【新课标】物理高考专题复习直流电路的分析与计算
直流电路的分析与计算
直流电路的分析与计算直流电路是指电流方向不变的电路，它由直流电源、电阻、电感和电容等元件组成。
在实际应用中，对直流电路的分析与计算具有重要意义，能够帮助我们理解电路的工作原理、计算电路参数以及解决相关问题。
本文将对直流电路的分析与计算进行详细阐述。
一、基本理论1. 电压、电流和电阻的关系在直流电路中，电压和电流之间的关系可以通过欧姆定律进行描述。
欧姆定律指出，电阻两端的电压与电流成正比，比例系数为电阻的电阻值，即V=IR。
其中，V表示电压，I表示电流，R表示电阻。
2. 串联与并联电阻在直流电路中，电阻之间的串联和并联可以通过串并联电阻公式来计算。
串联电阻的计算公式为R=R1+R2+...+Rn，表示各个电阻的电阻值之和。
而并联电阻的计算公式为1/R=1/R1+1/R2+...+1/Rn，表示各个电阻的倒数之和的倒数。
3. 电路的功率与电能功率表示单位时间内产生的能量，电路的功率可以通过乘法关系计算，即P=VI。
其中，P表示功率，V表示电压，I表示电流。
电能表示单位时间内电路所消耗或产生的能量，可以通过功率与时间的乘积进行计算，即E=Pt。
其中，E表示电能，P表示功率，t表示时间。
二、直流电路分析方法1. 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律指出，在电路中，任意一个节点的电流进出代数和为零。
此定律可以用来分析节点电流的分布情况。
当直流电路中的各个元件与电源连接形成环路时，还可以运用基尔霍夫电流定律来计算环路电流。
2. 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律指出，在电路中，沿着任意一个闭合回路，各个电压源和电阻所产生的电压代数和等于零。
此定律可以用来分析闭合回路中的电压分布情况。
当直流电路中存在多个闭合回路时，可以运用基尔霍夫电压定律来计算闭合回路中的电压。
三、直流电路计算实例为了更好地理解直流电路的分析与计算方法，下面将通过一个实例进行阐述。
假设有一个简单的直流电路，电源电压为10伏特，电阻为5欧姆。
我们需要计算电路中的电流和功率。
高考物理二轮复习4.1直流电路与交流电路课件(共25张PPT)
B [滑片向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，整个 电路电阻增大，干路电流减小，A1 示数减小，A 错误；内电压减小， 外电压增大，R1 两端的电压增大，则通过 R1 的电流增大，而干路电 流减小，则 A2 的示数减小，B 正确；电容器两端的电压增大，所以 电容器的带电荷量增大，C 错误；通过内电阻的电流减小，则由 P ＝I2r，可知，电源内阻消耗的电功率减小，D 错误。]
D [由于输电线总电阻为 R，输电线上有电压降，U 线＜U2。根 据欧姆定律得 I2＝UR线<UR2，故 A 错误；输电线上有功率损失 ΔP＝ΔRU2， ΔU<U2，故 B 错误；根据 P＝UI 知在功率不变的情况下，增大 U，I 减小，故 C 错误；理想变压器不改变电功率，U2I2＝U1I1，故电厂输 送电功率为 U2I2，故 D 正确。]
2．求解功率最大值问题的 2 点技巧 (1)定值电阻的功率：P 定＝I2R R 为定值电阻，P 定只与电流有关系，当 R 外最大时，I 最小，P 定最小，当 R 外最小时，I 最大，P 定最大。 (2)电源的输出功率：P 出＝rE＋2RR外外2＝R外R－外Er22＋4r。当 R 外＝r 时，P 出＝E4r2最大。
(甲)
(乙)
( 丙)
(丁)
A [在图(甲)位置时，线圈中的磁通量最大，感应电流为零， A正确；从图(乙)位置开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关 系式为i＝Imcos ωt，B错误；在图(丙)位置时，线圈中的磁通量 最大，磁通量的变化率最小，感应电流为0，C错误；在图(丁) 位置时，感应电动势最大，cd边电流方向为d→c，D错误。]
[典例2] (2021·山东济南高三模拟)如图所示，R1为定值电阻、R为滑动变阻 器、C为电容器，闭合开关S，当滑片P向上移动时，下列说法正确的是
2024高考物理复习重难点解析—直流电路和交流电路(全国通用)
2024高考物理复习重难点解析—直流电路和交流电路（全国通用）这部分知识单独考查一个知识点的试题非常少，大多数情况都是同时涉及到几个知识点，而且都是闭合电路欧姆定律、焦耳定律、变压器的原理的内容结合起来考查，考查时注重物理思维与物理能力的考核.例题1. 电路如图所示，电源内阻为r ，L 1、L 2、L 3为相同规格小灯泡，当滑动变阻器R 的滑片向右滑动时（ ）A ．小灯泡L 1比L 2亮，L 2比L 3亮B ．电源内阻损耗功率增加C ．电源效率降低D ．灯泡L 2变暗【答案】D 【解析】A ．由于123I I I =+则灯泡L 1中的电流大于灯泡L 2中的电流，小灯泡L 1比L 2亮。
由于灯泡L 2支路的总电阻大于灯泡L 3支路的电阻，则灯泡L 2支路的电流小于灯泡L 3支路的电流，即L 2比L 3暗，A 错误；B ．滑动变阻器的滑片向右滑动时，接入电阻增大，干路电流减小，根据2P I r =可知，电源内阻损耗功率减小，B 错误；C ．根据()221=1I R r IRr R η=++外外外可知，滑动变阻器的滑片向右滑动时，接入电阻增大，外电阻增大，电源效率增大，C 错误；D ．滑动变阻器的滑片向右滑动时，接入电阻增大，根据“串反并同”可知，灯泡L 2中的电流减小，则灯泡L 2变暗，D 正确。
故选D 。
例题2.（多选） 如图为某地铁系统供电的变电站示意图，理想变压器原线圈两端连接有效值为36kV 的交流电源，两副线圈分别连接牵引电机和照明系统。
已知两副线圈匝数分别为2n 和3n ，牵引电机的额定电压为1500V ，额定功率为180kW ，照明系统的额定电压为220V ，闭合开关S ，牵引电机和照明系统均能正常工作。
则（ ）A ．23::7511n n =B ．牵引电机的内阻为12.5ΩC ．S 断开后，原线圈电流为5AD ．S 断开前后，原线圈电流不变【答案】AC 【解析】A ．根据223315007522011n U n U === A 选项正确；B ．若对于求纯电阻用电器223150012.518010U R P ==Ω=Ω⨯额额因电动机是非纯电阻用电器，故内阻不等于12.5Ω，故B 选项错误； C ．S 断开，由原线圈输入功率与副线圈输出功率相等，即11222180kW I U I U P ===可得3213118010A 5A 3610P I U ⨯===⨯C 选项正确；D ．S 断开后，减少了照明系统消耗的电功率，原线圈的输入功率也要减少，而原线圈两端电源电压136kV U =不变，故原线圈电流1I 应变小，D 选项错误。
高考物理专题 直流电路和交流电路的分析
高考物理专题 直流电路和交流电路的分析近几年高考对直流电路基础知识单独命题的机率较少，偶有命题多集中在动态电路分析的考查上，对交变电流的考查大多集中在交变电流的产生、变压器和变压器的动态分析问题上，此部分内容的考查载体呈现生活化，体现学以致用。
考查题型一般为选择题，难度较容易或中等难度 。
2022年高考继续维持上述考查特点，且与生活、生产紧密结合的可能性较大。
高考考向1 直流电路的分析1．掌握动态电路分析的两种方法(1)程序法：部分电路阻值变化→电路总电阻R 总变化→干路电流I 变化→路端电压U 变化→各分量变化，即R 局⎩⎪⎨⎪⎧ 增大减小→R 总⎩⎪⎨⎪⎧ 增大减小→I 总⎩⎪⎨⎪⎧ 减小增大→U 端⎩⎪⎨⎪⎧ 增大减小→⎩⎪⎨⎪⎧I 分U 分。
(2)串反并同法：所谓“串反”，即某一电阻阻值增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都减小(增大)。
所谓“并同”，即某一电阻阻值增大(减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都增大(减小)。
2．提醒两类元件的特性(1)电容器：①只有当电容器充、放电时，电容器支路中才有电流，电路稳定时，电容器所在支路相当于断路；②电路稳定时，与电容器串联的电阻中没有电流，电阻两端电压为零，与电容器并联的电阻两端电压与电容器两极间电压相等。
(2)电压表和电流表是否为理想电表：①理想电流表内阻为零，相当于短路；②理想电压表的内阻为无穷大，所在位置相当于断路。
命题角度1电功和电功率的计算【典例1】(2021·北京通州期末质检)如图所示的电路中，电源电动势为E、内阻为r，R0为定值电阻，R为滑动变阻器(最大阻值大于R0＋r)。
闭合开关S，调节R的阻值，使电路中的电流为I，下列说法正确的是()A．此时电源的输出功率为EIB．此时滑动变阻器的阻值R＝EI－R0C．滑动变阻器R的触头从左向右滑动的过程中，路端电压逐渐增大D．调节滑动变阻器R的阻值，当R＝R0＋r时滑动变阻器消耗的电功率最大解析电源的总功率为EI，输出功率为EI－I2r，A项错误；由闭合电路的欧姆定律得滑动变阻器的阻值R＝EI－R0－r，B项错误；滑动变阻器R的触头从左向右滑动的过程中，外电路电阻减小，电路中电流增大，内电压增大，则路端电压减小，C项错误；把R0等效到电源内阻中去，滑动变阻器消耗的功率可看成电源的输出功率，当R＝R0＋r时，滑动变阻器消耗的电功率最大，D项正确。
2022-2023年高考物理一轮复习 直流电路和交流电路的分析课件 (2)(重点难点易错点核心热点)
解析 根据闭合电路欧姆定律，电阻 R2 中的电流为 I＝R1＋ER2＋r＝0.5 A， A 项错误；电路中 A、B 两点之间的电压为 UAB＝IR1＝0.5×4 V＝2 V，B 项错 误；若在 C、D 间连一个理想电流表，则外电路总电阻为 R＝R1＋RR2＋2RR3 3＝7 Ω， 电阻 R1 中的电流为 I1＝R＋E r＝23 A，电阻 R3 中的电流为 I3＝12I1＝13 A，理想电 流表的读数是13 A，C 项正确；若在 C、D 间连一个理想电压表，其测量的电 压为 R2 两端的电压，R2 两端的电压 U2＝IR2＝0.5×6 V＝3 V，理想电压表的读 数是3 V，D 项错误。
答案 C
2．如图为某控制电路，由电动势为 E、内阻为 r 的电源与定值电阻 R1、R2 及电位器(滑动变阻器)R 连接而成，L1、L2 是两个指示灯。当电位 器的触片由 b 端滑向 a 端时，下列说法正确的是( )
A．L1、L2 都变亮 C．L1 变亮，L2 变暗
B．L1、L2 都变暗 D．L1 变暗，L2 变亮
解析 当滑片由 b 端向 a 端滑动时，R 接入电阻增大，总电阻增大；由闭 合电路的欧姆定律可知电路中总电流减小，则内电压减小，由 U＝E－Ir 可知 路端电压增大，则 R1 两端的电压增大，所以通过 R1 的电流增大，而总电流减 小，所以通过 L1 的电流变小，即 L1 变暗；L1 两端电压减小，并联电压增大， 所以 R2 两端的电压增大，所以通过 R2 的电流增大，而通过 L1 的电流变小，所 以通过 L2 的电流变小，即 L2 变暗。故 B 项正确。
解析 由题图可知，交变电流的电动势的最大值 Em＝20 V，交变电流的电 动势的周期为 T＝0.25 s，频率为 f＝T1＝4 Hz，线圈转动的角速度 ω＝2πf＝8π rad/s，产生的感应电动势瞬时值表达式为 e＝Emsinωt＝20sin8πt(V)，A 项错误； 交变电流的电动势的有效值为 E＝E2m＝10 2 V，由闭合电路欧姆定律得交变 电流的有效值为 I＝ER＝ 2 A，B 项正确；若将此电动势加在电容器上，电容 器的耐压值应不小于电动势最大值，即不小于 20 V，C 项错误；由交变电流的 电动势最大值表达式 Em＝NBSω 可知，若该交流发电机的线圈在匀强磁场中匀 速转动的速度增大到原来的 2 倍，则产生的交变电流的电动势的最大值增大到 原来的 2 倍，为 40 V，D 项正确。
2024年高考物理二轮热点题型归纳：直流电路与交流电路(学生版)
直流电路与交流电路目录题型一直流电路的动态分析题型二交流电的产生和描述题型三非正弦式交流电有效值的计算题型四变压器和远距离输电问题题型一直流电路的动态分析【题型解码】(1)直流电路动态分析方法①程序法；②“串反并同”法；③极限法。
(2)电容器的特点①直流电路中，只有当电容器充、放电时，电容器支路中才会有电流，当电路稳定时，电容器所在的支路相当于断路。
②电路稳定时，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，电容器两端的电压等于与之并联的电阻(或电路)两端的电压。
1(2023上·江苏泰州·高三校联考阶段练习)在如图所示的电路中，R 1、R 2、R 3和R 4皆为定值电阻，R 5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 ，电流表A 1的读数为I 1，电压表V 的读数为U ，当R 5的滑动触点向图中的a 端移动时()A.I 变大B.I 1变小C.ΔU ΔI 1不变D.U 变大【方法提炼】1.直流电路的动态分析方法(1)程序法：部分电路阻值变化→电路总电阻R 总变化→干路电流I 变化→路端电压U 变化→各分量变化，即R 局增大减小 →R 总增大减小 →I 总减小增大 →U 端增大减小 →I 分U 分。
(2)串反并同法：所谓“串反”，即某一电阻阻值增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都减小(增大)。
所谓“并同”，即某一电阻阻值增大(减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都增大(减小)。
2.直流电路中的功率变化的判断(1)定值电阻的功率随其电压或电流的增大而增大。
(2)外电阻越接近电源的内阻，电源输出功率越大，等于内阻时电源的输出功率最大。
(3)判断变化电阻的功率时，可以将其他电路等效到电源内部，当变化电阻等于等效电阻时其功率最大，若不能等于则越接近越大。
