2018年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題08 直流電路與交流電路教學(xué)案

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1、 專題08 直流電路與交流電路 恒定電流主要考查以"電路"為核心的三部分內(nèi)容:一是以部分電路的歐姆定律為中心,考查直流電路的基本概念、伏安法測電阻、電功和電熱等問題;二是以閉合電路的歐姆定律為中心,考查電源的作用、閉合電路的功率分配和能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系、電路的路端電壓與電源電動(dòng)勢和內(nèi)陰天的關(guān)系;三是以電路中的電工儀表的使用為中心,考查電學(xué)實(shí)驗(yàn)中儀器的選取、電表的讀數(shù)、實(shí)物連接、數(shù)據(jù)處理和誤差分析等問題.尤其是電學(xué)知識(shí)聯(lián)系實(shí)際的問題和探究實(shí)驗(yàn)問題是近幾年高考考查的熱點(diǎn). 歐姆定律、焦耳定律往往與電磁感應(yīng)現(xiàn)象相交叉滲透；電功率、焦耳熱計(jì)算往往與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系較密切，是應(yīng)用型、能力型題目的重要內(nèi)

2、容之一，也是高考命題熱點(diǎn)內(nèi)容之一。歷屆高考命題形式一是以選擇、填空方式考查知識(shí)；二是與靜電、磁場和電磁感應(yīng)結(jié)合的綜合題，值得說明的是，近年來高考在對(duì)本章的考查中，似乎更熱衷于電路的故障分析.這類題通常都來自生活實(shí)際，是學(xué)生應(yīng)具備的基本技能.尤其引人關(guān)注的是電路實(shí)驗(yàn)有成為必考題的趨勢. 交變電流部分的知識(shí)點(diǎn)不是很多，一般以難度中等或中等偏下的選擇題出現(xiàn)。高考題型以選擇題為主，重點(diǎn)考查交流電的產(chǎn)生原理、圖像、表達(dá)式以及交流電的有效值，變壓器的原理，遠(yuǎn)距離輸電中的線路損耗問題，其中考查頻度最高是交流電有效值、變壓器的有關(guān)知識(shí)。本部分知識(shí)常與電場和力學(xué)知識(shí)結(jié)合在一起考查考生的綜合分析能力，如帶電粒子

3、在交變電場中的運(yùn)動(dòng)等。雖然交流電的有關(guān)知識(shí)不屬于高考物理的重點(diǎn)內(nèi)容，但也不能因此而放棄對(duì)其基本內(nèi)容的理解和掌握。因?yàn)榻涣麟娐放c工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活緊密結(jié)合，在近幾年的高考試題中出現(xiàn)的頻率較高。 一、直流電路 1．電功和電熱 電功W＝qU＝UIt；電熱Q＝I2Rt. (1)對(duì)純電阻電路，電功等于電熱，即電流流經(jīng)純電阻電路，消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以W＝Q＝UIt＝I 2Rt＝R(U2)t. (2)對(duì)非純電阻電路(如電動(dòng)機(jī)和電解槽)，電能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，另一部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能(如機(jī)械能或化學(xué)能等)，所以電功必然大于電熱，即W>Q，這時(shí)電功只能用W＝UIt計(jì)算，電熱只能用Q

4、＝I 2Rt計(jì)算，兩式不能通用． 2．閉合電路歐姆定律 表達(dá)形式：①E＝U外＋U內(nèi)；②I＝R＋r(E) (I、R間關(guān)系)；③U＝E－Ir(U、I間關(guān)系)；④U＝R＋r(R)E(U、R間關(guān)系)． 注意：①當(dāng)外電路斷開時(shí)(I＝0)，路端電壓U等于電動(dòng)勢E.若用理想電壓表測量，則讀數(shù)等于電動(dòng)勢，在進(jìn)行斷路故障分析時(shí)，常用此結(jié)論進(jìn)行判斷，即何處斷路，何處兩端電壓等于電動(dòng)勢．但用電壓表直接測量時(shí)，讀數(shù)卻略小于電動(dòng)勢(因?yàn)橛形⑷蹼娏髁鬟^電源而產(chǎn)生內(nèi)壓降)． ②當(dāng)外電路短路時(shí)(R＝0，因而U外＝0)，電流最大，為Im＝r(E)(不允許出現(xiàn)這種情況，因?yàn)檫@會(huì)把電源燒壞)． 3．電源的功率與效率 (

5、1)電源的功率P：也稱電源的總功率，是電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的功率，計(jì)算式為：P＝IE(普遍適用)；P＝R＋r(E2)＝I2(R＋r)(只適用于外電路為純電阻的電路)． (2)電源內(nèi)阻消耗功率P內(nèi)：是電源內(nèi)阻的熱功率，也稱電源的損耗功率，計(jì)算式為：P內(nèi)＝I2r. (3)電源的輸出功率P外：是外電路上消耗的功率，計(jì)算式為：P外＝IU外(普遍適用)；P外＝I2R＝(R＋r)2(E2R)(只適用于外電路為純電阻的電路)． (4)電源的效率：η＝P(P外)＝EI(UI)＝E(U)＝R＋r(R). (5)電源的輸出功率(P外)與外電阻R的關(guān)系： P外＝(R＋r)2(RE2)＝R((R－r

6、)2)＋4r((R－r)2). P外與R的關(guān)系圖象如圖4－11－1所示．由圖可以看出： 圖4－11－1 當(dāng)R＝r時(shí)，電源的輸出功率最大，Pm＝4r(E2)，此時(shí)電源效率η＝50%. 當(dāng)R＞r時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來越小． 當(dāng)R＜r時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來越大． 當(dāng)R由小于r增大到大于r時(shí)，隨著R的增大輸出功率先增大后減小(非單調(diào)變化)． 4．含容電路的分析技巧 電容器兩極板間的電壓等于與電容器并聯(lián)的電阻兩端的電壓，與電容器串聯(lián)的電阻兩端的電壓一定為零(有阻無流，則無電壓)． 二、 直流電路動(dòng)態(tài)分析 1．引起電路特征發(fā)生變化的主要原因有：①滑動(dòng)變阻器滑片滑動(dòng)，使

7、電路的電阻發(fā)生變化；②開關(guān)的閉合、斷開或換向(雙擲開關(guān))使電路結(jié)構(gòu)發(fā)生變化；③電路發(fā)生短路和斷路(電路故障)． 2．電路動(dòng)態(tài)變化問題的分析思路 當(dāng)電路中某處的電阻發(fā)生變化時(shí)，先由局部電阻的變化推出外電路電阻R外的變化，再由閉合電路的歐姆定律I總＝R外＋r(E)和U端＝E－I總r討論干路電流I總的變化和路端電壓U端的變化，最后分析對(duì)其他部分電路產(chǎn)生的影響，從而分別確定各元件上其他量的變化情況(使用的公式是部分電路歐姆定律、電路中各元件上的電壓關(guān)系和電流關(guān)系等)． 注意：①電路的總電阻總是隨其中任一電阻的增大而增大，隨任一電阻的減小而減小；電阻并聯(lián)的數(shù)目越多，總阻值越??； ②從電路分析角度

