2024高考物理大招：串反并同

2024高考必備物理大招物理大招

19：串反并同

物理大招19：串反并同

【概述】

純電阻電路中，當滑動變阻器移動改變了回路中的電阻變化繼而引起的電路中的電流、電壓

和功率的變化的問題叫做電路動態(tài)分析問題。

【要點】

要判斷某用電器或者某條支路的電壓、電流和功率的變化，就需要確定該用電器或者該支路

與變化的滑動變阻器的串并關(guān)系。當用電器或者支路與滑動變阻器是串的關(guān)系，則該電器或

者該條支路的電壓、電流和功率的變化趨勢與滑動變阻器的變化趨勢相反；當用電器或者支

路與滑動變阻器是并的關(guān)系，則該電器或者該條支路的電壓、電流和功率的變化趨勢與滑動

變阻器的變化趨勢相同。（這里說的串和并，不是嚴格意義的串聯(lián)和并聯(lián)，只要是電流能依

次穿過用電器和滑動變阻器的情況就叫串；而電流不能依次穿過用電器和滑動變阻器的情

況，就是并。）

口訣總結(jié)：串反并同。

使用條件：電源內(nèi)阻不可忽略。

【典例】

如圖所示，電路中電源內(nèi)阻不可忽略。開關(guān)s閉合后，在變阻器心的滑動端向下滑動的過

程中（）

A.電壓表的示數(shù)增大B.電流表的示數(shù)減小

C.見兩端電壓增大D.尺/兩端的電壓減小

【答案】B

【解析】

變阻器&的滑動端向下滑動時，接入電路的阻值減小。

判斷串并：電流不是依次通過電壓表和&的，所以兩者是并聯(lián)的關(guān)系；同理，&和電流表

所在支路與凡也是并聯(lián)的關(guān)系；凡與凡是串聯(lián)的關(guān)系。

根據(jù)口訣“串反并同”可知，電壓表示數(shù)減小，通過心的電流增大，R/兩端電壓增大，電流

表示數(shù)減小，&兩端電壓減小。故ACD錯誤，B正確。

故選B。

【分】

1.電動勢為￡、內(nèi)阻為r的電源與定值電阻RI、R2及滑動變阻器R連接成如圖所示的電路,

當滑動變阻器的觸頭由中點滑向6端時，下列說法正確的是()

A.電壓表和電流表讀數(shù)都增大

B.電壓表和電流表讀數(shù)都減小

C.電壓表讀數(shù)增大，電流表讀數(shù)減小

D.電壓表讀數(shù)減小，電流表讀數(shù)增大

【答案】A

【解析】滑動變阻器向下滑動，則接入回路的電阻變大。判斷串并：電流不是順次穿過電壓

表與滑動變阻器的，所以二者是并的關(guān)系；電流不是順次穿過電流表所在支路和滑動變阻器,

所以電流表和滑動變阻器也是并的關(guān)系。根據(jù)串反并同，電壓表和電流表的示數(shù)跟滑動變阻

器的變化趨勢相同，都在變大。故選A。

2.如圖，E為內(nèi)阻不能忽略的電池，凡、&、必為定值電阻So、S為開關(guān)，V與A分別為

電壓表與電流表。初始時So與S均閉合，現(xiàn)將S斷開，貝！］()

