2010年高考物理二轮考点典型例题解析专题辅导7doc--高中物理 .doc
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1、 永久免费组卷搜题网2010年高考物理二轮考点典型例题解析专题辅导7高三高考二轮复习-07稳恒电流稳恒电流典型例题解析(一)稳恒电流这一章的特点是知识点多,实验多,联系实际的问题多。欧姆定律、电阻定律、电路中的能量守恒定律是本章的基本规律。从近年来高考的命题来看,有如下的内容或题型出现的频度较高,值得注意。(1)电路的简化:对于一个复杂的电路,画出等效电路图,是一项基本功,也是电路分析和计算的基础。(2)动态直流电路的分析:电路中某些元件(如滑线变阻器的阻值)的变化,会引起电流、电压、电阻、电功率等相关物理量的变化,解决这类问题涉及到的知识点多,同时还要掌握一定的思维方法,在近几年高考中已多次
2、出现。(3)非纯电阻电路的分析与计算。非纯电阻电路是指电路含有电动机、电解槽等装置,这些装置的共同特点是可以将电能转化为机械能、化学能等其他形式的能量。这是近几年高考命题的一个冷点,但有可能成为今年高考的热点。(4)稳态、动态阻容电路的分析与计算。此类问题往往较难,但却是高考考查的重点,几乎是年年必考。由于此类问题能够考查考生理论联系实际的能力,对灵活运用知识的能力要求较高,所以可能成为近几年考查重点。二. 夯实基础知识(一)电流的形成、电流强度。1. 电流的形成:电荷定向移动形成电流(注意它和热运动的区别)。2. 形成电流条件:(1)存在自由电荷;(2)存在电势差(导体两端存在电热差)。3.
3、 电流强度:I=q/t(如果是正、负离子同时定向移动形成电流,q应是两种电荷量和)4. 注意:I有大小,有方向,但属于标量(运算法则不符合平行四边形定则),电流传导速率就是电场传导速率不等于电荷定向移动的速率(电场传导速率等于光速)。 (二)部分电路欧姆定律。1. 公式I=U/R,U=IR,R=U/I。2. 含义:R一定时,IU,I一定时,UR;U一定时,Il/R。(注意:R与U、I无关)3. 适用范围:纯电阻用电器(例如:适用于金属、液体导电,不适用于气体导电)。4. 图象表示:在R一定的情况下,I正比于U,所以IU图线、UI图线是过原点的直线,且R=U/I,所以在IU图线中,R=cot=1
4、/k斜率,斜率越大,R越小;在UI图线中,R=tan=k斜率,斜率越大,R越大。注意:(1)应用公式I=U/R时,各量的对应关系,公式中的I、U、R是表示同一部分电路的电流强度、电压和电阻,切不可将不同部分的电流强度、电压和电阻代入公式。(2)I、U、R各物理量的单位均取国际单位,I(A)、U(V)、R();(3)当R一定时,IU;I一定时,UR;U一定时,I1/R,但R与I、U无关。(三)电阻定律1. 公式:R=L/S(注意:对某一导体,L变化时S也变化,LS=V恒定)2. 电阻率:=RS/L,与物体的长度L、横截面积S无关,和物体的材料、温度有关,有些材料的电阻率随温度的升高而增大,有此材
5、料的电阻率随温度的升高而减小,也有些材料的电阻率几乎不受温度的影响,如锰铜和康铜,常用来做标准电阻,当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率突然减小到零,这种现象叫超导现象。(四)电功、电功率、电热。1. 电功:电流做的总功或输送的总电能为W=qU=IUt,如果是纯电阻电路还可写成W=U2t/R=I2Rt2. 电热:Q=I2Rt,如果是纯电阻电路还可写成Q=IUt=U2t/R3. 电功和电热关系:(1)纯电阻电路,电功等于电热;(2)非纯电阻电路,电功大于电热,即UIt=Q+E其它能。4. 电功率:P=W/t=IU,如果是纯电阻电路还可写成P=I2R=U2/R。5. 额定功率:即是用电器正
