2022年高考物理恒定电流专题复习教案 .pdf

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1、学习必备欢迎下载2012 高考复习电学部分精讲精练恒定电流7 含电容、二极管电路的分析【课标要求】1 知道电容器的充放电特性，掌握电容器在直流电路中的作用和有关计算2知道二极管的单向导电性，会用多用电表测量二极管的正反向电阻【知识精要】电容器是一个储能元件，在直流电路中，电容器在充、放电时会形成充、放电电流当电路稳定后， 电容器相当于一个电阻无穷大的元件，与电容器串联的电路处于断路状态求解含电容器的直流电路问题的基本方法是：（1）确定电容器和哪个电阻关联，该电阻两端电压即为电容器两端电压；（2）当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时，此电路两端电压即为电容器两端电压；（3）对于较复杂电路，

2、需要将电容器两端的电势与基准点的电势比较后才能确定电容器两端的电压；电路中有关电容器的计算；（4）在充放电时，电容器两根引线上的电流方向总是相同的，所以要根据正极板电荷变化情况来判断电流方向；稳定状态时电容器相当于断路；（5）如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差； 如果变化前后极板带电的电性改变，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和。晶体二级管是用半导体材料制成的，它有两个极， 一个叫正极，一个叫负极，它的符号如右下图所示二极管是用两种不同类型的半导体材料采用一定的工艺方法紧压在一起，形成PN，因此具有单向导电性（如下图），二极管

3、的电学特性有别于电阻，其伏安特性不是线性的，这一点要特别注意。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页学习必备欢迎下载元件的判断：二极管具有单向导电性，正向电阻较小（几十欧），反向电阻很大（几十千欧几百千欧） 如果用欧姆表测得某两点间的正、反向阻值差别很大，那么这两点间应是连接了一只二极管如果用欧姆表测量某两点间，指针先是大幅偏转，阻值很小，然后指针缓缓返回，最后停在接近 “”的位置，那么这两点间应是连接了一个电容器，上述指针的偏转和变化是对电容器充电的过程总之，一定要了解这些典型器件的电学特性，这是判断的基础。【名师点拨

4、】二极管具有单向导电性，正向电阻较小（几十欧），反向电阻很大（几十千欧几百千欧） 如果用欧姆表测得某两点间的正、反向阻值差别很大，那么这两点间应是连接了一只二极管如果用欧姆表测量某两点间，指针先是大幅偏转，阻值很小，然后指针缓缓返回，最后停在接近 “”的位置，那么这两点间应是连接了一个电容器，上述指针的偏转和变化是对电容器充电的过程总之，一定要了解这些典型器件的电学特性，这是判断的基础例 1：如图所示,U=10V,电阻 R1=3,R2=2,R3=5电容器的电容C1=4F, C2=1F,求： 当 k 闭合时间足够长时, C1和 C2所带的电量各是多少? 然后把 k 断开， k 断开后通过R2的电

5、量是多少? 解析： k 闭合足够长时间后,电路达到稳定, R3两端电压为零所以 U1=UR2=R2U/(R1+R2) =4 V Q1=U1C1=1.6 10-5CU2=U=10 V , Q2=U2C 2=1 10-5C k 断开后, C1C2将通过 R1、R2、R3放电 ,至放电结束 ,通过 R2的电量Q=Q1+Q2=2.6 10-5 C点拨：含电容器的直流电路计算电量问题关键是先计算出它的两端的电压例 2：已知如图， R1=30 ，R2=15 ，R3=20 ，AB 间电压 U=6V ，A 端为正 C=2F ，为使电容器带电量达到Q =2 10- 6C，应将 R4的阻值调节到多大？解析：由于R

6、1和 R2串联分压，可知R1两端电压一定为4V，由电容器的电容知：为使C 的带电量为2 10-6C，其两端电压必须为1V，所以 R3的电C A U B R1R2R3+ 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页学习必备欢迎下载压可以为3V 或 5V因此 R4应调节到20 或 4两次电容器上极板分别带负电和正电点拨：还可以得出，当R4由 20逐渐减小的到4的全过程中，通过图中P 点的电荷量应该是4 10-6C，电流方向为向下例 3：如图所示， 电容器 C16F，C23F，电阻 R16 ，R23，当电键 K 断开时，A、B 两点

