高中物理专题四电路的分析和计算复习学案新人教

四、电路的分析和计算
【知识回顾】
一、基本概念与基本规律
1.电流定义式：=I ；微观表达式：=I 。

2.电动势E ：描述电源把 的能转化为 本领的物理量。

定义式：=E ，其中W 表示 做功。

电源电动势等于电源没有接入电路时电源两级间的电压。

3.电阻：导体对电流的阻碍作用。

定义式=R ；决定式=R 。

4.欧姆定律：①内容：导体中的 跟导体两端的 成正比，跟导体的 成反比；②公式： ；③适用范围：
5.电功和电热：电功=W ；电热=Q （焦耳定律）
①对纯电阻电路，电功等于电热．电流流经纯电阻电路，消耗的电能全部转化为内能：==Q W = =
②对非纯电阻电路(如电动机和电解槽)，由于W>Q ，这时电功只能用UIt W =计算，电热只能用Rt I Q 2=计算。

6．电源的功率：①电源的功率P ：电源将其他形式的能转化为电能的功率．计算式：=P (普遍适用)；=P = (只适用于外电路为纯电阻的电路)．
②电源内阻消耗的功率r P =
③电源的输出功率R P = (普遍适用)；=R P = (只适用于外电路为纯电阻的电路)．
④P 外随R 变化的关系图象如图所示，当外电阻与内电阻相等时，输
出功率最大．
7.闭合电路的欧姆定律．
①E ＝U ＋Ur ；②I ＝E R ＋r
(I 与R 之间的关系)； ③U ＝E －Ir(U 与I 之间的关系)；④U ＝R R ＋r
E(U 与R 之间的关系)． 【考点分析】
考点一：电路的动态分析
例1.在如图3所示电路中，当滑动变阻器R3的滑片P 向b 端移动时
A ．电压表示数变大，电流表示数变小
B ．电压表示数变小，电流表示数变大
C ．电压表示数变大，电流表示数变大
D ．电压表示数变小，电流表示数变小 例2.如图所示，电池的电动势为
E ，内阻为r ，电阻R ＝r ，滑动变阻器的总阻值为2R ，电表为理想电表，在滑动变阻器的滑动片P 由a 向b 滑动的过程中，下列判断正确的是
A. 电压表示数最大值为E 2
B ．电源的输出功率一直减小
C ．电流表示数先增大后减小，电压表示数先减小后增大
D ．电流表示数在
E 4r ～E 2r
间变化 考点二：对伏安特性曲线的理解
例3.小灯泡通电后其电流I 随所加电压U 变化的图线如图5所示，P 为图线上一点，PN 为图线在P 点的切线，PQ 为U 轴的垂线，PM 为I 轴的垂线，则下列说法中错误
的是 A ．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大
B ．对应P 点，小灯泡的电阻为2
1I U R = C ．对应P 点，小灯泡的电阻为1
21I I U R -= D ．对应P 点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM 所围的面积
考点三：电路中的功率及效率问题
例4.一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220 V 的交流电源上 (其内电阻可忽略不计)，均正常
工作．用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0 A ，通过洗衣机电动机的电流是0.50 A ，则下列说法中正确的是（ ）
A ．电饭煲的电阻为44 Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440 Ω
B ．电饭煲消耗的电功率为1 555 W ，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 W
C ．1 min 内电饭煲消耗的电能为6.6×104 J ，洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103
J
D ．电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍
例5.如图5所示，已知电源电动势E ＝5 V ，内阻r ＝2 Ω，定值电
阻R 1＝0.5 Ω，滑动变阻器R 2的阻值范围为0～10 Ω.求：
(1)R 2的阻值为多大时，R 1消耗的功率最大？最大功率是多少？
(2)R 2的阻值为多大时，R 2消耗的功率最大？最大功率是多少？
(3)R 2的阻值为多大时，电源的输出功率最大？最大功率是多少？
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．如图所示,长方形匀强磁场区域 MNQP,长为a、宽为b,磁感应强度大小为B,方向垂直区域平面。

一质量为m、电荷量为e的电子以速度v 从 M 处沿 MN 方向进入磁场,从 Q点离开磁场,则
A．电子在磁场中运动的时间
B．电子离开磁场时速度与PQ延长线夹角为，且C．电子做圆周运动的半径为
D．洛伦兹力对电子做的功为
2．有一玩具弹簧枪，打出的弹丸在空中做平抛运动，当弹丸运动到空中某位置时，重力所做的功等于其初动能的3倍，此时弹丸速度与竖直方向的夹角为
A．30° B．37° C．45° D．60°
3．利用速度传感器与计算机结合，可以自动做出物体的速度v随时间t的变化图像。

