU1>0，ΔU2<0 D.ΔU2>0，ΔU1<09.如圖7所示電路中，電流表A1與A2均為相同的安培表，當(dāng)電路兩端接入某一恒定電壓的電源時(shí)，A1的示數(shù)為3mA，A2的示數(shù)為2mA?，F(xiàn)將A2改接在R2所在支路上，如圖中虛線所示，再接入原來的恒定電壓電源，那么，關(guān)于A1與A2示數(shù)情況，以下說法正確的應(yīng)是〔〕A.電流表A1示數(shù)必增大，電流表A2示數(shù)必增大B.電流表A1示數(shù)必增大，電流表A2示數(shù)必減小C.電流表A1示數(shù)必增大，電流表A2示數(shù)不一定減小D.電流表A1示數(shù)不一定增大，電流表A2示數(shù)也不一定減小10.如圖8所示的電路中，I=3A，I1=2A，R1=10，R2=5，R3=30，那么通過電流表的電流強(qiáng)度為A，方向。11.如圖9所示的電路中，電阻R1、R2、R3的阻值都是1，R4、R5的阻值都是0.5，ab端輸入電壓U=5V。當(dāng)c、d端接安培計(jì)時(shí)，其示數(shù)是A；當(dāng)c、d端接伏特計(jì)時(shí)，其示數(shù)是V。12.電動(dòng)勢為E=12V的電源與一電壓表和一電流表串聯(lián)成閉合回路。如果將一電阻與電壓表并聯(lián)，那么電壓表的讀數(shù)減小為原來的，電流表的讀數(shù)增大為原來的3倍。求電壓表原來的讀數(shù)?！驹囶}答案】1.B2.ABD3.D4.B5.B6.A7.C8.AD9.C10.1.5A；水平向右11.1A；12.3V穩(wěn)恒電流典型例題解析〔二〕問題9：會(huì)解非線性電阻電路問題由于熱敏電阻、二極管的伏安特性曲線是非線性的，很難〔幾乎是不可能〕寫出伏安特性曲線的解析式，因此解答這類問題只能用圖象相交法。[例25]“220V、60W〞的白熾燈A和“220V、100W〞的白熾燈B的伏安特性曲線如圖29所示，假設(shè)將兩白熾燈串聯(lián)后接在220V的電源上，兩燈實(shí)際消耗的電功率各是多少？分析與解：如圖30所示，選〔0，220V〕為另一坐標(biāo)系的原點(diǎn)，原U軸的相反方向?yàn)榱硪蛔鴺?biāo)系的電壓軸正方向，另一坐標(biāo)系的電流軸正方向與原坐標(biāo)系相同。把B燈的伏安特性曲線反過來畫，得到在另一坐標(biāo)系中B燈的伏安特性曲線。與A燈伏安特性曲線的交點(diǎn)為P，由P點(diǎn)的坐標(biāo)可知兩燈中的電流強(qiáng)度均為I=0.25A，兩燈的電壓分別為：UA=150V，UB=70V。根據(jù)電功率的定義式可知兩燈實(shí)際消耗的電功率為：PA=IUA=37.5W，PB=IUB=17.5W。[例26]圖31中所示為一個(gè)電燈兩端的電壓與通過它的電流的變化關(guān)系曲線，可見兩者不成線性關(guān)系，這是由于焦耳熱使燈絲的溫度發(fā)生了變化的緣故。參考這根曲線，答復(fù)以下問題〔不計(jì)電流表和電池的內(nèi)阻〕?！?〕假設(shè)把三個(gè)這樣的電燈串聯(lián)后，接到電動(dòng)勢為12V的電源上，求流過燈泡的電流和每個(gè)燈泡的電阻。〔2〕如圖32所示，將兩個(gè)這樣的電燈并聯(lián)后再與10Ω的定值電阻串聯(lián)，接在電動(dòng)勢為8V的電源上，求通過電流表的電流值及各燈泡的電阻值。分析與解：〔1〕由于三個(gè)電燈完全相同，所以每個(gè)電燈兩端的電壓UL=12/3V=4V。在圖33中畫出U=4V的直線，得到和曲線的交點(diǎn)坐標(biāo)為〔4V，0.4A〕，所以流過電燈的電流為0.4A，此時(shí)每個(gè)電燈的電阻值為?！?〕設(shè)此時(shí)電燈兩端的電壓為U，流過每個(gè)電燈的電流為I，根據(jù)閉合電路歐姆定律得：E=2IR0+U，代入數(shù)據(jù)得U=8－20I。