專題復(fù)習(xí)-直流電路的分析與計(jì)算

1、專題復(fù)習(xí)-直流電路的分析與計(jì)算專題復(fù)習(xí)-直流電路的分析與計(jì)算docin/sundae_mengdocin/sundae_meng1功率為10 W的發(fā)光二極管(LED燈)的亮度與功率為60 W的白熾燈相當(dāng)。根據(jù)國家節(jié)能戰(zhàn)略，2019年前普通白熾燈應(yīng)被淘汰。假設(shè)每戶家庭有兩只60 W的白熾燈，均用10 W的LED燈替代。估算出全國一年節(jié)省的電能最接近 ()A8108 kWh B81010 kWhC81011 kWh D81013 kWh解析：選 因每只白熾燈和發(fā)光二極管的功率分別為60 W和10 W，按4億戶家庭，每戶家庭每天亮燈6小時計(jì)算，全國一年節(jié)省的電能最接近41082(6010)103 k

2、W3656 h8.761010 kWh，則選項(xiàng)B正確，A、C、D錯誤。Bdocin/sundae_meng1功率為10 W的發(fā)光二極管(LED燈)的亮度與功率Bdo2當(dāng)電阻兩端加上某一穩(wěn)定電壓時，通過該電阻的電荷量為0.3 C，消耗的電能為0.9 J。為在相同時間內(nèi)使0.6 C的電荷量通過該電阻，在其兩端需加的電壓和消耗的電能分別是 ()A3 V1.8 J B3 V3.6 JC6 V1.8 J D6 V3.6 J解析：選 由qIt可知，相同時間通過的電荷量為原來的2倍，則電流為原來的2倍。由UIR可知電壓為原來的2倍。由WqU可知原來的電壓為U3 V，故電阻兩端現(xiàn)在所加電壓為6 V，消耗的電能

3、為3.6 J，選項(xiàng)D正確。Ddocin/sundae_meng2當(dāng)電阻兩端加上某一穩(wěn)定電壓時，通過該Ddocin/sun圖913. 直流電路如圖91所示，在滑動變阻器的滑片P向右移動時，電源的 ()A總功率一定減小B效率一定增大C內(nèi)部損耗功率一定減小D輸出功率一定先增大后減小docin/sundae_meng圖913. 直流電路如圖91所示，在滑動變阻器的dociABCdocin/sundae_mengABCdocin/sundae_meng4四川省“十二五”水利發(fā)展規(guī)劃指出，若按現(xiàn)有供水能力測算，我省供水缺口極大，蓄引提水是目前解決供水問題的重要手段之一。某地要把河水抽高20 m，進(jìn)入蓄水池

4、，用一臺電動機(jī)通過傳功效率為80%的皮帶，帶動效率為60%的離心水泵工作。工作電壓為380 V，此時輸入電動機(jī)的電功率為19 kW，電動機(jī)的內(nèi)阻為0.4 。已知水的密度為1103 kg/m3，重力加速度取10 m/s2。求：(1)電動機(jī)內(nèi)阻消耗的熱功率；(2)將蓄水池蓄入864 m3的水需要的時間(不計(jì)進(jìn)、出水口的水流速度)。docin/sundae_meng4四川省“十二五”水利發(fā)展規(guī)劃指出，若按現(xiàn)docin/su解析：(1)設(shè)電動機(jī)的電功率為P，則PUI設(shè)電動機(jī)內(nèi)阻r上消耗的熱功率為Pr，則PrI2r代入數(shù)據(jù)解得Pr1103 W(2)設(shè)蓄水總質(zhì)量為M，所用抽水時間為t。已知抽水高度為h，蓄

5、水池容積為V，水的密度為，則MV設(shè)質(zhì)量為M的河水增加的重力勢能為Ep，則EpMgh設(shè)電動機(jī)的輸出功率為P0，則P0PPr根據(jù)能量守恒定律得P0t60%80%Ep代入數(shù)據(jù)解得t2104 s答案：(1)1103 W(2)2104 sdocin/sundae_meng解析：(1)設(shè)電動機(jī)的電功率為P，則答案：(1)1103 由以上高考試題可以看出，本專題的高頻考點(diǎn)主要集中在電能、電功率的有關(guān)計(jì)算、閉合電路的動態(tài)分析、電路的實(shí)際應(yīng)用等方面，難度適中，另外與本專題有關(guān)的電學(xué)實(shí)驗(yàn)是每年高考必考的內(nèi)容，復(fù)習(xí)時應(yīng)理清各個基本概念，熟記各公式及其適用條件。docin/sundae_meng 由以上高考試題可以看