【变式演练】1(2023上·四川成都·高三成都实外校考阶段练习)在如图所示的电路中，电压表为理想表，电源内阻为r ，滑动变阻器总电阻为R 2，R 1+R 2>r >R 1，滑动变阻器滑片由a 滑向b ，下列说法正确的是()A.电源的效率先变大再减小B.电源输出功率先增大再减小C.电压表示数先增大再减小D.灵敏电流计G 的电流方向d →c2(2023上·河南·高三河南省淮阳中学校联考阶段练习)在如图所示电路中，R 1、R 2、R 3为定值电阻，R 4、R 5为滑动变阻器，电源内阻为r ，平行板电容器C 正中央有一带电液滴P 处于静止状态。
2023新教材高考物理二轮专题复习专题：直流电路与交流电路
专题十二直流电路与交流电路高频考点·能力突破考点一直流电路的分析与计算电路动态分析的两种方法(1)程序法最常规的方法(2)极限法最直接的方法即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论．例1 [2022·陕西渭南市教学质量检测](多选)如图所示，电流表示数为I，电压表示数为U，定值电阻R2消耗的功率为P，电容器C所带的电荷量为Q，电源内阻不能忽略．当变阻器滑动触头向右缓慢滑动时，下列说法正确的是( )A．U增大、I减小B．U减小、I增大C．P增大、Q减小D．P、Q均减小[解题心得]预测1 在如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，灯泡L的电阻小于电源的内阻，闭合开关S，在滑动变阻器的滑片由a向b移动的过程中，下列各物理量的变化情况正确的是( )A．电流表的读数变大B．灯泡L变亮C．电源输出功率先减小后增大D．电压表的读数先增大后减小预测2 [2022·四川绵阳模拟]如图所示，闭合开关S，将滑动变阻器R的滑片向右滑动的过程中( )A．电流表A1的示数变小B．电流表A2的示数变小C．电压表V的示数变小D．电阻R1的电功率变大考点二交变电流的产生及变化规律解答交变电流问题的三点注意(1)理解两个特殊位置的磁通量、磁通量的变化率、感应电动势及感应电流方向的特点：线圈与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，ΔΦ＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变，线圈Δt与中)的关系类比v和a(ΔvΔt性面垂直时，S∥B，Φ＝0，ΔΦ最大，e最大，i最大，电流方向不变．Δt(2)区分交变电流的峰值、瞬时值、有效值和平均值．(3)确定交变电流中电动势、电压、电流的有效值后就可以运用直流电路的规律处理交流电路中的有关问题．例2 [2022·浙江1月]如图所示，甲图是一种手摇发电机及用细短铁丝显示的磁场分布情况，摇动手柄可使对称固定在转轴上的矩形线圈转动；乙图是另一种手摇发电机及磁场分布情况，皮带轮带动固定在转轴两侧的两个线圈转动．下列说法正确的是( )A．甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场B．乙图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场C．甲图中线圈转动时产生的电流是正弦交流电D．乙图中线圈匀速转动时产生的电流是正弦交流电[解题心得]预测 3 [2022·湖北押题卷]一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生正弦式交变电流，电动势随时间的变化规律如图线a 所示．仅调整线圈转速，电动势随时间的变化规律如图线b 所示，则图线b 电动势瞬时值的表达式是( )A ．e ＝100sin 5πt (V)B ．e ＝100sin100πt 3(V)C ．e ＝120sin 5πt(V)D ．e ＝120sin100πt 3(V )预测4 [2022·山东章丘二模]一半径为a 的半圆形单匝闭合线框，其总电阻为r ，空间中存有方向竖直向上、磁感应强度大小为B 的匀强磁场．某时刻在外力驱动下，线框开始绕其水平放置的直径以角速度ω匀速转动(左侧观察顺时针转动)．t 时刻线框恰好转动至如图所示的竖直平面，下列说法正确的是( )A ．线框匀速转动一周的过程中外力做功为W ＝π3B 2a 4ω4rB ．从t 时刻开始计时，感应电动势的表达式为e ＝πBωa 22sin (ωt)VC ．线框从t 时刻转到水平位置的过程中电路中的电荷量为q ＝√2π2Ba 28rD ．设N 点电势为零，t 时刻M 点电势为φM ＝－Bπωa 24考点三 变压器与远距离输电1．理想变压器原副线圈中各物理量的三个制约关系(1)电压制约：输出电压U2由输入电压U1决定，即U2＝n2U1. 原制约副n1(2)电流制约：原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1＝n2I2. 副n1制约原(3)功率制约：变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定，即P1＝P2. 副制约原2．分清远距离输电的三个回路和三种关系(1)理清三个回路(2)分清三种关系例 3 [2022·河北卷]张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地之一，其发电、输电简易模型如图所示，已知风轮机叶片转速为每秒z转，通过转速比为1∶n的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动，发电机线圈面积为S，匝数为N，匀强磁场的磁感应强度为B，t＝0时刻，线圈所在平面与磁场方向垂直，发电机产生的交变电流经过理想变压器升压后，输出电压为U.忽略线圈电阻，下列说法正确的是( )A．发电机输出的电压为√2πNBSzB．发电机输出交变电流的频率为2πnzC．变压器原、副线圈的匝数比为√2πNBSnz∶UD．发电机产生的瞬时电动势e＝√2πNBSnz sin (2πnz)t[解题心得]预测5 [2022·湖北押题卷]如图甲所示，100匝圆形线圈接入理想变压器的原线圈，变压器的副线圈接入阻值为R的电阻，电表都是理想电表．已知每匝线圈的电阻均为R，若在线圈位置加入垂直于线圈平面的磁场，磁感应强度B随时间t按正弦规律变化的图像如图乙所示，得到圆形线圈的电热功率与电阻R的功率相等．下列说法正确的是( )时刻两电流表示数均达最大A．T2时刻两电流表示数均为0B．T4C．原、副线圈匝数比n1∶n2＝10∶1D．对某一段线圈来说，当磁感应强度最大时，受到的安培力最大预测6 [2022·湖南卷]如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头P1初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源．定值电阻R1的阻值为R，滑动变阻器R2的最大阻值为9R，滑片P2初始位置在最右端．理想电压表的示数为U，理想电流表的示数为I.下列说法正确的是( )A．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，I减小，U不变B．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率增大C．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增大D．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率减小预测7 [2022·福建押题卷]如图所示为研究远距离输电的装置．理想变压器T1、T2的匝数比相等(n1∶n2＝n4∶n3)，变压器T1的输入电压u1＝e＝50√2sin 100πt(V)，输电线的总电阻为r，则( )A．闭合开关后，灯泡两端的电压为50 VB．闭合开关后，通过灯泡电流的频率为100 HzC．闭合的开关数越多，所有灯泡获得的总功率越大D．依次闭合开关S1、S2、S3…，灯泡L1越来越暗素养培优·情境命题利用理想变压器规律解决实际问题情境1 [2022·江苏冲刺卷]互感式钳形电流表内部结构如图所示，电流表与次级线圈相连，用手柄控制钳形铁芯上方开口的开合，则( )A．该电流表可用来测量直流电B．次级线圈匝数越少，电流表读数越大C．该电流表测电流时相当于降压变压器D．测量时电流表应串联在被测通电导线中[解题心得]情境2 [2022·历城二中测评]如图是一个家庭用的漏电保护器的简单原理图，它由两个主要部分组成，图中左边虚线框内是检测装置，右边虚线框内是执行装置．检测装置是一个特殊的变压器，它把即将引入室内的火线和零线并在一起绕在铁芯上作为初级(n1匝)，另绕一个次级线圈(n2匝)．执行装置是一个由电磁铁控制的脱扣开关．当电磁铁的线圈中没有电流时，开关是闭合的，当电磁铁的线圈中的电流达到或超过一定值时，开关断开，切断电路，起到自动保护作用．我国规定当漏电流达到或超过30 mA时，就要切断电路以保证人身的安全．至于电磁铁中的电流达到多大时脱扣开关才断开，则与使用的具体器材有关，如果本题中的脱扣开关要求电磁铁中的电流至少达到80 mA才会脱扣，并且其检测装置可以看作理想变压器，那么，n1与n2的比值为( )A．n1∶n2＝5∶3 B．n1∶n2＝3∶5C．n1∶n2＝8∶3 D．n1∶n2＝3∶8[解题心得]情境3 [2022·广东冲刺卷]氮化镓手机充电器具有体积小、功率大、发热量少的特点，图甲是这种充电器的核心电路．交流电经前端电路和氮化镓开关管后，在ab端获得如图乙所示的高频脉冲直流电，经理想变压器降压后在cd端给手机充电，则正常工作时，变压器cd输出端( )A．输出的电压也是直流电压B．输出电流的频率为2TC．输出电流的有效值大于ab端输入电流的有效值D．需将输入电压转变为交流电，输出端才会有电压输出[解题心得]情境4 [2022·山东冲刺卷]近十年来，我国环形变压器从无到有，已形成相当大的生产规模，广泛应用于计算机、医疗设备、家电设备和灯光照明等方面，如图甲所示．环形变压器与传统方形变压器相比，漏磁和能量损耗都很小，可视为理想变压器．原线圈匝数n1＝880匝，副线圈接一个“12 V22 W”的照明电灯，示意图如图乙所示，图中电压表与电流表均为理想交流电表．原线圈接交流电源，原线圈两端的电压随时间变化的关系图像如图丙所示，最大值U m＝220√2 V，最大值始终保持不变，照明电灯恰好正常发光．则( )A．原线圈两端电压的有效值和t＝2.5×10－3 s的电压瞬时值相等B．若电压表为非理想电表，电压表的读数会变小C．照明电灯正常发光时，电流表的读数为0.05 AD．在t＝5×10－3 s时刻，电压表的示数为零[解题心得]专题十二直流电路与交流电路高频考点·能力突破考点一例1 解析：当变阻器滑动触头向右缓慢滑动时，接入电路中的电阻减小，总电阻变小，总电流变大，内电压变大，由路端电压U＝E－Ir知U变小，电压表示数减小，电流表示数增大，R2两端电压增大，功率P增大，电容器与变阻器并联，所以电容器两端电压减小，由公式Q＝CU可知，电荷量减小，故B、C正确．答案：BC预测 1 解析：滑动变阻器的滑片位于最右端时，滑动变阻器两部分并联的阻值为零，此时电路的外电阻最小，干路电流最大，路端电压最小，电流表示数最大；滑动变阻器的滑片位于中间时，滑动变阻器两部分并联的阻值最大，此时电路的外电阻最大，干路电流最小，路端电压最大，电流表示数小于初始位置时的示数；滑动变阻器的滑片位于最左端时，滑动变阻器两部分并联的阻值为零，此时电路的外电阻最小，干路电流最大，路端电压最小，电流表示数为零，所以A、B错误，D正确．滑动变阻器两部分并联的阻值先增大后减小，但与灯泡L及内阻的阻值关系未知，故输出功率无法确定，C错误．答案：D预测2 解析：程序法：在滑动变阻器R的滑片向右滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变大，电路总电阻变大，根据闭合电路的欧姆定律可知，干路电流变小，选项A 正确；由于干路电流变小，根据U外＝E－Ir可知外电路两端的电压变大，电阻R1两端的电压U1＝IR1变小，则并联部分电路两端的电压变大，即电压表V的示数变大，通过电阻R2的电流变大，即电流表A2的示数变大，选项B、C错误；根据P1＝I2R1可知，电阻R1不变，通过R 1的电流变小，则电阻R 1的电功率变小，选项D 错误．结论法：根据“串反并同”，滑动变阻器R 的滑片向右滑动的过程，R 变大，与之间接串联部分的电流、电压减小，R 1的电功率变小，选项A 正确、D 错误；与之并联部分的电流、电压变大，选项B 、C 错误．答案：A 考点二例2 解析：图中细短铁丝被磁化之后，其作用相当于小磁针，根据其分布特点可判断出甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场，故选项A 正确；而乙图中，磁针分布的方向并不相同，则线圈转动区域磁场不能看成匀强磁场，故选项B 错误；根据发电机原理可知，甲图中线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的转轴匀速转动时才能产生正弦交流电，故选项C 错误；乙图中线圈匀速转动时，由于线圈切割磁感线的速度方向始终与磁场垂直且所在位置的磁感应强度大小不变，所以匀速转动时产生的是大小恒定的电流，故选项D 错误．答案：A预测3 解析：由图可知，调整转速前后周期之比Ta Tb ＝0.040.06＝23由ω＝2πT可知角速度与周期成反比，得调整转速前后角速度之比为ωa ωb＝T b T a＝32调整线圈转速之后，交流电的角速度ωb ＝2πT b＝2π0.06 s ＝100π3rad/s感应电动势最大值E m ＝NBSω转速调整前后，NBS 相同，E m 与ω成正比Ema E mb ＝ωa ωb由图可知，调整线圈转速之前交流电的最大电动势E m a ＝150 V所以调整线圈转速之后交流电的最大电动势E m b ＝ωb ωaE m a ＝23×150 V＝100 V线圈从中性面开始转动计时，所以图线b 电动势的瞬时值表达式e ＝100sin 100πt 3(V)，故选B.