在圖31上畫出此直線，得到如圖33所示的圖象，可求得到直線和曲線的交點(diǎn)坐標(biāo)為〔2V，0.3A〕，即流過電燈的電流為0.3A，流過電流表的電流強(qiáng)度為0.6A，此時(shí)電燈的電阻為。問題10：會(huì)分析求解故障電路問題1.給定可能故障現(xiàn)象，確定檢查方法：[例27]在圖34所示電路的三根導(dǎo)線中，有一根是斷的，電源、電阻器R1、R2及另外兩根導(dǎo)線都是好的，為了查出斷導(dǎo)線，某學(xué)生想先將萬用表的紅表筆連接在電源的正極a，再將黑表筆分別連電阻器R1的b端和R2的c端，并觀察萬用表指針的示數(shù)，在以下選檔中，符合操作規(guī)程的是〔〕A.直流10V擋 B.直流0.5A擋C.直流2.5V擋 D.歐姆擋分析與解：根據(jù)題給條件，首先判定不能選用歐姆擋，因?yàn)槭褂脷W姆擋時(shí)，被測元件必須與外電路斷開。先考慮電壓擋，將黑表筆接在b端，如果指針偏轉(zhuǎn)，說明R1與電源連接的導(dǎo)線斷了，此時(shí)所測的數(shù)據(jù)應(yīng)是電源的電動(dòng)勢6V?；谶@一點(diǎn)，C不能選，否那么會(huì)燒毀萬用表；如果指針不偏轉(zhuǎn)，說明R1與電源連接的導(dǎo)線是好的，而R1與R2之間導(dǎo)線和R2與電源間導(dǎo)線其中之一是壞的，再把黑表筆接c點(diǎn)，如果指針偏轉(zhuǎn)，說明R1與R2之間導(dǎo)線是斷的，否那么說明R2與電源間導(dǎo)線是斷的，A項(xiàng)正確。再考慮電流表，如果黑表筆接在b端，指針偏轉(zhuǎn)有示數(shù)那么說明R1與電源連接的導(dǎo)線是斷的，此時(shí)指示數(shù)I=E/〔R1+R2〕=0.4A，沒有超過量程；如果指針不偏轉(zhuǎn)，說明R1與電源間連接的導(dǎo)線是好的，而R1與R2之間導(dǎo)線和R2與電源間導(dǎo)線其中之一是壞的，再把黑表筆接c點(diǎn)，如果指針偏轉(zhuǎn)，說明R1與R2之間導(dǎo)線是斷的，此時(shí)示數(shù)I=E/R2=1.2A，超過電流表量程，故B不能選。2.給定測量值，分析推斷故障[例28]圖35為一電路板的示意圖，a、b、c、d為接線柱，a、d與220V的交流電源連接，ab間、bc間、cd間分別連接一個(gè)電阻?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)電路中沒有電流，為檢查電路故障，用一交流電壓表分別測得b、d兩點(diǎn)間以及a、c兩點(diǎn)間的電壓均為220V。由此可知〔〕A.ab間電路通，cd間電路不通 B.ab間電路不通，bc間電路通C.ab間電路通，bc間電路不通 D.bc間電路不通，cd間電路通分析與解：由于用交流電壓表測得b、d兩點(diǎn)間電壓為220V，這說明ab間電路是通的，bc間電路不通或cd間電路不通；由于用交流電壓表測得a、c兩點(diǎn)間電壓為220V，這說明cd間電路是通的，ab間電路不通或bc間電路不通；綜合分析可知bc間電路不通，ab間電路通和cd間電路通，即選項(xiàng)C、D正確。[例29]某同學(xué)按如圖36所示電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)該同學(xué)將變阻器的觸片P移到不同位置時(shí)測得各電表的示數(shù)如下表所示：圖36序號(hào)A1示數(shù)〔A〕A2示數(shù)〔A〕V1示數(shù)〔V〕V2示數(shù)〔V〕10.600.302.401.2020.440.322.560.48將電壓表內(nèi)阻看作無限大，電流表內(nèi)阻看作零。