2019届高考总复习：恒定电流题型归纳

2019年高考总复习恒定电流题型归纳类型一、对电动势概念的理解例1、下列关于电池的说法正确的是（）A.同一种干电池，旧电池比新电池的电动势小、内阻大、容量小B.电源电动势E与通过电源的电流I的乘积EI表示电源内部电场力的功率C.1号干电池比5号干电池的电动势小、容量大D.当通过同样的电荷量时电动势为2V的蓄电池比1.5V的干电池提供的电能多【答案】AD【解析】对于干电池，在使用一段时间之后，由于内部发生化学发应释放电荷的物质逐渐减少，因而电动势要变小，容量要变小，同时反应生成物要阻碍电荷的移动，故使电池的内阻变大。电源电动势E与I的乘积EI表示电源内非静电力的功率，并不是电场力的功率。1号干电池与5号干电池的电动势都是1.5V，容量不相同，两者体积也有差异，电动势既然反映非静电力做功的本领的大小，电动势越大的，移动相同的电荷量时提供的电能就越多。故正确选项为AD。举一反三【变式】铅蓄电池的电动势为2V，这表示（）A.电路中每通过1C电荷量，电源把2J的化学能转变为电能B.无论接不接入外电路，蓄电池两极间的电压都为2VC.蓄电池在1s内将2J的化学能转变为电能D.蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池（电动势为1.5V）的大【答案】AD类型二、闭合电路的分析与计算例2如图，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r。将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔV1、ΔV2、ΔV3，理想电流表A示数变化量的绝对值ΔI，则（）（A）A的示数增大（B）V2的示数增大（C）ΔV3与ΔI的比值大于r(D)ΔV1大于ΔV2【答案】ACD【解析】本题考查闭合电路欧姆定律和串、并联电路的特点，滑片向下滑动，连入电路中的电阻R变减小，由I=E/(R+R变+r)，A表示数增大，故A正确；V2表测量的是电源的输出电压U2=E－Ir减小，故B错误；U3＝E－Ir－IR，则有ΔV3＝ΔI×(R+r)，ΔV3与ΔI的比值等于R+r，大于r，故C正确。ΔV2＝ΔI×r，ΔV1＝ΔI×R，又因为题目告知Rr，得ΔV1大于ΔV2，故D正确，举一反三【变式】如图所示的电路中，当S闭合时电压表和电流表（均为理想电表）的示数各为1.6V和0.4A。当S断开时，它们的示数各改变0.1V和0.1A，求电源的电动势。【答案】2EV，1r。【解析】方法一：当S闭合时，R1、R2并联接入电路，由闭合电路的欧姆定律得111.60.4EUIrr当S断开时，只有R1接入电路，外电阻变大，电压表读数变大，电流表读数变小，由闭合电路的欧姆定律得22(1.60.1)(0.40.1)EUIrr联立解得2EV，1r。方法二：图像法：利用U－I图像如图所示；因为图线的斜率1UrI，由闭合电路的欧姆定律111.60.42EUIrrV.例3、如图所示，已知电源内阻r=2Ω，定值电阻R1=0.5Ω,求：（1）当滑动变阻器R2的阻值为多大时，电阻R1消耗的功率最大？（2）当变阻器的阻值为多大时，变阻器消耗的功率最大？（3）当变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？若电源电动势为6V，电源的最大输出功率为多少？【思路点拨】根据闭合电路的欧姆定律写出电流的表达式，进一步写出电阻消耗的功率的表达式，分母最小，功率最大。【答案】（1）R2为零时（2）22.5R（3）21.5R，max6PW。【解析】（1）由12EIRRr知R1消耗的功率22111212()ERPIRRRr，要使P1有最大值，分母应最小，所以当R2为零时，R1消耗的功率最大。（2）要使变阻器消耗的功率最大，可以把R1等同于内阻看待，即把R1＋r看成电源的内阻，当21RRr，即20.522.5R时，变阻器消耗的功率最大。（3）电源的输出功率最大时，应是Rr外，即12RRr。所以211.5RrR.电动势为6V时，根据2max4EPr，则电源的最大输出功率22max66441.5EPWWR。