6、常工作时的功率,当用电器两端电压达到额定电压Um时,电流达到额定电流Im,电功率也达到额定功率Pm,且Pm=ImUm,如果是纯电阻电器还可写成Pm=U2m/R=I2mR(Pm、Um、Im、R四个量中只要知两个量,其它两个量一定能计算出)。(五)简单串、并、混联电路及滑线变阻器电路1. 串联电路(1)两个基本特点: U=U1+U2+U3+, I=I1+I2+I3(2)三个重要性质: R=R1+R2+R3+; U/R=U1/R1=U2/R2=U3/R3; P/R=P1/R1=P2/R2=Pn /Rn=I22. 并联电路(1)两个基本特点: U=U1=U2=U3=; I=I1+I2+I3(2)三个重
7、要性质: 1/R=1/R1+1/R2+1/R3+, IR=I1R1=I2R2=I3R3=InRn=U; PR=P1R1=P2R2=P3R3=Pn Rn=U2。其中应熟记:n个相同电阻R并联,总电阻R总R/n;两个电阻R1、R2并联,总电阻R总R1R2/(R1+R2),并联电路总电阻小于任一支路电阻;某一支路电阻变大(其它支路电阻不变),总电阻必变大,反之变小;并联支路增多,总电阻变小,反之增大。(六)闭合电路欧姆定律1. 三种表达式:(1)I=E/(R+r);(2)E=U外+U内;(3)U端EIr2. 路端电压U和外电阻R外关系:R外增大,U端变大,当R外(断路)时,U端E(最大);R外减小时
8、,U外变小,当R外0(短路)时,U端0(最小)。3. 总电流I和外电阻R外关系:R外增大,I变小,当R外时,I0;R外减小时,I变大,当R外0时,IE/r(最大)。(电源被短路,是不允许的)4. 几种功率:电源总功率P总EI(消耗功率); 输出功率P输出U端I(外电路功率);电源损耗功率P内损I2r(内电路功率);线路损耗功率P线损I2R线。【典型例题】问题1:会对电路进行简化。对一个复杂的电路,画出等效电路图,是一项基本功,也是电路分析和计算的基础。在复杂电路中,当导体间串、并联的组合关系不很规则时,要进行电路的简化,简化电路方法较多,这里介绍两种常用的方法:(1)分支法;(2)等势法。(1
9、)分支法:以图1(甲)为例:第一支线:以A经电阻R1到B(原则上以最简便直观的支路为第一支线)。第二支线:以A经由电阻R2到C到B。第三支线:以A经电阻R3到D再经R4到B。以上三支线并联,且C、D间接有S,简化图如图1(乙)所示。(2)等势法:以图2为例。设电势A高B低,由A点开始,与A点等势的点没有,由此向下到C点,E点与C点等势,再向下到D点,F、B点与D点等势,其关系依次由图3所示。(3)注意: 对于复杂电路的简化可交替用分支法和等势法; 理想的电流表可视作短路; 理想的电压表和电容器可视作断路; 两等势点间的电阻可省去或视作短路。问题2:会分析动态电路的有关问题电路中局部的变化会引起
10、整个电路电流、电压、电功率的变化,“牵一发而动全身”是电路问题的一个特点。处理这类问题常规思维过程是:首先对电路进行分析,然后从阻值变化的部分入手,由串、并联规律判断电路总电阻变化情况(若只有有效工作的一个电阻阻值变化,则不管它处于哪一支路,电路总电阻一定跟随该电阻变化规律而变),再由全电路欧姆定律判断电路总电流、路端电压变化情况,最后再根据电路特点和电路中电压、电流分配原则判断各部分电流、电压、电功率的变化情况。为了快速而准确求解这类问题,同学们要熟记滑线变阻器常见三种接法的特点:第一种:如图4所示的限流式接法。RAB随pb间的电阻增大而增大。第二种:如图5所示分压电路,电路总电阻RAB等于