答案：B预测4 解析：根据法拉第电磁感应定律有，线框中产生感应电动势的有效值为E 有＝√2＝√22NBSω＝√24πa 2Bω，则线框匀速转动一周的过程中线框中产生的焦耳热为Q ＝E 有2 ET ，T ＝2πω，联立解得Q ＝π3B 2a 4ω4r，线框匀速转动一周的过程中外力做功等于线框中产生的焦耳热，即W ＝Q ＝π3B 2a 4ω4r，故A 正确；t 时刻开始计时，线框中产生的感应电动势的表达式为e ＝E m cosωt ＝πBωa 22cos (ωt )V ，B 错误；线框从t 时刻转到水平位置的过程中电路中的电荷量为q＝ΔΦr＝BΔS r＝12Bπa 2r＝Bπa 22r，C 错误；设N 点电势为零，t 时刻M 点电势为φM ＝－(πaπa +2a)·e＝－(πaπa +2a)·πBωa 22·cos 0＝－π2Bωa 22(π+2)，故D 错误．答案：A 考点三例3 解析：发电机线圈的转速为nz ，输出交变电流的频率为f ＝ω2π＝nz ，B 错误；线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的为正弦交流电，最大值为E m ＝NBS ·2π·nz ，输出电压的有效值为E ＝m √2＝√2πNBSnz ，A 错误；变压器原、副线圈的匝数比为n 1n2＝EU ＝√2πNBSnzU，C 正确；发电机产生的瞬时电动势为e ＝E m sin ωt ＝2πNBSnz sin (2πnz )t ，D 错误．答案：C预测5 解析：电表测量的是有效值，不是瞬时值，两电流表的示数不变，A 、B 错误；根据题意得I 12×100R ＝I 22×R ，I 1I2＝n 2n 1，解得n 1n 2＝101，C 正确；由图乙可知当磁感应强度最大时，磁感应强度的变化率为零，感应电流等于零，线圈受到的安培力等于零，D 错误．答案：C预测6 解析：设原线圈两端电压为U 1，副线圈两端电压为U 2，通过原线圈的电流为I 1，通过副线圈的电流为I 2，由理想变压器变压规律和变流规律可得，原、副线圈及定值电阻R 1的等效电阻为R ′＝U 1I 1＝n 1n 2U 2n 2n 1I 2＝(n1n 2)2U2I 2＝(n1n 2)2R 1；保持P 1位置不变，将原、副线圈及电阻R 1等效为一定值电阻，P 2向左缓慢滑动过程中，R 2接入电路的电阻减小，则整个电路的总电阻减小，由欧姆定律可知，回路中电流I 增大，原线圈两端电压增大，又电源电压不变，故电压表示数U 减小，A 项错误；由于原线圈两端电压增大，由理想变压器变压规律可知，副线圈两端电压增大，故R 1消耗的功率增大，B 项正确；当P 2位置不变，P 1向下滑动时，n 2减小，等效电阻R ′增大，由欧姆定律可知，回路中电流减小，R 2两端电压减小，C 项错误；由于R 2两端电压减小，则原线圈两端电压增大，由变压规律可知，副线圈两端电压增大，R 1的功率增大，D 项错误．答案：B预测7 解析：闭合开关后，灯泡两端的电压为U 4＝n 4n 3U 3＝n 4n 3(U 2－ΔU )＝n 4n 3(n2n 1U 1−ΔU )＝U 1－n 4n 3ΔU ，A 错误；变压器不改变频率，交变电流的频率为f ＝ω2π＝50 Hz ，B 错误；设升压变压器的输出电压为U 2，输送电流为I 2，所有灯泡获得的总功率为P ＝U 2I 2−I 22r ＝−E (E 2−E 22E )2+E 22 4E闭合的开关数越多，灯泡总电阻越小，所以灯泡总功率有可能先增大后减小，也有可能一直减小，C 错误；依次闭合开关S 1、S 2、S 3…，灯泡总电阻逐渐减小，输送电流逐渐增大，所以灯泡两端的电压逐渐减小，灯泡L 1越来越暗，D 正确．答案：D 素养培优·情境命题情境1 解析：互感式钳形电流表利用的是电磁感应的互感原理，不能测量直流电，故A 错误；电流大小与线圈匝数成反比，所以次级线圈匝数越少，电流表读数越大，故B 正确；该电表原线圈为单匝，是升压变压器，故C 错误；测量时，用手柄控制钳形铁芯上方开口打开，将被测通电导线圈放入其中，不需要将电流表串联在被测通电导线中，故D 错误．答案：B情境2 解析：根据题意可知n1n 2＝I2I 1＝80 mA 30 mA＝83，故A 、B 、D 错误，C 正确．答案：C情境3 解析：经过变压器输出的电压为交流电压，A 错误；由乙图可知周期为T ，故输出电流的频率为f ＝1T ，B 错误；由于变压器为降压变压器，则输入电压有效值大于输出电压有效值，根据变压器的输入功率等于输出功率，可知输出电流的有效值大于ab 端输入电流的有效值，C 正确；变压器的工作原理是电磁感应，只要输入电流的大小发生变化，产生的磁场就会发生变化，磁通量就会发生变化，输出端就会有电压输出，故不需要将输入电压转变为交流电，输出端也可以有电压输出，D 错误．答案：C情境4 解析：原线圈两端电压的有效值为U ＝m √2＝220 V ，由图丙可知电压周期T ＝2×10－2s ，则电压瞬时值表达式为u ＝U m cos2πTt ＝220√2cos (100πt )，当t ＝2.5×10－3 s 的电压瞬时值为u ＝220√2cos (100π×2.5×10－3)V ＝220 V ，故A 正确；电压表测的是输出电压，不会随外电阻的变化而变化，故B 错误；照明电灯正常发光时，电流为I 2＝P U 2＝116 A ，线圈匝数比为n1n2＝UU2＝22012＝553，电流表的读数为I＝I2n2n1＝0.1 A，故C错误；电压表的示数为有效值，即为12 V，故D错误．答案：A。
2025高考物理 含电容的直流电路分析
2025高考物理含电容的直流电路分析一、单选题1．如图所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略．平行板电容器C的极板水平放置．闭合电键S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动．如果仅改变下列某一个条件，油滴仍能静止不动的是( )A．增大R1的阻值B．增大R２的阻值C．增大两板间的距离D．断开电键S2．如图所示，M、N是两块水平放置的平行金属板，R0为定值电阻，R1、R2为可变电阻，开关S闭合．质量为m的带正电的微粒从P点以水平速度v0射入金属板间，沿曲线打在N 板上的O点，若经下列调整后，微粒仍从P点以水平速度v0射入，则关于微粒打在N板上的位置说法正确的是A．保持开关S闭合，增大R1，微粒打在O点左侧B．保持开关S闭合，增大R2，微粒打在O点左侧C．断开开关S，M极板稍微上移，微粒打在O点右侧D．断开开关S，M极板稍微下移，微粒打在O点右侧3．如图所示，电源电动势E=7V、内阻r=2Ω，电阻R=R1=R2=5Ω，R3=10Ω，电流表为理想电表，电容器的电容C=6μF，闭合开关S，电路稳定后，下列说法正确的是（）A ．电流表示数为0.67AB ．R 3两端的电压为5VC ．电容器所带的电量为3×10-5CD ．若S 断开通过R 2的电荷量为6C 7.510-⨯4．如图所示电路中，直流电源内阻0r ≠，1R 、2R 为定值电阻，滑动变阻器最大阻值为3R ，123r R R R <=<。
开关K 闭合且电路稳定后，滑动变阻器的滑片P 缓慢从b 向a 滑动过程中（ ）A ．电流表示数变小B ．电源的效率减小C ．滑动变阻器消耗的功率一直增大D ．通过2R 的电流方向为从c 到d 5．图（a ）所示的电路中，K 与L 间接一智能电源，用以控制电容器C 两端的电压U C 。
如果U C 随时间t 的变化如图（b ）所示，则下列描述电阻R 两端电压U R 随时间t 变化的图像中，正确的是（ ）A ．B ．C ．D ．二、多选题6．如图，电源电动势9V E =，内阻不计，定值电阻14ΩR =，28ΩR =，312ΩR =。
直流电路的分析与计算
直流电路的分析与计算电路的分析与计算主要是电压、电流和功率的计算问题。
1. 简洁电路的计算：（1）几个电阻串联，每个通过的电流相同。
等效电阻（总电阻）等于各串联电阻之和，即R＝R1＋R2＋……；总电压等于各分电压之和，即U＝U1＋U2＋……。
各电阻上的电压降与各自的电阻值成正比，即……。
当R1与R2串联时，每个电阻上的电压U1与总电压U之间关系为：（2）几个电阻并联后，两端电压相同。
等效电阻的倒数等于各并联电阻倒数之和。
即：……，总电流等于各分电流之和，即I＝I1＋I2＋I3＋……。
假如只有两个电阻并联，则：分支电流与总电流将有如下关系：（3）电阻串联后，总电阻大于任一串联电阻。
电阻并联后，总电阻小于任一并联电阻。
2. 简单电路的计算：（1）支路电流法：支路电流法是应用基尔霍夫第一和其次定律，列出节点和回路的方程组以求出未知的支路电流的方法。
具有m个支路n个节点的电路，按基尔霍夫第肯定律列出（n－1）个节点方程式；由基尔霍夫其次定律列出（m－n＋1）个回路方程式。
每选一次回路时应包括一个新的支路。
然后解方程组，求解各支路电流值。
（2）回路电流法：回路电流法是在每个网孔中假设一个回路电流，应用基尔霍夫其次定律列出回路方程，解出回路电流，然后再求出各支路电流。
（3）电桥电路：如图所示电路称为电桥电路。
当电桥相对臂电阻乘积相等，或相邻臂电阻i比相等时，R1R4＝R2R3或电桥桥路两端电压为零，桥中电流为零，称为“电桥平衡”。
此时桥路可开断或短路。
即可用简洁电路方法计算电路。
当电桥不平衡时，桥两端电压不为零，桥中有电流，须用简单电路方法计算。
用电桥测量电阻，是比较精确的测量电阻方法。
高中物理直流电路的分析与计算
高中物理直流电路的分析与计算一、协议关键信息1、直流电路的基本概念和元件电阻：＿___________________________电容：＿___________________________电感：＿___________________________电源：＿___________________________2、电路分析方法欧姆定律：＿___________________________基尔霍夫定律：＿___________________________等效电路：＿___________________________3、计算问题类型电阻串并联计算：＿___________________________含电源电路计算：＿___________________________复杂电路简化与计算：＿___________________________二、直流电路的基本概念和元件电阻是表示导体对电流阻碍作用的物理量。
其大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关。
电阻的单位是欧姆（Ω）。
在直流电路中，电阻遵循欧姆定律，即通过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，与电阻的阻值成反比。
111 电阻的串联当多个电阻依次首尾相连连接在电路中时，称为电阻的串联。
串联电阻的总阻值等于各电阻阻值之和，即 R 总＝ R₁＋ R₂＋… ＋ Rₙ 。
112 电阻的并联当多个电阻的两端分别连接在一起时，称为电阻的并联。
并联电阻的总阻值的倒数等于各电阻阻值倒数之和，即 1/R 总＝ 1/R₁＋ 1/R₂＋… ＋ 1/Rₙ 。
12 电容电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量。
电容的单位是法拉（F）。
在直流电路中，电容器充电完成后，电路中不再有电流通过，相当于断路。
13 电感电感是衡量线圈产生电磁感应能力的物理量。
电感的单位是亨利（H）。
在直流电路中，电感在电路接通瞬间会产生自感电动势，阻碍电流的变化，当电流稳定后，电感相当于导线。
高考物理二轮复习专题解析—直流电路与交变电流
高考物理复习专题解析—直流电路与交变电流命题规律 1.命题角度：(1)直流电路的分析与计算；(2)交变电流的产生与描述；(3)变压器与远距离输电.2.常用方法：直流电路和变压器的动态分析法，计算有效值的等效法.3.常考题型：选择题．考点一 直流电路的分析与计算1．闭合电路欧姆定律的三个公式 (1)E ＝U 外＋U 内；(任意电路) (2)E ＝U 外＋Ir ；(任意电路) (3)E ＝I (R ＋r )．(纯电阻电路) 2．动态电路分析的三种方法(1)程序法：部分电路阻值变化→电路总电阻R 总变化→干路电流I 变化→路端电压U 变化→各支路电流、电压变化，即R 局⎩⎪⎨⎪⎧ 增大减小→R 总⎩⎪⎨⎪⎧ 增大减小→I 总⎩⎪⎨⎪⎧ 减小增大→U 端⎩⎪⎨⎪⎧ 增大减小→⎩⎪⎨⎪⎧I 分U 分.(2)串反并同法：所谓“串反”，即某一电阻阻值增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都减小(增大)．所谓“并同”，即某一电阻阻值增大(减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都增大(减小)．(3)极限法：因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端，使滑动变阻器接入电路的电阻最大或电阻为零去讨论． 3．电容器的特点(1)只有当电容器充、放电时，电容器所在支路中才会有电流，当电路稳定时，电容器所在的支路相当于断路．(2)电路稳定时，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压．例1 (2022·上海市松江区一模)如图电路中，电阻R 随温度升高均匀增大，用这个电阻做探头测温，把电流表的刻度改为相应的温度刻度．下列说法正确的是( )A．低温对应电流较大的刻度上，且温度刻度均匀B．低温对应电流较大的刻度上，且温度刻度不均匀C．高温对应电流较大的刻度上，且温度刻度均匀D．高温对应电流较大的刻度上，且温度刻度不均匀答案 B解析当温度升高时，电阻R增大，电路中总电阻增大，根据闭合电路的欧姆定律，电路中的电流减小，即高温对应电流较小的刻度上；同理分析可知低温对应电流较大的刻度上；由题意知电阻R随温度升高均匀增大，可得R＝R0＋kt，根据闭合电路的欧姆定律I＝ER＋r＝ER0＋kt＋r，I与温度t不成线性关系，所以温度刻度是不均匀的，所以A、C、D错误，B正确．例2(2022·山东济宁市高三期末)如图所示，电源的电动势和内阻分别为E和r，在滑动变阻器的滑片P由a向b缓慢移动的过程中，下列说法正确的是()A．