某次实验中获得的v-t图像如图所示，由此可以推断该物体在
A．t=2s时速度的方向发生了变化
B．t=2s时加速度的方向发生了变化
C．0～4s内作曲线运动
D．0～4s内的位移约为2．8m
4．用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素（如图）。

设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ。

实验中，极板所带电荷量不变，若
A．保持S不变，增大d，则θ变大
B．保持S不变，增大d，则θ变小
C．保持d不变，减小S，则θ变小
D．保持d不变，减小S，则θ不变
5．在绝缘光滑的水平面上相距为6L的A、B两处分别固定正电荷Q A、Q B，两电荷的位置坐标如图甲所示。

图乙是AB连线之间的电势φ与位置x之间的关系图象，图中x=L点为图线的最低点，若在x=2L的C点由静止释放一个质量为m、电量为+q的带电小球（可视为质点），下列有关说法正确的是（）
A．固定在A、B处电荷的电量之比为Q A: Q B =8:1
B．小球一定可以到达x=-2L点处
C．小球将以x=L点为中心做完全对称的往复运动
D．小球在x=L处的速度最大
6．如图所示，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为U2的两块平行极板间
的电场中，入射方向跟极板平行。

整个装置处在真空中，电子的重力不计。

在满足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转位移h变大的是
A．U1变大 B．U1变小 C．U2变大 D．U2变小
二、多项选择题
7．下列说法正确的是________。

A．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体
B．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加
C．高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故
D．一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子间的势能增加
E．布朗运动是指在显微镜下看到的液体分子的无规则运动
8．如图所示，绳子的一端固定在O点，另一端拴一重物在水平面上做匀速圆周运动（）
A．转速相同时，绳长的容易断
B．周期相同时，绳短的容易断
C．线速度大小相等时，绳短的容易断
D．线速度大小相等时，绳长的容易断
9．一小球从静止开始做匀加速直线运动，在第15s内的位移比第14s内的位移多0.2m，则下列说法正确的是（）
A．小球前15s内的平均速度为1.5m/s
B．小球加速度为0.2m/s2
C．小球第14s的初速度为2.8m/s
D．第15s内的平均速度为0.2m/s
10．如图甲所示电路中，电源电动势E=6V，内阻r=1Ω，外电路接有三个定值电阻R1=2Ω、R2=3Ω、R3=6Ω，虚线框内的电路可等效为一个电源，如图乙所示，其等效电动势E＇等于CD间未接入用电器时CD间的电压，若用导线直接将C、D两点连接起来，通过该导线的电流等于等效电源的短路电流。

下列说法正确的是
A．等效电源的电动势E＇=5V
B．等效电源的短路电流为1.2A
C．等效电源的内阻r＇=7.5Ω
D．等效电源的最大输出功率为0.3W
三、实验题
11．卢瑟福发现质子之后，他猜测：原子核内可能还存在一种不带电的粒子。

为寻找这种不带电的粒子，他的学生查德威克用α粒子轰击一系列元素进行实验，从而证实了中子的存在。

为了测定中子的质量m n，查德威克用初速度相同的中子分别与静止的氢核与静止的氮核发生弹性正碰。

实验中他测得碰撞后氢核的速率为3.3×107m/s，氮核的速率为4.7×106m/s。

已知氮核质量与氢核质量的关系是
，将中子与氢核、氮核的碰撞视为完全弹性碰撞，不考虑
相对论效应。

请你根据以上数据计算中子质量m n与氢核质量m H的比值（结果保留两位有效数字）。

12．在“测定金属丝的电阻率”的实验中，待测合金电阻丝阻值R x约为4Ω．
①用游标卡尺测量电阻丝的长度L．测量结果如图1所示，图中读数为L=______mm．
用螺旋测微器测量电阻丝的直径d．测量结果如图2所示，图中读数为d=_____mm．
②为了测量电阻丝的电阻R，除了导线和开关S外，
还有以下一些器材可供选择：
电压表V，量程3V，内阻约3kΩ
电流表A1，量程0.6A，内阻约0.2Ω
电流表A2，量程100μA，内阻约2000Ω
滑动变阻器R1，0～1750Ω，额定电流0.3A
滑动变阻器R2，0～50Ω，额定电流1A
电源E（电动势为3V，内阻约为1.2Ω）
为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表________，滑动变阻器________，（填器材的符号）
③在所给的实物图中画出连线，接成测量电路图________．
④若电压表测量值为U，电流表测量值为I，用测量的物理量表示计算材料电阻率的公式是ρ=________。

