电路高中物理电路经典例题.doc

《电路高中物理电路经典例题.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电路高中物理电路经典例题.doc（32页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、.-.word.zl-在许多精细的仪器中，如果需要较准确地调节某一电阻两端的电压，常常采在许多精细的仪器中，如果需要较准确地调节某一电阻两端的电压，常常采用如下图的电路用如下图的电路.通过两只滑动变阻通过两只滑动变阻器器R R1 1和和R R2 2对一阻值对一阻值为为500500 左右的电左右的电阻阻R R0 0两端电压进展粗调和微调两端电压进展粗调和微调.两个滑动变阻器的最大阻值分别两个滑动变阻器的最大阻值分别为为200200 和和1010 .关于滑动变阻器关于滑动变阻器 R1R1、R2R2 的连接关系和各自所起的作用，以下说确的是的连接关系和各自所起的作用，以下说确的是 B BA.A.取取

2、 R1=200R1=200 ，R2=10R2=10 ，调节，调节 R1R1 起粗调作用起粗调作用B.B.取取 R1=10R1=10 ，R2=200R2=200 ，调节，调节 R2R2 起微调作用起微调作用C.C.取取 R1=200R1=200 ，R2=10R2=10 ，调节，调节 R2R2 起粗调作用起粗调作用D.D.取取 R1=10R1=10 ，R2=200R2=200 ，调节，调节 R1R1 起微调作用起微调作用滑动变阻器的分压接法实际上是变阻器的一局部与另一局部在跟接在分压电路滑动变阻器的分压接法实际上是变阻器的一局部与另一局部在跟接在分压电路中的电阻并联之后的分压中的电阻并联之后的分压

3、，如果并联的电阻较大如果并联的电阻较大，那么并联后的总电阻接近变阻那么并联后的总电阻接近变阻器器“另一局部的电阻值，根本上可以看成变阻器上两局部电阻的分压另一局部的电阻值，根本上可以看成变阻器上两局部电阻的分压.由此可由此可以确定以确定 R1R1 应该是阻值较小的电阻，应该是阻值较小的电阻，R2R2 是阻值较大的电阻，且与是阻值较大的电阻，且与 R1R1 的一局部并的一局部并联后对改变电阻的影响较小，故起微调作用，因此选项联后对改变电阻的影响较小，故起微调作用，因此选项 B B 是正确的是正确的.如下图，把两一样的电灯分别拉成甲、乙两种电路，甲电路所加的电压为如下图，把两一样的电灯分别拉成甲、

4、乙两种电路，甲电路所加的电压为 8V8V，.-.word.zl-乙电路所加的电压为乙电路所加的电压为 14V14V。调节变阻器。调节变阻器 R R1 1和和 R R2 2使两灯都正常发光，此时变阻器使两灯都正常发光，此时变阻器消耗的电功率分别为消耗的电功率分别为 P P甲甲和和 P P乙乙，以下关系中正确的选项是，以下关系中正确的选项是 a a A AP P甲甲 P P乙乙B BP P甲甲P P乙乙C CP P甲甲=P P乙乙D D无法确定无法确定一盏电灯直接接在电压恒定的电源上一盏电灯直接接在电压恒定的电源上，其功率是其功率是 100100 W.W.假设将这盏灯先接假设将这盏灯先接一段很长的

5、导线后一段很长的导线后，再接在同一电源上再接在同一电源上，此时导线上损失的电功率是此时导线上损失的电功率是 9 9 WW，那么那么此电灯的实际功率将此电灯的实际功率将()A.A.等于等于 9191 WWB.B.小于小于 9191 WWC C大于大于 9191 WWD.D.条件缺乏，无法确定条件缺乏，无法确定解析：加接长导线后，电路的总电阻增大，由解析：加接长导线后，电路的总电阻增大，由 P=P=知，电路的总功率知，电路的总功率减小，将小于减小，将小于 100100 WW，所以电灯的实际功率将小于，所以电灯的实际功率将小于 9191 W.W.选项选项 B B 正确正确.答案：答案：B B.-.w