8、看，斷路可認(rèn)為是電路中某處電阻增大到無窮大，短路可認(rèn)為是電路某處電阻減小到零，因此電路故障問題可以視為特殊的動(dòng)態(tài)分析問題； ③對(duì)電路進(jìn)行簡化時(shí)，電壓表和電容器視為斷路，電流表視為短路； ④電容器是一個(gè)儲(chǔ)存電能的元件，在直流電路中，當(dāng)電容器充、放電時(shí)，其所在電路中有充、放電電流，電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，電容器就相當(dāng)于一個(gè)阻值無窮大的電阻，則電容器所在電路處可視為斷路．分析計(jì)算含有電容器的直流電路時(shí)應(yīng)注意： 電路穩(wěn)定后，由于電容器所在支路無電流通過，在此支路的電阻沒有電壓降，因此電容器兩極間的電壓就等于該支路兩端的電壓．電路中的電流、電壓變化時(shí)，將會(huì)引起電容器充(放)電． 三、與電功、電功率、

9、電熱相關(guān)問題的綜合分析 明晰電功、電功率、電熱的概念與相互關(guān)系． 電功W? 電熱Q? 電功率P? 物理意義? 電流通過電路做的功，即使電荷定向移動(dòng)時(shí)電場力做的功? 電流通過導(dǎo)體所做的功，電阻上所產(chǎn)生的熱量? 表征電流做功快慢的物理量，用電流所做的功與所用時(shí)間的比值來表示? 能量轉(zhuǎn)化? 消耗的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量(內(nèi)能、機(jī)械能、化學(xué)能等) 消耗的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能? 說明：純電阻電路中，電功率等于熱功率；非純電阻電路中，電功率只有一部分轉(zhuǎn)化成熱功率．純電阻電路中只有電阻元件，如電熨斗、電爐、白熾燈等；非純電阻電路中常含有電動(dòng)機(jī)、電解槽等． 四、含容電路問題的

10、綜合分析 電容器是一個(gè)儲(chǔ)存電能的元件.在直流電路中,當(dāng)電容器充放電時(shí),電路里有充放電電流.一旦電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),電容器在電路中就相當(dāng)于一個(gè)阻值無限大的元件,電容器所處電路看做是斷路,簡化電路時(shí)可去掉它.簡化后若要求電容器所帶電荷量時(shí),可在相應(yīng)的位置補(bǔ)上.在具體方法上要注意以下幾點(diǎn): (1)根據(jù)Q=CU?ΔQ=CΔU可知,要求電容器所帶電荷量以及充放電時(shí)所帶電荷量的變化,關(guān)鍵是求電容器兩端的電壓. (2)在電路分析時(shí)要注意電容器所在支路的連接情況.電路穩(wěn)定后,由于電容器所在支路無電流通過,所以此支路中的電阻上無電壓降,可以把與電容器串聯(lián)的電阻看成導(dǎo)線,電容器兩極板間的電壓就等于該支路兩端的

11、電壓. (3)對(duì)于較復(fù)雜的電路,經(jīng)常需要將電容器兩端的電勢與基準(zhǔn)點(diǎn)的電勢進(jìn)行比較后才能確定電容器兩端的電壓. 五、U-I圖像的意義 復(fù)習(xí)時(shí)注意電源的伏安特性曲線反映的是電源自身的性質(zhì),具有豐富的內(nèi)涵(如圖所示):1.圖線與縱軸的截距表示電源的電動(dòng)勢;2.與橫軸的截距表示短路電流;3.斜率的絕對(duì)值表示電源內(nèi)阻;4.圖線上任意一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓和電流的比值(或者說任意一點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)O連線的斜率)表示接在外電路的電阻;5.陰影部分面積表示電流為I時(shí),外電路電阻兩端的輸出功率,四邊形AEOI的面積表示電源的總功率。 導(dǎo)體的伏安特性曲線反映導(dǎo)體的性質(zhì).如果是遵循歐姆定律的線性元件,這是一

12、條直線,電阻恒定不變(如圖中直線b所示);如果是不遵循歐姆定律的非線性元件,如氣體?半導(dǎo)體等,就是一條曲線.電阻不斷變化,其曲線上每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓與電流的比值就是此時(shí)導(dǎo)體的電阻(或說成此點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率表示此時(shí)導(dǎo)體的電阻). 六、直流電路的圖象問題 1．三種圖象的比較 圖象? 物理意義? 注意問題? 反映I跟U的正比關(guān)系? 圖象的斜率表示導(dǎo)體的電阻，斜率越大，電阻越大? 反映導(dǎo)體的伏安特性，圖象是直線表示導(dǎo)體為線性元件，是曲線表示導(dǎo)體為非線性元件? 線性元件圖象斜率的倒數(shù)為導(dǎo)體的電阻? 表示電源的輸出特性，縱軸截距為電源電動(dòng)勢，橫軸截距為短路電流

13、? 圖象斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻(注意縱坐標(biāo)數(shù)值在坐標(biāo)原點(diǎn)是否從零值開始) 2．方法技巧 在某段電路的U－I圖象中，圖上任意一點(diǎn)的U與I所對(duì)應(yīng)的矩形面積，就是該段電路消耗的功率，如果是電源的U—I圖象，則圖上任意一點(diǎn)的U與I所對(duì)應(yīng)的矩形面積，就是電源的輸出功率，通過圖象的面積變化，可以分析功率的變化情況。 解決圖象問題應(yīng)注意 (1)明確圖象的研究對(duì)象。根據(jù)題目反映的物理規(guī)律確定各物理量之間的關(guān)系。 (2)識(shí)別圖象中橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)所代表的物理量及物理意義，明確圖象的截距、斜率、圖象交點(diǎn)、峰值、“面積”等的物理意義。 (3)對(duì)圖象進(jìn)行分析、比較、判斷，找出規(guī)律得出

14、結(jié)論。 七?交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律 1.交變電流 (1)定義:大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流叫做交變電流. (2)特例:隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的電流叫做正弦式電流,正弦式電流的圖像是正弦曲線,我國城鎮(zhèn)使用的交變電流都是正弦式電流. 2.正弦式電流的產(chǎn)生和規(guī)律 (1)產(chǎn)生:如圖所示,將一個(gè)平面線圈置于勻強(qiáng)磁場中,并使它繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈中就會(huì)產(chǎn)生正弦式電流. 甲:線圈中沒有電流 乙:電流從a流向b 丙:線圈中沒有電流 丁:電流從b流向a 戊:線圈中沒有電流 (2)中性面:平面線圈在勻強(qiáng)磁場中旋轉(zhuǎn),當(dāng)線圈平面垂直于磁感線時(shí),各邊都不切割磁感線

15、,線圈中沒有感應(yīng)電動(dòng)勢,這個(gè)位置叫做中性面.如圖中甲?丙?戊線圈所在平面即是. 中性面的特點(diǎn)是: ①線圈位于中性面時(shí),穿過線圈的磁通量最大,磁通量的變化率為零,感應(yīng)電動(dòng)勢為零. ②線圈經(jīng)過中性面時(shí),內(nèi)部的電流方向要發(fā)生改變. 3.規(guī)律:n匝面積為S的線圈以角速度ω繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),從中性面開始計(jì)時(shí),其函數(shù)形式為e=nBSωsinωt,用Em表示感應(yīng)電動(dòng)勢的峰值,圖像如圖所示,則有感應(yīng)電動(dòng)勢大小:e=Emsinωt, 電流大小:i sinωt=Imsinωt,電壓大小:u=Umsinωt. 4.表征交變電流的物理量 (1)瞬時(shí)值 正弦式交變電流的電動(dòng)勢和電流隨