①電路中，分別為電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，，，為定值電阻，在這五個(gè)物理量中，可根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)求得的物理量是〔不要求具體計(jì)算〕。②由于電路發(fā)生故障，發(fā)現(xiàn)兩電壓表示數(shù)相同了〔但不為零〕，假設(shè)這種情況的發(fā)生是由用電器引起的，那么可能的故障原因是。分析與解：①先將電路簡化，R1與r看成一個(gè)等效內(nèi)阻r，=R1+r，那么由V1和A1的兩組數(shù)據(jù)可求得電源的電動(dòng)勢；由A2和V1的數(shù)據(jù)可求出電阻R3；由V2和A1、A2的數(shù)據(jù)可求出R2。②當(dāng)發(fā)現(xiàn)兩電壓表的示數(shù)相同時(shí)，但又不為零，說明V2的示數(shù)也是路端電壓，即外電路的電壓全降在電阻R2上，由此可推斷Rp兩端電壓為零，這樣故障的原因可能有兩個(gè)，假設(shè)假設(shè)R2是完好的，那么Rp一定短路；假設(shè)假設(shè)RP是完好的，那么R2一定斷路。3.根據(jù)觀察現(xiàn)象，分析推斷故障[例30]如圖37所示的電路中，閉合電鍵，燈L1、L2正常發(fā)光，由于電路出現(xiàn)故障，突然發(fā)現(xiàn)燈L1變亮，燈L2變暗，電流表的讀數(shù)變小，根據(jù)分析，發(fā)生的故障可能是〔〕A.R1斷路B.R2斷路C.R3短路D.R4短路分析與解：首先應(yīng)對電路進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，如圖38所示為其標(biāo)準(zhǔn)化后的電路。當(dāng)R1斷路時(shí)，總電阻增大，所以通過電源的總電流減小，燈L2變暗，電流表的讀數(shù)變小，而路端電壓增大，所以L1兩端電壓增大，燈L1變亮，所以A選項(xiàng)正確。當(dāng)R2斷路時(shí)，總電阻增大，所以通過電源的總電流減小，燈L1變暗，而路端電壓增大，所以L2兩端電壓增大，燈L2變亮，所以B選項(xiàng)不正確。當(dāng)R3短路時(shí)，總電阻減小，所以通過電源的總電流增大，燈L1變亮，而路端電壓減小，所以L2兩端電壓減小，燈L2變暗，因?yàn)榭傠娏髟黾?，而通過L2的電流減小，電流表的讀數(shù)變大，所以C選項(xiàng)不正確。當(dāng)R4短路時(shí)，總電阻減小，所以通過電源的總電流增大，燈L1變亮，而路端電壓減小，所以L2兩端電壓減小，燈L2變暗，因?yàn)榭傠娏髟黾?，而通過L2的電流減小，電流表的讀數(shù)變大，所以D選項(xiàng)不正確。[例31]某居民家中的電路如圖39所示，開始時(shí)各局部工作正常，將電飯煲的插頭插入三孔插座后，正在燒水的電熱壺突然不能工作，但電燈仍正常發(fā)光。拔出電飯煲的插頭，把試電筆分別插入插座的左、右插孔，氖管均能發(fā)光，那么〔〕A.僅電熱壺所在的C、D兩點(diǎn)間發(fā)生了斷路故障B.僅電熱壺所在的C、D兩點(diǎn)間發(fā)生了短路故障C.僅導(dǎo)線AB間斷路D.因?yàn)椴遄脤?dǎo)線接地，所以發(fā)生了上述故障分析與解：由于電燈仍正常發(fā)光，說明電源是好的，電熱壺所在的C、D兩點(diǎn)間沒有發(fā)生短路故障。把試電筆分別插入插座的左、右插孔，氖管均能發(fā)光，說明插座的左、右插孔都與火線相通，說明電熱壺所在的C、D兩點(diǎn)間沒有發(fā)生斷路故障。綜合分析可知，故障為導(dǎo)線AB間斷路，即C選項(xiàng)正確。4.根據(jù)故障，分析推斷可能觀察到的現(xiàn)象[例32]如圖40所示，燈泡A和B都正常發(fā)光，R2突然斷路，U不變，試分析A、B兩燈的亮度如何變化？