6、ord.zl-如下图的电路中如下图的电路中，电阻电阻R R1 1=1=1，R R2 2=2=2，R R3 3=3=3，在在A A、B B间接电源间接电源，S S1 1、S S2 2都翻开都翻开，此时电阻此时电阻R R1 1、R R2 2、R R3 3消耗的功率之比消耗的功率之比P P1 1：P P2 2：P P3 3=；当当 S S1 1、S S2 2都都闭合时，电阻闭合时，电阻R R1 1、R R2 2、R R3 3消耗的功率之比消耗的功率之比P P1 1：P P2 2：P P3 3=。1：2 2：3 3；6 6：3 3：2 2当当 S1S1、S2S2 都翻开时都翻开时，R1R1、R2R2、

7、R3R3 相互串联相互串联，那么那么 P1P1：P2P2：P3=P3=R1R1：R2R2：R3R31 1：2 2：3 3；当当 S1S1、S2S2 都闭合时都闭合时，R1R1、R2R2、R3R3 相互并联相互并联，P1P1：P2P2：P3=1/R1P3=1/R1：1/R21/R2：1/R3=61/R3=6：3 3：2 2。1010。解析解析：在用电器能正常工作的情况下在用电器能正常工作的情况下，使其消耗的电能最少使其消耗的电能最少.利用串利用串、并联电路的特点，可以进展求解并联电路的特点，可以进展求解.两只灯泡的铭牌上标出的数值不同，那么说明两只灯泡的铭牌上标出的数值不同，那么说明两个灯泡的电

8、阻不同，其中两个灯泡的电阻不同，其中 L1L1 的电阻比的电阻比 L2L2 的电阻大，故当串联时，的电阻大，故当串联时，L1L1 分的电分的电压要比压要比 L2L2 大大，故让它们都能正常工作的话绝对不可能串联故让它们都能正常工作的话绝对不可能串联.假设使它们都分得电假设使它们都分得电压为压为 110V110V，那么必须使，那么必须使 L1L1 与滑动变阻器相并联，再与与滑动变阻器相并联，再与 L2L2 相串联，故相串联，故 C C 选项是选项是正确的正确的.答案：答案：C C如下图电路如下图电路，电路两端电压恒定电路两端电压恒定，设设 S S 闭合前闭合前 R2R2 消耗功率为消耗功率为 P

9、1P1，S S 闭合闭合后后 R2R2 消耗功率为消耗功率为 P2P2，P2=2P1P2=2P1，那么，那么 R1R1R2R2 为为()A.2A.21 1B.B.1 1C.1C.12 2.-.word.zl-D.(D.(-1)-1)1 1D D解析：解析：S S 闭合前，闭合前，R2R2 消耗的功率消耗的功率 P1=I2R2=P1=I2R2=S S 闭合后，构成了闭合后，构成了 R1R1 的短路，的短路，R2R2 消耗的功率消耗的功率P2=2P1P2=2P1由由得得 R12+2R1R2-R22=0R12+2R1R2-R22=0即即 R1=(R1=(-1)R2-1)R2所以所以，应选项，应选项

10、D D 正确正确.如下图的电路中如下图的电路中，U=12VU=12V，滑动变阻器滑动变阻器 ABAB 的总电阻为的总电阻为 4242，现要使标着现要使标着“6V6V 1.8W1.8W的灯泡的灯泡 L L 正常发光正常发光，那么那么 A A、P P 间的电阻应为多少？此时滑动变阻间的电阻应为多少？此时滑动变阻器上消耗的功率多大？器上消耗的功率多大？.-.word.zl-灯泡的电阻灯泡的电阻 R=U2/P=62/1.8=20R=U2/P=62/1.8=20 设设 BPBP 间的电阻为间的电阻为 x x，由题意得由题意得并联局部电阻与并联局部电阻与 APAP 间电阻相等，那么间电阻相等，那么 424

