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1、专题八 恒定电流高考物理高考物理2021/8/11 星期三1知识清单2021/8/11 星期三22021/8/11 星期三32021/8/11 星期三42021/8/11 星期三52021/8/11 星期三62021/8/11 星期三72021/8/11 星期三82021/8/11 星期三92021/8/11 星期三102021/8/11 星期三112021/8/11 星期三122021/8/11 星期三132021/8/11 星期三142021/8/11 星期三152021/8/11 星期三162021/8/11 星期三172021/8/11 星期三182021/8/11 星期三192021
2、/8/11 星期三202021/8/11 星期三212021/8/11 星期三22方法一动态直流电路的分析方法方法一动态直流电路的分析方法1.几个常用的推论几个常用的推论(1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻。(2)并联电路的总电阻小于其中任一支路的电阻。(3)n个相同的电阻并联,总电阻等于一个电阻的n分之一,即R总=R。(4)多个电阻并联时,其中任一个电阻增大或减小,总电阻也随之增大或减小。(5)并联支路增多,并联电路总电阻减小。(6)大电阻和小电阻并联,总电阻接近小电阻的阻值。小电阻做粗调,大电阻做微调。大电阻和小电阻串联,总电阻接近大电阻的阻值。大电阻做粗调,小电阻做微调。(
3、7)如图所示分压电路中,总电阻与PB段电阻变化情况相同。突破方法2021/8/11 星期三232.程序法程序法分析解答动态直流电路类问题的一般步骤:(1)确定电路的外电阻(R外总)如何变化。(2)根据闭合电路欧姆定律I总=,确定电路的总电流如何变化。(3)由U内=I总r,确定电源的内电压如何变化。(4)由U外=E-U内,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。3.结论法结论法当局部电阻Rn变化时,与Rn串联的电阻R的功率P、电流I、电压U与Rn变化相反,简称串联异变或2
4、021/8/11 星期三24串异,如图(a)。而与Rn并联的R上,IR、UR、PR与Rn的变化相同,简称并联同变或并同,如图(b)。总称串异并同。(a)(b)例例1如图所示,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。下列说法中正确的是()2021/8/11 星期三25A.只逐渐增大时R1的光照强度,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向上端移动时,电源消耗的电功率变大,电阻R3中有向上的电流C.只调节电阻R2
5、的滑动端P1向下端移动时,电压表示数变大,带电微粒向下运动D.若断开开关S,带电微粒向下运动解题思路解题思路R1为光敏电阻实际可看做可变电阻,故本电路有三只可变电阻,为典型的动态电路分析题。解析解析当逐渐增大光照强度时,光敏电阻R1的阻值减小,依据“串异并同”可知电流I增大,则增大,UC增大,QC=CUC增大,即电容器充电,R3中有向上的电流,A正确。当P2向上移动时,UC不变,R3中没有电流,故B错误。当P1向下移动时,I不变,但UC变大,EC=变大,电场力FC=变大,微粒向上运动,故C错误。若断开开关S,电容器放电,UC降为0,则微粒只受重力作用而向下运动,故D正确。答案答案AD1-1如图
6、所示电路,电源内阻不可忽略。开关S闭合后,在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中()2021/8/11 星期三26A.电压表与电流表的示数都减小B.电压表与电流表的示数都增大C.电压表的示数增大,电流表的示数减小D.电压表的示数减小,电流表的示数增大答案答案A解析解析由变阻器R0的滑动端向下滑可知R0连入电路的有效电阻减小,则R总减小,由I=可知I增大,由U内=Ir可知U内增大,由E=U内+U外可知U外减小,故电压表示数减小。由U1=IR1可知U1增大,由U外=U1+U2可知U2减小,由I2=可知电流表示数变小,故A正确。2021/8/11 星期三27方法二含电容器电路的分析与计算方法方法二含电
7、容器电路的分析与计算方法在直流电路中,当电容器充、放电时,电路里有充、放电电流。一旦电路达到稳定状态,电容器在电路中就相当于一个阻值无限大(只考虑电容器是理想的不漏电的情况)的元件,在电容器处电路可看做是断路,简化电路时可去掉它。简化后若要求电容器所带电荷量时,可接在相应的位置上。分析和计算含有电容器的直流电路时,需注意以下几点:1.电路稳定后,由于电容器所在支路无电流通过,所以在此支路中的电阻上无电压降,因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压。2.当电容器和电阻并联后接入电路时,电容器两极板间的电压与其并联电阻两端的电压相等。3.电路的电流、电压变化时,将会引起电容器的充(放)电。如
