07专题十直流电路

授课教师曾文军1直流电路高考对本章知识的考查，多集中在电路的变化、电路故障的检测、含容电路以及含电表(理想或非理想)电路问题的分析上，以选择题或填空题的形式出现。（另外，由于本章实验较多，因而近年高考涉及本章的实验颇多。由于高考加大了对实验能力的考查，考题往往需要考生用实验中学过的实验方法去自行设计或处理未遇到过的实验问题，要求考生要有较强的实验能力。故难度较高，要注意突破。下节分析）第一节电路研究策略专题求解电路问题的关键是对电路的分析、规律的选用和方法的选择上。高考中的电路问题，一般可分为电路的变化、故障的检测和含容或含电表类问题。其突破方法有：⑴等效电路法当电路串并联关系不清晰时，要进行电路简化。简化依据：理想安培表和无阻值导线连接的两点视为短路，被短路的两点等电势；理想电压表及电容器连接的两点视为断路。⑵电势升降法外电路电流每流经一个电阻，电势要降低；内电路电流每流经一个电源，电势要升高)、。⑶图象法、整体法和隔离体法整体法是指把闭合电路作为一个整体进行研究。用的是闭合电路的欧姆定律。隔离体法是指选取部分电路作为研究对象，用的是部分电路的欧姆定律。⑷极端假设分析法要求在极端值所限定的区域内，两物理量之间有单调的函数关系。⑸等效电源法将一个或几个定值电阻和电池组成的部分等效为一个电源，保证等效电源的内阻为一定值等。【典型例题透析】㈠电路变化类〖例1〗(全国高考)如图，三个电阻的阻值相等，电流表A1、A2和A3的内阻均可忽略，它们的读数分别为I1、I2和I3，则I1:I2:I3=。㈡含容电路类〖例2〗如图所示的电路图中。C2=2C1，R2=2R1，下列说法正确的是：①开关处于断开状态，电容C2的电量大于C1的电量②开关处于断开状态，电容C1的电量大于C2的电量③开关处于接通状态，电容C2的电量大于C1的电量④开关处于接通状态，电容C1的电量大于C2的电量A.①B.④C.①③D.②④㈢电表读数变化类〖例3〗(全国高考)如图，电源电动势为E。内阻为r。R1和R2是两个阻值固定的电阻。当可变电阻R的滑片向a点移动时，通过R1的电流I1和通过R2的电流I2将发生如下的变化：A.I1变大，I2变小B.I1变大，I2变大C.I1变小，I2变大D.I1变小，I2变小〖例4〗(全国高考)如图所示，电源电动势为E，内阻为r。当可变电阻的滑片P向b点移动时，两电压表的读数U1、U2的变化情况是：A.U1变大，U2变小B.U1变大，U2变大C.U1变小，U2变小D.U1变小，U2变大㈣电路故障检测类〖例5〗(全国高考)图为一电路板的示意图，a、b、c、d为接线柱，a、d与220V的交流电源连接，ab间、bc间、cd间分别连接一个电阻。现发现电路中没有电流，为检查电路故障，用一交流电压表分别测得b、d两点间以及a、c两点间的电压均为220V。由此可知：A.ab间电路通，cd间电路不通B.ab间电路不通，bc间电路通C.ab间电路通，bc间电路不通D.bc间电路不通，cd间电路通〖探讨评价〗⑴本题加的是交流电压，故测电压时要用交流电压表，测的渎数为有效值。若加的电压为直流电压，测电压要用直流电压表。⑵电路检测方法：a.断路故障的判断：用伏特表逐段与电路并联。若伏特表指针偏转，则该段电路有断点。b.短路故障的判断：用伏特表与电源并联，若有示数，说明外路未全部发生短路，再逐段与电路并联，若伏特表示数为零，则该电路被短路。若伏特表示数不为零，则该电路不被短路或不完全被短路。〖例6〗(北京、安徽春季高考)AB两地间铺有通讯电缆，长为L，它是由两条并在一起彼此绝缘的均匀导线组成的，通常称为双线电缆。在一次事故中经检查断定是电缆上某处的绝缘保护层损坏，导致两导线之间漏电，相当于该处电缆的两导线之间接了一个电阻。检查人员经过下面的测量可以确定损坏处的位置：⑴令B端的双线断开，在A处测出双线两端间的电阻RA；⑵令A端的双线断开，在B处测出双线两端的电阻RB；⑶在A端的双线间加一已知电压UA。在B端用内阻很大的电压表测出两线间的电压UB。试由以上测量结果确定损坏处的位置。