分析與解：當(dāng)R2突然斷路時(shí)，電路的總電阻變大，A燈兩端的電壓增大，B燈兩端的電壓降低，所以將看到燈B比原來變暗了些，而燈泡A比原來亮了些。問題11：會(huì)分析求解聯(lián)系實(shí)際問題電路知識(shí)在實(shí)際生活中有許多運(yùn)用，如電子秤、電飯煲、加速度測量儀等，以實(shí)際運(yùn)用為背景而編制的物理試題，既能培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，又能培養(yǎng)學(xué)生不斷創(chuàng)新的態(tài)度和精神，因而這類試題倍受命題專家的青睞。[例33]圖41甲是某同學(xué)自制的電子秤原理圖，利用理想電壓表的示數(shù)來指示物體的質(zhì)量。托盤與電阻可忽略的金屬彈簧相連，托盤與彈簧的質(zhì)量均不計(jì)?；瑒?dòng)變阻器的滑動(dòng)端與彈簧上端連接，當(dāng)托盤中沒有放物體時(shí)，滑動(dòng)觸頭恰好指在變阻器R的最上端，此時(shí)電壓表示數(shù)為零。設(shè)變阻器總電阻為R，總長度為L，電源電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻為r，限流電阻阻值為R0，彈簧勁度系數(shù)為k，假設(shè)不計(jì)一切摩擦和其它阻力。〔1〕求出電壓表示數(shù)Ux用所稱物體的質(zhì)量m表示的關(guān)系式；〔2〕由〔1〕的計(jì)算結(jié)果可知，電壓表示數(shù)與待測物體質(zhì)量不成正比，不便于進(jìn)行刻度，為使電壓表示數(shù)與待測物體質(zhì)量成正比，請利用原有器材進(jìn)行改良，在圖41〔乙〕的根底上完成改良后的電路原理圖，并求出電壓表示數(shù)Ux用所稱物體的質(zhì)量m表示的關(guān)系式。分析與解：〔1〕根據(jù)歐姆定律得：又因而運(yùn)算得到： 〔2〕在圖41〔乙〕的根底上完成改良后的電路原理圖如圖42所示。同理可求得：。[例34]如圖43所示是電飯煲的電路圖，S1是一個(gè)控溫開關(guān)，手動(dòng)閉合后，當(dāng)此開關(guān)溫度到達(dá)居里點(diǎn)〔103℃〕時(shí)，會(huì)自動(dòng)斷開，S2是一個(gè)自動(dòng)控溫開關(guān)，當(dāng)溫度低于70℃時(shí)，會(huì)自動(dòng)閉合；溫度高于80℃時(shí)，會(huì)自動(dòng)斷開。紅燈是加熱時(shí)的指示燈，黃燈是保溫時(shí)的指示燈。分流電阻R1=R2=500Ω，加熱電阻絲R3〔1〕分析電飯煲的工作原理；〔2〕簡要答復(fù)，如果不閉合開關(guān)S1，能將飯煮熟嗎？〔3〕計(jì)算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲消耗的電功率之比。分析與解：〔1〕電飯煲盛上食物后，接上電源，S2自動(dòng)閉合，同時(shí)手動(dòng)閉合S1，這時(shí)黃燈短路，紅燈亮，電飯煲處于加熱狀態(tài)，加熱到80℃時(shí)，S2自動(dòng)斷開，S1仍閉合；水燒開后，溫度升高到103℃時(shí)，開關(guān)S1自動(dòng)斷開，這時(shí)飯已煮熟，黃燈亮，電飯煲處于保溫狀態(tài)，由于散熱，待溫度降至70℃時(shí)，S2自動(dòng)閉合，電飯煲重新加熱，溫度到達(dá)80℃〔2〕如果不閉合開關(guān)S1，那么不能將飯煮熟，因?yàn)橹荒芗訜岬?0℃〔3〕加熱時(shí)電飯煲消耗的電功率P1=，保溫時(shí)電飯煲消耗的電功率P2=，兩式中R并=Ω。