11、2x=20 x/x=20 x/20+x20+x解得解得 x=30 x=30 所以所以 A AP P间的电阻为间的电阻为 1212。6 6 分分2 2此时此时 P P 滑滑=62/12=62/12+62/30=4.2W62/30=4.2W 4 4 分分.-.word.zl-.-.word.zl-.-.word.zl-.-.word.zl-闭合电路欧姆定律典型例题闭合电路欧姆定律典型例题 例例 1 1 电动势和电压有些什么区别？.-.word.zl-答答 电动势和电压虽然具有一样的单位，但它们是本质不同的两个物理量.1它们描述的对象不同：电动势是电源具有的，是描述电源将其他形式的能量转化为电能本领

12、的物理量，电压是反映电场力做功本领的物理量.2物理意义不同：电动势在数值上等于将单位电量正电荷从电源负极移到正极的过程中，其他形式的能量转化成的电能的多少；而电压在数值上等于移动单位电量正电荷时电场力作的功，就是将电能转化成的其他形式能量的多少.它们都反映了能量的转化，但转化的过程是不一样的.例例 2 2电动势为 2V 的电源跟一个阻值 R=9的电阻接成闭合电路，测得电源两端电压为 1.8V，求电源的电阻见图.分析分析 电源两端的电压就是路端电压，由于外电路仅一个电阻，因此也就是这个电阻两端的电压.可由局部电路欧姆定律先算出电流，再由全电路欧姆定律算出电阻.解解 通过电阻 R 的电流为.-.w

13、ord.zl-由闭合电路欧姆定律 E=U+Ir，得电源电阻 说明说明 由于电动势等于、外电路上电压之和，而通过、外电路的电流又处处一样，因此也可以根据串联分压的关系得 例例 3 3 把电阻 R1接到电阻等于 1的电源两端，测得电源两端电压为 3V.如果在电阻 R1上串联一个 R2=6的电阻，再接到电源两端，测得电源两端电压为 4V.求电阻 R1的阻值.分析分析 两次在电源两端测得的都是路端电压，将两次所得结果代入闭合电路的欧姆定律，可得两个联立方程，解此联立方程即得 R1的大小。解解 设电源电动势为 E，阻为 r.根据闭合电路欧姆定律可知，前、后两次的路端电压分别为.-.word.zl-即 R

14、127R1-18=0，取合理值得 R1=2另一解 R1=-9舍去.例例 4 4 四个小灯连接成如下图电路，合上电键 S，各灯均正常发光.假设小灯 L4灯丝突然烧断，那么其余各灯亮度的变化情况是 A.L1变亮，L2L3均变暗B.L1变暗，L2L3均变亮C.L1变暗，L2熄灭，L3变亮D.L1L2变亮，L3变暗.-.word.zl-分析分析 由于 L4开路引起的一系列变化为：L4开路R总I总U端I1L1变亮I3=I总I1L3变暗U3=I3R3U2=U端U3L2变亮.答答 D.例例 5 5如下图的电路中，当可变电阻 R 的值增大时 A.ab 两点间的电压 Uab增大.B.ab 两点间的电压 Uab减

15、小.C.通过电阻 R 的电流 IR增大.D.通过电阻 R 的电流 IR减小.-.word.zl-分析分析 可变电阻 R 的阻值增大ab 并联局部的电阻增大整个外电路总电阻增大电路的总电流 I 减小电路上电压U=Ir和电阻 R1上的电压U1=IR1都减小ab 并联局部的电压增大Uab=E-减小IR=I-I2.答答 A、D.说明说明 当电路中某一局部电阻变化时，整个电路各处的电压、电流都会受到影响，可谓“牵一发而动全身.分析时，应抓住全电路中电源电动势和阻不变的特点，从总电流的变化顺次推理.如果只从孤立的局部电路考虑，R 增大时，Uab也增大，将无法判断通过 R 的电流的变化情况.例例 6 6 如