【总结升华】把定值电阻和电源作为一个等效电源，其电动势为E，内阻则变为1rrR，即等效电源的内阻为r1。当外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，其值为2max4EPr。等效电源法：将含有电源的某一部分电路等效为一个新的电源，这个等效电源的电动势等于其接入电路两端开路时的电压，等效电源的内电阻等于这部分电路的电阻与实际电源内阻的总电阻（内阻为1rrR）。最大输出功率2max14EPr。举一反三【变式】如图所示的电路中，电池组的内阻r=4Ω，外电阻R1=2Ω，当滑动变阻器R2的电阻调为4Ω时，电源内部的电热功率是4W，则（1）电源的最大输出功率是________；（2）欲使R2的电功率达到最大值，则R2应调为________。【答案】（1）6.25W.（2）6Ω.【解析】（1）由题意知=4PW内，2PIr内，求得电流1IA.电源电动势12()10EIRRrV电源的最大输出功率21006.25444mEPWWr.（2）用“等效电源法”求解。等效内电阻为1246Rr由前面的结论当外阻等于内阻时输出功率最大，所以R2应调为6Ω.类型三、非纯电阻电路的分析及计算非纯电阻电路：如果电路中除电阻外还有能把电能转化为其他形式能的元件（电动机、电解槽），称为非纯电阻电路，特点是：（1）不遵循欧姆定律：UIR.（2）电流做功除了转化为内能外，还转化成其他形式的能：2IUtIRt。计算电功、电热要用各自的定义式。电动机的功率：设内电阻为r，两端电压为U，通过的电流为I，电动机的总功率：PUI总电动机损耗功率：22=UPIrr热电动机输出功率：=PPP总输出热例4、微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3V的电压时，通过的电流为0.3A，此时电动机不转。当加在电动机两端的电压为2.0V时，电流为0.8A，这时电动机正常工作，则吸尘器的效率为________。【思路点拨】对于非纯电阻电路，电动机的输入功率等于电压乘以电流，不能用欧姆定律求解，电动机线圈产生热功率，输出机械功率。电动机的输入功率等于热功率加上输出的机械功率。【答案】60%【解析】电动机不转动，输出机械功率为零，电能全部转化为电阻生热——纯电阻电路。10.3UV，10.3IA，电动机内阻111UrI.22UV，20.8IA，吸尘器（电动机）正常工作电动机总功率:221.6PUIW电动机内阻热功率：22=0.64PIrW损电动机输出功率：==0.96PPPW损输出电动机总效率：0.96100%100%60%1.6PP输出。【总结升华】对非纯电阻电路，电功率（总的）等于热功率与转化为除热能外其它形式的能的功率之和，=PPP电热其它。对含有电动机的电路：=PPP总热机械。举一反三【变式1】有一电风扇标有“220V55W”，若电风扇的电动机线圈电阻为8，当它正常工作时，电源供给的电功率是W，转化为风的电功率是W，电动机的发热功率是W。【答案】55W；54.5W；0.5W【变式2】取一个玩具小电机，其内阻R=1.0Ω，把它接在如图所示的电路中。（1）先夹住电动机轴，闭合电键，电机不转。调整滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为0.50V，记下电流表的示数0.50A，算出小电机消耗的电功率和热功率，并加以比较。（2）再松开夹子，使小电机转动，调整滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为2.0V（此电压为小电机的额定电压），记下电流表的示数0.40A，算出小电机消耗的电功率和热功率，并加以比较。【答案】（1）P电=0.25W，P热=0.25W，P电=P热（2）P电=0.80W，P热=0.16WP电＞P热【解析】（1）电机不转时，U=0.50V，I=0.50A，P电=UI=0.50×0.50W=0.25WP热=I2R=0.502×1.0W=0.25WP电=P热（2）电机转动时，U=2.0V，I=0.40A，P电=UI=2.0×0.40W=0.80WP热=I2R=0.402×1.0W=0.16WP电＞P热类型四、含电容器电路的分析例5、在如图所示的电路中，电源电动势为E、内电阻为r，当滑动变阻器的滑动触头由a向b滑动过程中，下列说法正确的是（）A.