16、時(shí)間的變化而變化,不同的時(shí)刻有不同的值,叫做交變電流的瞬時(shí)值,變化規(guī)律為e=Emsinωt,i=Imsinωt,用小寫的字母表示. (2)最大值 交變電流在一個(gè)周期內(nèi)所能達(dá)到的最大值,也稱峰值,反映的是交變電流大小的變化范圍,當(dāng)矩形線圈轉(zhuǎn)到與磁感線平行時(shí)出現(xiàn).其表達(dá)式用大寫字母加腳標(biāo)表示,瞬時(shí)值與最大值的關(guān)系為-Em≤e≤Em,-Im≤i≤Im. (3)有效值 ①定義:如果讓交流電流和直流電流分別通過同樣的電阻,在同一時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相同,這個(gè)直流電流的數(shù)值就稱為該交流電流的有效值. ②正弦式電流的最大值和有效值的關(guān)系為: (5)周期和頻率 ①交變電流的周期和頻率都是描

17、述交變電流變化快慢的物理量. ②周期T:交變電流完成一次周期性變化所需的時(shí)間,單位是秒(s).周期越大,交變電流變化越慢,在一個(gè)周期內(nèi),交變電流的方向變化兩次. ③頻率f:交變電流在1 s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù),單位是赫茲,符號(hào)為Hz.頻率越大,交變電流變化越快. 八?變壓器?遠(yuǎn)距離輸電 1.電壓關(guān)系: (輸出電壓由輸入電壓和匝數(shù)比決定,與用電器的電阻大小以及有無其他副線圈無關(guān)). 2.功率關(guān)系:P入=P出或I1U1=I2U2+I3U3+…+InUn. 3.電流關(guān)系:I1n1=I2n2+I3n3+…+Innn,當(dāng)只有一個(gè)副線圈時(shí)I1n1=I2n2. 4.遠(yuǎn)距離輸電

18、 (1)問題:電能的損失和電壓的損失. (2)關(guān)鍵:減少輸電線上電能的損失,P損=I2R線. (3)方法:①減小輸電導(dǎo)線的電阻,如采用電阻率小的材料,加大導(dǎo)線的橫截面積;②提高輸電電壓,減小輸電電流. 【特別提醒】 1．中性面：當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)動(dòng)至垂直于磁感線位置時(shí)，各邊都不切割磁感線，感應(yīng)電動(dòng)勢為零，即線圈中沒有感應(yīng)電流，這個(gè)特定位置叫做中性面． 注意：①線圈通過中性面時(shí)，磁感線垂直于該時(shí)刻的線圈平面，所以磁通量最大，磁通量的變化率為零． ②線圈平面通過跟中性面垂直的位置時(shí)，線圈平面平行于磁感線，所以磁通量為零，磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢、感應(yīng)電流均最大． ③線圈平面每次通過

19、中性面時(shí)，線圈中感應(yīng)電流方向改變一次，轉(zhuǎn)動(dòng)一周則線圈兩次通過中性面，故一個(gè)周期內(nèi)線圈中電流方向改變兩次． 2．交變電流的描述 (1)峰值：反映交變電流大小的變化范圍，線圈平面跟磁感線平行時(shí)，交變電動(dòng)勢最大，Em＝NBSω.電容器接在交流電路中，則交變電壓的最大值不能超過電容器的耐壓值． (2)有效值：交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的．讓交變電流和恒定電流通過同樣阻值的電阻，如果它們在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，而這個(gè)恒定電流是I、電壓是U，我們就把I、U叫做交變電流的有效值． 注意：①交變電流的有效值反映的是交變電流產(chǎn)生熱效應(yīng)的平均效果． ②正弦式交變電流的有效值與最大值之間

20、的關(guān)系是E＝2(1)2(1)Em，U＝2(1)2(1)Um，I＝2(1)2(1)Im. 3．變壓器 (1)原理：法拉第電磁感應(yīng)定律． (2)電壓關(guān)系：U2(U1)＝n2(n1)，即對(duì)同一變壓器的任意兩個(gè)線圈，都有電壓與匝數(shù)成正比． (3)功率關(guān)系：無論有幾個(gè)副線圈在工作，變壓器的輸入功率總等于所有輸出功率之和． ①當(dāng)只有一個(gè)副線圈工作時(shí)，有U1I1＝U2I2，I2(I1)＝n1(n2). ②若有兩個(gè)以上的副線圈，則有：P1＝P2＋P3＋…，U2(U1)＝n2(n1)、U3(U2)＝n3(n2)…，n1I1＝n2I2＋n3I3＋…. (4)決定關(guān)系：在匝數(shù)比一定的情況下，理想變壓器

21、的輸出電壓由輸入電壓決定，輸入電流由輸出電流決定，輸入功率由輸出功率決定． 考點(diǎn)一、歐姆定律 電阻定律 【例1】AB兩地間鋪有通訊電纜，長為L，它是由兩條并在一起彼此絕緣的均勻?qū)Ь€組成的，通常稱為雙線電纜，在一次事故中經(jīng)檢查斷定是電纜上某處的絕緣保護(hù)層損壞，導(dǎo)致兩導(dǎo)線之間漏電，相當(dāng)于該處電纜的兩導(dǎo)線之間接了一個(gè)電阻，檢查人員經(jīng)過下面的測量可以確定損壞處的位置： ⑴令B端的雙線斷開，在A處測出雙線兩端間的電阻RA； ⑵令 A端的雙線斷開，在B處測出雙線兩端的電阻RB； ⑶在 A端的雙線間加一已知電壓UA，在B端用內(nèi)阻很大的電壓表測出兩線間的電壓UB.試由以上測量結(jié)果確定損壞處的位

22、置， 考點(diǎn)二、 電功 電功率 電熱 【例2】不考慮溫度對(duì)電阻的影響，對(duì)一個(gè)"220 v，40 w”的燈泡，下列說法正確的是 A．接在110 V的電路上時(shí)的功率為20 w B．接在110 V的電路上時(shí)的功率為10 w C．接在440 v的電路上時(shí)的功率為160 w D. 接在220 v的電路上時(shí)的功率為40 w 【解析】 解法l：由得燈泡的電阻 ∴電壓為ll0 V時(shí)， .電壓為440 V時(shí)，超過燈泡的額定電壓一倍，故燈泡燒壞，P= 0． 解法2：由可知R一定時(shí)，， ∴當(dāng)時(shí)， 【變式探究】有一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，把它接入0.2 V電壓的電路時(shí)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，測得

23、流過電動(dòng)機(jī)的電流是0.4 A；若把電動(dòng)機(jī)接入2.0 V電壓的電路中，電動(dòng)機(jī)正常工作，工作電流是1.0 A。求電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率多大？如果在電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)子突然被卡住，電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率是多大？ 【解析】當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)無機(jī)械能輸出，故電能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，相當(dāng)于純電阻電路，歐姆定律成立。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，一部分電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能輸出，但因線圈有電阻，故又在線圈上產(chǎn)生內(nèi)能，輸入的電功率P電＝P熱＋P機(jī)。 接U＝0.2 V電壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，電流I＝0.4 A，根據(jù)歐姆定律，線圈電阻R＝I(U)＝0.4 A(0.2 V)＝0.5 Ω。當(dāng)接U′＝2.0 V電壓時(shí)，電流I′＝1

24、.0 A，故 輸入電功率P電＝U′I′＝2.0×1.0 W＝2.0 W 消耗熱功率P熱＝I′2R＝1.02×0.5 W＝0.5 W 故輸出功率即機(jī)械功率 P機(jī)＝P電－P熱＝(2.0－0.5) W＝1.5 W。 如果正常工作時(shí)轉(zhuǎn)子被卡住，則電能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，故其發(fā)熱功率P熱′＝R(U′2)＝0.5(22) W＝8 W。 【答案】 1.5 W 8 W 考點(diǎn)三、 閉合電路歐姆定律 【例3】 在如圖A-10-45-4所示電路中，電池電動(dòng)勢 E=5 V，內(nèi)阻r=10 Ω，固定電阻R=90 Ω，R0是可變電陽．在R0由零增加到400Ω的過程中．求：