16、下图的电路中，电源由 4 个一样的电池串联而成.电压表的电阻很大.开关 S 断开时，电压表的示数是 4.8V，S 闭合时，电压表的示数是 3.6V.R1=R2=4，求每个电池的电动势和电阻.-.word.zl-分析分析 S 断开和闭合，电压表测得的都是路端电压，亦即分别是外电阻 R2和R1R2上的电压.据此，由闭合电路欧姆定律即可列式求解.解解 设电池组的总电动势是 E，总电阻是 r.S 断开和闭合时，电路的总电流分别为I1和 I2.根据闭合电路欧姆定律，有关系式代入题中数据，得两式相比，得代入式后得.-.word.zl-E=7.2V.设每个电池的电动势为 E0，阻 r0，由串联电池组的特点，

17、得 例例 7 7 图 1 所示的电路中，R1=3，R2=6，R3=6，电源电动势 E=24V，阻不计.当电键 S1、S2均开启和均闭合时，灯泡 L 都同样正常发光.1写出两种情况下流经灯泡的电流方向：S1、S2均开启时；S1、S2均闭合时.2求灯泡正常发光时的电阻 R 和电压 U.分析分析 画出 S1、S2均开启和闭合时的等效电路图图 2，即可判知电流方向.灯泡 L 能同样正常发光，表示两情况过灯泡的电流一样.-.word.zl-解解 1S1、S2均开启时，流经灯泡的电流方向从 ba；S1、S2均闭合时，流经灯泡的电流方向从 ab.其等效电路分别如图 2 所求.2设灯泡的电阻为 R.S1、S2

18、均开启时，由全电路欧姆定律得流过灯泡的电流S1、S2均闭合时，由全电路欧姆定律和并联分流的关系得流过灯泡的电流两情况中，灯泡 L 同样正常发光，表示I1=I2，即.-.word.zl-解得灯泡正常发光时的电压由等效电路图根据串联分压得 例例 8 8 四节干电池，每节电动势为 1.5V，阻为 0.5，用这四节干电池组成串联电池组对电阻 R=18的用电器供电，试计算：1用电器上得到的电压和电功率；2电池组的电压和在电阻上损失的热功率.分析分析 根据串联电池组的特点和全电路欧姆定律算出电路中的电流，即可由局部电路欧姆定律和电功率公式求出结果.解解 电路如下图.串联电池组的电动势和阻分别为E=nE0=

19、41.5V=6V，.-.word.zl-rnr040.52.根据闭合电路欧姆定律，得电流1用电器上得到的电压和电功率分别为UR=IR=0.318V=5.4V，PRURI=5.40.3W=1.62W.2电池组的电压和电阻上的热功率分别为UrIr0.32V0.6V，PrI2r0.322W0.18W.说明说明 1此题也可以不必算出电流，直接由、外电阻的分压比2电池的总功率P总=IE=0.36W=1.8W，.-.word.zl-而 PRPr=1.62W0.18W=1.8W=P总.这正是能的转化和守恒在全电路上的反映.3闭合电路欧姆定律，实质是能的转化和守恒在电路中的反映.由EI=U+Ir，可得I=UI

20、I2r 或 EIt=UItI2rt.式中 EI 是电源每秒向电路提供的能量，即电源的总功率EIt 是电源在时间 t 提供的能量；I2r 是电源阻上的热功率I2rt 是电源阻在时间 t 产生的热量，UI就是电源对外输出的功率，也就是转化为其他形式能的功率UIt 就是电源对外做的功，即转化为其他形式的能量.例例 9 9在图 1 的电路中，电池的电动势 E=5V，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：.-.word.zl-1可变电阻 R0上消耗热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.分析分析 根据焦

