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2019-2020年高三物理第二輪復(fù)習(xí) 直流電路的分析與計算 新人教版 根據(jù)近三年高考命題特點和命題規(guī)律，復(fù)習(xí)專題時，要注意以下幾個方面： 1. 直流電路的動態(tài)分析、故障分析、含容電路的分析、電功率的計算是復(fù)習(xí)本專題的重點，在近幾年的高考中時常出現(xiàn)，因此要充分掌握該類問題的分析思路。 2. 整合電磁感應(yīng)基本知識，掌握楞次定律和右手定律的應(yīng)用，加強電磁感應(yīng)知識和電路、動力學(xué)、能量轉(zhuǎn)化問題的綜合分析，深刻理解知識的內(nèi)涵。 3. 電磁感應(yīng)電路問題、動力學(xué)問題、能量轉(zhuǎn)化問題、圖像問題都是高考的熱點，備考中不容忽視，要掌握解答這類問題的思路方法、解題步驟、提高自己的綜合解題能力 4. 正弦交流電的產(chǎn)生、變化規(guī)律、圖像、有效值、周期等問題，變壓器及高壓輸電問題也是新課標地區(qū)的高考熱點，備考復(fù)習(xí)中要將知識歸納、整合，凡涉及該部分知識的高考題 ，一般難度較小，是學(xué)生的得分點，要多加關(guān)注。 【考綱點擊】 重要考綱 要求 歐姆定律 Ⅱ 電源的電動勢和內(nèi)阻 Ⅱ 閉合電路的歐姆定律 Ⅱ 法拉第電磁感應(yīng)定律 Ⅱ 楞次定律 Ⅱ 【網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)】 第1講直流電路的分析與計算 【核心要點突破】 知識鏈接 一、電阻 1、定義式： 2、決定式：R=（電阻定律） 二、歐姆定律 1.部分電路歐姆定律： 2. 閉合電路的歐姆定律：I=或 三、電功、電功率、電熱 1.電功 ：W=Uq=Uit 2.電功率：P=W/t=UI 3.電熱：Q=I2Rt（焦耳定律） 深化整合 一、 動態(tài)電路的分析方法： 1、程序法： 閉合電路中只要有一只電阻的阻值發(fā)生變化，就會影響整個電路，使總電路和每一部分的電流、電壓都發(fā)生變化。討論依據(jù)是：閉合電路歐姆定律、部分電路歐姆定律、串聯(lián)電路的電壓關(guān)系、并聯(lián)電路的電流關(guān)系。 （1）對于電路的動態(tài)變化問題，按局部→全局→局部的邏輯思維進行分析推理．一般步驟： ①確定電路的外電阻，外電阻如何變化； ②根據(jù)閉合電路歐姆定律，確定電路的總電流如何變化； ③由，確定電源的內(nèi)電壓如何變化； ④由，確定電源的外電壓（路端電壓）如何變化； ⑤由部分電路歐姆定律確定干路上某定值電阻兩端的電壓如何變化； ⑥確定支路兩端的電壓如何變化以及通過各支路的電流如何變化 以右圖電路為例： 設(shè)R1增大，總電阻一定增大；由，I一定減??；由U=E-Ir，U一定增大；因此U4、I4一定增大；由I3= I-I4，I3、U3一定減小；由U2=U-U3，U2、I2一定增大；由I1=I3 -I2，I1一定減小。 2、 直觀法：直接運用總結(jié)規(guī)律 ①總電路上R增大時總電流I減小，路端電壓U增大； ②任一個R增必引起通過該電阻的電流減小，其兩端電壓UR增加； ③任一個R增必引起與之并聯(lián)支路電流I增加；與之串聯(lián)支路電壓U減?。ǚQ串反并同法） 3、極端法：即因變阻器滑動引起電路變化的問題，可將變阻器的滑動端分別滑至兩個端點去討論. 