25、 ⑴可變電阻R0上消耗熱功率最大的條件和最大熱功率． ⑵電池的內(nèi)電阻r和固定電阻R上消耗的最小熱功率之和． ⑵內(nèi)阻r和固定電阻R上消耗的熱功率之和 當(dāng)R0=400Ω時(shí)，P2有最小值，． 考點(diǎn)四、直流電路的分析 閉合電路的動(dòng)態(tài)分析方法 （1）程序法：閉合電路中，由于局部電阻變化(或開關(guān)的通斷)，引起各部分電壓、電流(或燈泡明暗)發(fā)生變化，分析此類問題的基本步驟是： ①由局部電阻變化判斷總電阻的變化； ②由I＝判斷總電流的變化；,③據(jù)U＝E－Ir判斷路端電壓的變化； ④由歐姆定律及串并聯(lián)電路特點(diǎn)判斷各部分電流、電壓變化。 (2)極限法：即因變阻器滑片滑動(dòng)引起電路

26、變化的問題，可將變阻器的滑動(dòng)端分別滑至兩個(gè)極端去討論。 (3)特殊值法：對(duì)于某些電路問題，可以采取代入特殊值法判定，從而得出結(jié)論。 (4)結(jié)論法： “串反”“并同”即某一電阻阻值變化，則與該電阻相串聯(lián)的用電器，兩端電壓、通過的電流、消耗的功率都將與該電阻阻值變化情況相反；與該電阻相并聯(lián)的用電器，兩端電壓、通過的電流、消耗的功率都將與該電阻阻值變化情況相同。 例4、如圖所示電路，電源內(nèi)阻不可忽略。開關(guān)S閉合后，在變阻器R0的滑動(dòng)端向下滑動(dòng)的過程中 ( ) A．電壓表與電流表的示數(shù)都減小 B．電壓表與電流表的示數(shù)都增大

27、 C．電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小 D．電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大 【答案】A 考點(diǎn)五、含電容電路的分析 (1)電容器在直流電路中，相當(dāng)于一個(gè)阻值無限大(只考慮電容器是理想的不漏電的情況)的電阻，在電容器處電路可視為斷路，分析時(shí)可以等效于拆去電容器，從而簡化電路；簡化后若求電容器所帶電荷量，可接在相應(yīng)的位置上。 (2)電路穩(wěn)定后，電容器兩極的電壓等于與它并聯(lián)電路的電壓值。 (3)當(dāng)電容器與電阻串聯(lián)時(shí)，電阻兩端不分電壓。 (4)電路中的電流、電壓變化時(shí)，將會(huì)引起電容器的充放電。如果電容器兩端電壓升高，電容器將充電；如果兩端電壓降低，電容器將通過與它連接的

28、電路放電。 (5)電容器帶電荷量或帶電荷量變化的求解方法：電容器所帶電荷量用Q＝CU計(jì)算，電容器所帶電荷量變化用ΔQ＝C·ΔU計(jì)算。 例5、【2017·江蘇卷】某音響電路的簡化電路圖如圖所示，輸入信號(hào)既有高頻成分，也有低頻成分，則 （A）電感L1的作用是通高頻 （B）電容C2的作用是通高頻 （C）揚(yáng)聲器甲用于輸出高頻成分 （D）揚(yáng)聲器乙用于輸出高頻成分 【答案】BD 【變式探究】在如圖所示的電路中，R1、R2、R3均為可變電阻。當(dāng)開關(guān)S閉合后，兩平行金屬板M、N中有一帶電液滴正好處于靜止?fàn)顟B(tài)。為使帶電液滴向上加速運(yùn)動(dòng)，可采取的措施是 ( ) A．增大R1

29、的阻值 B．減小R2的阻值 C．減小R3的阻值 D．增大M、N間距 【答案】B 【變式探究】科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，磁敏電阻(GMR)的阻值隨所處空間磁場的增強(qiáng)而增大，隨所處空間磁場的減弱而變小，如圖所示電路中，GMR為一個(gè)磁敏電阻，R、R2為滑動(dòng)變阻器，R1、R3為定值電阻，當(dāng)開關(guān)S1和S2閉合時(shí)，電容器中一帶電微粒恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。則 ( ) A．只調(diào)節(jié)電阻R，當(dāng)P1向右端移動(dòng)時(shí)，電阻R1消耗的電功率變大 B．只調(diào)節(jié)電阻R，當(dāng)P1向右端移動(dòng)時(shí)，帶電微粒向下運(yùn)動(dòng) C．只調(diào)節(jié)電阻R2，當(dāng)P2向下端移動(dòng)時(shí)，電阻R

30、1消耗的電功率變大 D．只調(diào)節(jié)電阻R2，當(dāng)P2向下端移動(dòng)時(shí)，帶電微粒向下運(yùn)動(dòng) 考點(diǎn)六、考查U-I圖像 電源的伏安特性曲線反映的是電源自身的性質(zhì),具有豐富的內(nèi)涵(如圖所示): 1.圖線與縱軸的截距表示電源的電動(dòng)勢； 2.與橫軸的截距表示短路電流； 3.斜率的絕對(duì)值表示電源內(nèi)阻； 4.圖線上任意一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓和電流的比值(或者說任意一點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)O連線的斜率)表示接在外電路的電阻； 5.陰影部分面積表示電流為I時(shí),外電路電阻兩端的輸出功率,四邊形AEOI的面積表示電源的總功率。 導(dǎo)體的伏安特性曲線反映導(dǎo)體的性質(zhì).如果是遵循歐姆定律的線性元件,這是一條直線,電阻恒定不變

31、(如圖中直線b所示);如果是不遵循歐姆定律的非線性元件,如氣體?半導(dǎo)體等,就是一條曲線.電阻不斷變化,其曲線上每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓與電流的比值就是此時(shí)導(dǎo)體的電阻(或說成此點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率表示此時(shí)導(dǎo)體的電阻). 例6、為探究小燈泡L的伏安特性,連好圖示的電路后閉合開關(guān),通過移動(dòng)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圖像應(yīng)是( ) 【解析】由于小燈泡燈絲電阻隨溫度的升高而增大,隨著燈泡兩端電壓逐漸增大,燈絲溫度逐漸升高,其電阻逐漸增大,在圖像上某點(diǎn)到原點(diǎn)連線的斜率應(yīng)越來越大,C正確. 【答案】

32、C 【變式探究】某同學(xué)將一直流電源的總功率PE、輸出功率PR和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率Pr隨電流I變化的圖線畫在了同一坐標(biāo)系上，如圖中的a、b、c所示，根據(jù)圖線可知 ( ) A．反映Pr變化的圖線是b B．電源電動(dòng)勢為8 V C．電源內(nèi)阻為1 Ω D．當(dāng)電流為0.5 A時(shí)，外電路的電阻為6 Ω 【答案】D 考點(diǎn)七 對(duì)交變電流變化規(guī)律的考查 例7、【2017·北京卷】如圖所示，理想變壓器的原線圈接在的交流電源上，副線圈接有R=55 Ω的負(fù)載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為2:1，電流表、電壓表均為理想電表。下列說法正確的是 A．原線圈的輸入功率為220W