21、耳定律，热功率 P=I2R，阻 r 和 R 都是固定电阻，电流最小时，其功率也最小.对可变电阻 R0，那么需通过热功率的表达式找出取最大值的条件才可确定.解解 1电池中的电流可变电阻 R0的消耗的热功率为了求出使 P 取极大值的条件，对上式作变换.-.word.zl-2在电池阻 r 和固定电阻 R 上消耗的热功率为当 R0调到最大值 400时，P有最小值，其值为 说明说明 根据电源输出功率最大的条件，如把题中固定电阻“藏在电源部，即等效阻 r=rR图 2，于是立即可知，当 R0=r=rR=100时，输出功率即R0上消耗的功率最大，其值为这种等效电源的方法称等效电压源定理在电路中很有用.对于外电

22、路中的固定电阻，那么通过它的电流越小，消耗的功率越小.-.word.zl-例例 1010有 N=32 个一样的电池，每个电池的电动势均为 E=1.5V.阻均为 r0=1.用这些电池如何组合，才能使外电路中阻值 R=2的用电器得到最大的电流？分析分析 如把 32 个电池全部串联，电池组的电动势增大了，但阻也同时增大；如全部并联，电池组的电阻小了，但电动势仍为 1.5V.为了兼顾到既增大电动势，又减小电阻，应采用混联电池组的供电电路.解解 设将 n 个电池串联，再组成 m 组并联，使 N=nm，电路如下图.这个混联电池组的总电动势和总阻分别为根据闭合电路欧姆定律，得外电阻中的电流为因 n2m=2N

23、=64=常数，由数学知识知，当 n=2m 时，n2m有最小值，那么 I 有最大值.所以，应取 m=4，n=8，代入上式得电流的最大值为.-.word.zl-说明说明 上面是根据两数的和积关系，直接求出了电流取最大值的条件.一般情况下，可用配方法计算.因式中分母显然，当 nr0-mR=0 时，nr0mR 有最小值，那么 I 有最大值.由此得到外电路中电流取最大值的条件为即电池组的总阻等于外电阻时，外电路中电流最大.R2，r01，代入上式得：n2m，n8，m4.这样计算，虽较为繁复，但由此得到一个普遍的结论是十分有价值的.例例 1111如下图电路，E=10V，R1=4，R2=6电池阻不计，C1=C

24、2=30F，先闭合开关 K，待电路稳定后再断开 K，求断开 K 通过电阻 R1的电量。.-.word.zl-误解一误解一 K 闭合时有K 断开，电路中无电流，那么电容器 C1不再带电，流过 R1的电量即 Q1=1.810-4C。K 断开时，Uc1=E=10(V)，此时 C1带电 Q1=C1Uc1=310-4(C)，那么流过 R1的电量Q=Q1-Q1=1.210-4C。.-.word.zl-由于 C2被 K 短路，其两端电压 Uc2=0。K 断开时，由于电路中无电流，故Uc1=Uc2=E=10(V)。电容器 C2上增加的电量为Q2=C(Uc2-0)=3010-610=310-4(C)；电容器 C

25、1上增加的电量为Q1=C(Uc1-Uc1)=3010-6(10-6)=1.210-4(C)。通过 R1的电量为：Q=Q1+Q2=1.210-4+3010-4=4.210-4C。错因分析与解题指导错因分析与解题指导 误解原因是对含有电容器的电路的连接关系不熟悉，弄不清电容器上是不是有电压或者不会计算这个电压。误解一 以为电路断开，电容器上便没有了电压，不再带电；误解二虽知道 K 断开后 C1直接接于电源两端，但却看不出 C2也同样如此，因此全部运算撇开了 C2导致错误。作此类题一般要注意：.-.word.zl-1由于电容器所在支路无电流通过，即使该支路中有电阻，其上也无电压降，电容器两端的电压即