6、出，本專題的高頻考點(diǎn)主要docin/sundae_mengdocin/sundae_mengdocin/sundae_mengdocin/sundae_meng 例1有一個直流電動機(jī)，把它接入0.2 V電壓的電路時，電動機(jī)不轉(zhuǎn)，測得流過電動機(jī)的電流是0.4 A；若把電動機(jī)接入2.0 V電壓的電路中，電動機(jī)正常工作，工作電流是1.0 A。求電動機(jī)正常工作時的輸出功率多大？如果在電動機(jī)正常工作時，轉(zhuǎn)子突然被卡住，電動機(jī)的發(fā)熱功率是多大？ 解析當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時，電動機(jī)無機(jī)械能輸出，故電能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，相當(dāng)于純電阻電路，歐姆定律成立。當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)動時，一部分電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能輸出，但因線圈有電阻，故又

7、在線圈上產(chǎn)生內(nèi)能，輸入的電功率P電P熱P機(jī)。docin/sundae_meng 例1有一個直流電動機(jī)，把它接入0.2 答案1.5 W8 Wdocin/sundae_meng答案1.5 W8 Wdocin/sundae_men (1)涉及含電動機(jī)的直流電路中電學(xué)量和能量轉(zhuǎn)化的問題，應(yīng)注意歐姆定律適用的范圍及電動機(jī)中能量的分配。 (2)含有電動機(jī)的電路中，若電動機(jī)處于工作狀態(tài)，則電路為非純電阻電路，若電動機(jī)被卡住，則電路為純電阻電路。docin/sundae_meng (1)涉及含電動機(jī)的直流電路中電學(xué)量和能量轉(zhuǎn)1. 如圖92所示為汽車蓄電池與車燈(電阻不變)、啟動電動機(jī)組成的電路，蓄電池內(nèi)阻為0

8、.05 。電流表和電壓表均為理想電表，只接通S1時，電流表示數(shù)為10 A，電壓表示數(shù)為12 V；再接通S2，啟動電動機(jī)工作時，電流表示數(shù)變?yōu)? A，則此時通過啟動電動機(jī)的電流是 ()A2 A B8 AC50 A D58 A圖92docin/sundae_meng1. 如圖92所示為汽車蓄電池與車燈(電圖92docCdocin/sundae_mengCdocin/sundae_meng 例2(2019北京高考)如圖93所示電路，電源內(nèi)阻不可忽略。開關(guān)S閉合后，在變阻器R0的滑動端向下滑動的過程中 ()圖93docin/sundae_meng 例2(2019北京高考)如圖93所A電壓表與電流表的示

9、數(shù)都減小B電壓表與電流表的示數(shù)都增大C電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小D電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大解析滑動變阻器R0的滑片向下滑動，R0接入電路的電阻變小，電路的總電阻變小，總電流變大，電源的內(nèi)電壓變大，外電壓變小，電壓表的示數(shù)變小，R1兩端的電壓變大，R2兩端的電壓變小，電流表的示數(shù)變小，A項(xiàng)正確。答案Adocin/sundae_mengA電壓表與電流表的示數(shù)都減小docin/sundae_medocin/sundae_mengdocin/sundae_meng(2)極限法：即因變阻器滑片滑動引起電路變化的問題，可將變阻器的滑動端分別滑至兩個極端去討論。(3)特殊值法：對于某些電路

