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：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。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)、 。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。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。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】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= 。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：开关处于断开状态，电容 C2 的电量大于 C1 的电量开关处于断开状态，电容 C1 的电量大于 C2 的电量开关处于接通状态，电容 C2 的电量大于 C1 的电量开关处于接通状态，电容 C1 的电量大于 C2 的电量A. B. C. D.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，I 2变大C. I1变小，I 2变大D. I1变小，I 2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，U 2变小B. U1变大，U 2变大C. U1变小，U 2变小D. U1变小，U 2变 大电路故障检测类例 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 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。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：令 B 端的双线断开，在 A 处测出双 线两端间的电阻RA；令 A 端的双线断开，在 B 处测出双 线两端的电阻RB；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。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=10，固定 电 阻 R=90，R0 是可变电阻，在 R0 由零增加到 400 的过程中，求：可变电阻 R0 上消耗热功率最大的条件和最大的热功率。电池的内电阻 r 和固定电阻 R 上消耗的最小热功率之和。授课教师 曾文军2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？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：内因：导体内部有自由电荷；外因：导体两端有电压(2)方向：微观：正电荷定向移动的方向 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=qt 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 AB， 负离子定向移动形成的电流方向为 BAB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 AB，电流大小为tenI1D溶液内电流方向从 AB， 电流大小为 tenI212、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 4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 UI 特性曲线如图所示L 2 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 W5、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=UCD2 B当接上负载 R 时，输出电压 UABr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，授课教师 曾文军3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 ；(2)电源内部损耗的电功率 P 内 (3)电源的效率 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：A2W、0.5； B4W、2 ； C2W、1； D6W、2 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=22，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=2，R2=R3=4，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，R 2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=1.0；电阻Rl=10，R2=10，R3=30，R4=35；电容器的电容 C=100F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，R 2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 ( )AI1增大，I 2不变 ，U 增大 BI 1减小， I2增大，U 减小CI1增大，I 2减小，U 增大 DI 1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AI变大，U 变小BI变大，U 变大CI变小，U 变大DI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减小D、质 点 P 将向上运 动5、如 图所示，A 为 理想电流表，V l和 V2为理想电压表，R