26、该支路两端的电压。2当电容器和电阻并联接入电路时，电容器两极板间电压跟与其并联的电阻两端的电压相等。3在计算电容器带电量的同时，还要注意其极板带电的正负。例例 1212如图 1 所示电路中，电源电动势 E=6V，电阻不计；电阻 R1=R2=6，R3=12，R4=3，R5=0.6。试求通过 R5的电流强度。分析分析 此题外表上看是一个非平衡电桥电路，要求出 R5中流过的电流，超出了中学知识的围。但是我们把除 R5以外的电路等效为另一个复杂的电源，并且能找到一种形式以计算出这个等效电源的电动势及电阻，那么就可以求出通过 R5的电流了。解题步骤如下：第一步把电路的 ab 连续开，并把它看成是等效电源

27、的两个极、求出 ab 两点间的电势差就是这个等效电源的电动势，即 Uab=E.-.word.zl-第二步，把电路的 ab 间短路，求出 ab 间的电流，此电流就是等效电源的短路电流 I0，根据恒定电流的特点，I0=I1-I2。I0与等效电源的电动势 E，阻 r的关系为，求出 E和 I0后，即可求出 r。第三步，把 R5接在 ab 间，即 R5为等效电路电路的外电阻，根据全电路欧姆定律，即可求出 I5的值。解答解答 1.求等效电源的电动势ab 连续开时，电路如图 2，根据串联分压的特点以电源正极为零电势点，那么 Ua=-3V,Ub=-4.8V，UaUba 端为等效电源的正极，b 端为负极E=Ua

28、b=Ua-Ub=-3-(-4.8)=1.8(V).-.word.zl-2.求等效电源的短路电流和等效阻ab 间短路时，电路如图 3短路电流 I0=I1-I2 说明说明.-.word.zl-等效方法是在物理分析中应用得最广泛的方法之一，例如“等效电路、“合力与分力、“等效切割长度电磁感应等。它在具体问题中应用的关键是：确定等效的物理量，找出具有这种等效性质的代换形式。本例采用的是一种等效电源的方法，利用此方法，还可求解不少复杂的电路问题。例例 1313如图 1 所示的电路中，电源电压 U=6V，R1=1，R2=2，C1=1F，C2=2F，当开关 K 第一次闭合后，通过开关 K 的总电量是多少？分

29、析分析 K 第一次闭合前，电路构造是 R1与 R2串联，C1与 C2串联，然后并联在电压为 U 的电路中，根据电阻串联，电流相等，电容串联电量相等的特点可求出UR1、UR2、UC1、UC2，然后采用电势分析法，比拟 M、N 两点电势的上下，从而确定，K 闭合后 MN 间电流的方向，以及 UC1和 UC2的值，进而求出 C1和C2在 K 闭合前后所带电量的变化量，最后根据电量变化量求出通过 K 的总电量 解答解答.-.word.zl-由12解得 U1=4V，U2=2VQ1=Q2=Q=C1U1=110-64=410-6C由34得，UR1=2V，UR2=4VQ1=C1U1=110-62=210-6C

30、Q2=C2U2=210-62=810-6CQ1=Q1-Q1=410-6-210-6=210-6CQ2=Q2-Q2=810-6-410-6=410-6C通过 K 的总电量Q=Q1+Q2=2+410-6C=610-6C 说明说明.-.word.zl-1.关于两个电容器串联时，每个电容器极板所带电量相等，可从置于静电场中的导体发生静电感应现象当处于静电平衡时导体上出现等量导种电荷来理解。2.开关 K 闭合前后，M 点电势不变，N 点电势升高的问题，是由于 K 闭合后，C1和 C2极板上的电量发生变化而引起的，最后稳定时，假设以 A 点电势为参考点，设 UA=0 那么 K 闭合前后 N 点电势 UN从-4V 升高到-2V,U1=UA-UN=0-(-2V)=2V,U2=UN-UB=-2V-(-6V)=4V。