7、间的电压UAB？当 K 闭合时， 电容器 C1的电量改变了多少（设电压 U18 V）? 解析：在电路中电容C1、 C2的作用是断路，当电键K 断开时，电路中无电流， B、C 等电势， A、D 等电势，因此UABUDB18 V ，UABUACUDB 18V，K 断开时，电容器C1带电量为Q1C1UACC1UDC6 106 18 U1.08 104 C当 K 闭合时，电路R1、R2导通，电容器C1两端的电压即电阻R1两端的电压，由串联的电压分配关系得：UAC211RRUR12 V 此时电容器C1带电量为： Q1C1UAC7.2 105V 电容器 C1带电量的变化量为： QQ1Q1 3.6 105V

8、 所以 C1带电量减少了3.6 105C 点拨：电容器上的电量变化就是电容器极板上两个状态电量的变化例 4：如图所示，在A、B 两点间接一电动势为4V，内电阻为1的直流电源，电阻R1、 R2、R3的阻值均为4，电容器的电容为30F, 电流表的内阻不计，求：（1）电流表的读数；（2）电容器所带的电量；（3）断开电源后，通过R2的电量解析： （ 1）ArREI8 .03（2）CCIRCUQR53106 .93（3）断开电源， R1与 R2并联，与R3、C 构成放电回路所以通过R2的电量CQQ52108.42点评： 在弄清电路的结构的同时，必须搞清电容器电荷的流动路线（放电回路）精选学习资料 - -

9、 - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页学习必备欢迎下载例 5：(2011 淄博模拟 )把晶体二极管D 和电阻 R串联起来，连接成如（a）图所示的电路电源的电动势E=5.0V ，内电阻不计二极管两端的电压 U 与其中的电流I 的关系曲线（伏安特性曲线）如（b）图中实线所示，但为简单起见，可近似地看作直线，直线与横轴的交点E0=1.0V （见图中虚线） ，即二极管上所加电压UE0时， I 和 U 为线性关系，此二极管消耗的功率P 超过 4.0W 时将被烧坏（1）电阻 R 最小要多大才不致烧坏二极管？（2）在保证不致烧坏二极管的条件下，R 值为多

10、大时，输入给R 的功率最大，此功率最大值等于多少？解析： （ 1）由题意，二极管伏安特性曲线的方程可表示为：U=E0+R0I其中已知 E0=1.0V， R0值可由特性曲线直线段上某点的U 和 I 值得出，把A 点坐标（4V,6A）代入上式可得，R0=0.5 按题意，二极管消耗的功率应满足：P=UI 4.0W 由以上各式可得：U2.0V ,I2.0A 这表示，为了保证二极管正常工作而不致被烧坏，应使其工作在题图（b）中在直线段有 E-U=IR，已知： E=5.0V ，U2.0V ，I2A ，可得， R1.5 （2）假设二极管不被烧坏，R 的输入功率为P, 则有：RRREEP200由上式可得，当R

11、=R0=05时， P/有最大值：WREEP84020max可见，当 RR0时， P 随 R 的减小而增大，实际上，为了保证二极管不被烧坏，必须R1.5 R0在这个条件下，P/随 R 的减小而增大所以，WRRREEP62020max当 R=1.5时，是保证二极管不被烧坏的最大值点评：二极管是非线形元件，不能用欧姆定律， 但可根据分流关系分压关系来分析电路精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页学习必备欢迎下载【及时反馈】1判断正误：（1）二极管是根据PN 结的单向导电性制成的，因此二极管也具有单向导电性。（）（2）二极管的电

12、流-电压关系特性可知二极管四非线性元件。（）（3）用万用表识别二极管的极性时，若测得是二极管的正向电阻，那么标有 “+”号的测试棒相连的是二极管的正极，另一端是负极。（）2图中， E=10V，U1=U2=30UF,R1=4 ,R2=6, 电池内阻可忽略先闭合开关 K,待电路稳定后，再将K断开，则断开后流过电阻R1的电量为U。3在如图电路中，电键K1、K2、 K3、K4均闭合， U 是极板水平放置的平行板电容器，板间悬浮着一油滴P。断开哪一个电键后P 会向下运动 ? 4如下图所示黑盒中有一个单向导电元件，当其中电流沿箭头方向时，单向导通，其电阻为零；反之，则截止，反向电阻无穷大。还有两个阻值均为1 k ，的电阻，它们与黑盒的接线1、2、3 接成电路，用多用表的电阻挡对这三个接线柱间的电阻进行测量，得到的数据如表格所示，那么黑盒中的线路是图中的哪一个（）黑笔触点1 2 2 红笔触点2 3 1 表头读数0 0.52K1RK2R1C2C精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页学习必备欢迎下载（）（对）（）（对）（3）（错）2C4102.43 K3 4 C精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页