电路的总电阻先减小后增大B．电源的总功率先增大后减小C．电容器所带电荷量先减少后增多D．电源的效率先减小后增大答案 C解析滑动变阻器Pa段与Pb段并联，然后与R1和电源串联，滑片P位于a、b中点时并联部分电阻最大，则滑片从a向b缓慢移动的过程中，电路的总电阻先增大后减小，故A错误；由闭合电路欧姆定律可知干路中的电流先减小后增大，因此电源总功率P ＝EI 先减小后增大，故B 错误；R 1两端的电压先减小后增大，它与电容器并联，根据Q ＝CU 可知电容器所带电荷量先减少后增多，故C 正确；电源的效率η＝UI EI ×100%＝UE ×100%，滑片从a 向b缓慢移动的过程中，路端电压为U ＝E －Ir ，由于I 先减小后增大，因此U 先增大后减小，可知电源效率先增大后减小，故D 错误．例3 (2021·湖南省1月适应性考试·4)有四个电源甲、乙、丙、丁，其路端电压U 与电流I 的关系图像分别如图(a)、(b)、(c)、(d)所示．将一个6 Ω的定值电阻分别与每个电源的两极相接，使定值电阻消耗功率最大的电源是( )A ．甲电源B ．乙电源C ．丙电源D ．丁电源答案 D解析 U －I 图像的斜率的绝对值表示电源的内阻，由题图知丁电源内阻r 最小，再由P ＝(E R ＋r )2·R 知，r 越小，定值电阻消耗的功率越大，故选D.1.当R 一定、r 变化(针对不同电源)时，由P 出＝E 2R ＋r 知，r 越大，P 出越小．2．当r 一定、R 变化时，P 出随R 的变化情况可通过下面两个图像进行分析．P出－R图像P出＝E2r＋R2R短路I＝Er，P出＝0断路I＝0，P出＝0当R＝r时，P出最大，P出＝E24rP出－I图像P出＝EI－I2r短路I＝Er，P出＝0断路I＝0，P出＝0当I＝E2r时，P出最大，P出＝E24r 考点二交变电流的产生1．线圈通过中性面时的特点(1)穿过线圈的磁通量最大．(2)线圈中的感应电动势为零．(3)线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次．2．有效值的计算(1)正弦式交变电流：E＝E m2，I＝I m2，U＝U m2.(2)非正弦式交变电流：计算有效值时，要根据电流的热效应，即“一个周期”内“相同电阻”上产生“相同热量”，然后分段求和列式，求得有效值．3．正弦式交流电“四值”的应用表达式应用最大值E m＝nBSω计算电容器的耐压值瞬时值e＝E m sin ωt计算某时刻所受安培力有效值E＝E m2电表的读数及计算电热、电功及保险丝的熔断电流平均值E＝nΔΦΔt计算通过导体的电荷量例4 图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N 、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A 为理想交流电流表．线圈绕垂直于磁场的水平轴OO ′沿逆时针方向匀速转动，已知发电机线圈电阻为5 Ω，外接一只阻值为5 Ω的电阻R ，不计电路的其他电阻，已知电阻R 两端的电压随时间变化的图像如图乙所示．则( )A ．线圈的转速为100 r/sB ．交流电流表的示数为2 2 AC ．0.01 s 时线圈平面与磁场方向平行D ．电阻R 在1分钟内产生的热量为4 800 J 答案 D解析 由题图乙可知，交变电流的周期为0.02 s ，所以线圈的转速为n ＝1T ＝50 r/s ，A 错误；电阻R 两端的电压的有效值为20 V ，交流电流表的示数为有效值，其值为I ＝UR ＝4 A ，B 错误；0.01 s 时电压为零，则感应电动势为零，线圈处于中性面位置，C 错误；电阻R 在1分钟内产生的热量为Q ＝I 2Rt ＝4 800 J ，D 正确．例5 (2022·河北省模拟)某周期性变化电流随时间变化的规律如图所示，已知该电流的有效值为2 2 A ，则该交流电的周期为( )A ．37.5 sB ．40 sC ．42.5 sD ．45 s答案 C解析设周期为T，由题可知，根据电流的热效应有T－t1－t2，I有效2RT＝I12Rt1＋I22Rt2＋I32R()把t1＝10 s，t2＝(20－10) s＝10 s，I1＝3 A，I2＝4 A，I3＝2 A，I有效＝2 2 A，代入解得T＝42.5 s，故选C.考点三变压器与远距离输电1．三个关系搞清变压器问题(1)变与不变的关系：不变的是功率关系、磁通量的变化率和周期频率．理想变压器工作不损失能量，即输入功率等于输出功率；原、副线圈交变电流频率相同；在没有漏磁时，原、副线圈磁通量的变化率相同．(2)高与低，大与小，多与少，粗与细的关系：电压高的线圈电流小，匝数多，导线细；电压低的线圈电流大，匝数少，导线粗．(3)正比与反比的关系：原、副线圈的电压与匝数成正比，单一副线圈的变压器电流与匝数成反比．2．远距离输电问题(1)理清三个回路(2)抓住两个联系①理想的升压变压器中线圈1(匝数为n 1)和线圈2(匝数为n 2)中各个量间的关系是U 1U 2＝n 1n 2，I 1I 2＝n 2n 1，P 1＝P 2. ②理想的降压变压器中线圈3(匝数为n 3)和线圈4(匝数为n 4)中各个量间的关系是U 3U 4＝n 3n 4，I 3I 4＝n 4n 3，P 3＝P 4. (3)掌握一个守恒：能量守恒关系式P 1＝P 损＋P 3. 3．输电线路功率损失的计算(1)输送功率P 、用户得到的功率P ′与线路损失功率P 损的关系：P 损＝P －P ′. (2)P 损＝I 线2R 线＝ΔU2R 线＝ΔU ·I 线，I 线为输电线路上的电流，ΔU 为输电线路上损失的电压，R 线为输电线路的电阻．例6 (2022·山东卷·4)如图所示的变压器，输入电压为220 V ，可输出12 V 、18 V 、30 V 电压，匝数为n 1的原线圈中电压随时间变化为u ＝U m cos (100πt )．单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为0.1 V ．将阻值为12 Ω的电阻R 接在BC 两端时，功率为12 W ．下列说法正确的是( )A ．n 1为1 100匝，U m 为220 VB ．BC 间线圈匝数为120匝，流过R 的电流为1.4 AC ．若将R 接在AB 两端，R 两端的电压为18 V ，频率为100 HzD ．若将R 接在AC 两端，流过R 的电流为2.5 A ，周期为0.02 s 答案 D解析 变压器的输入电压为220 V ，原线圈的交流电的电压与时间成余弦函数关系，故输入交流电压的最大值为220 2 V ，根据理想变压器原线圈与单匝线圈的匝数比为n 11＝220 V0.1 V，解得原线圈为2 200匝，A 错误；根据题图可知，当原线圈输入电压为220 V 时，BC 间的电压为U BC ＝PR ＝12 V ，故BC 间的线圈与单匝线圈匝数关系有n BC 1＝12 V0.1 V ，则BC 间的线圈匝数为120匝，流过R 的电流为I BC ＝P U BC ＝12 W12 V ＝1 A ，B 错误；若将R 接在AB 两端，根据题图可知，当原线圈输入电压为220 V 时，AB 间的电压应该为18 V ．根据交流电原线圈电压的表达式可知，交流电的角速度为100π rad/s ，故交流电的频率为f ＝1T ＝ω2π＝50 Hz ，C 错误；若将R 接在AC 两端，根据题图可知，当原线圈输入电压为220 V 时，AC 间的电压应该为30 V ，根据欧姆定律可知，流过电阻R 的电流为I AC ＝U AC R ＝3012A ＝2.5 A ，交流电的周期为T ＝2πω＝0.02 s ，D 正确． 例7 (多选)(2021·山东卷·9)输电能耗演示电路如图所示．左侧变压器原、副线圈匝数比为1∶3，输入电压为7.5 V 的正弦交流电．连接两理想变压器的导线总电阻为r ，负载R 的阻值为10 Ω.开关S 接1时，右侧变压器原、副线圈匝数比为2∶1，R 上的功率为10 W ；接2时，匝数比为1∶2，R 上的功率为P .以下判断正确的是( )A ．r ＝10 ΩB ．r ＝5 ΩC ．P ＝45 WD ．P ＝22.5 W答案 BD解析 当开关S 接1时，左侧变压器副线圈两端电压U 2＝n 2n 1U 1＝3×7.5 V ＝22.5 V ，电阻R 上的电压，即右侧变压器副线圈两端电压U 4＝PR ＝10×10 V ＝10 V ，电流I 4＝U 4R ＝1 A ，则右侧变压器原线圈两端电压U 3＝21×10 V ＝20 V ，电流I 3＝n 4n 3I 4＝12×1 A ＝0.5 A ，则r ＝U 2－U 3I 3＝5 Ω，当开关S 接2时，设输电电流为I ，则右侧变压器副线圈中的电流为0.5I ；根据右侧变压器两边电压与匝数的关系可知U 2－Ir n 3＝0.5IRn 4，解得I ＝3 A ，则R 上的功率P ＝(0.5I )2R ＝22.5 W ，故选B 、D.1．(多选)(2022·山东省模拟)某电动车总质量为6.75×103 kg ，若它匀速前进500 m 用时250 s ，该过程中驱动电机的输入电流I ＝10 A ，电压为300 V ，电动车行驶时所受阻力大小为车总重力大小的150，重力加速度g 取10 m/s 2，机械效率是输出功率占输入功率的百分比．不考虑其他损耗，下列说法正确的是( ) A ．驱动电机的输入功率为3 000 W B ．电动车的机械功率为2 500 W C ．驱动电机的内阻为3 Ω D ．驱动电机的机械效率为85% 答案 AC解析 驱动电机的输入功率为P 入＝UI ＝300×10 W ＝3 000 W ，选项A 正确；电动车的速度为v ＝s t ＝2 m/s ，电动车行驶时所受阻力大小为F f ＝150mg ＝150×6.75×103×10 N ＝1.35×103 N ，电动车匀速行驶时牵引力大小等于阻力大小，即F ＝F f ，故电动车的机械功率P 机＝Fv ＝2 700 W ，选项B 错误；设驱动电机的内阻为R ，由能量守恒定律得P 入t ＝P 机t ＋I 2Rt ，解得驱动电机的内阻为R ＝3 Ω，选项C 正确；驱动电机的机械效率为η＝P 机P 入×100%＝90%，选项D 错误．2.(2022·湖北省九师联盟高三联考)如图所示的电路中，变压器为可调理想自耦式变压器，R 1为定值电阻，R 2为滑动变阻器，在M 、N 两端输入恒定的正弦交流电，则下列判断正确的是( )A ．仅将滑片P 1向上移，电压表示数变大B ．仅将滑片P 1向上移，电流表示数变大C ．仅将滑片P 2向上移，电压表示数变大D ．仅将滑片P 2向上移，电流表示数变大 答案 C解析 仅将滑片P 1向上移，原线圈匝数增大，根据变压比U 1n 1＝U 2n 2，可知U 2减小，根据分压原理可知，电压表的示数变小，A 错误；仅将滑片P 1向上移，副线圈电压变小，根据P ＝U 22R 可知电路消耗的功率减小，原线圈输入功率变小，电流表的示数变小，B 错误；仅将滑片P 2向上移，R 2接入电路的电阻变大，因此副线圈中的电流减小，R 1两端的电压变小，电压表的示数变大，根据变流比，电流表的示数变小，C 正确，D 错误．专题强化练[保分基础练]1．(多选)(2022·北京市朝阳区期末)金属导电是一种典型的导电模型，值得深入研究．一金属直导线的电阻率为ρ，若在其两端加上电压，自由电子将在静电力作用下定向加速，但电子加速运动很短时间就会与晶格碰撞而发生散射，紧接着又定向加速，设每一次加速的时间为Δt ，这个周而复始的过程可简化为电子以速度v 沿导线方向做匀速运动．我们将导线中电流与导线横截面积的比值定义为电流密度，其大小用j 表示，可以“精细”描述导线中各点电流的强弱．设该导线内电场强度大小为E ，单位体积内有n 个自由电子，电子电荷量为e 、质量为m ，电子在导线中定向运动时受到的平均阻力为F f .则下列表达式正确的是( ) A ．j ＝nve B ．ρ＝2mne 2ΔtC ．ρ＝E nevD ．F f ＝nevρ答案 AC解析 电流的微观表达式为I ＝nevS ，所以电流密度为j ＝IS ＝nev ，故A 正确；设导线的长度为L ，导线两端的电压为U ，则U ＝EL ，R ＝ρL S ，I ＝nveS ，根据欧姆定律R ＝UI，联立解得ρ＝E nev ，故B 错误，C 正确；电子做匀速运动时，有F f ＝Ee ＝ρne 2v ，故D 错误． 2.(2021·福建省1月适应性考试·1)一手摇交流发电机线圈在匀强磁场中匀速转动．转轴位于线圈平面内，并与磁场方向垂直．产生的交变电流i 随时间t 变化关系如图所示，则( )A ．该交变电流频率是0.4 HzB ．该交变电流有效值是0.8 AC ．t ＝0.1 s 时，穿过线圈平面的磁通量最小D ．该交变电流瞬时值表达式是i ＝0.82sin (5πt ) A答案 C解析 由题图可知，该交变电流的周期T ＝0.4 s ，则频率为f ＝1T＝2.5 Hz ，故A 错误；该交变电流的最大值I m ＝0.8 A ，则有效值I ＝I m 2＝0.4 2 A ，故B 错误；t ＝0.1 s 时，电流最大，说明线圈与磁场方向平行，穿过线圈的磁通量为零，故C 正确；线圈转动的角速度ω＝2πT＝5π rad/s ，该交变电流的瞬时值表达式为i ＝0.8sin (5πt ) A ，故D 错误．3．(多选)(2022·湖北卷·9)近年来，基于变压器原理的无线充电技术得到了广泛应用，其简化的充电原理图如图所示．发射线圈的输入电压为220 V 、匝数为1 100匝，接收线圈的匝数为50匝．若工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，忽略其它损耗，下列说法正确的是( )A ．接收线圈的输出电压约为8 VB ．接收线圈与发射线圈中电流之比约为22∶1C ．发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同D ．穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的相同答案 AC解析 根据n 1n 2＝80%U 1U 2，可得接收线圈的输出电压约为U 2＝8 V ，故A 正确；根据n 1n 2＝I 280%I 1，可得I 2I 1＝885，故B 错误；变压器是不改变其交变电流的频率的，故C 正确；由于穿过发射线圈的磁通量与穿过接收线圈的磁通量大小不相同，所以穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的不相同，故D 错误．