11、AP段并联电阻RaP与PB段电阻RbP的串联。当P由a滑至b时,虽然Rap与Rpb变化相反,但电路的总电阻RAB持续减小;若P点反向移动,则RAB持续增大。证明如下:所以当Rap增大时,RAB减小;当Rap减小时,RAB增大。滑动头P在a点时,RAB取最大值R2;滑动头P在b点时,RAB取最小值。第三种:如图6所示并联式电路。由于两并联支路的电阻之和为定值,则两支路的并联电阻随两支路阻值之差的增大而减小;随两支路阻值之差的减小而增大,且支路阻值相差最小时有最大值,相差最大时有最小值。证明如下:令两支路的阻值被分为Ra、Rb,且Ra+Rb=R0,其中R0为定值。则可见,R/的确随Ra与Rb之差的
12、增大而减小,随差的减小而增大,且当相差最小时,R/有最大值,相差最大时,R/有最小值。此外,若两支路阻值相差可小至零,则R/有最大值R0/4。例1 如图6所示,R1=4,R2=5,R3=7,求P由a至b移动过程中,总电阻RAB如何变化?分析与解:依据上述并联式电路的特点,则立刻可知:P调至RaP=4时,RABmax=4, P调至a点时,RABmin=3,且P从a调至b时,RAB先增大后减小。例2 如图7所示,电灯A标有“10V,10W”,电灯B标有“8V,20W”,滑动变阻器的总电阻为6,当滑动触头由a端向b端滑动的过程中(不考虑电灯电阻的变化)A. 安培表示数一直减小,伏特表示数一直增大;B
13、. 安培表示数一直增大,伏特表示数一直减小C. 安培表示数先增大后减小,伏特表示数先减小后增大D. 安培表示数先减小后增大,伏特表示数先增大后减小。分析与解:可以求得电灯A的电阻RA=10,电灯B的电阻RB=3.2,因为,所以,当滑动触头由a向b端滑动的过程中,总电阻一直减小。即B选项正确。例3 如图8所示,由于某一电阻断路,致使电压表和电流表的示数均比该电阻未断时要大,则这个断路的电阻可能是( )A. R1 B. R2 C. R3 D. R4分析与解:此类问题的常规解法是逐个分析进行判断。若R1断路R总变大I总变小U端变大I2变大,即电流表示数变大,U端变大,I4变大U4变大,所以选项A正确
14、。 若R2断路,电流表示数为零,则B错 若R3断路,电压表示数为零,则C错 若R4断路R总变大I总变小U端变大,即电流表和R2串联后两端电压变大,则电流表示数变大;R4断路后,则电压表的内阻大,所以R3所在支路近似断路,则电压表示数此时也变大,即D正确。所以答案AD。例4 如图9所示电路,电源的电动势为E,内阻为r,R0为固定电阻,R为滑动变阻器。在变阻器的滑片由a端移向b端的过程中,电容器C所带的电量( )A. 逐渐增加B. 逐渐减小C. 先增加后减小D. 先减少后增加分析与解:由上述结论可知,在滑动变阻器的滑片由a端移向b端的过程中,图9所示电路的外电阻逐渐减小,根据闭合电路的欧姆定律可知
15、:通过电源的电流I逐渐增大,路端电压逐渐减小,加在电容器C上的电压逐渐减小,C为固定电容器,其所带电量逐渐减少,所以只有选项B正确。问题3:会求解三种功率的有关问题。例5 如图10所示,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从零增加到400的过程中,求:(1)可变电阻R0上消耗功率最大的条件和最大热功率(2)电池的电阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和分析与解:(1)可变电阻R0上消耗的热功率: 时,P0最大,其最大值:(2)当电流最小时,电阻r和R消耗的热功率最小,此时R0应调到最大400,内阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和为本题关键:写