從而有P1∶P2==12∶1[例35]“加速度計(jì)〞作為測定物體加速度的儀器，已被廣泛地應(yīng)用于飛機(jī)、潛艇、導(dǎo)彈、航天器等裝置的制導(dǎo)中，如圖44所示是“應(yīng)變式加速度計(jì)〞的原理圖，支架A、B固定在待測系統(tǒng)上，滑塊穿在A、B間的水平光滑桿上，并用輕彈簧固接于支架A上，其下端的滑動(dòng)臂可在滑動(dòng)變阻器上自由滑動(dòng)。隨著系統(tǒng)沿水平方向做變速運(yùn)動(dòng)，滑塊相對于支架發(fā)生位移，并通過電路轉(zhuǎn)換為電信號(hào)從1、2兩接線柱輸出?；瑝K質(zhì)量為m，彈簧勁度系數(shù)為k，電源電動(dòng)勢為E，內(nèi)電阻為r，滑動(dòng)變阻器總阻值R=4r，有效總長度為L。當(dāng)待測系統(tǒng)靜止時(shí)，滑動(dòng)臂P位于滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn)，且1、2兩接線柱輸出的電壓U0=0.4E。取AB方向?yàn)閰⒖颊较?。圖44〔1〕寫出待測系統(tǒng)沿AB方向做變速運(yùn)動(dòng)的加速度a與1、2兩接線柱間的輸出電壓U間的關(guān)系式?！?〕確定該“加速度計(jì)〞的測量范圍。分析與解：〔1〕設(shè)待測系統(tǒng)沿AB方向有加速度a，那么滑塊將左移x，滿足kx=ma，此時(shí)=，而R′=故有a=〔2〕當(dāng)待測系統(tǒng)靜止時(shí)，滑動(dòng)臂P位于滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn)，且1、2兩接線柱輸出的電壓U0=0.4E，故輸出電壓的變化范圍為0≤U≤2U0，即0≤U≤0.8E，結(jié)合〔1〕中導(dǎo)出的a與U的表達(dá)式，可知加速度計(jì)的測量范圍是－≤a≤。三.警示易錯(cuò)試題典型錯(cuò)誤之一：錯(cuò)誤利用平分的方法求電量。[例36]如圖45所示電路中的各元件值為：R1=R2=10Ω，R3=R4=20Ω，C=300μF，電源電動(dòng)勢E=6V，內(nèi)阻不計(jì)，單刀雙擲開關(guān)S開始時(shí)接通觸點(diǎn)2，試求：〔1〕當(dāng)開關(guān)S從觸點(diǎn)2改接觸點(diǎn)1，且電路穩(wěn)定后，電容C所帶電量。〔2〕假設(shè)開關(guān)S從觸點(diǎn)1改接觸點(diǎn)2后，直至電流為零止，通過電阻R1的電量。錯(cuò)解：〔1〕接通1后，電阻R1、R2、R3、R4串聯(lián)，根據(jù)閉合電路的歐姆定律有：電容兩端的電壓UC=U3+U4=4V，所以電容所帶電量為Q=CUC=1.2×10－3〔2〕開關(guān)再接通2，電容器放電，外電路分別為R1、R2和R3、R4兩個(gè)支路，所以通過每一支路的電量為0.6×10－3C分析糾錯(cuò)：第1問的求解是完全正確的，但第2問中求通過各支路電量的方法卻是錯(cuò)誤的。正確的解法為：開關(guān)再接通2，電容器放電，外電路分別為R1、R2和R3、R4兩個(gè)支路，通過兩支路的電量分別為Q12=1t和Q34=2t；I1與I2的分配與兩支路電阻成反比，通過兩支路的電量Q那么與電流成正比，故流經(jīng)兩支路的電量與兩支路的電阻成反比，即：，所以。典型錯(cuò)誤之二：混淆電源的電動(dòng)勢和路端電壓的概念。[例37]在如圖46所示電路中，電源E的電動(dòng)勢為E=3.2V，電阻R的阻值為30Ω，小燈泡L的額定電壓為3.0V，額定功率為4.5W。當(dāng)電鍵S接在位置1時(shí)，電壓表的讀數(shù)為3V，那么當(dāng)電鍵S接到位置2時(shí)，小燈泡L的發(fā)光情況是〔〕A.很暗，甚至不亮 B.正常發(fā)光C.比正常發(fā)光略亮 D.有可能被燒壞錯(cuò)解：因?yàn)殡娫碋的電動(dòng)勢為3.2V，小燈泡L的額定電壓為3.0V，所以燈泡比正常發(fā)光略亮，選項(xiàng)C正確。