4.(多选)(2022·福建莆田市二模)如图所示是一种调压变压器的原理图，线圈AB 绕在一个圆形的铁芯上，A 、B 端加上u ＝2202sin (100πt ) V 的交流电压，通过移动滑动触头P 来调节C 、D 端输出电压．当P 处于图示位置时，原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝2∶1，现将一个“38 V ,19 W”的灯泡接到输出端C 、D ，下列操作可使灯泡正常发光的是( )A ．仅将P 顺时针旋转到合适位置B ．仅将P 逆时针旋转到合适位置C ．仅将灯泡并联一个阻值为144 Ω的电阻D ．仅将灯泡串联一个阻值为144 Ω的电阻答案 AD解析 输入电压的有效值为U 1＝U m 2＝220 V ，根据变压器两端的电压与线圈匝数的关系可知U 2＝n 2n 1U 1＝110 V ，灯泡的额定电压为38 V ，可知现想要将一个“38 V,19 W ”的灯泡接到输出端C 、D ，可以仅将P 顺时针旋转到合适位置减小副线圈的匝数或串联一个电阻，根据R L ∶R＝U L ∶U R ，又R L ＝U L 2P，U L ＋U R ＝110 V ，联立解得R ＝144 Ω，故A 、D 正确，B 、C 错误． 5．(2022·广东惠州市第三次调研)如图甲所示的电路中，S 为单刀双掷开关，电表均为理想电表，R t 为热敏电阻(阻值随温度的升高而减小)，理想变压器原线圈接如图乙所示的正弦交流电，则( )A ．变压器原线圈中交流电压的表达式为u ＝1102·sin (50πt ) VB ．开关S 接在a 端，R t 温度升高时，变压器的输入功率变小C ．开关S 接在a 端，R t 温度升高时，电压表和电流表的示数均变大D ．开关S 由a 切换到b ，R t 消耗的功率变小答案 D解析 由题图乙可知，变压器原线圈中交流电压的表达式为u ＝1102sin (100πt ) V ，A 错误；开关S 接在a 端，R t 温度升高时，电路的电阻减小，而根据U 1U 2＝n 1n 2，可知电压表的示数不变，根据欧姆定律，电流表的示数变大，根据P ＝UI 知回路消耗的功率增大，变压器的输入功率变大，B 、C 错误；开关S 由a 切换到b ，副线圈接入电路的匝数减少，根据U 1U 2＝n 1n 2，可知加在R t 两端的电压降低，根据P t ＝U 2R t可知R t 消耗的功率变小，D 正确．6.(2022·陕西咸阳市一模)如图所示，电源电动势为E ，内阻为r ，R 1是光敏电阻(阻值随光照强度的增大而减小)，R 2是定值电阻，C 是平行板电容器，V 1、V 2都是理想电压表．闭合开关S 后，电容器中的带电小球处于静止状态．在光照强度增大的过程中，分别用ΔU 1、ΔU 2表示电压表V 1和电压表V 2示数变化的绝对值，且ΔU 1<ΔU 2，则下列说法正确的是( )A．V1的示数增大，V2的示数减小B．V1的示数减小，V2的示数增大C．带电小球仍处于静止状态D．带电小球向上运动答案 B解析在光照强度增大的过程中，R1的阻值减小，电路总电阻减小，总电流增大，则R2的电压增大，V2的示数增大．内电压和R2的电压增大，则路端电压减小，V1的示数减小，R1的电压减小，故A错误，B正确；R1的电压减小，则电容器板间电压减小，板间场强减小，带电小球受到的静电力减小，则带电小球向下运动，故C、D错误．7．(2022·北京八十中三模)利用某半导体的电阻随温度升高而减小的特征可以制作电子温度计．图甲表示该半导体的电阻R随温度t变化的情况．把该半导体与电动势为E、内阻为r 的电源，理想电压表和保护电阻R0连成如图乙所示的电路．用该半导体作测温探头，把电压表的电压刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易的电子温度计．下列说法正确的是()A．温度升高后，电源的效率将升高B．该电子温度计表盘上温度的刻度是均匀的C．t A和t B相比，t A应标在电压较小的刻度上D．若电池用久后内阻r变大，用该温度计测量的温度要比真实值偏高答案 D解析 电源的效率η＝IU IE ×100%＝R 外R 外＋r ×100%＝11＋r R 外×100%，温度升高后，R 阻值减小，外电阻减小，则电源的效率将降低，选项A 错误；由题图甲可知R ＝r 0－kt ，U ＝ER R ＋R 0＋r＝E 1＋R 0＋r r 0－kt，则该电子温度计表盘上温度的刻度是不均匀的，温度越高，U 越小，即t A 应标在电压较大的刻度上，t B 应标在电压较小的刻度上，选项B 、C 错误；若电池用久后内阻r 变大，根据U ＝ER R ＋R 0＋r可知相同的R 值时U 值偏小，则对应的温度偏高，即用该温度计测量的温度要比真实值偏高，选项D 正确．[争分提能练]8．(2022·江苏南京市模拟 )某温度检测、光电控制加热装置原理图如图所示．图中R T 为热敏电阻(随温度升高阻值减小)，用来探测加热电阻丝R 的温度，R G 为光敏电阻(随光照强度增大阻值减小)，接收小灯泡L 的光照，除R T 、R G 外，其他电阻均为定值电阻．当R 处温度降低时( )A ．L 变亮B ．通过R 3的电流减小C ．E 2的路端电压减小D ．R 消耗的功率减小答案 B解析 当R 处温度降低时，热敏电阻R T 阻值增大，由闭合电路欧姆定律可知，左侧电路中的电流减小，即通过小灯泡L 的电流减小，小灯泡L 的光照强度减小，所以光敏电阻R G 的阻值增大，则右侧电路中总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可知，干路电流减小，电源E 2的路端电压增大，R 两端电压增大，通过R 的电流也增大，R 消耗的功率增大，根据并联电路分流规律可知通过R 3的电流减小，综上所述可知B 正确，A 、C 、D 错误．9.(2022·浙江1月选考·12)某节水喷灌系统如图所示，水以v 0＝15 m/s 的速度水平喷出，每秒喷出水的质量为2.0 kg.喷出的水是从井下抽取的，喷口离水面的高度保持H ＝3.75 m 不变．水泵由电动机带动，电动机正常工作时，输入电压为220 V ，输入电流为2.0 A ．不计电动机的摩擦损耗，电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率．已知水泵的抽水效率(水泵的输出功率与输入功率之比)为75%，忽略水在管道中运动的机械能损失，重力加速度g 取10 m/s 2，则( )A ．每秒水泵对水做功为75 JB ．每秒水泵对水做功为225 JC ．水泵输入功率为440 WD ．电动机线圈的电阻为10 Ω答案 D解析 每秒喷出水的质量为m 0＝2.0 kg ，抽水增加了水的重力势能和动能，则每秒水泵对水做功为W ＝m 0gH ＋12m 0v 02＝300 J ，故A 、B 错误；水泵的输出能量转化为水的机械能，则 P 出＝W t ＝300 W ，而水泵的抽水效率(水泵的输出功率与输入功率之比)为75%，则P 入＝P 出75%＝400 W ，故C 错误；电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率，则电动机的机械功率为P 机＝P 入＝400 W ，而电动机的电功率为P 电＝UI ＝440 W ，由能量守恒定律可知P 电＝I 2R ＋P 机，联立解得R ＝10 Ω，故D 正确．10.(2022·山东德州市高三期末)海浪机械能是未来可使用的绿色能源之一，利用海浪发电可加速地球上碳中和的实现．某科技小组设计的海浪发电装置的俯视图如图所示，圆柱体磁芯和外壳之间有辐射状磁场，它们可随着海浪上下浮动，磁芯和外壳之间的间隙中有固定的环形导电线圈，线圈的半径为L ，电阻为r ，所在处磁场的磁感应强度大小始终为B ，磁芯和外壳随海浪上下浮动的速度为v ，v 随时间t 的变化关系为v ＝v 0sin 2πT t ，其中的T 为海浪上下浮动的周期．现使该发电装置与阻值为R 的电阻形成回路，则该发电装置在一个周期内产生的电能为( )A.2π2B 2v 02L 2T R ＋rB.4π2B 2v 02L 2T R ＋rC.2B 2v 02L 2T R ＋rD.4B 2v 02L 2T R ＋r答案 A解析 环形导电线圈随着磁芯和外壳随海浪上下浮动而切割磁感线，由法拉第电磁感应定律E ＝Blv ，环形线圈各部分产生的电动势对回路来说是同向的(实际指感应电流方向)，其有效切割长度由微元法可知l ＝2πL ，联立v ＝v 0sin 2πTt ，可得线圈中感应电动势的瞬时值表达式e ＝2πBLv 0sin 2πTt ，根据正弦交变电流的特点知其电动势的有效值为E 有效＝2πBLv 0，则该发电装置在一个周期内产生的电能E 电＝E 有效2R ＋r T ＝2π2B 2v 02L 2T R ＋r，故B 、C 、D 错误，A 正确． 11.(2022·山东济南市、聊城市等高三学情检测)如图所示，理想变压器原线圈与副线圈的匝数比为2∶1，ab 端接交流电源，此时电路消耗的总功率为P .若将电阻R 0与电阻R 互换位置，电路消耗的总功率为2P ，则R 0与R 的比值为( )A ．2∶7B ．7∶2C ．1∶4D ．4∶1答案 A 解析 设ab 端输入的总电压为U ，原线圈两端电压为U 1，电流为I 1，副线圈两端电压为U 2，电流为I 2，则U ＝I 1R 0＋U 1，又由U 2U 1＝n 2n 1＝12，则U 2＝12U 1，所以U ＝I 1R 0＋2U 2＝I 1R 0＋2I 2R ，又根据I 1I 2＝n 2n 1＝12得I 2＝2I 1，则U ＝I 1R 0＋4I 1R ，当电阻R 0与电阻R 互换位置后U ＝I 1′R ＋U 1′，又由U 2′U 1′＝n 2n 1＝12，则U 2′＝12U 1′，所以U ＝I 1′R ＋2U 2′＝I 1′R ＋2I 2′R 0，又根据I 1′I 2′＝n 2n 1＝12，所以I 2′＝2I 1′，则U ＝I 1′R ＋4I 1′R 0，又因为总功率P 2P ＝UI 1UI 1′，得I 1′＝2I 1，则联立可得I 1R 0＋4I 1R ＝2I 1R ＋8I 1R 0，即R 0∶R ＝2∶7，故A 正确，B 、C 、D 错误．12．(多选)(2022·黑龙江省八校高三期末)某同学通过实验正确作出标有“5 V ,2.5 W”的小灯泡的U －I 图线如图甲所示，现把实验中使用的小灯泡接到如图乙所示的电路中，其中电源电动势E ＝6 V ，内阻r ＝1 Ω，定值电阻R ＝9 Ω，则( )A ．由图甲可知，小灯泡的电阻值随电压的升高而增大B ．由图甲可知，小灯泡的电阻值随电压的升高而减小C ．闭合图乙开关，小灯泡的实际功率约为2.7 WD ．闭合图乙开关，小灯泡的实际功率约为0.84 W答案 AD解析 由题图甲可知，随电压的升高各点与原点连线的斜率变大，则小灯泡的电阻值增大，选项A 正确，B 错误；将电阻R 看作电源的内阻，则U ＝E －I (R ＋r )＝6－10I (V)，将此函数关系的图像画在灯泡的U －I 图像上，如图所示两图像的交点为电路的工作点，则I ＝0.38 A ，U ＝2.2 V ，则小灯泡的实际功率约为P ＝IU ＝0.38×2.2 W≈0.84 W ，选项C 错误，D 正确．13．(2022·贵州毕节市4月第二次诊断)如图甲为利用理想变压器进行远距离输电的示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶50，降压变压器原、副线圈匝数比为n 3∶n 4，发电机到升压变压器间两条输电线的总电阻为0.2 Ω，两条远距离输电线的总电阻为200 Ω.若发电机的输出电压如图乙所示，发电机的输出功率为78 kW ，用户端获得的电压有效值为220 V ．下列说法中正确的是( )A ．降压变压器原、副线圈匝数比为n 3∶n 4＝40∶1B ．用户端交流电的频率为100 HzC ．远距离输电线中的电流为300 AD ．远距离输电线路损耗功率为1.2 kW答案 A解析 发电机的输出功率为P ＝78 kW ，由题图乙知发电机的输出电压有效值为U ＝260 V ，则升压变压器原线圈上的电流I 1＝P U ＝78×103260A ＝300 A ，发电机到升压变压器间两条输电线的总电阻为r ＝0.2 Ω，升压变压器原线圈上的电压U 1＝U －I 1r ＝260 V －300×0.2 V ＝200 V ，根据变压器原理，升压变压器副线圈上的电压U 2＝50U 1＝10 kV ，升压变压器副线圈上的电流I 2＝I 150＝6 A ，远距离输电线的总电阻R ＝200 Ω，远距离输电线中损失的电压ΔU ＝I 2R ＝6×200 V ＝1 200 V ，则降压变压器原线圈上的电压U 3＝U 2－ΔU ＝8 800 V ，用户端获得的电压有效值U 4＝220 V ，则降压变压器原、副线圈匝数比为n 3n 4＝U 3U 4＝8 800220＝401，故A 正确；变压器不改变交流电的频率，由题图乙知交流电的周期T ＝0.02 s ，所以频率f ＝50 Hz ，故B 错误；远距离输电线中的电流为I 2＝6 A ，故C 错误；远距离输电线路损耗功率ΔP ＝I 22R ＝62×200 W ＝7.2 kW ，故D 错误．[尖子生选练]14．(多选)(2021·河北卷·8)如图，发电机的矩形线圈长为2L 、宽为L ，匝数为N ，放置在磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，理想变压器的原、副线圈匝数分别为n 0、n 1和n 2，两个副线圈分别接有电阻R 1和R 2，当发电机线圈以角速度ω匀速转动时，理想电流表读数为I ，不计线圈电阻，下列说法正确的是( )A ．通过电阻R 2的电流为n 1I n 2B ．电阻R 2两端的电压为n 2IR 1n 1C ．n 0与n 1的比值为2NBL 2ωIR 1D ．发电机的功率为2NBL 2ωI n 1＋n 2n 0答案 BC解析 由题知理想电流表读数为I ，则根据欧姆定律有U 1＝IR 1根据变压器原、副线圈电压与匝数的关系有。