【典例訓(xùn)練1】(xx天津高考)為探究小燈泡L的伏安特性，連好圖6-1-8所示的電路后閉合開關(guān)，通過移動變阻器的滑片，使小燈泡中的電流由零開始逐漸增大，直到小燈泡正常發(fā)光，由電流表和電壓表 得到的多組讀數(shù)描繪出的U-I圖象應(yīng)是（ ） 【解析】選C.燈絲電阻隨電壓的增大而增大，在圖象上某點到原點連線的斜率應(yīng)越來越大.C正確. 【典例訓(xùn)練2】如圖3所示，直線A為電源a的路端電壓與電流的關(guān)系圖線；直線B為電源b的路端電壓與電流的關(guān)系圖線；直線C為一個電阻R兩端電壓與電流的關(guān)系圖線.將這個電阻分別接到a、b兩電源上，那么（ ） A.R接到b電源上時電源的效率高 B.R接到b電源上時電源的輸出功率較大 C.R接到a電源上時電源的輸出功率較大，但電源效率較低 D.R接到a電源上時電阻的發(fā)熱功率較大，電源效率也較高 【解析】選A、C.直線A、B斜率的絕對值表示電源的內(nèi)電阻，可知電源b的內(nèi)電阻比電源a的內(nèi)電阻小，電源的效率η=100%，可知R接在b電源上時電源效率高.電源的輸出功率P=UI，由圖線可知直線A和C的交點對應(yīng)的輸出功率大.所以選項A、C正確. 【高考真題探究】 1.（xx新課標全國卷T19）電源的效率定義為外電路電阻消耗的功率與電源的總功率之比。在測電源電動勢和內(nèi)電阻的實驗中得到的實驗圖線如圖所示，圖中U為路端電壓，I為干路電流，a、b為圖線上的兩點，相應(yīng)狀態(tài)下電源的效率分別為、。由圖可知、的值分別為 A.、 B.、 C.、 D.、 【命題立意】本題以測電源電動勢和內(nèi)電阻實驗的伏安特性曲線為基礎(chǔ)命題，考查純電阻電路中電源的效率隨電阻的變化并要求計算各狀態(tài)下的效率。 【思路點撥】由電源效率定義，對照U－I圖像找出a、b狀態(tài)的路端電壓和干路電流，即可計算a、b狀態(tài)的效率和輸出功率。 【規(guī)范解答】選D，電源效率，E為電源的總電壓（即電動勢），根據(jù)圖象可知Ua=，Ub=，所以選項D正確。 2.（xx.上海物理卷T5）. 在右圖的閉合電路中，當滑片向右移動時，兩電表讀數(shù)的變化是 （A）變大， 變大 （B）變小，變大 （C）變大， 變小 （D）變小，變小 【命題立意】考查閉合電路的歐姆定律。 【思路點撥】部分電路的變化會影響整體，整體的變化又會影響局部。 【規(guī)范解答】選B，當滑片向右移動時，滑動變阻器電阻變大，導(dǎo)致干路電流變小，內(nèi)阻壓降減小，路端電壓變大。 3.(xx江蘇高考)在如圖6-1-9所示的閃光燈電路中，電源的電動勢為E，電容器的電容為C.當閃光燈兩端電壓達到擊穿電壓U時，閃光燈才有電流通過并發(fā)光.正常工作時，閃光燈周期性短暫閃光，則可以判定（ ） A.電源的電動勢E一定小于擊穿電壓U B.電容器所帶的最大電荷量一定為CE C.閃光燈閃光時，電容器所帶的電荷量一定增大 D.在一個閃光周期內(nèi)，通過電阻R的電荷量與通過閃光燈的電荷量一定相等 【解析】選D.電容器兩端的電壓與閃光燈兩端的電壓相等，當電源給電容器充電，達到閃光燈擊穿電壓U時，閃光燈被擊穿，電容器放電，放電后閃光燈兩端電壓小于U，斷路，電源再次給電容器充電，達到電壓U時，閃光燈又被擊穿，電容器放電，如此周期性充放電，使得閃光燈周期性短暫閃光.要使得充電后達到電壓U，則電源電動勢一定大于等于U，A項錯誤；電容器兩端的最大電壓為U，故電容器所帶的最大電荷量為CU，B項錯誤；閃光燈閃光時電容器放電，所帶電荷量減少，C項錯誤；充電時電荷通過R，通過閃光燈放電，故充放電過程中通過電阻R的電荷量與通過閃光燈的電荷量一定相等，D項正確. 