高考物理二轮复习学案第7讲电路

专题七电路学案一、典例精析题型1.（变压器原理与交流电的特性）如图所示，一只理想变压器的原、副线圈的匝数比是10：1，原线圈接入电压为220V的正弦交流电源，一只理想二极管和一个阻值为10Ω的电阻R串联接在副线圈上。则以下说法中正确的是A．1min内电阻R上产生的热量为1452JB．电压表的读数为22VC．二极管两端的最大电压为22VD．若将R换成一个阻值大于10Ω的电阻，则电流表读数变小解析：二极管具有单向导电性，副线圈的电压如下图所示，对；AJtRUQ,145222电压表的读数应该是副线圈电压的有效值，由图知错；，，得BVUTRUTR211021222222二极管两端的最大电压应该是电压最大值错；CVUm,222当R增大时，副线圈电流减小，原线圈电流也减小，D对。AD正确。题型2.（电路的动态分析）在如图12所示的电路中电源电动势为E，内电阻为r。闭合开关S，待电流达到稳定后，电流表示数为I，电压表示数为U，电容器C所带电荷量为Q，将滑动变阻器P的滑动触头从图示位置向a端移动一些，待电流达到稳定后，则与P移动前相比（）A．U变小B．I变小C．Q增大D．Q减小解析：P向a端滑动时，滑动变阻器电阻增大，总电阻增大，总电流减小，把R2等效成电源内阻，内压减小，外压增大，U增大，由CUQ，Q增加，A错，BC对规律总结：1.程序法：基本思路是“部分—整体—部分”。即阻值变化的部分入手，由串联、VAURU图12并联规律判断总电阻的变化情况，再由闭合电路欧姆定律判断总电流和路端电压的变化情况，最后由部分电路欧姆定律判定各部分量的变化情况。2.极端法：即因变阻器滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑动端滑至两个端点去讨论。题型3.（电路与传感器）如图甲所示是一火警报警器的部分电路示意图，其中R2为半导体热敏材料制成的传感器，其电阻R2随温度t变化的图线如图乙所示。电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I和报警器两端的电压U的变化情况是（）A．I变大，U变大B．I变大，U变小C．I变小，U变大D．I变小，U变小解析：当传感器R2所在处出现火情时，温度升高，R2电阻减小，总电流变大，R1上电压变大，R3电压变小，故电流表示数I变小；路端电压U变小。故D正确。规律总结：要了解传感器的特性与电路的动态分析。题型4.（电功率与热功率的含义与计算）日常生活用的电吹风中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风可将头发吹干。没电动机线圈的电阻为R1，它与电热丝的电阻R2相串联，接到直流电源上，电吹风机两端电压为U，通过的电流为I，消耗的电功率为P，则以下选项正确的是BCA、IU﹥PB、IU=PC、P﹥I2（R1+R2）D、P=I2（R1+R2）解析：电功率用电压与电流的乘积，热功率根据焦耳定律除以时间可得。所以此题BC对题型5.（部分电路欧姆定律）一个T型电路如图所示，电路中的电110R,23120,40RR.另有一测试电源，电动势为100V，内阻忽略不计。则A.当cd端短路时，ab之间的等效电阻是40B.当ab端短路时，cd之间的等效电阻是40C.当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为80VD.当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为80V解析：本题考查电路的串并联知识。当cd端短路时，R2与R3并联电阻为30Ω后与R1串联，ab间等效电阻为40Ω，A对；若ab端短路时，R1与R2并联电阻为8Ω后与R3串联，cd间等效电阻为128Ω，B错；但ab两端接通测试电源时，电阻R2未接入电路，cd两端的电压即为R3的电压，为Ucd=4050×100V=80V，C对；但cd两端接通测试电源时，电阻R1未接入电路，ab两端电压即为R3的电压，为Uab=40160×100V=25V，D错。AC正确。题型6.（门电路问题）如图为某报警装置示意图，该报警装置在一扇门、两扇窗上各装有一个联动开关，门、窗未关上时，开关不闭合，只要有一个开关未闭合，报警器就会报警。该报警装置中用了两个串联的逻辑电路，虚线框甲内应选用_________门电路，虚线框乙内应选用_________门电路（填与、非、或）。解析：题意只要有一个开关未闭合，报警器就会报警，结合或门的特点因此虚线框甲内应选用或门；虚线框乙内应选用或门题型7.（电路在日常生活中的应用）在如图所示的闪光灯电路中，电源的电动势为E，电容器的电容为C。当闪光灯两端电压达到击穿电压U时，闪光灯才有电流通过并发光，正常工作时，闪光灯周期性短暂闪光，则可以判定A．电源的电动势E一定小于击穿电压UB．电容器所带的最大电荷量一定为CEC．闪光灯闪光时，电容器所带的电荷量一定增大D．在一个闪光周期内，通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等解析：理解此电路的工作过程是解决本题的关键。电容器两端的电压与闪光灯两端的电压相等，当电源给电容器充电，达到闪光灯击穿电压U时，闪光灯被击穿，电容器放电，放电后闪光灯两端电压小于U，断路，电源再次给电容器充电，达到电压U时，闪光灯又被击穿，电容器放电，如此周期性充放电，使得闪光灯周期性短暂闪光。要使得充电后达到电压U，则电源电动势一定大于等于U，A项错误；电容器两端的最大电压为U，故电容器所带的最大电荷量为CU，B项错误；闪光灯闪光时电容器放电，所带电荷量减少，C项错误；充电时电荷通过R，通过闪光灯放电，故充放电过程中通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等，D项正确。题型8.（变压器问题）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，R1＝20，R2＝30，C为电容器。已知通过R1的正弦交流电如图乙所示，则A.交流电的频率为0.02HzB.原线圈输入电压的最大值为2002VC.电阻R2的电功率约为6.67WD.通过R3的电流始终为零解析：根据变压器原理可知原副线圈中电流的周期、频率相同，周期为0.02s、频率为50赫兹，A错。