高考物理专项复习9《直流电路与交流电路的分析》
高考物理专项复习9《直流电路与交流电路的分析》“物理观念”构建一、理清直流电路知识体系二、正弦交变电流“四值”的理解与应用三、理想变压器和远距离输电1.明确变压器各物理量间的制约关系2.明辨远距离输电过程的3个问题(1)输电线上的电流：I ＝P 出U 出＝P 出U 2。
(2)电压损耗：输电线路上I 2＝I R ＝I 3，总电阻R 导致的电压损耗U R ＝U 2－U 3＝I R R 。
输送电压一定时，用电器增多，则降压变压器的输出电流变大，输电线上的电流增大，电压损耗增大。
(3)输电线上损失的功率：P 损＝I 2R 线＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P 出U 出2R 线＝U 2损R 线＝U 损I 。
输电线上的损失功率必须与输电线上的电流和电压相对应，不要把输电线上的输电电压U和输电导线上损失的电压ΔU相混淆，不能用公式P＝U2R计算输电线上损失的功率。
“科学思维”展示一、两种物理思想1.等效思想：等效电路、等效电源；2.守恒思想：理想变压器的输入功率等于输出功率。
二、直流电路动态分析的常用方法基本思路为“部分→整体→部分”。
直流电路的分析与计算考向一直流电路的动态分析【典例1】(2019·湖南湘东六校联考)如图1所示，电源电动势为E，内阻为r。
电路中的R2、R3分别为总阻值一定的滑动变阻器，R0为定值电阻，R1为光敏电阻(其电阻随光照强度增大而减小)。
当开关S闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。
有关下列说法中正确的是()图1A.在只逐渐增大光照强度的过程中，电阻R0消耗的电功率变大，电阻R3中有向上的电流B.只调节电阻R3的滑动端P2向上端移动的过程中，电源消耗的功率变大，电阻R3中有向上的电流C.只调节电阻R2的滑动端P1向下端移动的过程中，电压表示数变大，带电微粒向下运动D.若断开开关S，电容器所带电荷量变大，带电微粒向上运动解析在只逐渐增大光照强度的过程中，光敏电阻阻值减小，则通过电阻R0的电流增大；根据热功率公式P＝I2R可知电阻R0消耗的电功率变大，电容器两端电压增大，电容器充电，电阻R 3中有向上的电流，选项A 正确；只调节电阻R 3的滑动端P 2向上端移动的过程中，电路总电阻不变，则电源输出电流不变，电源消耗的功率不变，选项B 错误；只调节电阻R 2的滑动端P 1向下端移动的过程中，电容器两端电压增大，电容器充电，带电微粒所受电场力增大，微粒向上运动；电源路端电压减小，电压表示数变小，选项C 错误；若断开开关S ，电容器放电，电容器所带电荷量变少，电容器两端电压减小，带电微粒所受电场力减小，带电微粒向下运动，选项D 错误。
直流电路的分析与计算
直流电路的分析与计算1.考点分析：直流电路的分析与计算是高考的热点，可以结合实验的分析进行考查，重点考查欧姆定律的应用及功率的求解．2.考查类型说明：以选择题与计算题为主，计算题多与电容、电场知识结合，解答这类题的关键在于理解电路的连接．3. 考查趋势预测：直流电路的分析与计算试题在高考中考查的形式可分为两大类：定性分析与定量计算．定性分析以电路的动态分析为主，由电路中电路结构的变化或电阻的变化，根据两个欧姆定律确定电路中各部分的电流、电压与功率等电学量的变化．定量计算则主要是功率的求解，所涉及的电路可以是纯电阻电路，也可以是非纯电阻电路，可以是线性电阻，也可以是非线性电阻的分析与计算．功率的计算又可以是各种形式的功率，同时还可能会出现与功率有关的效率问题的分析．含电容器电路的分析与计算是综合性较强的切入点，考查过程中可能会结合电场等进行分析与求解．【知识储备】（1）部分电路欧姆定律内容：导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比．全电路欧姆定律：闭合电路的电流，跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比． （2）表达式：R U I =rR EI += （3）伏安特性曲线（U --I 图象或I —U 图象）①若电阻的电压与电阻成线性比例关系，则伏安特性曲线中为一直线，直线的斜率或斜率的倒数表示电阻的大小． ②若电阻的电压与电流成非线性关系，则伏安特性曲线中为曲线，某个状态下的电阻值该状态下的电压与电流之比，曲线的斜率只能用于定性分析电阻的大小关系． ③两种图象的比较：A 为部分电路的U —I 图象，B 为全电路的U —I 图象．直线A 的斜率表示电阻的大小，B 的斜率则表示电源内阻的大小．两直线相交点，则表示把该电阻接入该电源形成闭合电路时对应的U —I 图象． （4）欧姆定律的应用X 围：①纯电阻电路（不包含电动机、电解槽等） ②金属导电或电解液导电（气体导电不适用）2．电功与电热，电功率与热功率（1）纯电阻电路： 电功与电热：t RURt I UIt Pt Q W 22===== 电功率与热功率：RU R I UI P P 22==='=．（2）非纯电阻电路：电功与电热：UIt W =，Rt I Q 2=电功率与热功率：UI P =，R I P 2='． （3）用电器接入电路时的约定①纯电阻用电器若无特别说明，则认为电阻恒定；②若用电器的实际功率超过额定功率，则认为用电器将损坏（断路）； ③若用电器没注明额定值，则认为可以安全使用． 3．功率与效率 （1）功率：①额定功率与实际功率：额额实实P U U P 2⎪⎪⎭⎫⎝⎛= ②总功率与有用功率：EI P =总，UI P =有用 ③非纯电阻电路的功率：其它热总P P P += （2）效率 ①rR RP P +==总有用η ②P 出与外电阻R 的图象关系如图． 当R =r 时，电源有最大输出功率，但此时电源的效率为50%． 4．直流电路分析的基本处理思想： （1）电路的简化： ①电路的等效原则：U /VI /AOABA ．无电流的支路可省去；B ．电势相等的点可合并；C ．理想电压表认为断路，理想电流表则视为短路；D ．恒定电流电路中，电容器可作断路处理；E ．电路中的接地点处理：若只有一处接地，则该处的电势为零，可能影响其他各地的电势高低，但电路结构不变；若同时有两处接地，则影响电势的同时，对电路结构也将产生影响，此时可视为两接点地为同一点． ②电路的简化方法： A ．电流分支法先将各节点标上字母，判定各支路元件的电流方向，按电流方向，自左向右将各元件、节点、分支逐一画出，再加式整理即可． B ．等势点排列法标出节点字母，判断出各节眯电势的高低，将各节点按电势高低自左向右排列，再判断各节点间的支路，然后加工整理即可． （2）直流电路的动态分析①引起电路特性发生变化主要有三种情况：A ．滑动变阻器滑动片位置的改变，使电路的电阻发生变化；B ．电键的闭合、断开或换向（双掷电键）使电路结构发生变化；C ．非理想电表的接入使电路的结构发生变化． ②进行动态分析的常见思路是：由部分电阻变化推断外电路总电阻（外R ）的变化，再由全电路欧姆定律rR EI +=外总讨论干路电流总I 的变化，最后再根据具体情况分别确定各元件上其他量的变化情况．③分析方法 A ．程序法基本思路是“部分→整体→部分”．即从阻值变化的的入手，由串并联规律判知R 总的变化情况再由欧姆定律判知I 总和U 端的变化情况最后由部分电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律判知各部分的变化情况．B ．结论法----“并同串反”“并同”：是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小．“串反”：是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率将增大．C ．特殊值法与极限法即因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论．一般用于滑动变阻器两部分在电路中都有电流时的讨论． （3）非线性电路的分析与求解、非理想电表的处理． ①非线性电路的分析与求解 A ．非线性电路包括含二极管电路和白炽电灯电路，由于这类元件的伏安特性不再是线性的，所以求解这类问题难度更大．近几年已成为高考的热点． B ．基本处理方法：应用伏安特性曲线中各点对应的电压值与电流值求解电阻的电阻值，同时注意图线交点及截距等对应的物理含义．②非理想电表的处理．A．非理想电压表．由于电压表内阻不可能无限大，因此测得的电压总比被测电路两端的实际电压小，表的内阻越大，表的示数越接近于实际电压值．可把电压表视为一电阻，电压表测得的电压实际上是被测电路与电压表并联后两端的电压，利用上述特点列式分析求解．B．非理想电流表．因为用电流表测得的电流，实质上是被测量的支路（或干路）串联一个电阻（即电流表内阻）后的电流，所以电流表内阻越小，表的示数越接近于真实值．同理可把非理想电流表视为一电阻进行分析求解．（4）故障电路的分析与判断．①故障现象及现象：A．电路故障一般有两种情况：即短路和断路．B．当电路出现短路时，主要有以下的现象：a．电路中仍有电流；b．被短路的电器不工作；c．与之串联的电器工作电流增大；d．被短路部分电压为零．当电路出现断路时，主要有以下的现象：a．被断路部分无电流；b．被断路部分有电压（如果电路较简单一般此电压会等于电源的输出电压）．②电路故障测试方法A．测试故障类型——电流表法若电路断路，电流表串接在该支路中时表现为：示数为“0”或几乎为“0”．若电路短路，电流表串接在电路中表现为示数较大或超出量程．B．测试故障所在——电压表法若电路断路，由于电流I=0，所以当电阻R为有限值时（即不是断开处），根据欧姆定律U=I R得U=0，所以根据串联电路的特点，得到断开处的电压U≠0，即当电压表并联在断开处时电表有示数．被短路处．由于R→0，则有U=IR得U→0，即当电压表并联在被短接的两端时电表无示数．C．在日常生活中还有一种常用的测电压的方法：用测电笔测试一导线，若氖管发光则有电压（火线），若氖管不发光则无电压．（5）稳态、动态阻容电路的分析与计算．①分析计算含有电容器的直流电路时应注意：A．电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，在此支路的电阻没有电压降，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压；B．电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器的充（放）电．如果电容器两端电压升高，电容器将充电，如果电压降低，电容器将通过与它并联的电路放电．②求解的基本方法：A．在分析电路的特点时，把电容器支路看成断路．即去掉该支路．B．凡是与电容器串联的电阻均用导线代替．因为电阻与电容器的阻值比较忽略不计．C．电容器两端的电势差与并联的电阻两端的电压相等．D．对带电粒子在复合场中的运动，关键是分析清楚带电粒子的运动情况和受力情况，还要善于挖掘题目中隐含条件，由功能关系求解．（6）实际生活中的电路问题分析①题型特点：以人们日常生活中所用到的电路知识为背景，或以现实生活中使用的家用电器立意命题设置物理问题．②求解的基本方法：把生活中的问题转化为常见的物理模型，应用相关的电路知识求解．【典例分析】例题1 （07．某某物理卷）一白炽灯泡的额定功率与额定电压分别为36W 与36V ．若把此灯泡接到输出电压为18V 的电源两端，则灯泡消耗的电功率 （ ）A ．等于36WB ．小于36W ，大于9WC ．等于9WD ．小于36W考点分析 本题考查电阻随温度变化的关系及用电器的额定功率与实际功率． 解题思路由于金属的电阻随温度的升高而增大，所以以额定电压工作时的电阻大于以18V 电压工作的电阻．根据部分电路欧姆定律，有1211R U P =，2222R U P =，故4122112212>=R U R U P P ，所以灯泡消耗的功率小于36W 大于9W ，B 正确．正确答案是：B失分陷阱 不注意考虑温度的变化对电阻的影响，而直接认为灯泡的功率只与电压有关．例题2（07．某某物理卷）如图所示，AB 两端接直流稳压电源，U AB ＝100V ，R 0＝40Ω，滑动变阻器总电阻R ＝20Ω，当滑动片处于变阻器中点时，C 、D 两端电压U CD 为___________V ，通过电阻R 0的电流为_____________A ．考点分析 本题考查了串、并联电路特点以及欧姆定律的应用，考核学生能否对电路进行简化．解题思路 当滑动片处于变阻器中点时，可以将变阻器分成两个电阻，Ω===10221RR R ，电路如图，则1R 与0R 串联，再与2R 并联．根据部分电路欧姆定律，有)(01R R I U AB +=，0IR U CD =．代入数据可得，2=I A ，80=CD U V ．答案： 80，2失分陷阱不能正确画出简化电路图，误认为整个电路为串联． 例题3．（06．某某理综卷）三只灯泡L 1、L 2和L 3的额定电压分别为1.5 V 、1.5 V 和2.5 V ，它们的额定电流都为0.3 A ．若将它们连接成图1、图2所示电路，且灯泡都正常发光．（1）试求图1电路的总电流和电阻R 2消耗的电功率；（2）分别计算两电路电源提供的电功率，并说明哪个电路更节能．考点分析 本题考查闭合电路的欧姆定律以及功率的计算方法．解题思路 应用欧姆定律进行分析，并求出两种情况下的电功率比较即可得出结果． （1）由题意，在图1电路中：电路的总电流：I 总＝I L1+ I L2+ I L3=0.9 A ，U 路端=E - I总r =2.55 V ，U R2= U 路程- U L3=0.05 V ，I R2= I 总=0.9A ，电阻R 2消耗功率：P R2= I R2U R2=0.045 W ．图1L 1 L 2 L 3 S R 1R 2r =0.5ΩE =3.0V 图2L 2L 3L 1E /=6.0V r /=0.5ΩR 3S（2）图1电源提供的电功率：P 总= I 总E =0.9×3 W=2.7W，图2电源提供的电功率：P′总= I′总 E′＝0.3×6W＝1.8 W ．由于灯泡都正常发光，两电路有用功率相等，而P′总< P 总． 所以图2电路比图1电路节能．