33、 B．電流表的讀數(shù)為1 A C．電壓表的讀數(shù)為110V D．副線圈輸出交流電的周期為50 s 【答案】B 【變式探究】如圖4甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)，電阻為r＝2 Ω矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與右側(cè)電路連接，右側(cè)電路中滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為R0＝7(40) Ω，滑動(dòng)片P位于滑動(dòng)變阻器中央，定值電阻R1＝R0、R2＝2(R0)，其他電阻不計(jì)．從線圈平面與磁場方向平行時(shí)開始計(jì)時(shí)，閉合開關(guān)S，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中理想交流電壓表示數(shù)是10 V，圖乙是矩形線圈磁通量隨時(shí)間t變化的圖像，則下列說法正確的是( )

34、 圖4 A．電阻R2上的熱功率為7(5) W B．0.02 s時(shí)滑動(dòng)變阻器R兩端的電壓瞬時(shí)值為零 C．線圈產(chǎn)生的e隨時(shí)間t變化的規(guī)律是e＝10cos 100πt (V) D．線圈開始轉(zhuǎn)動(dòng)到t＝600(1) s的過程中，通過R1的電荷量為200π(2) C 解析 R總＝R1＋2(R0)＋4(R0)＝4(7)R0＝10 Ω，I＝10(10) A＝1 A，UR2＝7(10) V，根據(jù)公式P＝R(U2)得電阻R2上的熱功率為PR2＝7(5) W，故A正確；0.02 s通過線圈的磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢最大，故B錯(cuò)誤；T＝0.02 s，ω＝T(2π)＝100π rad/s，E＝10 V＋1×2

35、V＝12 V，e＝12cos 100πt(V)，故C錯(cuò)誤；電動(dòng)勢的最大值為Em＝12 V＝nBSω，Φm＝BS＝n×100π(2)(Wb)，Φ＝n×100π(2)sin 100πt(Wb)，線圈開始轉(zhuǎn)動(dòng)到t＝600(1) s的過程中，通過電阻的電量為R總＋r(nΔΦ)＝200π(2) C，故D正確．# 答案 AD 【變式探究】一個(gè)匝數(shù)為100匝，電阻為0.5 Ω的閉合線圈處于某一磁場中，磁場方向垂直于線圈平面，從某時(shí)刻起穿過線圈的磁通量按如圖5所示規(guī)律變化．則線圈中產(chǎn)生交變電流的有效值為( ) 圖5 A．5 A B．2 A B．6 A D．2 A 答案 B 【舉一反三

36、】如圖6甲所示，在勻強(qiáng)磁場中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速，繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢圖象如圖乙中曲線a、b所示，則( ) 圖6 A．兩次t＝0時(shí)刻線圈平面均與中性面重合 B．曲線a、b對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為2∶3 C．曲線a表示的交變電動(dòng)勢頻率為25 Hz D．曲線b表示的交變電動(dòng)勢有效值為10 V 答案 AC 【方法技巧】 1．線圈通過中性面時(shí)的特點(diǎn) (1)穿過線圈的磁通量最大； (2)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢為零； (3)線圈每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流的方向改變一次． 2．交流電“四值”的應(yīng)用 (1)最大值：分析電容器的耐壓值； (2)

37、瞬時(shí)值：計(jì)算閃光電器的閃光時(shí)間、線圈某時(shí)刻的受力情況； (3)有效值：電表的讀數(shù)及計(jì)算電熱、電功、電功率及保險(xiǎn)絲的熔斷電流； (4)平均值：計(jì)算通過電路截面的電荷量． 考點(diǎn)八 對(duì)變壓器和遠(yuǎn)距離輸電的考查 例8、如圖7所示，甲是遠(yuǎn)距離輸電線路的示意圖，乙是發(fā)電機(jī)輸出電壓隨時(shí)間變化的圖像，則( ) 圖7 A．用戶用電器上交流電的頻率是100 Hz B．發(fā)電機(jī)輸出交流電的電壓有效值是500 V C．輸電線上的電流只由降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比決定 D．當(dāng)用戶用電器的總電阻增大時(shí)，輸電線上損失的功率減小 答案 D 【變式探究】如圖8所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝

38、數(shù)比n1∶n2＝22∶5，電阻R1＝R2＝25 Ω，D為理想二極管，原線圈接u＝220sin 100πt(V)的交流電．則( ) 圖8 A．交流電的頻率為100 Hz B．通過R1的電流為2 A C．通過R2的電流為 A D．變壓器的輸入功率為200 W 答案 C 解析 原線圈電壓有效值為220 V，頻率為50 Hz，則根據(jù)變壓器匝數(shù)比可得副線圈電壓為50 V，R1的電流為2 A，A、B錯(cuò)誤；流過二極管中的交流電只有半個(gè)周期可以通過，電壓最大值為50 V，二極管的電壓有效值為25 V，流過R2電流為 A，C正確；電阻R1消耗功率為100 W，電阻R2消耗功率為50 W，則

39、原線圈輸入功率為150 W，D錯(cuò)誤． 【舉一反三】如圖9所示的電路中，P為滑動(dòng)變阻器的滑片，保持理想變壓器的輸入電壓U1不變，閉合電鍵S，下列說法正確的是( ) 圖9 A．P向下滑動(dòng)時(shí)，燈L變亮 B．P向下滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出電壓不變 C．P向上滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸入電流變小 D．P向上滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出功率變大 答案 BD 【方法技巧】 1．變壓器各物理量間的因果關(guān)系 變壓器的n2(n1)一定，輸入電壓U1決定了輸出電壓U2的大小，與其它無關(guān)．由輸出電壓U2與負(fù)載電阻R，通過歐姆定律決定了輸出電流I2的大小．進(jìn)而確定了輸出功率P2的大小，由能量守恒決定了輸入功率P

40、1的大小．最后又通過U1(P1)決定輸入電流I1的大?。? 2．理想變壓器動(dòng)態(tài)分析的兩種情況 (1)負(fù)載電阻不變，討論變壓器原、副線圈兩端的電壓、電流、功率等隨匝數(shù)比的變化情況． (2)匝數(shù)比不變，討論變壓器原、副線圈兩端的電壓、電流、功率等隨負(fù)載電阻的變化情況． 不論哪種情況，要注意兩點(diǎn)：一、根據(jù)題意分清變量和不變量；二、弄清“誰決定誰”的制約關(guān)系．對(duì)電壓而言，輸入決定輸出；對(duì)電流、電功(率)而言，輸出決定輸入． 考點(diǎn)九 交變電流的綜合問題分析 例9、如圖10甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩極M、N間的磁場可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場，A為理想交流電流表，V為理想交流電壓表．內(nèi)阻不計(jì)的矩

41、形線圈繞垂直于磁場方向的水平軸OO′沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，矩形線圈通過滑環(huán)接一理想變壓器，滑動(dòng)觸頭P上下移動(dòng)時(shí)可改變變壓器副線圈的輸出電壓，副線圈接有可調(diào)電阻R，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，發(fā)電機(jī)線圈中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示，以下判斷正確的是( ) 圖10 A．電壓表的示數(shù)為10 V B．0.01 s時(shí)發(fā)電機(jī)線圈平面與磁場方向平行 C．若P的位置向上移動(dòng)、R的大小不變時(shí)，電流表讀數(shù)將減小 D．若P的位置不變、R的大小不變，而把發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速增大一倍，則變壓器的輸入功率將增大到原來的4倍 答案 ABD 【變式探究】如圖11所示，邊長為L、匝數(shù)為N，電阻不