【專題模擬演練】 一、選擇題 1.（xx徐州市三模）如圖所示,閉合開關(guān)S后,A燈與B燈均發(fā)光,當滑動變阻器的滑片P向左滑動時,以下說法中正確的是 A.A燈變亮 B.B燈變亮 C.電源的輸出功率可能減小 D.電源的總功率可能增大 2.兩個較大的平行金屬板A、B相距為d,分別接在電壓為U的電源正、負極上，這時質(zhì)量為m，帶電荷量為-q的油滴恰好靜止在兩板之間，如圖1所示，在其他條件不變的情況下，如果將兩板非常緩慢地水平錯開一些，那么在錯開的過程中（ ） A.油滴將向上加速運動，電流計中的電流從b流向a B.油滴將向下加速運動，電流計中的電流從a流向b C.油滴靜止不動，電流計中的電流從b流向a D.油滴靜止不動，電流計中的電流從a流向b 3.（xx泰安市二模）酒精測試儀用于機動車駕駛?cè)藛T是否酗酒及其他嚴禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場檢測。它利用的是一種二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器，酒精氣體傳感器的電阻隨酒精氣體濃度的變化而變化，在如圖所示的電路中，不同的酒精氣體濃度對應(yīng)著傳感器的不同電阻，這樣，電壓表的指針就與酒精氣體濃度有了對應(yīng)關(guān)系。如果二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器電阻的倒數(shù)與酒精氣體的濃度成正比，那么，電壓表示數(shù)U與酒精氣體濃度c之間的對應(yīng)關(guān)系正確的是（ ） A．U越大、表示c越大，c與U成正比 B．U越大，表示c越大，但是c與U不成正比 C．U越大，表示c越小，c與U成反比 D．U越大，表示c越小，但是c與U不成反比 4.（xx安徽質(zhì)量檢測）如圖，電路中，電源電動勢為E、內(nèi)阻為，閉合開關(guān)S，增大可變電阻R的阻值后，電壓表示數(shù)的變化量為U。在這個過程中，下列判斷正確的是 （ ） A．電阻R1兩端的電壓減小，減小量等于△U B．電容器的帶電量減小，減小量等于C△U C．電壓表的示數(shù)U和電流表的示數(shù)I的比值變大 D．電壓表示數(shù)變化量△U和電流表示數(shù)變化量△I的比值增大 5.在如圖2所示的電路中，電源內(nèi)阻不為零，開關(guān)S1、S2閉合時電路正常工作.只斷開S2后，電壓表示數(shù)U和電流表示數(shù)I的變化為（ ） A.U和I都變大 B.U和I都變小 C.U變大，I變小 D.U變小，I變大 6.如圖4所示的電路中，電源電動勢E恒定，內(nèi)阻r=1 Ω,定值電阻R3=5 Ω.當電鍵K斷開與閉合時，ab段電路消耗的電功率相等.則以下說法中正確的有（ ） A.電阻R1、R2可能分別為4 Ω、5 Ω B.電阻R1、R2可能分別為3 Ω、6 Ω C.電鍵K斷開與閉合時，電壓表的示數(shù)大小與電流表的示數(shù)大小之比都等于6 Ω D.電鍵K斷開時電壓表的示數(shù)一定大于K閉合時的示數(shù) 7.在如圖7所示的電路中，由于某一電阻發(fā)生短路或斷路，使A燈變暗，B燈變亮，則故障可能是（ ） ①R1短路 ②R2斷路 ③R3斷路 ④R4短路 A.①② B.②③ C.③④ D.①④ 8.如圖8所示電路中電表都是理想電表.