8、果电容器两端电压升高,电容器将充电;如果电压降低,电容器将通过与它连接的电路放电。例例2如图所示,水平面内有一平行金属导轨,导轨光滑且电阻不计,阻值为R的导体棒垂直于导轨放置,且与导轨接触良好。导轨所在空间存在匀强磁场,匀强磁场与导轨平面垂直,t=0时,将开关S由1掷向2,分别用q、i、v和a表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度大小和加速度大小,则选项中的图象中正确的是()2021/8/11 星期三28解题思路解题思路本题为电容器先充电再放电过程,放电时导体棒在磁场中运动会产生感应电动势。解析解析开关接1时,电容器充电;开关接2时电容器放电,此时,导体棒中有电流,则导体棒在安培力作用下
9、运动,产生感应电动势,感应电动势与电容器两端电压相等时,棒做匀速直线运动,说明电2021/8/11 星期三29容器所带的电荷量最终不等于零,A项错误。但电流最终必为零,B错误。导体棒的速度增大到最大后做匀速直线运动,加速度为零,C错误,D正确。答案答案D2-1如图所示,C1=6F,C2=3F,R1=3,R2=6,电源电动势E=18V,内阻不计。下列说法正确的是()A.开关S断开时,a、b两点电势相等B.开关S闭合后,a、b两点间的电流是2AC.开关S断开时C1带的电荷量比开关S闭合后C1带的电荷量大D.不论开关S断开还是闭合,C1带的电荷量总比C2带的电荷量大2021/8/11 星期三30答案
10、答案BC解析解析S断开时外电路处于断路状态,两电阻中无电流通过,电阻两端电势相等,由图知a点电势与电源负极电势相等,而b点电势与电源正极电势相等,A错误。S断开时两电容器两端电压都等于电源电动势,而C1C2,由Q=CU知此时Q1Q2。当S闭合时,稳定状态下C1与R1并联,C2与R2并联,电路中电流I=2A,此时两电阻两端电压分别为U1=IR1=6V、U2=IR2=12V,则此时两电容器所带电荷量分别为Q1=C1U1=3.610-5C、Q2=C2U2=3.610-5C,对电容器C1来说,S闭合后其两端电压减小,所带电荷量也减小,故B、C正确,D错误。2021/8/11 星期三31方法三电路故障的
11、分析方法方法三电路故障的分析方法1.故障特点故障特点(1)断路特点:电路中发生断路,表现为电源电压不为零而电流为零;若外电路中任意两点间的电压不为零,则这两点间有断点,而这两点与电源连接部分无断点。(2)短路特点:电路中发生短路,表现为有电流通过电路而电压为零。2.故障的分析方法故障的分析方法(1)仪器检测法断路故障的判断:用电压表与电源并联,若有电压,再逐段与电路并联,若电压表指针偏转,则该段电路中有断点。短路故障的判断:用电压表与电源并联,若有电压,再逐段与电路并联,若电压表示数为零,则该并联段电路被短路。若电压表示数不为零,则该并联段电路没有被短路或不完全被短路。(2)假设法:已知电路发
12、生某种故障,寻找故障发生的位置时,可将整个电路划分为若干部分;然后逐一假设某部分电路发生故障,运用欧姆定律进行正向推理,推理结果若与题述物理现象不符合,则故障不是发生在这部分电路;若推理结果与题述物理现象符合,则故障可能发生在这部分电路,直到找出发生故障的全部可能为止,亦称排除法。2021/8/11 星期三32例例3如图所示,电源电动势为6V,当开关S接通时,灯泡L1和L2都不亮,用电压表测得各部分电压是Uad=0,Ucd=6V,Uab=6V,由此可判定()A.L1和L2的灯丝都断了B.L1的灯丝断了C.L2的灯丝断了D.变阻器R断路解析解析根据电路发生断路的特点可以判断。因Uab=6V则说明
13、电源没有问题,是外电路出现故障,而Ucd=6V,则说明L1、R完好,又Uad=0,则说明L2的灯丝断了,故C正确。答案答案C2021/8/11 星期三333-1如图电路,起初灯泡A和B都能正常发光,后来电路中某个元件发生断路故障,致使灯泡A比原来亮一些,灯泡B比原来暗一些,那么断路的元件是()A.R1B.R2C.R3D.R4答案答案B解析解析首先可以肯定D选项错,因为R4断路后,A、B灯都不亮了,不合题意;若R1断路,电路总电阻必然增大,总电流减小,电源内阻所分担电压及R4两端电压均降低,A灯泡和B灯泡两端电压均要升高,与题意不符,所以A选项错;若R2断路,则总电阻变大,总电流减小,电源内阻所分担电压及R4两端电压均降低,R1两端电压升高,流过的电流增大,所以流过R3和B灯泡的电流减小,B灯变暗,所以灯泡A两端电压升高,A灯变亮,符合题意,所以B选项正确;同理可以分析出,若R3断路,应该是B灯变亮,A灯变暗,C选项错。2021/8/11 星期三342021/8/11 星期三35