10、問題，可以采取代入特殊值法判定，從而得出結(jié)論。(4)結(jié)論法：“串反”“并同”即某一電阻阻值變化，則與該電阻相串聯(lián)的用電器，兩端電壓、通過的電流、消耗的功率都將與該電阻阻值變化情況相反；與該電阻相并聯(lián)的用電器，兩端電壓、通過的電流、消耗的功率都將與該電阻阻值變化情況相同。docin/sundae_meng(2)極限法：即因變阻器滑片滑動引起電路變化的問題，可將變阻圖94docin/sundae_meng圖94docin/sundae_meng解析：選 當(dāng)S斷開時，外電阻變大，總電流I變小，路端電壓U外變大，所以電壓表的示數(shù)變大；總電流變小，電阻R1上的電壓U1減小，而路端電壓變大，則電阻R3上的

11、電壓變大，所以電流表的示數(shù)變大。所以B項(xiàng)正確。Bdocin/sundae_meng解析：選 當(dāng)S斷開時，外電阻變大，總電流I變小，路端 例3在如圖95所示的電路中，R1、R2、R3均為可變電阻。當(dāng)開關(guān)S閉合后，兩平行金屬板M、N中有一帶電液滴正好處于靜止?fàn)顟B(tài)。為使帶電液滴向上加速運(yùn)動，可采取的措施是 ()圖95docin/sundae_meng 例3在如圖95所示的電路中，R1、RA增大R1的阻值B減小R2的阻值C減小R3的阻值 D增大M、N間距答案Bdocin/sundae_mengA增大R1的阻值B減小R2的阻值答案Bd含容電路問題的分析方法(1)電容器在直流電路中，相當(dāng)于一個阻值無限大(

12、只考慮電容器是理想的不漏電的情況)的電阻，在電容器處電路可視為斷路，分析時可以等效于拆去電容器，從而簡化電路；簡化后若求電容器所帶電荷量，可接在相應(yīng)的位置上。(2)電路穩(wěn)定后，電容器兩極的電壓等于與它并聯(lián)電路的電壓值。(3)當(dāng)電容器與電阻串聯(lián)時，電阻兩端不分電壓。docin/sundae_meng含容電路問題的分析方法docin/sundae_meng(4)電路中的電流、電壓變化時，將會引起電容器的充放電。如果電容器兩端電壓升高，電容器將充電；如果兩端電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電。(5)電容器帶電荷量或帶電荷量變化的求解方法：電容器所帶電荷量用QCU計(jì)算，電容器所帶電荷量變化用QC

13、U計(jì)算。docin/sundae_meng(4)電路中的電流、電壓變化時，將會引起電容器的充放電。如果3科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，磁敏電阻(GMR)的阻值隨所處空間磁場的增強(qiáng)而增大，隨所處空間磁場的減弱而變小，如圖96所示電路中，GMR為一個磁敏電阻，R、R2為滑動變阻器，R1、R3為定值電阻，當(dāng)開關(guān)S1和S2閉合時，電容器中一帶電微粒恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。則 ()圖96docin/sundae_meng3科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，磁敏電阻(GMR)的阻值隨所處空間磁場圖A只調(diào)節(jié)電阻R，當(dāng)P1向右端移動時，電阻R1消耗的電功率變大B只調(diào)節(jié)電阻R，當(dāng)P1向右端移動時，帶電微粒向下運(yùn)動C只調(diào)節(jié)電阻R2，當(dāng)P2向下端移動時

14、，電阻R1消耗的電功率變大D只調(diào)節(jié)電阻R2，當(dāng)P2向下端移動時，帶電微粒向下運(yùn)動解析：選 P1向右端移動時R接入電路阻值增大，左側(cè)電路中電流減小，磁場減弱，此時磁敏電阻(GMR)阻值減小，右側(cè)閉合回路中電流增大，由PI2R可得R1消耗的電功率變大，此時R2兩端電壓U2IR變大，帶電微粒所受電場力增大，故帶電微粒將向上運(yùn)動，所以A正確，B錯誤；P2向下端移動時，R2接入電路阻值不變，電路中電流不變，R1消耗的電功率不變，R2兩端電壓不變，電容器兩端分壓增大，帶電微粒向上運(yùn)動，故CD錯誤。Adocin/sundae_mengA只調(diào)節(jié)電阻R，當(dāng)P1向右端移動時，電阻R1消耗的電功率變直流電路的圖象問