四、解答题
13．质量为m=0.5 kg、长L=1 m的平板车B静止在光滑水平面上，某时刻质量M=l kg的物体A（视为质点）以v0=4 m/s向右的初速度滑上平板车B的上表面，在A滑上B的同时，给B施加一个水平向右的拉力。

已知A与B之间的动摩擦因数μ=0.2，重力加速度g取10 m/s2。

试求：
（1）如果要使A不至于从B上滑落，拉力F大小应满足的条件；
（2）若F=5 N，物体A在平板车上运动时相对平板车滑行的最大距离。

14．某中学兴趣小组为了研究高铁动车组运行情况，在模拟实验中用2节小动车和4节小拖车组成动车组，动车组总质量为m＝2kg，每节动车可以提供P0＝6W的额定功率，开始时动车组先以恒定加速度a＝1m/s2启动做匀加速直线运动，达到额定功率后保持功率不变再做变加速直线运动，直至动车组达到最大速度
v m＝6m/s并开始匀速行驶，行驶过程中所受阻力恒定，求:
(1)动车组所受阻力大小和匀加速运动的时间
(2)若动车组变加速运动过程中的时间为10s，变加速运动的位移大小。

【参考答案】
一、单项选择题
二、多项选择题
7．ABD
8．AC
9．AB
10．CD
三、实验题
11．2
12．5 0.855 A1 R2四、解答题
13．(1)
(2)
14．(1)f=2N,t=3s;(2)X=46.5m
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．如图表示磁流体发电机的原理：将一束等离子体以速度v喷射入磁感应强度为B的磁场中
速度方向水平向里且垂直磁场
，在磁场中有两块金属板A、B，板间距离为d，金属板上会聚集电荷，产生电压，不计等离子体重力和电阻，以下说法正确的是
A．流过R的电流方向为从上向下
B．R上电压最终会稳定且等于Bdv
C．其他条件不变，只增大磁感应强度，AB间电势差减小
D．其他条件不变，只增大射入速度，AB间电势差减小
2．如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34ev，那么对氢原子在能量跃迁过程中发射或吸收光子的特征,认识正确的是( )
A．用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应
B．一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出4种不同频率的光
C．用能量为10.3eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态
D．一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75eV
3．关于静电场的等势面，下列说法正确的是
A．两个电势不同的等势面可能相交
B．电场线与等势面处处相互垂直
C．同一等势面上各点电场强度一定相等
D．将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功
4．如图所示，3根轻绳悬挂着两个质量相同的小球并保持静止，绳AD与AC垂直．现对B球施加一个水平向右的力F，使B缓慢移动到图中虚线位置，此过程中AD、AC两绳张力T AC、T AD的变化情况是( )
A．T AC变大，T AD减小
B．T AC变大，T AD不变
C．T AC减小，T AD变大
D．T AC不变，T AD变大
5．关于感应电动势和感应电流,下列说法中正确的是（）
A．只有当电路闭合, 且穿过电路的磁通量变化时，电路中才有感应电动势
B．只要穿过闭合电路中的磁通量不为零，闭合电路中就一定有感应电流发生
C．不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量变化，电路中就有感应电动势
D．不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量变化，电路中就有感应电流
6．2016年9月15日，搭载着天宫二号空间实验室的长征二号F运载火箭在酒泉卫星发射中心正式点火升空，天宫二号顺利地进入了运行圆轨道。

某同学从网上查得天宫二号的运行轨道离地高度为h，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，由此得到天宫二号的（）
A．运行周期B．运行的线速度C．角速度为
D．向心加速度为
二、多项选择题
7．两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的O、M两点，两电荷连线上各点电势随x变化的关系如图所示，其中A、N两点的电势均为零，ND段中的C点电势最高，不计重力，则( )
A．A、N点的电场强度大小为零
B．NC间场强方向向x轴正方向
C．将一正点电荷静止放在x轴负半轴，它将一直做加速运动
D．将一负点电荷从N点移动到D点，电场力先做正功后做负功
8．如图，半径为R的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。

M为磁场边界上一点有无数个带电量为q、质量为m的相同粒子（不计重力）在纸面内向各个方向以相同的速率通过M点进入磁场，这些粒子射出边界的位置均处于边界的某一段圆弧上，这段圆弧的弧长是圆周长的。