㈤求最大值类〖例7〗如图所示的电路中，电池的电动势E=5V，内电阻r=10Ω，固定电阻R=90Ω，R0是可变电阻，在R0由零增加到400Ω的过程中，求：⑴可变电阻R0上消耗热功率最大的条件和最大的热功率。⑵电池的内电阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和。〖例8〗四个同样的电阻R1、R2、R3、R4，额定电压都为9V，把它们连成如图所示的电路。则这个电路允许加的最大电压为多少？授课教师曾文军2欧姆定律必记知识点一、电流：电荷的定向移动形成电流．(1)产生条件：①内因：导体内部有自由电荷；②外因：导体两端有电压．(2)方向：①微观：正电荷定向移动的方向．②宏观：由电源的正极出发流向电源的负极(3)大小：单位时间内通过导体横截面的电荷量．I=q／t其微观关系为；nesvI二、部分电路欧姆定律(1)内容：导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比．表达式：I=U／R(2)适用范围：适用于金属导体、电解液导电，对气体导电不适用．(3)伏安特性曲线：以U为横轴，I为纵轴(或以I为横轴，U为纵轴)，可以描出导体中的电流随电压变化的曲线，称为伏安特性曲线．如图．典型例题分析1、如图所示，电解池内有一价离子的电解质溶液，在时间t内通过溶液内某截面S的正离子数为nl，通过的负离子数为n2，设基本电荷为e，以下解释中正确的是A．正离子定向移动形成的电流方向为A→B，负离子定向移动形成的电流方向为B→AB．溶液内电子、正负离子沿相反方向移动，电流相互抵消C．溶液的电流方向从A→B，电流大小为tenI1D．溶液内电流方向从A→B，电流大小为tennI212、如图所示，两个截面不同，长度相同的均匀铜棒接在电路中，棒两端电压为U，则；A、粗、细棒中的电流相等B、两棒中自由电子定向移动的平均速率相等C、细棒中的电场强度大于粗棒内的电场强度D、细棒两端电压与粗棒两端电压相等3、来自质子源的质子(初速度为零)，经一加速电压为800kV的直线加速器加速，形成电流为lmA的细柱形质子流．已知质子电荷量e=1.60×10-19C．(1)这束质子流每秒打到靶上的质子数是多少?(2)假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距l和l4的两处。如图，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为n1和n2，求nl:n2=?4、两个额定电压为220V的白炽灯L1和L2的U—I特性曲线如图所示．L2的额定功率约为W；现将Ll和L2串联后接在220V的电源上，电源内阻忽略不计．此时L2的实际功率约为W．5、如图所示的分压器电路，A、B为分压器的输出端，若把滑动变阻器的滑动片P置于变阻器中央，下列判断不正确的是A．空载时输出电压UAB=UCD／2B．当接上负载R时，输出电压UABUCD／2C．负载R越大，UAB越接近UCD／2D．负载R越小，UAB越接近UCD／2闭合电路的欧姆定律必记知识点一、电动势E；反映电源把其它形式能转化为电能本领大小的物理量．(1)电动势在数值上等于电源不接入电路时电池两端的电压．(2)电动势等于电源开路时正负极间的电压．(3)电动势等于内外电路电压之和．二、闭合电路欧姆定律(1)内容：闭合电路里的电流，跟电源的电动势成正比，跟整个电路中的电阻成反比．(2)表达式：rREI①或E=U外+Ir②E=U外+U内③注意：①式只适用于外电路为纯电阻电路的情形．②式、③式对外电路无要求．三、电源的U一I图象．①因为U=E-Ir，故U随I的增大而减小，它们的关系曲线如图所示．②直线的斜率的绝对值表示电源内阻r，纵轴的截距为电源的电动势E，横轴的截距为短路电流．③U随I变化的本质原因是电源有内阻．④图线上每一点的坐标的乘积为电源的输出功率．即图中阴影部分“面积”四、闭合电路中的功率；①电源的总功率：内外电路消耗的电功率之和P总=IE②电源的热功率：内电路消耗的电功率，（电源的内阻消耗的电能转化为内能，即电源发热)P内=IU内=I2r．