某同學(xué)按此電路進行實驗，將變阻器的滑片P移到不同位置，觀察各電表的示數(shù)，記錄下多組數(shù)據(jù).關(guān)于該實驗的下列說法中正確的是（ ） A.通過實驗，能夠測定R2和R3的阻值，不能測定R1的阻值 B.通過實驗，能夠測定電源電動勢E的大小，但不能測定電源內(nèi)阻r的值 C.若調(diào)節(jié)滑動變阻器RP時，電壓表V2示數(shù)始終為零，其他三個電表讀數(shù)有變化，可能原因是R1發(fā)生斷路故障 D.若調(diào)節(jié)滑動變阻器時各電表示數(shù)均不變，可能原因是R2發(fā)生斷路故障 二、計算題 9.（18分）如圖9所示電路中，已知電阻R1=2 Ω,R2=5 Ω,燈泡L標有“3 V 1.5 W”字樣，電源內(nèi)阻r=1 Ω,滑動變阻器的最大阻值為Rx.當滑片P滑至a端時，電流表的示數(shù)為1 A，此時燈泡L恰好正常發(fā)光.求： （1）當滑片P滑至b端時，電流表的示數(shù)； （2）當滑動變阻器Pb段的電阻為0.5Rx時變阻器上消耗的功率. 某同學(xué)的部分解答如下： 10.（18分）如圖10所示電路中，電源電動勢E=9 V，內(nèi)電阻r=2 Ω,定值電阻R1=6 Ω,R2=10 Ω,R3=6 Ω,電容器的電容C=10 μF. （1）保持開關(guān)S1、S2閉合，求電容器C的帶電荷量； （2）保持開關(guān)S1閉合，將開關(guān)S2斷開，求斷開開關(guān)S2后流過電阻R2的電荷量. 答案及解析 一、選擇題 1．AC 2．【解析】選D.將兩板非常緩慢地水平錯開，d不變，正對面積減小，兩板間場強為E=，則E不變，油滴受力情況不變，保持靜止.電容器電容減小，電荷量減小，電容器放電，電流計中電流從a流向b.所以選項D正確. 3．B 4．C 5．【解析】選C.斷開S2，電路中的總電阻變大,則干路電流減小，路端電壓變大，故選C. 6．【解析】選A、D.根據(jù)當電鍵K斷開與閉合時,ab段電路消耗的電功率相等列方程,得出電阻R1、R2之間的關(guān)系為R1（R1+R2）=（r+R3）2=36,利用代入法可判斷A正確，B錯誤.當電鍵K斷開與閉合時電壓表的示數(shù)大小與電流表的示數(shù)大小之比分別為（R1+R2）和R1，C錯.根據(jù)閉合電路歐姆定律，電鍵K斷開時電壓表的示數(shù)一定大于K閉合時的示數(shù)，D正確. 7．【解析】選B.由于A串聯(lián)于干路中，且故障發(fā)生后，A燈變暗，故知電路中總電流變小，即電路總電阻變大，由此推知，故障應(yīng)為某一電阻斷路，排除選①、④.若假設(shè)R2斷路，電路總電阻變大，總電流變小，A燈變暗，同時R2斷路必引起燈B中電流變大，使B燈變亮，故②對.若假設(shè)R3斷路，則也引起總電阻變大，總電流變小，使A燈變暗，同時R3斷路后也必引起流過R1的電流增大，燈B中分得的電流也變大，B燈變亮，故③對，綜上所述，B選項正確. 8．【解析】選A、B、D.電壓表V1測的是R3兩端的電壓，電流表A2測的是R3的電流，R3= ，則R3的阻值可測定；電壓表V2測的是R2的電壓，R2= ，則R2的阻值可測定；將R1看做電源內(nèi)阻的一部分，則電源內(nèi)阻變?yōu)?r+R1),電壓表V1就測路端電壓，電流表A1測總電流，作U1-I1圖象，圖線與縱坐標的交點就是電源電動勢的值，從U1-I1圖象可求出（r+R1）的值，但無法單獨求出r或R1.所以選項A、B都正確.電壓表V2示數(shù)為零，是因R2短路，選項C錯.