电阻R两端的电压增大B.电容器C两端的电压减小C.电容器C上所带电量增加.D.电源两端的电压减小【思路点拨】对于含有电容器的电路，把电容器看做理想电压表（或开路），电容器的电压等于与它并联的用电器两端的电压。【答案】C【解析】电容器C与滑动变阻器并联，两端的电压与滑动变阻器的电压相等。当滑动变阻器的滑动触头由a向b滑动过程中，连入电路的电阻增大，滑动变阻器分得的电压增大，电容器C两端的电压增大，电阻R两端的电压减小，AB错；对电容器：Q=CU，电容C不变，电压U变大，则电量Q变大，C对；总电阻变大，电流变小，由U=E－Ir可知电源两端的电压变大，D错（也可按前面的分析，电源两端的电压减小）。故正确的是C。【总结升华】解决这类题的关键是熟悉含电容器电路的特点：电容两端间的电压与其并联部分的电压相等，通常也说把电容器当着一个电压表来看。如果有一个电阻与电容器串联在同一条支路中，则这个电阻可以看着导线。举一反三【变式】如图所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器C的极板水平放置．闭合开关S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动．如果仅改变下列某一个条件，油滴仍能静止不动的是()A．增大R1的阻值B．增大R2的阻值C．增大两板间的距离D．断开开关S【答案】B【解析】本题考查含有电容器的动态电路及受力平衡等知识点，为了保证带电油滴悬浮在两板之间静止不动，就要使电容器两板之间的场强E不变．电路稳定后，和电容器相串联的电阻对电容器两端的电压不产生影响，而增大R1的阻值将使电容器两端的电压增大，根据UEd可知，E增大，故A错误；增大R2的阻值，电容器两端的电压不变，E不变，故B正确；增大两板间的距离，E减小，故C错误；断开开关S，电容器两端的电压发生改变，D错误．类型五、动态电路的分析例6、已知：若将滑片从电阻丝的中点开始向左移动，灯泡L1、L2、L3的亮度如何变化？【思路点拨】电路分析：滑动变阻器的右段电阻与L2串联后再与左段电阻并联，画出等效电路图进行分析。【答案】L1变亮、L2变暗、L3变暗.【解析】滑片从电阻丝的中点开始向左移动，与L2串联的右段电阻变大，左段的电阻变小，画出等效电路如图。并联部分电阻减小，总电阻减小R总，总电流变大I总，路端电压变大U，则L3变暗。并联部分的电压减小，L1的电压变大，所以L1变亮。L1支路电压减小，所以L2变暗。【总结升华】应用闭合电路欧姆定律解决电路的动态分析时一般可按照：外电路-内电路-外电路的分析思路进行，灵活应用闭合电路欧姆定律及串并联电路的性质进行分析即可求解。举一反三【变式1】如图，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，V与A分别为电压表与电流表。初始时S0与S均闭合，现将S断开，则（）A.V的读数变大，A的读数变小B.V的读数变大，A的读数变大C.V的读数变小，A的读数变小D.V的读数变小，A的读数变大【答案】B【解析】S断开，总电阻变大，总电流减小，根据UEIr，知路端电压增大，V的读数变大。（也可以根据外电阻与内阻的分压关系分析：总电阻变大，分得的电压变大，故电压表读数变大）。把R1归为内阻，内电压减小，则R3的电压增大，由欧姆定律可知R3中的电流也增大，电流表示数增大，故B正确；选B．用“并同串反”规律判断，结果也一样。【变式2】如图所示电路，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中，（）A．电压表与电流表的示数都减小B．电压表与电流表的小数都增大C．电压表的示数增大，电流表的示数减小D．电压表的示数减小，电流表的示数增大【答案】A【解析】滑片下移，则滑动变阻器接入电阻减小，则