下列说法正确的是（）A．粒子从M点进入磁场时的速率为
B．粒子从M点进入磁场时的速率为
C．若将磁感应强度的大小增加到，则粒子射出边界的圆弧长度变为原来
D．若将磁感应强度的大小增加到，则粒子射出边界的圆弧
长度变为原来
9．如图所示，物块P、Q紧挨着并排放置在粗糙水平面上，P的左边用一跟轻弹簧与竖直墙相连，物块P、Q处于静止状态；若直接撤去物块Q，P将向右滑动。

现用一个从零开始逐渐增大的水平拉力F向右拉Q，直至拉动Q；那么在Q被拉动之前的过程中，弹簧对P的弹力T的大小、地面对P的摩擦力
的大小、P对Q的弹力N的大小、地面对Q的摩擦力
的大小的变化情况( )
A．T始终增大，始终减小 B．T保持不变，
保持不变
C．N保持不变，增大 D．N先不变后增大，
先增大后减小
10．北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的区域性三维卫星定位与通信系(CNSS)，建成后的北斗卫星导航系统包括5颗同步卫星和30颗一般轨道卫星．关于这些卫星，以下说法正确的是
A．5颗同步卫星的轨道半径都相同
B．5颗同步卫星的运行轨道必定在同一平面内
C．导航系统所有卫星的运行速度一定大于第一宇宙速度
D．导航系统所有卫星中，运行轨道半径越大的，周期越小
三、实验题
11．利用电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势
，电源内阻
，电阻，重物质量。

闭合电键，当将重物固定时，电压表的示数为5V；当重物不固定且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时，电压表的示数为
求：不计摩擦，g取
电动机的内阻。

重物匀速上升时电动机的输入功率。

重物匀速上升的速度大小。

12．一列简谐横波沿x轴传播，图中实线和虚线分别表示t1＝0和t2＝0.05s时的波形，则：
（1）求出沿x轴正方向传播时的波速；
（2）若波速为280m/s，通过计算判定它的传播方向。

四、解答题
13．物体中的原子总是在不停地做热运动，原子热运动越激烈，物体温度越高；反之，温度就越低。

所以，只要降低原子运动速度，就能降低物体温度。

“激光致冷”的原理就是利用大量光子阻碍原子运动，使其减速，从而降低了物体温度。

使原子减速的物理过程可以简化为如下情况：如图所示，某原子的动量大小
为将一束激光
即大量具有相同动量的光子流
沿与原子运动的相反方向照射原子，原子每吸收一个动量大小为的光子后自身不稳定，又立即发射一个动量大小为
的光子，原子通过不断吸收和发射光子而减速。

已知、
均远小于，
普朗克常量为h，忽略原子受重力的影响
若动量大小为
的原子在吸收一个光子后，又向自身运动方向发射一个光子，求原子发射光子后动量p的大小；
从长时间来看，该原子不断吸收和发射光子，且向各个方向发射光子的概率相同，原子吸收光子的平均时间间隔为
求动量大小为的原子在减速到零的过程中，原子与光子发
生“吸收发射”这一相互作用所需要的次数n和原子受到的平均作用力f的大小；
根据量子理论，原子只能在吸收或发射特定频率的光子时，发生能级跃迁并同时伴随动量的变化。

此外，运动的原子在吸收光子过程中会受到类似机械波的多普勒效应的影响，即光源与观察者相对靠近时，观察者接收到的光频率会增大，而相对远离时则减小，这一频率的“偏移量”会随着两者相对速度的变化而变化。

为使该原子能够吸收相向运动的激光光子，请定性判断激光光子的频率和原子发生跃迁时的能量变化
与h的比值之间应有怎样的大小关系；
若某种气态物质中含有大量做热运动的原子，为使该物质能够持续降温，可同时使用6个频率可调的激光光源，从相互垂直的3个维度、6个方向上向该种物质照射激光。

请你运用所知所学，简要论述这样做的合理性与可行性。

14．如图所示的导热气缸固定于水平面上，缸内用活塞密封一定质量的理想气体，外界大气压强保持不变。

现使气缸内气体温度从270C缓慢升高到870C，此过程中气体对活塞做功240 J，内能增加了60 J。

活塞与气缸间无摩擦，不漏气，且不计气体的重力，活塞可以缓慢自由滑动。

①求缸内气体从外界吸收的热量。

②升温后缸内气体体积是升温前气体体积的多少倍？
【参考答案】
一、单项选择题
二、多项选择题
7．CD
8．BD
9．BC
10．AB
三、实验题
11．（1）1Ω （2）1.6W （3）
12．（1）v＝（160n＋40）m/s（n＝1，2，3，……）；（2）沿x轴负方向传播四、解答题
13．（1）（2）
；（3）14．(1)800J(2)1.2倍。