調(diào)節(jié)滑動變阻器時，各電表示數(shù)不變，說明滑動變阻器無法調(diào)節(jié)電流，可能是R2發(fā)生斷路，選項D正確. 二、計算題 9．【解析】燈L的電阻RL=6 Ω正確，錯在沒有看出P滑至b端時RP和R2串聯(lián)部分和燈泡L都被短路 當滑片P在a端時,E=I（R1+r）+U0=1(1+2) V+3 V=6 V (3分) I0=P/U0=0.5 A,Ix=I-I0=0.5 A Rx=U0/Ix=6 Ω (3分) （1）當P在b端時，電流表示數(shù)為 I′=E/(R1+r)=2 A (3分) （2）當RPb=3 Ω時，R并=2 Ω, (2分) 電流表示數(shù)為I″=E/(R1+R并+r)=1.2 A (3分) U并=E-I″(R1+r)=2.4 V PR=U并2/RPb=1.92 W (4分) 10. 【解析】（1）保持開關(guān)S1、S2閉合，則電容器上電壓 電容器帶電荷量 Q=CUC=1010-63 C=310-5 C (4分) （2）保持開關(guān)S1閉合，將開關(guān)S2斷開后，電路穩(wěn)定時電容器上電壓等于電源電壓 Q′=CE=1010-69 C=910-5 C(4分) 流過R2的電荷量等于電容器C上電荷量的增加量 =ΔQ=Q′-Q=910-5 C-310-5 C=610-5 C（5分） 答案：(1)310-5 C (2)610-5 C 【備課資源】 1.（xx寧夏高考）一個T型電路如圖6-1-11所示，電路中的電阻R1=10 Ω，R2=120 Ω，R3=40 Ω.另有一測試電源，電動勢為100 V， 內(nèi)阻忽略不計.則（ ） A.當cd端短路時，ab之間的等效電阻是40 Ω B.當ab端短路時，cd之間的等效電阻是40 Ω C.當ab兩端接通測試電源時，cd兩端的電壓為80 V D.當cd兩端接通測試電源時，ab兩端的電壓為80 V 2.(xx全國高考Ⅱ)圖6-1-10為測量某電源電動勢和內(nèi)阻時得到的U-I圖線.用此電源與三個阻值均為3 Ω的電阻連接成電路，測得路端電壓為4.8 V.則該電路可能為（ ） 【解析】選B.由測量某電源電動勢和內(nèi)阻時得到的U-I圖線可知該電源的電動勢為6 V,內(nèi)阻為0.5 Ω,此電源與三個均為3 Ω的電阻連接成電路時測得的路端電壓為4.8 V,A中的路端電壓為4 V，B中的路端電壓為4.8 V，正確.C中的路端電壓約為5.7 V,D中的路端電壓為5.4 V. 3.如圖所示電路中，電源的電動勢恒定，要想使燈泡的亮度變暗，可以（ ） A.增大R1 B.減小R1 C.增大R2 D.減小R2 4.汽車電動機啟動時車燈會瞬時變暗，如圖，在打開車燈的情況下，電動機未啟動時電流表讀數(shù)為10 A，電動機啟動時電流表讀數(shù)為58 A，若電源電動勢為12.5 V,內(nèi)阻為0.05 Ω.電流表內(nèi)阻不計，則因電動機啟動，車燈的電功率降低了（ ） A.35.8 W B.43.2 W C.48.2 W D.76.8 W 5. 如圖所示是一個電熱器電路.電源、指示燈、開關(guān)、電熱絲構(gòu)成串聯(lián)電路，接在電源上發(fā)現(xiàn)該電路有一個元件斷路、有一個元件短路，但不知道是哪個元件上有故障，今用一個校驗電燈分別依次接在各處進行檢測，得到如表所示的結(jié)果，請根據(jù)表格回答下列問題： （1）由前兩次檢測可以知道：___________________. （2） 由第三次檢測可以知道：__________________. （3） 由以上檢測可以知道：______斷路；_____短路. 