15、題1三種圖象的比較圖象物理意義注意問題反映I跟U的正比關(guān)系圖象的斜率表示導(dǎo)體的電阻，斜率越大，電阻越大docin/sundae_meng直流電路的圖象問題圖象物理意義注意問題反映I跟U的正比關(guān)系圖圖象物理意義注意問題反映導(dǎo)體的伏安特性，圖象是直線表示導(dǎo)體為線性元件，是曲線表示導(dǎo)體為非線性元件線性元件圖象斜率的倒數(shù)為導(dǎo)體的電阻表示電源的輸出特性，縱軸截距為電源電動勢，橫軸截距為短路電流圖象斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻(注意縱坐標(biāo)數(shù)值在坐標(biāo)原點(diǎn)是否從零值開始)docin/sundae_meng圖象物理意義注意問題反映導(dǎo)體的伏安特性，圖象是直線表示導(dǎo)體為 2方法技巧 在某段電路的UI圖象中，圖上任意一

16、點(diǎn)的U與I所對應(yīng)的矩形面積，就是該段電路消耗的功率，如果是電源的UI圖象，則圖上任意一點(diǎn)的U與I所對應(yīng)的矩形面積，就是電源的輸出功率，通過圖象的面積變化，可以分析功率的變化情況。docin/sundae_meng 2方法技巧docin/sundae_men 例1某同學(xué)將一直流電源的總功率PE、輸出功率PR和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率Pr隨電流I變化的圖線畫在了同一坐標(biāo)系上，如圖97中的a、b、c所示，根據(jù)圖線可知 ()圖97docin/sundae_meng 例1某同學(xué)將一直流電源的總功率PE、輸A反映Pr變化的圖線是bB電源電動勢為8 VC電源內(nèi)阻為1 D當(dāng)電流為0.5 A時，外電路的電阻為6 解析

17、由題意可知PrI2r，變化曲線應(yīng)該是c，且由圖象可求得電源內(nèi)阻r2 ，選項(xiàng)A，C錯誤；由PEEI，可求得電源電動勢E4 V，選項(xiàng)B錯誤；由圖象及閉合電路歐姆定律EIRIr可知，當(dāng)電流為0.5 A時外電路的電阻為6 ，選項(xiàng)D正確。故選D。答案Ddocin/sundae_mengA反映Pr變化的圖線是bdocin/sundae_meng解決圖象問題應(yīng)注意(1)明確圖象的研究對象。根據(jù)題目反映的物理規(guī)律確定各物理量之間的關(guān)系。(2)識別圖象中橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)所代表的物理量及物理意義，明確圖象的截距、斜率、圖象交點(diǎn)、峰值、“面積”等的物理意義。(3)對圖象進(jìn)行分析、比較、判斷，找出規(guī)律得出結(jié)論。doci

18、n/sundae_meng解決圖象問題應(yīng)注意docin/sundae_meng 例2如圖98所示是某直流電路中電壓隨電流變化的圖象，其中a、b分別表示路端電壓、負(fù)載電阻上電壓隨電流變化的情況，下列說法中正確的是 () A陰影部分的面積表示電源的輸出功率 B陰影部分的面積表示電源的內(nèi)阻上消耗的功率 C當(dāng)時，電源的總功率最大，效率最高 D當(dāng)時，電源的效率小于50%圖98docin/sundae_meng 例2如圖98所示是某直流電路中電圖9解析由閉合電路歐姆定律、UI圖象特點(diǎn)及電源輸出功率P出UI可知陰影部分面積表示該負(fù)載電阻消耗的功率，即電源的輸出功率，A對B錯；當(dāng)時，電源的內(nèi)阻等于負(fù)載電阻，此時電源的效率為50%，輸出功率最大，總功率PEI不是最大，C、D錯。答案Adocin/sundae_meng解析由閉合電路歐姆定律、UI圖象特點(diǎn)及電源輸出功率P 高考中涉及電流部分的圖象主要有：路端電壓與電流關(guān)系圖、導(dǎo)體的伏安特性曲線圖、電源的輸出功率與電流關(guān)系圖、電源的總功率與電流關(guān)系圖。求解時一定要注意閉合電路的UI圖線和電阻的UI圖線所表征的物理意義不同，前者描述的對象是電源，后者描