③电源的输出功率：外电路消耗的电功率，（外电路中消耗的电能转化为其他形式的能）P出=IU外五、P出与外电阻R的关系；rRrREP422出P出与外电阻R的关系还可用如图所示的图象定性地表示．由图象可知：①对应于电源的非最大输出功率P可以有两个不同的外电阻R1和R2；②当Rr时，若R增加，则P出增大；当Rr时，若R增大，则P出减小．值得注意的是，上面的结论都是在电源的电动势E和内阻r不变的情况下适用，在研究电阻上消耗的最大功率时，应注意区分“可变与定值”这两种情况．六、路端电压与电流的关系图象、部分电路欧姆定律的U一I图线的区别①图线形状区别．路端电压与电流的关系图象是一条下倾直线．部分电路欧姆定律的U一I图象是一条过原点的上倾直线．②表示的内容的区别．路端电压与电流的关系图线反映了路端电压U和电路电流I的相互制约关系．部分电路欧姆定律的U一I图象反映了I跟U的正比例关系．③表示的物理意义的区别．前者电源的电动势和内阻保持不变，外电阻是变化的，正是外电阻的变化，才有U和I的变化．后者U与I成正比的前提是电阻R保持一定．前者表示电源的性质，后者表示导体的性质．典型例题分析1、如图所示，线段A为某电源U一I图线，线段B为某电阻R的U一I图线．以上述电源和电阻组成闭合电路时，求：(1)电源的输出功率P出；授课教师曾文军3(2)电源内部损耗的电功率P内．(3)电源的效率η多大?2、如图所示直线OAC为某一直流电源的总功率P总随电流I的变化图线，抛物线；OBC为同一直流电源内部热功率Pr随电流I的变化图线，A、B两点的横坐标都是2A，那么I=2A时电源输出功率及外电阻分别是：A．2W、0.5Ω；B．4W、2Ω；C．2W、1Ω；D．6W、2Ω．3、一个最大允许通过2A电流的电源和一个变阻器连接成如图(甲)所示的电路，变阻器的最大阻值为R0=22Ω，电源的路端电压U随外电阻的变化如图(乙)所示，图中U=12V的直线为图线渐近线，试求(1)电源电动势和内电阻r．(2)AB空载时输出电压的范围．(3)P点移至最上端时，AB两端所接负载的最小电阻是多少?4、在图所示的电路中Rl=2Ω，R2=R3=4Ω，当电键S接a时，R2上消耗的功率为4W，当电键S接b时，伏特表示数为4.5V．试求(1)电键S接a时，通过电源的电流大小和电源两端的电压．(2)电源电动势和内电阻．(3)当电键S接c时，R2上消耗的电功率．5、在如图所示的电路中，电源的电动势E=3.0V，内阻r=1.0Ω；电阻Rl=10Ω，R2=10Ω，R3=30Ω，R4=35Ω；电容器的电容C=100μF．电容器原来不带电．求接通电键S后流过R4的总电荷量．电路的动态分析1、在如图所示的电路中，E为电源电动势，r为电源内阻，R1和R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器．当R2的滑动触点在a端时合上开关S，此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U．现将R2的滑动触点向b端移动，则三个电表示数的变化情况是()A．I1增大，I2不变，U增大B．I1减小，I2增大，U减小C．I1增大，I2减小，U增大D．I1减小，I2不变，U减小2、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．电池的效率变大3、在如图所示的电路中，R1、R2、R3和R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为r．设电流表A的读数为I，电压表V的读数为U．当R5滑动触点向图中a端移动时A．I变大，U变小B．I变大，U变大C．I变小，U变大D．I变小，U变小4、如图所示，平行金属板中带电粒子P原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时A、电流表读数减小B、电压表读数减小C、R4上消耗的功率可能先增加后