42、計(jì)的正方形線圈abcd在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞轉(zhuǎn)軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)，軸OO′垂直于磁感線，在線圈外接一含有理想變壓器的電路，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1和n2.保持線圈以恒定角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)，下列判斷正確的是( ) 圖11 A．在圖示位置時(shí)線框中磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢最大 B．當(dāng)可變電阻R的滑片P向上滑動(dòng)時(shí)，電壓表V2的示數(shù)變大 C．電壓表V1示數(shù)等于NBωL2 D．變壓器的輸入與輸出功率之比為1∶1 答案 AD 解析 當(dāng)線框轉(zhuǎn)到如圖所示位置，穿過線框的磁通量為0，但線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢最大，故選項(xiàng)A正確；電壓表V2測量的是副線圈的電壓，副線圈電壓由原線圈電壓決定，與負(fù)

43、載電阻變化無關(guān)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電壓表V1示數(shù)為有效值，等于u1＝2(u1m)＝2(NBωL2)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；理想變壓器輸入功率等于輸出功率，則選項(xiàng)D正確． 【舉一反三】圖12甲為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶100，降壓變壓器原副線圈匝數(shù)比為100∶1，遠(yuǎn)距離輸電線的總電阻為100 Ω.若升壓變壓器的輸入電壓如圖乙所示，輸入功率為750 kW.下列說法中正確的有( ) 圖12 A．用戶端交流電的頻率為50 Hz B．用戶端電壓為250 V C．輸電線中的電流為30 A D．輸電線路損耗功率為180 kW 答案 AC 【方法技巧】交變電流的綜合

44、問題，涉及交流電路最大值、有效值、平均值、瞬時(shí)值的計(jì)算，與電磁感應(yīng)、安培力、閉合電路歐姆定律的綜合應(yīng)用等，解答時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： (1)分清交流電路“四值”的不同計(jì)算方法和物理意義． (2)學(xué)會(huì)將直流電路、閉合電路歐姆定律的知識(shí)應(yīng)用在交流電路中 1．【2017·天津卷】在勻強(qiáng)磁場中，一個(gè)100匝的閉合矩形金屬線圈，繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過該線圈的磁通量隨時(shí)間按圖示正弦規(guī)律變化。設(shè)線圈總電阻為2 Ω，則 A．t=0時(shí)，線圈平面平行于磁感線 B．t=1 s時(shí)，線圈中的電流改變方向 C．t=1.5 s時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢最大 D．一個(gè)周期內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量為

45、 【答案】AD 2．【2017·北京卷】如圖所示，理想變壓器的原線圈接在的交流電源上，副線圈接有R=55 Ω的負(fù)載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為2:1，電流表、電壓表均為理想電表。下列說法正確的是 A．原線圈的輸入功率為220W B．電流表的讀數(shù)為1 A C．電壓表的讀數(shù)為110V D．副線圈輸出交流電的周期為50 s 【答案】B 【解析】電表的讀數(shù)均為有效值，原線圈兩端電壓有效值為220 V，由理想變壓器原、副線圈兩端電壓與線圈匝數(shù)成正比，可知副線圈兩端電壓有效值為110 V，C錯(cuò)誤；流過電阻R的電流為2 A，可知負(fù)載消耗的功率為220 W，根據(jù)能量守恒可知，原線圈的輸入功率

46、為220 W，A錯(cuò)誤；由P=UI可知，電流表的讀數(shù)為1 A，B正確，由交變電壓瞬時(shí)值表達(dá)式可知，ω=100π rad/s，周期T=0.02 s，D錯(cuò)誤。 3．【2017·江蘇卷】某音響電路的簡化電路圖如圖所示，輸入信號(hào)既有高頻成分，也有低頻成分，則 （A）電感L1的作用是通高頻 （B）電容C2的作用是通高頻 （C）揚(yáng)聲器甲用于輸出高頻成分 （D）揚(yáng)聲器乙用于輸出高頻成分 【答案】BD 1．【2016·全國卷Ⅱ】 阻值相等的四個(gè)電阻、電容器C及電池E(內(nèi)阻可忽略)連接成如圖1所示電路．開關(guān)S斷開且電流穩(wěn)定時(shí)，C所帶的電荷量為Q1；閉合開關(guān)S，電流再次穩(wěn)定后，C所帶的電荷量

47、為Q2.Q1與Q2的比值為( ) 圖1 A. 5(2) B.2(1) C.5(3) D.3(2) 【答案】C 【解析】 由已知條件及電容定義式C＝U(Q)可得：Q1＝U1C，Q2＝U2C，則Q2(Q1)＝U2(U1). S斷開時(shí)等效電路如圖甲所示 甲 U1＝（R＋R）＋R(R（R＋R）)·E×2(1)＝5(1)E； S閉合時(shí)等效電路如圖乙所示， 乙 U2＝R＋R(R·R)·E＝3(1)E，則Q2(Q1)＝U2(U1)＝5(3)，故C正確． 2．【2016·江蘇卷】 如圖1所示的電路中，電源電動(dòng)勢為12 V，內(nèi)阻為2 Ω，四個(gè)電阻的阻值已在圖中標(biāo)

48、出．閉合開關(guān)S，下列說法正確的有( ) 圖1 A．路端電壓為10 V B．電源的總功率為10 W C．a(chǎn)、b間電壓的大小為5 V D．a(chǎn)、b間用導(dǎo)線連接后，電路的總電流為1 A 【答案】AC 【解析】 設(shè)四個(gè)電阻的等效電阻為R路，由R路(1)＝15 Ω＋5 Ω(1)＋5 Ω＋15 Ω(1)得R路＝10 Ω，由閉合電路歐姆定律知，I＝R路＋r(E)＝10 Ω＋2 Ω(12 V)＝1 A，設(shè)路端電壓為U，則U＝IR路＝1 A×10 Ω＝10 V，選項(xiàng)A正確；電源的總功率P＝EI＝12 W，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；設(shè)電源負(fù)極電勢為0 V，則a點(diǎn)電勢φa＝0.5 A×5 Ω－0＝2.5 V，

49、b點(diǎn)電勢φb＝0.5 A×15 Ω－0＝7.5 V，則a、b兩點(diǎn)的電勢差Uab＝φa－φb＝2.5 V－7.5 V＝－5 V，所以a、b間電壓的大小為5 V，選項(xiàng)C正確；當(dāng)將a、b兩點(diǎn)用導(dǎo)線連接后，由于導(dǎo)線沒有電阻，此時(shí)a、b兩點(diǎn)電勢相等，其等效電路圖如圖所示．其中一個(gè)并聯(lián)電路的等效電阻為3.75 Ω，顯然總電阻為9.5 Ω，電流I＝R總(E)＝19(24) A，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 3．【2016·天津卷】 如圖1所示，理想變壓器原線圈接在交流電源上，圖中各電表均為理想電表．下列說法正確的是( ) 圖1 A．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，R1消耗的功率變大 B．

50、當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，電壓表V示數(shù)變大 C．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表A1示數(shù)變大 D．若閉合開關(guān)S，則電流表A1示數(shù)變大，A2示數(shù)變大 4．【2016·天津卷】 (3)某同學(xué)想要描繪標(biāo)有“3.8 V，0.3 A”字樣小燈泡L的伏安特性曲線，要求測量數(shù)據(jù)盡量精確、繪制曲線完整．可供該同學(xué)選用的器材除了開關(guān)、導(dǎo)線外，還有： 電壓表V1(量程0～3 V，內(nèi)阻等于3 kΩ) 電壓表V2(量程0～15 V，內(nèi)阻等于15 kΩ) 電流表A1(量程0～200 mA，內(nèi)阻等于10 Ω) 電流表A2(量程0～3 A，內(nèi)阻等于0.1 Ω) 滑動(dòng)變阻器R1(0～10