分析糾錯(cuò)：小燈泡是否能正常發(fā)光取決于它兩端所加的電壓是否等于它的額定電壓，而不是取決于電源的電動(dòng)勢，必須利用閉合電路歐姆定律計(jì)算出小燈泡兩端的實(shí)際電壓為多少，才能做出正確的判斷。當(dāng)電鍵S接1時(shí)，由E=U+rU/R，解得電源內(nèi)阻為。燈泡電阻，由于電源內(nèi)阻和小燈泡電阻相等，內(nèi)、外電壓之和為電源電動(dòng)勢；所以燈泡實(shí)際工作電壓為1.6V，低于燈泡額定電壓，燈泡發(fā)光很暗，甚至不亮，選項(xiàng)A正確。典型錯(cuò)誤之三：因錯(cuò)誤作出分壓電路的等效電路而出錯(cuò)。[例38]變阻器的總電阻RAB=30Ω，電源電動(dòng)勢E=12V，內(nèi)阻很小可不計(jì)?，F(xiàn)有一個(gè)標(biāo)有“6V，1.8W〞的燈泡采用如圖47所示的分壓電路。要使燈泡正常發(fā)光，那么應(yīng)將變阻器的滑動(dòng)觸頭P調(diào)整到使PB間的電阻R等于〔〕A.8ΩB.10ΩC.15ΩD.20Ω錯(cuò)解：AB兩端的電壓為12V，要使6V的燈泡正常發(fā)光，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭應(yīng)在AB的正中央，即使RPB=15Ω，選項(xiàng)C正確。分析糾錯(cuò)：當(dāng)滑動(dòng)觸頭P在AB的中央時(shí)，電路的阻值實(shí)際上是燈泡電阻與RPB并聯(lián)后再與RPA串聯(lián)，因?yàn)椴⒙?lián)電路的電阻小于任一支路的電阻，所以RPB上電壓將小于未并聯(lián)燈泡時(shí)的電壓。未考慮燈泡的電阻并聯(lián)在電路上對整個(gè)電路的影響是造成錯(cuò)解的原因。正確解答是：首先求出燈泡的電阻為由圖48看出RL和RPB并聯(lián)再與RPA串聯(lián)，要使燈泡正常發(fā)光需要使并聯(lián)局部與AP段的電壓相等，故有：。代入數(shù)據(jù)解得RPB=20Ω，可見選項(xiàng)D正確。典型錯(cuò)誤之四：因錯(cuò)誤認(rèn)為改裝電表示數(shù)偏小是量程偏小而出錯(cuò)。[例39]一電壓表由電流表G與電阻R串聯(lián)而成，如圖48所示。假設(shè)在使用中發(fā)現(xiàn)此電壓表的讀數(shù)總比準(zhǔn)確值稍小一些，采用以下哪些措施可能加以改良〔〕A.在R上串聯(lián)一個(gè)比R小得多的電阻B.在R上串聯(lián)一個(gè)比R大得多的電阻C.在R上并聯(lián)一個(gè)比R小得多的電阻D.在R上并聯(lián)一個(gè)比R大得多的電阻錯(cuò)解：因?yàn)殡妷罕淼淖x數(shù)總比準(zhǔn)確值稍小一些，說明電壓表的量程不夠，根據(jù)電壓表的改裝原理可知，應(yīng)再串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娮枰詳U(kuò)大量程，所以選項(xiàng)A、B是正確的。分析糾錯(cuò)：在使用時(shí)電壓表的讀數(shù)總比準(zhǔn)確值稍小一些，說明通過表頭G的電流稍小一些，即與表頭串聯(lián)的分壓電阻稍大了一點(diǎn)。因此就必須減小分壓電阻R。在R上串聯(lián)一個(gè)電阻只會(huì)使R增大，應(yīng)選項(xiàng)A、B均是錯(cuò)誤的。要減小R的阻值，應(yīng)在R上并聯(lián)一個(gè)電阻。根據(jù)公式可知，Rx越大，對R并的影響越小。因此，要使分壓電阻R稍小一些，就必須在R上并聯(lián)一個(gè)比R大得多的電阻。選項(xiàng)D是正確的。典型錯(cuò)誤之五：因錯(cuò)誤認(rèn)為電動(dòng)機(jī)電路為純電阻電路而出錯(cuò)。