由图乙可知通过R1的电流最大值为Im＝1A、根据欧姆定律可知其最大电压为Um＝20V，再根据原副线圈的电压之比等于匝数之比可知原线圈输入电压的最大值为200V、B错；因为电容器有通交流、阻直流的作用，则有电流通过R3和电容器，D错；根据正弦交流电的峰值和有效值关系并联电路特点可知电阻R2的电流有效值为I＝m12I2RR、电压有效值为U＝Um/2V，电阻R2的电功率为P2＝UI＝203W、C对题型9.（分析导体特性的问题）材料的电阻率ρ随温度变化的规律为ρ＝ρ0(1+at),其中α称为电阻温度系数，ρ0是材料在t=0℃时的电阻率.在一定的温度范围内α是与温度无关的常数。金属的电阻一般随温度的增加而增加，具有正温度系数；而某些非金属如碳等则相反，具有负温数系数.利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性，可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻.已知：在0℃时，铜的电阻率为1.7×10–8Ω•m,碳的电阻率为3.5×10-5Ω•m,附近，在0℃时，.铜的电阻温度系数为3.9×10–3℃-1,碳的电阻温度系数为-5.0×10-4℃-1.将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1.0m的导体，要求其电阻在0℃附近不随温度变化，求所需碳棒的长度(忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化)。解析：设碳棒的长度为X,则铜棒的电阻为sxtsxRo)1()1()1(1111,碳棒的电阻sxtsxRo)1(2222,要使得在00c附近总电阻不随温度变化,则有定值21RR,则有式中t的系数必须为零,即有x≈0.0038m。题型10.（远距离输电）图为远距离高压输电的示意图。关于远距离输电，下列表述正确的是A．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗C．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小D．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好解析：依据输电原理，电路中的功率损耗线RIP2，而SLR线,增大输电线的横截面积，减小输电线的电阻，则能够减小输电线上的功率损耗，A正确；由P=UI来看在输送功率一定的情况下，输送电压U越大，则输电电流越小，则功率损耗越小，B正确；若输电电压一定，输送功率越大，则电流I越大，电路中损耗的电功率越大，C错误；输电电压并不是电压越高越好，因为电压越高，对于安全和技术的要求越高，因此并不是输电电压越高越好，D正确。题型11.（交变电流的“四值”）一矩形线圈，面积是0.05m2，共100匝，线圈电阻为2Ω，外接电阻为R=8Ω，线圈在磁感应强度为1BT的匀强磁场中以300r/min的转速绕垂直于磁感线的轴匀速转动，如图所示，若从中性面开始计时，求：（1）线圈中感应电动势的瞬时值表达式。（2）线圈从开始计时经1/30s时，线圈中电流的瞬时值。（3）外电路电阻R两端电压的瞬时值表达式。解析：（1）线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动时产生的电动势的瞬时值为tEemsin1分其中NBSEm1分由题意知106030022nrad/s2分将已知数据代入可得，ttEem10sin50sinV2分（2）由trRErReimsin，代入数据得，ti10sin52分当30/1ts时，线圈中电流瞬时值为3.4325)30110sin(5iA2分（3）由U=iR得，R两端电压瞬时值表达式为tu10sin40V3分二、专题突破针对典型精析的例题题型，训练以下习题。1.如图9所示电路中，电源电动势为E，电源内阻为r，串联的固定电阻为2R，滑动变阻器的总阻值是1R，电阻大小关系为12RRr，则在滑动触头从a端滑到b端过程中，下列描述正确的是ABA．电路的总电流先减小后增大B．电路的路端电压先增大后减小C．电源的输出功率先增大后减小D．滑动变阻器1R上消耗的功率先减小后增大点拨：此题为含滑动变阻器电路。滑动变阻器左部分与右半部分并联，当滑动触头从a端滑到b端过程中由数学关系可以推出并联部分电阻先增大后减少。电路总电阻先增大后减少，电路的总电流先减小后增大，电路的路端电压先增大后减小，AB对。2.一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝，线圈在磁感强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO’以如图所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R(1)在答卷图中标出此刻线圈感应电流的方向(2)转动过程中感应电动势的最大值有多大？(3)线圈平面与磁感线夹角为060时的感应电动势多大？(4)设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周，柴油机做多少功?(5)从图示位置开始，线圈转过060的过程中通过R的电量是多少？点拨：此题为交变电流的“四值”问题(1)电流方向如图所示(2分)(2)根据E=Blv(1分)得Em=NBωS=NBωL2(2分)(3)线圈平面与B成60O时的瞬时感应电动势e=Emcos60O=NBωL2/2(2分)(4)电动势的有效值2/EmE(1分)电流的有效值I=E／(R+r)(1分)柴油机的功转化为电能，转—周做功W=EIT=2πN2B2ω2L2／[2(R+r)一ω]=πN2B2ωL4／(R+r)(1分)(5)I平均=E平均／(R+r)=)(rRtN(1分)∴)(2360sin20rRNBLrRNBtQI平均(1分)3.某学生为了测量一个物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为k），如图所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U。现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个，开关及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）．请完成对该物体质量的测量：（1）设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调。并且使调节范围尽可能大，画出这一完整的电路（包括力电转换器在内）（2）简要说明测