失分陷阱不能正确求解电路的总功率，或者对有用功率理解出错． 例4．（06某某理综卷）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R 1、R 2和R 3的阻值都相同．在电键S 处处于闭合状态下，若将电键S 1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R 2两端的电压变大 D ．电池的效率变大考点分析 本题主要考查了直流电路的动态分析．解题思路 令R 1＝R 2＝R 0，在位置1，外电路总电阻为R ＝23R 0；电键S 1由位置1切换2，则整个外电阻为R /＝32R 0，由于总电阻减小，总电流增大，内电压增大，电压表示数减小，A 错；内耗功率P ＝I 2r ，故P 增大，B 对；电键在位置1时的R 2两端电压为U R2＝r R ER +0023；电键在位置2时，R 2两端电压为21/2=R U （E －)320r R Er +＝)32(23200r R ER +⨯＝rR E R 3200+，则U R2－/2R U ＝)32)(32()25.0(0000r R r R r R ER +++＞0，故U R2＞/2R U ，则C 错；电池效率η＝rR R+×100%＝Rr +11×100%，由于R 减小，η减小，故D 错．答案：B失分陷阱 对电键S 1由位置1切换到位置2时，电路结构的变化不清楚． 例5．（06．某某物理卷）在如图所示电路中，闭合电键S ，当滑动变阻器的滑动触头P 向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I 、U 1、U 2和U 3表示，电表示数变化量的大小分别用ΔI 、ΔU 1、ΔU 2和ΔU 3表示．下列比值正确的是 （ ）A ．U 1/I 不变，ΔU 1/ΔI 不变B ．U 2/I 变大，ΔU 2/ΔI 变大C ．U 2/I 变大，ΔU 2/ΔI 不变D ．U 3/I 变大，ΔU 3/ΔI 不变考点分析 本题主要了欧姆定律的应用及电路的动态分析．解题思路 因为111U U R I I ∆∆＝＝，而R 1不变，故1U I不变，1U I ∆∆不变．同理，2U I ＝R 2，由于R 2变大，所以2U I变大．但是211()U R r R r I I ∆∆++∆∆＝＝，所以2U I ∆∆不变． 而31ε,r321U R R I+＝，所以3U I 变大．因为3U Ir r I I ∆∆∆∆＝＝，所以3U I ∆∆不变．故选项 A 、C 、D 正确．答案：ACD失分陷阱 不能正确利用欧姆定律的变形式．例6．（2005某某物理卷）如图所示，R 为电阻箱，○V 为理想电压表．当电阻箱读数为R 1=2Ω时，电压表读数为U 1=4V ；当电阻箱读数为R 2=5Ω时，电压表读数为U 2=5V ．求：（1）电源的电动势E 和内阻r ．（2）当电阻箱R 读数为多少时，电源的输出功率最大?最大值P m为多少?考点分析 本题主要考查了闭合电路欧姆定律的应用，以及最大功率的计算． 解题思路（1）由闭合电路欧姆定律： 111U E U r R =+，222UE U r R =+，联立上式并代入数据解得：6E V =，1r =Ω．（2）由电功率表达式：22()E P R R r =+，将上式变形为：22()4E P R r r R=-+，由上式可知1R r ==Ω时，P 有最大值：294m E P W r==．失分陷阱 不能正确理解输出功率最大的条件． 例7．（06．某某理综卷）如图所示的电路中，两平行金属板A 、B 水平放置，两板间的距离d =40 cm ．电源电动势E =24V ，内电阻r =1 Ω，电阻R =15 Ω．闭合开关S ，待电路稳定后，将一带正电的小球从B 板小孔以初速度v 0=4m/s竖直向上射入板间．若小球带电量为q =1×10-2C ，质量为m =2×10-2 kg ，不考虑空气阻力．那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达A 板?此时，电源的输出功率是多大？（取g =10 m/s 2）考点分析 本题考查了直流电路中电容器和带电粒子在电场中的运动问题．解题思路 （1）小球进入板间后，受重力和电场力作用，且到A 板时速度为零．设两板间电压为U AB ，由动能定理得：－mgd －qU AB =0－2021mv ，所以滑动变阻器两端电压 U 滑=U AB =8V ．设通过滑动变阻器电流为I ，由欧姆定律得：I =A rR U E 1=+-滑，滑动变阻器接入电路的电阻：Ω 8＝＝滑滑IU R ．（2）电源的输出功率：P 出＝I 2（R ＋R 滑）=23 W ．失分陷阱 不能正确理解小球恰能到达A 板对应的隐含条件，由功能关系求解滑动变阻器两端电压．例8．（06某某物理卷）电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器，他们一般具有加热和保温功能，其工作原理大致相同．图①为某种电热式电器的简化电路图，主要远件有电阻丝 R 1、R 2和自动开关S ．R 2 R 2（1）当自动开关S 闭合和断开时，用电器分别处于什么状态？（2）用电器由照明电路供电（U ＝220V ，设加热时用电器的电功率为400W ，保温时用电器的电动功率为40W ，则 R 1和 R 2分别为多大？ （3）若将图①中的自动开关S 换成理想的晶体二极管D ，如图②所示，其它条件不变，求该用电器工作1小时消耗的电能．考点分析 本题主要考查了电功、电功率的计算及二极管单向导电性． 解题思路（1）S 闭合，处于加热状态，S 断开，处于保温状态．（2）由于功率公式得21U P R =，2212U P R R =+，联立以上两式得R 1＝121Ω，R 2＝1089Ω． （3）W ＝P 12t ＋P 22t ＝0.22kW·h（或7.92×105J ） 失分陷阱 不注意二极管的单向导电性，求解电能时仍按总时间进行计算．。
2024年高考物理二轮复习专题10：直流电路(附答案解析)
A .额定工作电流为20A
B .充满电后最长正常 .以额定电压工作时每秒消耗能量为20J
【分析】根据功率公式P UI =求解额定电流;根据公式q It =求解最长工作时间;根据公式q It =求解电池充满电后总电量;根据公式W UIt =求解以额定电压工作时每秒钟消耗能量。
==⋅=⨯=⨯故C 正确;
D 、根据公式W UIt =,可得以额定电压工作时每秒钟消耗能量:242148W UIt J J ==⨯⨯=故D 错误。
故选:C 。
【点评】本题以服务型机器人为背景,考查了电功率、电量公式等基础知识,要理解电池容量(即电量)的物理含义。
【例3】(2023•安徽开学)如图所示,a ,b 为两只灯泡的U I -图线,c 为某一电源的路端电压U 与总电流I 的关系图线,图线a 与c 的交点为A ,过A 点作图线a 的切线(图中未画出),该切线的斜率为1k ,图中1U 、2U 、1I 、2I 已知,则以下说法正确的是()
专题10·直流电流
能力突破本专题考查电功、电热、电功率、电动势、内阻、电阻串联、并联。
高考热点(1)闭合电路的欧姆定律;
(2)电学实验;
出题方向以实验题为主,以实验的设计和创新性实验为主,题目难度一般为中档。
考点1直流电路的分析与计算直流电路动态分析的3种方法
“串反”:指某一电阻增大(减小)时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(增大)。
为电容器与电阻0R 并联,所以电容器两端的电压减小,根据Q CU =可知电容器所带电荷量会减少,也就是说电容器在放电,故A 正确;
B .同上述A 选项的分析可知,当R 接入电路中的阻值变小时,电路中总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律0
E I R R =+可知电路中的总电流变大,根据欧姆定律0U IR =可知电阻0R 两端的电压变大,电容器与电阻0R 并联,所以电容器两端的电压变大,根据U E d =
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专题六电路与电磁感应【备考策略】根据近三年高考命题特点和命题规律，复习专题时，要注意以下几个方面：1.直流电路的动态分析、故障分析、含容电路的分析、电功率的计算是复习本专题的重点，在近几年的高考中时常出现，因此要充分掌握该类问题的分析思路。
2.整合电磁感应基本知识，掌握楞次定律和右手定律的应用，加强电磁感应知识和电路、动力学、能量转化问题的综合分析，深刻理解知识的内涵。
3.电磁感应电路问题、动力学问题、能量转化问题、图像问题都是高考的热点，备考中不容忽视，要掌握解答这类问题的思路方法、解题步骤、提高自己的综合解题能力4.正弦交流电的产生、变化规律、图像、有效值、周期等问题，变压器及高压输电问题也是新课标地区的高考热点，备考复习中要将知识归纳、整合，凡涉及该部分知识的高考题，一般难度较小，是学生的得分点，要多加关注。
【考纲点击】【网络互联】第1讲直流电路的分析与计算【核心要点突破】知识链接一、电阻 1、定义式：IU R2、决定式：R=SLρ（电阻定律） 二、欧姆定律1.部分电路欧姆定律：R U I =2.闭合电路的欧姆定律：I =r R E+或内外U U E +=三、电功、电功率、电热 1.电功 ：W=Uq=Uit2.电功率：P=W/t=UI3.电热：Q=I 2Rt （焦耳定律）深化整合一、 动态电路的分析方法： 1、程序法：闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化，就会影响整个电路，使总电路和每一部分的电流、电压都发生变化。
讨论依据是：闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电路的电压关系、并联电路的电流关系。
（1）对于电路的动态变化问题，按局部→全局→局部的逻辑思维进行分析推理．一般步骤： ①确定电路的外电阻，外电阻外R 如何变化；②根据闭合电路欧姆定律rR E I +=外总总，确定电路的总电流如何变化；③由rI U 内内=，确定电源的内电压如何变化；④由内外U E U -=，确定电源的外电压（路端电压）如何变化；⑤由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的电压如何变化； ⑥确定支路两端的电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化以右图电路为例：设R 1增大，总电阻一定增大；由r R EI +=，I 一定减小；由U=E-Ir ，U 一定增大；因此U 4、I 4一定增大；由I 3= I-I 4，I 3、U 3一定减小；由U 2=U-U 3，U 2、I 2一定增大；由I 1=I 3 -I 2，I 1一定减小。
2、 直观法：直接运用总结规律①总电路上R 增大时总电流I 减小，路端电压U 增大；②任一个R 增必引起通过该电阻的电流减小，其两端电压U R 增加；③任一个R 增必引起与之并联支路电流I 增加；与之串联支路电压U 减小（称串反并同法） 3、极端法：即因变阻器滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个端点去讨论.【典例训练1】(2009·天津高考)为探究小灯泡L 的伏安特性，连好图6-1-8所示的电路后闭合开关，通过移动变阻器的滑片，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光，由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U-I 图象应是（ ）【解析】选C.灯丝电阻随电压的增大而增大，在图象上某点到原点连线的斜率应越来越大.C 正确.【典例训练2】如图3所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图线；直线B为电源b的路端电压与电流的关系图线；直线C为一个电阻R两端电压与电流的关系图线.将这个电阻分别接到a、b两电源上，那么（）A.R接到b电源上时电源的效率高B.R接到b电源上时电源的输出功率较大C.R接到a电源上时电源的输出功率较大，但电源效率较低D.R接到a电源上时电阻的发热功率较大，电源效率也较高【解析】选A 、C.直线A 、B 斜率的绝对值表示电源的内电阻，可知电源b 的内电阻比电源a 的内电阻小，电源的效率η=RR r+×100%，可知R 接在b 电源上时电源效率高.电源的输出功率P=UI ，由图线可知直线A 和C 的交点对应的输出功率大.所以选项A 、C 正确.【高考真题探究】1.（2010·新课标全国卷·T19）电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比。
在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图所示，图中U 为路端电压，I 为干路电流，a 、b 为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为a η、b η。
由图可知a η、b η的值分别为A .34、14 B .13、23 C .12、12 D .23、13【命题立意】本题以测电源电动势和内电阻实验的伏安特性曲线为基础命题，考查纯电阻电路中电源的效率随电阻的变化并要求计算各状态下的效率。
【思路点拨】由电源效率定义，对照U －I 图像找出a 、b 状态的路端电压和干路电流，即可计算a 、b 状态的效率和输出功率。
【规范解答】选D ，电源效率EU =η，E 为电源的总电压（即电动势），根据图象可知U a =E 32，U b =E 31，所以选项D 正确。
2.（2010.上海物理卷T5）. 在右图的闭合电路中，当滑片P 向右移动时，两电表读数的变化是（A）○A变大，○V变大（B）○A变小，○V变大（C）○A变大，○V变小（D）○A变小，○V变小【命题立意】考查闭合电路的欧姆定律。
【思路点拨】部分电路的变化会影响整体，整体的变化又会影响局部。