[例40]有一電源，電動(dòng)勢E=30V，內(nèi)阻為r=1Ω，將它與一盞額定電壓為6V、額定功率為12W的小燈泡和一臺(tái)線圈電阻為2Ω的電動(dòng)機(jī)串聯(lián)成閉合電路，小燈泡剛好正常發(fā)光，問電動(dòng)機(jī)的輸出功率是多少？錯(cuò)解：小燈泡電阻RL=3Ω，閉合電路的電流為。電機(jī)兩端的電壓U機(jī)=E－UL－Ur=19V。電動(dòng)機(jī)的輸入功率為P=IU機(jī)=95W。電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率為P熱=50W，所以電動(dòng)機(jī)的輸出功率為P出=45W。分析糾錯(cuò)：以上解法似是而非，前后矛盾。在計(jì)算電流時(shí)，誤把電動(dòng)機(jī)作為純電阻考慮，既然認(rèn)為電動(dòng)機(jī)是純電阻，那么電動(dòng)機(jī)的輸出功率應(yīng)等于零，但又計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的輸出功率為45W。正確解法是：小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流I=P燈/U燈=2A，電源的總功率為IE=60W，在電阻上的發(fā)熱功率和供應(yīng)燈泡發(fā)光消耗的全部功率為P耗=24W。電動(dòng)機(jī)的輸出功率P=36W?！灸M試題】1.如下圖的電路中，電容C1=C2，電阻R1>R2，電源內(nèi)阻可忽略不計(jì)，當(dāng)開關(guān)S接通時(shí)，以下說法中正確的有〔〕A.C1的電量增多，C2的電量減少B.C1的電量減少，C2的電量增多C.C1、C2的電量都增多D.C1、C2的電量都減少2.如下圖電路中，六個(gè)電阻的阻值均相同，由于對稱性，電阻R2上無電流流過。電阻R6所消耗的電功率為1W，那么六個(gè)電阻所消耗的總功率為〔〕A.6WB.5WC.3WD.2W3.如下圖電路中，三只燈泡原來都正常發(fā)光，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向右移動(dòng)時(shí)，下面判斷正確的選項(xiàng)是〔〕A.L1和L2變暗，L3變亮B.L1變暗，L2變亮，L3亮度不變C.L1中電流變化值大于L3中電流變化值D.L1上電壓變化值小于L2上的電壓變化值4.電磁流量計(jì)廣泛應(yīng)用于測量可導(dǎo)電流體〔如污水〕在管中的流量〔在單位時(shí)間內(nèi)通過管內(nèi)橫截面的流體的體積〕。為了簡化，假設(shè)流量計(jì)是如下圖的橫截面為長方形的一段管道，其中空局部的長、寬、高分別為圖中的a、b、c，流量計(jì)的兩端與輸送液體的管道相連接〔圖中虛線〕。圖中流量計(jì)的上下兩面是金屬材料，前后兩面是絕緣材料，現(xiàn)對流量計(jì)所在處加磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于前后兩面。當(dāng)導(dǎo)電液體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計(jì)時(shí)，在管外將流量計(jì)上、下兩表分別與一串接了電阻R的電流表的兩端連接，I表示測得的電流值。流體的電阻率為ρ，不計(jì)電流表的內(nèi)阻，那么可求得流量為〔〕A. B.C. D.5.〔2001上海理綜〕下表是兩個(gè)電池外殼上的說明文字某型號(hào)進(jìn)口電池某型號(hào)國產(chǎn)電池RECHARGEABLE1.2V500mAhSTANDARDCHARGE15hat50mAGNY0.6(KR-AA)1.2V600mAhRECHARGEABLESTANDARDCHARGE15