V的讀數(shù)變大，A的讀數(shù)變小

V的讀數(shù)變大，A的讀數(shù)變大

V的讀數(shù)變小，A的讀數(shù)變小

D.V的讀數(shù)變小，A的讀數(shù)變大

【答案】B

【解析】開關(guān)斷開，則開關(guān)所在部分的阻值由有限值變成了無窮大，相當于阻值增大。判斷

串并：電壓表、電流表所在支路與開關(guān)所在支路是并的關(guān)系。根據(jù)串反并同，電壓表、電流

表都增大。故選B。

3.如圖所示的電路中，電源內(nèi)阻不可忽略。開關(guān)S閉合后，在滑動變阻器叢的滑動觸片

由。向6緩慢移動的過程中，下列說法正確的是（）

A.處的電功率增大

B.電壓表的示數(shù)增大

C.電流表的示數(shù)增大

D.電容器C所帶的電荷量減小

【答案】B

【解析】

滑動變阻器比的滑動觸片由。向6緩慢移動的過程中，比增大。判斷串并：m和A與比

的關(guān)系為串聯(lián)，V與比的關(guān)系為并聯(lián)，電容器C和凡與比的關(guān)系為并聯(lián)；根據(jù)口訣“串

反并同”可知電流表示數(shù)減小，朋的電流減小，處的功率減小，電壓表示數(shù)增大，電容器

兩端電壓增大，電容器C所帶的電荷量增大，B正確，ACD錯誤；

故選B。

物理大招20.歪脖法

【秘】

當帶電物體在勻強電場中運動，且重力不可忽略時，我們通常采用運動的分解進行解題。這

種把物體的運動分解為沿重力和電場方向兩個分運動的方法在處理一些問題時會略顯繁瑣,

此時可使用歪脖法。因為重力、物體在勻強電場中受到的電場力均是恒力，那這兩個力的合

力也會是一個恒力，可以想象，物體在這樣一個恒力作用下運動，等效于物體在一個新重力

下運動，因此才被稱為等效重力法。

【要點】

等效重力場的構(gòu)建：電場力和重力的合力即為等效重力。如圖1所示，此時電場力與重力的

合力為G'=G+qE=mg，,所以等效重力加速度g'=g+黑，方向豎直向下。

而圖2中的等效重力大小為G'=J(mg)2+(qE)2,方向為tan9=卓，可易得此時的等效

qE

重力是指向斜下方的，如果為了匹配“重力方向豎直向下”的特征，可以將頭歪一下，讓新

重力指向歪頭后的豎直方向，此時就可以用原來學習過豎直圓周、平拋運動等較為熟悉快

捷的大招和模型進行解題。

試卷第1頁，共7頁

【典例】

質(zhì)量為加的小球帶電荷量為+q,由長為工的絕緣繩系住，在水平向右、場強為￡的勻強

電場中最初靜止于4點，如圖所示，已知8=60°,為了讓小球在豎直平面內(nèi)做完整的圓周

運動，則小球在/點的初速度至少為()

A.y[2gLD-VW

【答案】D

【解析】

受力分析如圖所示，由題知物體靜止在A點，所以A點為圓周的物理最低點，利用歪脖法則

可得對應的B點為圓周的等效最高點。等效重力。與豎直方向的夾角9=60。則可得G'=

=2mg=mg',所以等效重力加速度g'=2g。

COS0(/

由于B點為等效最高點，要使小球能做完整的圓周運動，在圓軌道的物理最高點滿足等效重

力提供向心力，有mg'=mJ所以最小速度加=用。由“一倍R兩倍g”可得，從B到A,物

體下降了2R,則應增加4g，，所以A點的最小速度以=J(g'+=仃?頁=故

D正確。

試卷第2頁，共7頁

【雙】

1.如圖所示的一個半徑為R的絕緣光滑的圓環(huán)豎直放置在方向水平向右的、場強為E的勻

強電場中，如圖所示，環(huán)上c是豎直直徑的兩端，6、d是水平直徑的兩端，質(zhì)量為機

的帶電小球套在圓環(huán)上，并可以沿環(huán)無摩擦滑動。已知小球自〃點由靜止釋放，沿。6c運

動到d點時的速度恰好為零。由此可知，下列說法正確的是()

A.小球在d點時的加速度為零

B.小球在d點時的電勢能最大

C.小球在環(huán)be的中點時的機械能最大

D.小球在運動中動能的最大值為(1+0)因

【答案】BD

【解析】

A.小球到達(/點時速度為零，向心力為零，即電場力與軌道支持力的合力為零，但小球

還受到豎直向下的重力作用，故加速度不為零，A錯誤；

B.由題意可知，電場力水平向左，電場力做負功，電勢能增大，運動到d點，克服電場

力做功最多，電勢能最大，B正確；

C.除重力外的其他力所做的功等于機械能的變化，軌道支持力不做功，除重力外只有電

場力有做功，當小球運動至6點時，電場力做正功最多，故在6點時的機械能最大，C錯

誤；

D.從。到d過程據(jù)動能定理有

mgR—qER=0

可得qE=mg,故重力場與電場的復合場中，等效最低點在左圓弧的中點，當小球運動至

該點時動能最大，據(jù)動能定理可得

mgRQ+sin45")+qERcos45°=

代入數(shù)據(jù)可解得

試卷第3頁，共7頁

2

E=-mv=(7+Q)mgR

km2m

D正確。

故選BD?

2.如圖所示，在豎直平面內(nèi)有水平向右、場強為E=/X/04N/C的勻強電場。在勻強電場

中有一根長L=2m的絕緣細線，一端固定在。點，另一端系一質(zhì)量為0.08kg的帶電小

球，它靜止時懸線與豎直方向成37。角，若小球獲得初速度恰能繞。點在豎直平面內(nèi)做圓

周運動，取小球在靜止時的位置為電勢能零點和重力勢能零點，cos37o=0.8,g取

/0mzs2。下列說法正確（）

A.小球在運動至圓周軌跡上的最高點時有機械能的最小值

B.小球的帶電荷量q=5xl05C

C.小球繞。點在豎直平面內(nèi)做圓周運動的電勢能和機械能之和保持不變，且為4J

D.小球動能的最小值為1J

【答案】D

【解析】

A.根據(jù)能量守恒定律，電勢能和機械能之和保持不變，所以機械能最小的位置是電勢能

最大的位置，即與。點等高的最左的位置，故A錯誤；

B.對小球進行受力分析如上圖所示“可得

試卷第4頁，共7頁

qE

=tan37°

mg

解得小球的帶電量為

q=6X?