51、Ω，額定電流2 A) 滑動(dòng)變阻器R2(0～1 kΩ，額定電流0.5 A) 定值電阻R3(阻值等于1 Ω) 定值電阻R4(阻值等于10 Ω) 定值電阻R5(阻值等于1 kΩ) 電源E(E＝6 V，內(nèi)阻不計(jì)) ①請畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，并將各元件字母代碼標(biāo)在該元件的符號(hào)旁． ②該同學(xué)描繪出的IU圖像應(yīng)是圖中的________． 圖1 【答案】 ①電路如圖1所示 ②B 圖1 【解析】 ①電壓表V1和定值電阻R5串聯(lián)，可改裝成量程為0～4 V的電壓表，電流表A1與定值電阻R4并聯(lián)，可改裝成量程為0～0.4 A的電流表，待測小燈泡的電阻很小，故電流表采用外接法． ②

52、小燈泡的電阻隨著溫度的升高而變大，所以B正確． 5．【2016·浙江卷】 某同學(xué)用伏安法測量導(dǎo)體的電阻，現(xiàn)有量程為3 V、內(nèi)阻約為3 kΩ的電壓表和量程為0.6 A、內(nèi)阻約為0.1 Ω的電流表．采用分壓電路接線，圖1是實(shí)物的部分連線圖，待測電阻為圖2中的R1，其阻值約為5 Ω. 圖18 (1)測R1阻值的最優(yōu)連接方式為導(dǎo)線①連接________(填“a”或“b”)、導(dǎo)線②連接________(填“c”或“d”)． (2)正確接線測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表，用作圖法求得R1的阻值為________Ω. U/V 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2

53、.40 I/A 0.09 0.19 0.27 0.35 0.44 0.53 (3)已知圖2中R2與R1是材料相同、厚度相等、表面為正方形的兩導(dǎo)體，R2的邊長是R1的10(1)，若測R2的阻值，則最優(yōu)的連線應(yīng)選________(填選項(xiàng))． A．①連接a，②連接c B．①連接a，②連接d C．①連接b，②連接c D．①連接b，②連接d 【答案】 (1)a d (2)如圖所示 4.4～4.7 (3)B (3)根據(jù)電阻定律可得R＝ρdL(L)＝d(ρ)，故R2＝R1，要測R2的阻值，與測量R1一樣，最優(yōu)的連線應(yīng)①連接a，②連接d，故B正確． 6．【2016·北

54、京卷】 某興趣小組探究用不同方法測定干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，他們提出的實(shí)驗(yàn)方案中有如下四種器材組合．為使實(shí)驗(yàn)結(jié)果盡可能準(zhǔn)確，最不可取的一組器材是( ) A．一個(gè)安培表、一個(gè)伏特表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器 B．一個(gè)伏特表和多個(gè)定值電阻 C．一個(gè)安培表和一個(gè)電阻箱 D．兩個(gè)安培表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器 【答案】D 【解析】 由閉合電路歐姆定律可知E＝U＋I(xiàn)r，經(jīng)變形可得U＝－rI＋E.測量電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)通過改變外電路的電阻可以得到多組I和U，再通過描點(diǎn)法得到UI圖像，圖像的斜率k＝－r，從而得到r＝－k，圖像的縱截距b＝E. 選項(xiàng)A中可以通過安培表和伏特表的讀數(shù)得到外電壓和干路電流，如圖所

55、示，所以選項(xiàng)A可?。? 選項(xiàng)B中可以通過伏特表的讀數(shù)和若干定值電阻的實(shí)際阻值大小計(jì)算出干路的電流大小，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示，所以選項(xiàng)B可?。? 選項(xiàng)C中可以通過安培表的讀數(shù)和電阻箱的取值得到外電壓的大小，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示，所以選項(xiàng)C可?。? 選項(xiàng)D中無法得到外電壓，所以選項(xiàng)D不可?。? 7．【2016·四川卷】 Ⅱ. J7用如圖1所示電路測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻．實(shí)驗(yàn)器材：待測電源(電動(dòng)勢約3 V，內(nèi)阻約2 Ω)，保護(hù)電阻R1(阻值10 Ω)和R2(阻值5 Ω)，滑動(dòng)變阻器R，電流表A，電壓表V，開關(guān)S，導(dǎo)線若干． 實(shí)驗(yàn)主要步驟： (i)將滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值調(diào)到最大

56、，閉合開關(guān)； (ii)逐漸減小滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，記下電壓表的示數(shù)U和相應(yīng)電流表的示數(shù)I； (iii)以U為縱坐標(biāo)，I為橫坐標(biāo)，作UI圖線(U、I都用國際單位)； (iv)求出UI圖線斜率的絕對(duì)值k和在橫軸上的截距a. 圖1 回答下列問題： (1)電壓表最好選用________；電流表最好選用________． A．電壓表(0～3 V，內(nèi)阻約15 kΩ) B．電壓表(0～3 V，內(nèi)阻約3 kΩ) C．電流表(0～200 mA，內(nèi)阻約2 Ω) D．電流表(0～30 mA，內(nèi)阻約2 Ω) (2)滑動(dòng)變阻器的滑片從左向右滑動(dòng)，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大．兩導(dǎo)線與滑動(dòng)變

57、阻器接線柱連接情況是________． A．兩導(dǎo)線接在滑動(dòng)變阻器電阻絲兩端的接線柱 B．兩導(dǎo)線接在滑動(dòng)變阻器金屬桿兩端的接線柱 C．一條導(dǎo)線接在滑動(dòng)變阻器金屬桿左端接線柱，另一條導(dǎo)線接在電阻絲左端接線柱 D．一條導(dǎo)線接在滑動(dòng)變阻器金屬桿右端接線柱，另一條導(dǎo)線接在電阻絲右端接線柱 (3)選用k、a、R1和R2表示待測電源的電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r的表達(dá)式E＝________，r＝________，代入數(shù)值可得E和r的測量值． 【答案】 (1)A C (2)C (3)ka k－R2 (2)由電路分析可知，滑片從左向右滑動(dòng)，電壓表示數(shù)變大，意味著滑動(dòng)變阻器接入電路部分的阻值增大，一導(dǎo)線接金屬

58、桿左端，一導(dǎo)線接電阻絲左端，則滑片從左向右滑動(dòng)時(shí)阻值增大，符合題意． (3)由E＝U＋I(xiàn)(r＋R2)，得U＝－I(r＋R2)＋E，對(duì)比UI圖線可知，圖像斜率的絕對(duì)值k＝r＋R2，所以電源內(nèi)阻r＝k－R2；令U＝0，得I＝r＋R2(E)＝k(E)，圖線在橫軸上的截距為a，所以a＝I＝k(E)，則E＝ka. 8．【2016·全國卷Ⅰ】 現(xiàn)要組裝一個(gè)由熱敏電阻控制的報(bào)警系統(tǒng)，要求當(dāng)熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過60 ℃時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警．提供的器材有：熱敏電阻，報(bào)警器(內(nèi)阻很小，流過的電流超過Ic時(shí)就會(huì)報(bào)警)，電阻箱(最大阻值為999.9 Ω)，直流電源(輸出電壓為U，內(nèi)阻不計(jì))，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值