【规范解答】选B，当滑片P向右移动时，滑动变阻器电阻变大，导致干路电流变小，内阻压降减小，路端电压变大。
3.(2009·江苏高考)在如图6-1-9所示的闪光灯电路中，电源的电动势为E，电容器的电容为C.当闪光灯两端电压达到击穿电压U时，闪光灯才有电流通过并发光.正常工作时，闪光灯周期性短暂闪光，则可以判定（）A.电源的电动势E一定小于击穿电压UB.电容器所带的最大电荷量一定为CEC.闪光灯闪光时，电容器所带的电荷量一定增大D.在一个闪光周期内，通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等【解析】选D.电容器两端的电压与闪光灯两端的电压相等，当电源给电容器充电，达到闪光灯击穿电压U时，闪光灯被击穿，电容器放电，放电后闪光灯两端电压小于U，断路，电源再次给电容器充电，达到电压U时，闪光灯又被击穿，电容器放电，如此周期性充放电，使得闪光灯周期性短暂闪光.要使得充电后达到电压U，则电源电动势一定大于等于U，A项错误；电容器两端的最大电压为U，故电容器所带的最大电荷量为CU，B项错误；闪光灯闪光时电容器放电，所带电荷量减少，C项错误；充电时电荷通过R，通过闪光灯放电，故充放电过程中通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等，D项正确.【专题模拟演练】一、选择题1.（2010·徐州市三模）如图所示,闭合开关S后,A灯与B灯均发光,当滑动变阻器的滑片P向左滑动时,以下说法中正确的是A.A灯变亮B.B灯变亮C.电源的输出功率可能减小D.电源的总功率可能增大2.两个较大的平行金属板A、B相距为d,分别接在电压为U的电源正、负极上，这时质量为m，带电荷量为-q的油滴恰好静止在两板之间，如图1所示，在其他条件不变的情况下，如果将两板非常缓慢地水平错开一些，那么在错开的过程中（）A.油滴将向上加速运动，电流计中的电流从b流向aB.油滴将向下加速运动，电流计中的电流从a流向bC.油滴静止不动，电流计中的电流从b流向aD.油滴静止不动，电流计中的电流从a流向b3.（2010·泰安市二模）酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酗酒及其他严禁酒后作业人员的现场检测。
它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，电压表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。
如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度c 之间的对应关系正确的是（）A．U越大、表示c越大，c与U成正比B．U越大，表示c越大，但是c与U不成正比C．U越大，表示c越小，c与U成反比D．U越大，表示c越小，但是c与U不成反比4.（2010·安徽质量检测）如图，电路中，电源电动势为E、内阻为r，闭合开关S，增大可变电阻R的阻值后，电压表示数的变化量为 U。
在这个过程中，下列判断正确的是（）A．电阻R1两端的电压减小，减小量等于△UB．电容器的带电量减小，减小量等于C△UC．电压表的示数U和电流表的示数I的比值变大D．电压表示数变化量△U和电流表示数变化量△I的比值增大5.在如图2所示的电路中，电源内阻不为零，开关S1、S2闭合时电路正常工作.只断开S2后，电压表示数U和电流表示数I的变化为（）A.U和I都变大B.U和I都变小C.U变大，I变小D.U变小，I变大6.如图4所示的电路中，电源电动势E恒定，内阻r=1 Ω,定值电阻R3=5 Ω.当电键K断开与闭合时，ab段电路消耗的电功率相等.则以下说法中正确的有（）A.电阻R1、R2可能分别为4 Ω、5 ΩB.电阻R1、R2可能分别为3 Ω、6 ΩC.电键K断开与闭合时，电压表的示数大小与电流表的示数大小之比都等于6 ΩD.电键K断开时电压表的示数一定大于K闭合时的示数7.在如图7所示的电路中，由于某一电阻发生短路或断路，使A灯变暗，B灯变亮，则故障可能是（）①R1短路②R2断路③R3断路④R4短路A.①②B.②③C.③④D.①④8.如图8所示电路中电表都是理想电表.某同学按此电路进行实验，将变阻器的滑片P移到不同位置，观察各电表的示数，记录下多组数据.关于该实验的下列说法中正确的是（）A.通过实验，能够测定R2和R3的阻值，不能测定R1的阻值B.通过实验，能够测定电源电动势E的大小，但不能测定电源内阻r的值C.若调节滑动变阻器RP时，电压表V2示数始终为零，其他三个电表读数有变化，可能原因是R1发生断路故障D.若调节滑动变阻器时各电表示数均不变，可能原因是R2发生断路故障二、计算题9.（18分）如图9所示电路中，已知电阻R1=2 Ω,R2=5 Ω,灯泡L标有“3 V 1.5 W”字样，电源内阻r=1 Ω,滑动变阻器的最大阻值为R x.当滑片P滑至a端时，电流表的示数为1 A，此时灯泡L恰好正常发光.求：（1）当滑片P滑至b端时，电流表的示数；（2）当滑动变阻器Pb段的电阻为0.5R x时变阻器上消耗的功率.某同学的部分解答如下：10.（18分）如图10所示电路中，电源电动势E=9 V，内电阻r=2 Ω,定值电阻R1=6 Ω,R2=10 Ω,R3=6 Ω,电容器的电容C=10 μF.（1）保持开关S1、S2闭合，求电容器C 的带电荷量；（2）保持开关S1闭合，将开关S2断开，求断开开关S2后流过电阻R2的电荷量. 答案及解析一、选择题1．AC2．【解析】选D.将两板非常缓慢地水平错开，d 不变，正对面积减小，两板间场强为E=U d ，则E 不变，油滴受力情况不变，保持静止.电容器电容减小，电荷量减小，电容器放电，电流计中电流从a 流向b.所以选项D 正确.3．B4．C5．【解析】选C.断开S2，电路中的总电阻变大,则干路电流减小，路端电压变大，故选C.6．【解析】选A 、D.根据当电键K 断开与闭合时,ab 段电路消耗的电功率相等列方程,得出电阻R 1、R 2之间的关系为R 1（R 1+R 2）=（r+R 3）2=36,利用代入法可判断A 正确，B 错误.当电键K 断开与闭合时电压表的示数大小与电流表的示数大小之比分别为（R 1+R 2）和R 1，C 错.根据闭合电路欧姆定律，电键K 断开时电压表的示数一定大于K 闭合时的示数，D 正确.7．【解析】选B.由于A 串联于干路中，且故障发生后，A 灯变暗，故知电路中总电流变小，即电路总电阻变大，由此推知，故障应为某一电阻断路，排除选①、④.若假设R2断路，电路总电阻变大，总电流变小，A 灯变暗，同时R2断路必引起灯B 中电流变大，使B 灯变亮，故②对.若假设R3断路，则也引起总电阻变大，总电流变小，使A 灯变暗，同时R3断路后也必引起流过R1的电流增大，灯B 中分得的电流也变大，B 灯变亮，故③对，综上所述，B 选项正确.8．【解析】选A 、B 、D.电压表V1测的是R3两端的电压，电流表A2测的是R3的电流，R3=12U I ，则R3的阻值可测定；电压表V2测的是R2的电压，R2=212U I I ，则R2的阻值可测定；将R1看做电源内阻的一部分，则电源内阻变为(r+R1),电压表V1就测路端电压，电流表A1测总电流，作U1-I1图象，图线与纵坐标的交点就是电源电动势的值，从U1-I1图象可求出（r+R1）的值，但无法单独求出r 或R1.所以选项A 、B 都正确.电压表V2示数为零，是因R2短路，选项C 错.调节滑动变阻器时，各电表示数不变，说明滑动变阻器无法调节电流，可能是R2发生断路，选项D 正确.二、计算题9．【解析】灯L 的电阻R L =6 Ω正确，错在没有看出P 滑至b 端时R P 和R 2串联部分和灯泡L 都被短路当滑片P 在a 端时,E=I （R 1+r ）+U 0=1×(1+2) V+3 V=6 V (3分)I 0=P/U 0=0.5 A,I x =I-I 0=0.5 AR x =U 0/I x =6 Ω (3分)（1）当P 在b 端时，电流表示数为I ′=E/(R 1+r)=2 A (3分)（2）当R Pb =3 Ω时，R 并=2 Ω, (2分)电流表示数为I ″=E/(R 1+R 并+r)=1.2 A (3分)U 并=E-I ″(R 1+r)=2.4 VP R =U 并2/R Pb =1.92 W (4分)10. 【解析】（1）保持开关S 1、S 2闭合，则电容器上电压电容器带电荷量Q=CU C =10×10-6×3 C=3×10-5 C (4分)（2）保持开关S 1闭合，将开关S 2断开后，电路稳定时电容器上电压等于电源电压Q ′=CE=10×10-6×9 C=9×10-5 C(4分)流过R 2的电荷量等于电容器C 上电荷量的增加量2R Q =ΔQ=Q ′-Q=9×10-5 C-3×10-5 C=6×10-5 C （5分）答案：(1)3×10-5 C (2)6×10-5 C【备课资源】1.（2008·宁夏高考）一个T 型电路如图6-1-11所示，电路中的电阻R 1=10 Ω，R 2=120 Ω，R 3=40 Ω.另有一测试电源，电动势为100 V ，内阻忽略不计.则（ ）A.当cd 端短路时，ab 之间的等效电阻是40 ΩB.当ab 端短路时，cd 之间的等效电阻是40 ΩC.当ab 两端接通测试电源时，cd 两端的电压为80 VD.当cd 两端接通测试电源时，ab 两端的电压为80 V2.(2009·全国高考Ⅱ)图6-1-10为测量某电源电动势和内阻时得到的U-I 图线.用此电源与三个阻值均为3 Ω的电阻连接成电路，测得路端电压为4.8 V.则该电路可能为（ ）【解析】选B.由测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线可知该电源的电动势为6 V,内阻为0.5 Ω,此电源与三个均为3 Ω的电阻连接成电路时测得的路端电压为4.8 V,A中的路端电压为4 V，B中的路端电压为4.8 V，正确.C中的路端电压约为5.7 V,D中的路端电压为5.4 V.3.如图所示电路中，电源的电动势恒定，要想使灯泡的亮度变暗，可以（）A.增大R1B.减小R1C.增大R2D.减小R24.汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图，在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表读数为10 A，电动机启动时电流表读数为58 A，若电源电动势为12.5 V,内阻为0.05 Ω.电流表内阻不计，则因电动机启动，车灯的电功率降低了（）A.35.8 WB.43.2 WC.48.2 WD.76.8 W5. 如图所示是一个电热器电路.电源、指示灯、开关、电热丝构成串联电路，接在电源上发现该电路有一个元件断路、有一个元件短路，但不知道是哪个元件上有故障，今用一个校验电灯分别依次接在各处进行检测，得到如表所示的结果，请根据表格回答下列问题：（1）由前两次检测可以知道：___________________.（2）由第三次检测可以知道：__________________.（3）由以上检测可以知道：______断路；_____短路.【解析】(1)第1次检测，将电灯接在af点，正常发光，说明电路从电源→a→f→电源是连通的，即电源正常，且灯泡的额定电压等于电源电压.第2次检测，将电灯接在ab点，不发光，说明电路不通，所以从前两次检测可判定：电源正常，开关或电热丝断路.(2)第3次检测，将电灯接在cd点，发光但不正常，说明电路是通的，即指示灯、电热丝没有断路.(3)第4次检测，将电灯接在ef点，不发光，说明电路不通，综上各次检测可判定：开关断路.第5次检测，将电灯接在ad点，发光但不正常，说明电路是通的，灯泡两端电压小于电源电压，这是由于电热丝有电阻.第6次检测，将电灯接在cf点，正常发光，说明电路是通的，灯泡两端电压等于电源电压，而ac间电压为零，即指示灯短路.综上所述，电路故障是：开关断路，指示灯短路.答案：（1）电源正常，开关或电热丝断路（2）提示灯、电热丝没有断路（3）开关断路，指示灯短路6.在如图6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，R2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（）A.I1增大，I2不变，U增大B.I1减小，I2增大，U减小C.I1增大，I2减小，U增大D.I1减小，I2不变，U减小【解析】选B.当滑动变阻器R2的滑片由a端向b端移动时，R2减小，并联电阻减小，外电路总电阻减小，路端电压即V的示数U减小.干路电流变大，R3两端电压变大，并联支路两端的电压减小，通过R1的电流I1减小，由I=I1+I2可知，通过A2的电流增大，B选项正确.7. 一个允许通过最大电流为2 A的电源和一个滑动变阻器，接成如图甲所示的电路.变阻器最大阻值为R0=22 Ω.电源路端电压U随外电阻R0变化的规律如图乙所示，图中U=12 V的直线为图线的渐近线，试求：（1）电源电动势E和内电阻r;（2） A、B空载时输出电压的范围；（3）若要保证变阻器和滑片任意滑动时，干路电流不能超过2 A，A、B两端所接负载电阻至少多大？8.在如图所示的电路中，R1是电阻箱，其最大阻值为99 Ω；R2和R3是定值电阻，其阻值分别为15 Ω和5 Ω；电源的电动势E=12 V，内阻r=1 Ω；电容C=500 μF，其耐压值为20 V，开始时，先将电阻箱的阻值调到最大值接入电路中，请计算：（1）在K1断开、K2闭合的状态下，电容器C的电量是多大；（2）在K2已经闭合的情况下，再将K1闭合，电路稳定后电容器C的电量将改变多少？【解析】（1）K1断开，K2闭合后，R1、R2、R3串联在电路中，电路中的电流I1=E/（R1+R2+R3+r）=0.1 A.电容器C与R2和R3的串联电路并联，故电容器的两端电压：U C=I1（R2+R3）=2 VC所带电量Q=C·U C=1×10-3 C（2）再将K1闭合时，R1和R2被短路，电路中的电流：I2=E/（R3+r）=2 A，此时电容器C与R3并联，U′C=I2R3=10 VC所带电量Q′=C·U′C=5×10-3 C因此，电容器C的电量增加了ΔQ=Q′-Q=4×10-3 C.答案:(1)1×10-3 C (2)4×10-3 C。