16、出P0、P小表达式,进行数学变换。一定要养成先写表达式,再求极值的良好解题习惯,否则就容易出错,请同学们做一做例6。例6 有四个电源,电动势均相等,内电阻分别为1、2、4、8,现从中选择一个阻值为2的电阻供电,欲使电阻获得的电功率最大,则所选电源的内电阻为A. 1 B. 2 C. 4 D. 8正确答案为A。你做对了吗?例7 有四盏灯,接入如图11中,L1和L2都标有“220V、100W”字样,L3和L4都标有“220V、40W”字样,把电路接通后,最暗的灯将是A. L1 B. L2 C. L3 D. L4分析与解:正确答案是C,由它们的额定电压、额定功率可判断出:R1=R2R1R23并 P4P
17、1(P2+P3)(串联电路PR,而P3P2并联电路P1/R) L3灯最暗(功率最小)问题4:会解非理想电表的读数问题同学们在求非理想电压表或非理想电流表的读数时,只要将电压表看作电阻RV,求出RV两端的电压就是电压表的示数;将电流表看作电阻RA,求出通过RA的电流就是电流表的示数。例8 三个完全相同的电压表如图12所示接入电路中,已知V1表读数为8V,V3表的读数为5V,那么V2表读数为 。 分析与解:设三个完全相同的电压表的电阻均为R,通过的电流分别为I1、I2、I3,而由并联电路的规律有:I1=I2+I3,所以有=+,即有U1=U2+U3所以,=3V。例9 阻值较大的电阻R1和R2串联后,
18、接入电压U恒定的电路,如图13所示,现用同一电压表依次测量R1与R2的电压,测量值分别为U1与U2,已知电压表内阻与R1、R2相差不大,则( )A. U1+U2=U B. U1+U2UC. U1/U2=R1/R2D. U1/U2R1/R2分析与解:正确答案是B、C,电压表是个特殊的“电阻”,第一它的电阻Rv阻值较大;第二该“电阻”的电压是已知的,可以从表盘上读出,当把电压表与R1并联后,就等于给R1并联上一个电阻Rv,使得电压表所测的电压U1是并联电阻的电压,由于,所以U1小于R1电压的真实值,同理测量值U2也小于R2电压的真实值,因此U1+U2U,选项B正确。判断选项C、D的正确与否不能仅凭
19、简单地定性推理,要通过计算后获得。电压表与R1并联后,变成R并与R2串联,有:同理: 可知U1/U2=R1/R2 ,选项C正确。根据本题的结论可设计一个测量电阻的方法。例10 如图14所示,电阻R1、R2并联后接入电流恒定为I的电路。现用同一电流表依次测量通过R1、R2的电流,测量值分别为I1、I2,则I1/I2=R2/R1。即:电流一定时,并联的两电阻被同一电流表测量的电流值与电阻成反比。证明:当电流表电阻值RA小到可以忽略时,上述结论显然成立;当RA不可忽略时,用电流表测量哪一个电阻的电流时,就等于给这一电阻串联了一个电阻RA,使得电流表所测的电流是串联RA后的电流。因此,当电流表与R1串
20、联后,电路变成电阻(R1+RA)与R2并联,故有:,同理, 从而有问题5:会解含容电路含容电路问题是高考中的一个热点问题,在高考试题中多次出现。同学们要注意复习。1. 求电路稳定后电容器所带的电量求解这类问题关键要知道:电路稳定后,电容器是断路的,同它串联的电阻均可视为短路,电容器两端的电压等于同它并联电路两端的电压。例11 在图15所示的电路中,已知电容C=2F,电源电动势E=12V,内电阻不计,1263,则电容器极板a所带的电量为( )A. 810-6C B. 410-6CC. 410-6C D. 810-6C分析与解:电路稳定后,电容C作为断路看待,电路等价于R1和R2串联,R3和R4串
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