59、為1000 Ω)，滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為2000 Ω)，單刀雙擲開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干． 在室溫下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，已知U約為18 V，Ic約為10 mA；流過報(bào)警器的電流超過20 mA時(shí)，報(bào)警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，在60 ℃時(shí)阻值為650.0 Ω. (1)完成待調(diào)節(jié)的報(bào)警系統(tǒng)原理電路圖的連線． 圖1 (2)電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器________(填“R1”或“R2”)． (3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報(bào)警系統(tǒng)： ①電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，這一阻值為________ Ω；滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于________(填“a”或“b”

60、)端附近，不能置于另一端的原因是________． ②將開關(guān)向________(填“c”或“d”)端閉合，緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，直至________． (4)保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，將開關(guān)向另一端閉合，報(bào)警系統(tǒng)即可正常使用． 【答案】 (1)連線如圖所示 (2)R2 (3)①650.0 b 接通電源后，流過報(bào)警器的電流會(huì)超過20 mA，報(bào)警器可能損壞 ②c 報(bào)警器開始報(bào)警 【解析】 (1)電路如圖所示． (2)在室溫下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，已知U約為18 V，Ic約為10 mA；流過報(bào)警器的電流超過20 mA時(shí)，報(bào)警器可能損壞，可知外電阻的取值范圍是20×10－3(18

61、)Ω＝900 Ω≤R≤10×10－3(18)Ω＝1800 Ω. 報(bào)警器的電阻是650.0 Ω，所以滑動(dòng)變阻器阻值的取值范圍在250 Ω到1150 Ω之間，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選R2. 9．【2016·北京卷】 (1)熱敏電阻常用于溫度控制或過熱保護(hù)裝置中．圖1為某種熱敏電阻和金屬熱電阻的阻值R隨溫度t變化的示意圖．由圖可知，這種熱敏電阻在溫度上升時(shí)導(dǎo)電能力________(選填“增強(qiáng)”或“減弱”)；相對(duì)金屬熱電阻而言，熱敏電阻對(duì)溫度變化的響應(yīng)更________(選填“敏感”或“不敏感”)． 圖1 【答案】增強(qiáng) 敏感 【解析】由題目圖像可知，隨溫度升高熱敏電阻的阻值明顯減小，所

62、以導(dǎo)電能力增強(qiáng)．又由圖像可知，隨溫度變化，熱敏電阻的電阻變化更明顯，所以更加敏感． 10．【2016·全國卷Ⅱ】 某同學(xué)利用圖(a)所示電路測量量程為2.5 V的電壓表V的內(nèi)阻(內(nèi)阻為數(shù)千歐姆)，可供選擇的器材有：電阻箱R(最大阻值99 999.9 Ω)，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值5 kΩ)，直流電源E(電動(dòng)勢3 V)，開關(guān)1個(gè)，導(dǎo)線若干． 實(shí)驗(yàn)步驟如下： 圖1 ①按電路原理圖(a)連接線路； ②將電阻箱阻值調(diào)節(jié)為0，將滑動(dòng)變阻器的滑片移到與圖(a)中最左端所對(duì)應(yīng)的位置，閉合開關(guān)S； ③調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表滿偏； ④保持滑動(dòng)變阻器滑片

63、的位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電壓表的示數(shù)為2.00 V，記下電阻箱的阻值． 回答下列問題： (1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選擇滑動(dòng)變阻器________(填“R1”或“R2”)． (2)根據(jù)圖(a)所示電路將圖(b)中實(shí)物圖連線． 圖1 (3)實(shí)驗(yàn)步驟④中記錄的電阻箱阻值為630.0 Ω，若認(rèn)為調(diào)節(jié)電阻箱時(shí)滑動(dòng)變阻器上的分壓不變，計(jì)算可得電壓表的內(nèi)阻為________Ω(結(jié)果保留到個(gè)位)． (4)如果此電壓表是由一個(gè)表頭和電阻串聯(lián)構(gòu)成的，可推斷該表頭的滿刻度電流為________(填正確答案標(biāo)號(hào))． A．100 μA B．250 μA C．500 μA D．1 mA 【答案】

64、 (1)R1 (2)連線如圖所示 (3)2520 (4)D 【解析】 (1)此實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理類比于半偏法測電表內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)，電壓表所在支路的總電壓應(yīng)該盡量不變化，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選最大阻值小的即選R1. 11．【2016·全國卷Ⅲ】 某同學(xué)用圖1中所給器材進(jìn)行與安培力有關(guān)的實(shí)驗(yàn)．兩根金屬導(dǎo)軌ab和a1b1固定在同一水平面內(nèi)且相互平行，足夠大的電磁鐵(未畫出)的N極位于兩導(dǎo)軌的正上方，S極位于兩導(dǎo)軌的正下方，一金屬棒置于導(dǎo)軌上且與兩導(dǎo)軌垂直． 圖1 (1)在圖中畫出連線，完成實(shí)驗(yàn)電路．要求滑動(dòng)變阻器以限流方式接入電路，且在開關(guān)閉合后，金屬棒沿箭頭所示的方向移動(dòng)． (2)為使

65、金屬棒在離開導(dǎo)軌時(shí)具有更大的速度，有人提出以下建議： A．適當(dāng)增加兩導(dǎo)軌間的距離 B．換一根更長的金屬棒 C．適當(dāng)增大金屬棒中的電流 其中正確的是________(填入正確選項(xiàng)前的標(biāo)號(hào))． 【答案】 (1)連線如圖所示 (2)AC (2)由動(dòng)能定理BIL·s＝2(1)mv2－0可知，要增大金屬棒離開導(dǎo)軌時(shí)的速度v，可以增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B、增大電流I、增大兩導(dǎo)軌間的距離L或增大導(dǎo)軌的長度s；但兩導(dǎo)軌間的距離不變而只是換一根更長的金屬棒后，等效長度L并不會(huì)發(fā)生改變，但金屬棒的質(zhì)量增大，故金屬棒離開導(dǎo)軌時(shí)的速度v減?。? 12．【2016·江蘇卷】 小明同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)探究某一金屬電

66、阻的阻值R隨溫度t的變化關(guān)系．已知該金屬電阻在常溫下的阻值約10 Ω，R隨t的升高而增大．實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，控溫箱用以調(diào)節(jié)金屬電阻的溫度． 實(shí)驗(yàn)時(shí)閉合S，先將開關(guān)K與1端閉合，調(diào)節(jié)金屬電阻的溫度，分別記下溫度t1，t2，…和電流表的相應(yīng)示數(shù)I1，I2，….然后將開關(guān)K與2端閉合，調(diào)節(jié)電阻箱使電流表的示數(shù)再次為I1，I2，…，分別記下電阻箱相應(yīng)的示數(shù)R1，R2，…. 圖1 (1)有以下兩種電流表，實(shí)驗(yàn)電路中應(yīng)選用________． A．量程0～100 mA，內(nèi)阻約2 Ω B．量程0～0.6 A，內(nèi)阻可忽略 (2)實(shí)驗(yàn)過程中，要將電阻箱的阻值由9.9 Ω調(diào)節(jié)至10.0 Ω，需旋轉(zhuǎn)圖中電阻箱的旋鈕“a”“b”“c”，正確的操作順序是________． ①將旋鈕a由“0”旋轉(zhuǎn)至“1” ②將旋鈕b由“9”旋轉(zhuǎn)至“0” ③將旋鈕c由“9”旋轉(zhuǎn)至“0” (3)實(shí)驗(yàn)記錄的t和R的數(shù)據(jù)見下表： 溫度t(℃) 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 阻值R(Ω) 9.6 10.4 11.1 12.1 12.8 請根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在方格紙上作