故B錯誤；

C.由

E=&+Ep+綜=/j+mgX2Lcos37°+EqX2Lsm37°=5j

故C錯誤；

D.由于重力和電場力都是恒力，所以它們的合力也是恒力，在圓上各點中，小球在平衡

位置/點時為等效最低點，勢能(重力勢能和電勢能之和)最小，在平衡位置的對稱點8點

時為等效最高點，小球的勢能最大，由于小球總能量不變，所以在2點的動能人最小，

對應速度%最小，在8點，小球受到的重力和電場力，其合力作為小球做圓周運動的向心

力，而繩的拉力恰為零，有

乙=—月一

aL

1,1

EKB=2叫一=]2=lj

故D正確。

故選D。

3.如圖所示，一條長為L的細線，上端固定，下端拴一質(zhì)量為”的帶電小球。將它置于一

勻強電場中，電場強度大小為E,方向是水平的.已知當細線離開豎直位置的偏角為a時，

小球處于平衡。求：

(1)小球帶何種電荷？求出小球所帶電量.

(2)如果保持小球的位置靜止不變，改變電場的方向，請畫出電場強度最小時電場的方

試卷第5頁，共7頁

向，并求出最小值。

（3）如果使細線的偏角由a增大到血然后將小球由靜止開始釋放，則0應為多大，才能使

在細線到達豎直位置時小球的速度剛好為零？

【答案】（1）正電；（7=吟竺；（2）Ecosa；（3）2a

r,

【解析】

（I）由圖可知，小球所受電場力方向水平向右，場強也水平向右，則小球帶正電荷；以小

球為研究對象，分析受力，作出力圖如圖.

根據(jù)平衡條件得

qE=mgt3na

得至IJ

mgtana

q=-r-

（2）對小球受力分析，根據(jù)平衡條件及圖解法如下圖

O

當電場力在圖中虛線處場強最小，可得

mgsir\Q=qE1

聯(lián)立代入數(shù)據(jù)可解得

試卷第6頁，共7頁

E'=Ecosa

(3)將細線的偏角由a向右增大到9,由靜止開始釋放后，小球運動到懸點正下方位置時

速度為0,根據(jù)動能定理得

mgL(l-cosg)-qELsin(p=0-0

qE=mgtana

sin2^+cos2^=l

聯(lián)立以上各式，整理得到

(P_

t1an~2~—t1an("Y

所以

(p=2a

試卷第7頁，共7頁

物理大招21*等效法解可變電阻功率問題

識別標志：

①電路中有可變電阻且外電路有定值電阻

(D要求可變電阻的最大功率或電源最大輸出功率

此時可用等效法求可變電阻功率問題。

【要點】

①求可變電阻R的最大功率

將可變電阻7?之外的其他電阻等效成電源的內(nèi)阻/,如下圖，當7?=/時，可變電阻R

上消耗的功率最大。

②求電源的最大輸出功率

將外電路所有電阻等效成電阻如下圖，當衣'=外時，電源的輸出功率最大。

1

EAMI

如圖所示，電源的電動勢不變、內(nèi)阻尸1.5。，定值電阻R/=0.5Q,滑動變阻器處的最大

阻值為5Q,求：

(1)當滑動變阻器上消耗的功率最大時，滑動變阻器接入電路的電阻；

(3)當電源的輸出功率最大時，滑動變阻器接入電路的電阻。

【答案】(1)2Q；(2)1Q

【解析】

(1)滑動變阻器比消耗的功率最大時，可把處和r等效成電源內(nèi)阻，此時

=K+廠，求得&2=2。

(2)電源的輸出功率最大時，可把外電路等效成電阻A=4+及2,此時氏=廠，計算

可得&2=1Q

【雙】

1.如圖所示，已知電源電動勢為6V,內(nèi)阻為1Q,保護電阻與=0.5。，則當電阻箱R消

耗的電功率最大時，這個電阻箱R的讀數(shù)和電阻&消耗的電功率為()

A.1.5Q,2WB.1.5Q,6W

C.1Q,2.88WD.1Q,5.96W

2

【答案】A

【解析】電阻箱R消耗的電功率最大時，將&和r等效成電源內(nèi)阻，（/=4+r），此

時夫=/,計算可得R=1.5Q。

E

2

此時電路電流為I=----=2A,電阻Ro消耗的電功率為P=IR0=2W

AQ+A+r

故選Ao

2.如圖所示，電源的電動勢E一定，內(nèi)阻r=2。，定值電阻4=0.50,滑動變阻器心的

最大阻值為5C,則（）

A.當滑動變阻器阻值為5。時，電源的輸出功率最大

B.當滑動變阻器阻值為1.5。時，電源的輸出功率最大

C.當滑動變阻器阻值為2.0。時，變阻器比消耗的功率最大

D.當滑動變阻器的阻值為2.5。時，電阻尺/消耗的功率最大

【答案】B

【解析】AB.當電源的輸出功率最大時，外電路電阻等于內(nèi)阻，則此時滑動變阻器阻值為

1.5Q,故A錯誤，B正確；

C.將電阻以等效為電源內(nèi)阻，則當滑動變阻器阻值為A+廠=2.50時，變阻器&消耗的

功率最大，故C錯誤；

D.當電阻肥消耗的功率最大時，電路中的電流最大，總電阻最小，則此時滑動變阻器的

阻值為0,故D錯誤。

故選B。

3

3.如圖所示電路，電源內(nèi)阻不能忽略。已知4=1