【解析】(1)第1次檢測，將電燈接在af點，正常發(fā)光，說明電路從電源→a→f→電源是連通的，即電源正常，且燈泡的額定電壓等于電源電壓.第2次檢測，將電燈接在ab點，不發(fā)光，說明電路不通，所以從前兩次檢測可判定：電源正常，開關(guān)或電熱絲斷路. (2)第3次檢測，將電燈接在cd點，發(fā)光但不正常，說明電路是通的，即指示燈、電熱絲沒有斷路. (3)第4次檢測，將電燈接在ef點，不發(fā)光，說明電路不通，綜上各次檢測可判定：開關(guān)斷路. 第5次檢測，將電燈接在ad點，發(fā)光但不正常，說明電路是通的，燈泡兩端電壓小于電源電壓，這是由于電熱絲有電阻. 第6次檢測，將電燈接在cf點，正常發(fā)光，說明電路是通的，燈泡兩端電壓等于電源電壓，而ac間電壓為零，即指示燈短路. 綜上所述，電路故障是：開關(guān)斷路，指示燈短路. 答案：（1）電源正常，開關(guān)或電熱絲斷路 （2）提示燈、電熱絲沒有斷路 （3）開關(guān)斷路，指示燈短路 6.在如圖6所示的電路中，E為電源電動勢，r為電源內(nèi)阻，R1和R3均為定值電阻，R2為滑動變阻器.當R2的滑動觸點在a端時合上開關(guān)S，此時三個電表A1、A2和V的示數(shù)分別為I1、I2和U.現(xiàn)將R2的滑動觸點向b端移動，則三個電表示數(shù)的變化情況是（ ） A.I1增大，I2不變，U增大 B.I1減小，I2增大，U減小 C.I1增大，I2減小，U增大 D.I1減小，I2不變，U減小 【解析】選B.當滑動變阻器R2的滑片由a端向b端移動時，R2減小，并聯(lián)電阻減小，外電路總電阻減小，路端電壓即V的示數(shù)U減小.干路電流變大，R3兩端電壓變大，并聯(lián)支路兩端的電壓減小，通過R1的電流I1減小，由I=I1+I2可知，通過A2的電流增大，B選項正確. 7. 一個允許通過最大電流為2 A的電源和一個滑動變阻器，接成如圖甲所示的電路.變阻器最大阻值為R0=22 Ω.電源路端電壓U隨外電阻R0變化的規(guī)律如圖乙所示，圖中U=12 V的直線為圖線的漸近線，試求： （1）電源電動勢E和內(nèi)電阻r; （2） A、B空載時輸出電壓的范圍； （3）若要保證變阻器和滑片任意滑動時，干路電流不能超過2 A，A、B兩端所接負載電阻至少多大？ 8.在如圖所示的電路中，R1是電阻箱，其最大阻值為99 Ω；R2和R3是定值電阻，其阻值分別為15 Ω和5 Ω；電源的電動勢E=12 V，內(nèi)阻r=1 Ω；電容C=500 μF，其耐壓值為20 V，開始時，先將電阻箱的阻值調(diào)到最大值接入電路中，請計算： （1）在K1斷開、K2閉合的狀態(tài)下，電容器C的電量是多大； （2）在K2已經(jīng)閉合的情況下，再將K1閉合，電路穩(wěn)定后電容器C的電量將改變多少？ 【解析】（1）K1斷開，K2閉合后，R1、R2、R3串聯(lián)在電路中， 電路中的電流I1=E/（R1+R2+R3+r）=0.1 A. 電容器C與R2和R3的串聯(lián)電路并聯(lián)，故電容器的兩端電壓： UC=I1（R2+R3）=2 V C所帶電量Q=CUC=110-3 C （2）再將K1閉合時，R1和R2被短路， 電路中的電流：I2=E/（R3+r）=2 A， 此時電容器C與R3并聯(lián)，U′C=I2R3=10 V C所帶電量Q′=CU′C=510-3 C 因此，電容器C的電量增加了 ΔQ=Q′-Q=410-3 C. 答案:(1)110-3 C (2)410-3 C