2023年高考物理二轮考点典型例题解析专题辅导7高中物理.docx

2023年高考物理二轮考点典型例题解析专题辅导7 [高三]高考二轮复习-07稳恒电流 稳恒电流典型例题解析〔一〕 稳恒电流这一章的特点是知识点多，实验多，联系实际的问题多。欧姆定律、电阻定律、电路中的能量守恒定律是本章的根本规律。从近年来高考的命题来看，有如下的内容或题型出现的频度较高，值得注意。 〔1〕电路的简化：对于一个复杂的电路，画出等效电路图，是一项根本功，也是电路分析和计算的根底。 〔2〕动态直流电路的分析：电路中某些元件〔如滑线变阻器的阻值〕的变化，会引起电流、电压、电阻、电功率等相关物理量的变化，解决这类问题涉及到的知识点多，同时还要掌握一定的思维方法，在近几年高考中已屡次出现。 〔3〕非纯电阻电路的分析与计算。非纯电阻电路是指电路含有电动机、电解槽等装置，这些装置的共同特点是可以将电能转化为机械能、化学能等其他形式的能量。这是近几年高考命题的一个冷点，但有可能成为今年高考的热点。 〔4〕稳态、动态阻容电路的分析与计算。此类问题往往较难，但却是高考考查的重点，几乎是年年必考。由于此类问题能够考查考生理论联系实际的能力，对灵活运用知识的能力要求较高，所以可能成为近几年考查重点。 二. 夯实根底知识 〔一〕电流的形成、电流强度。 1. 电流的形成：电荷定向移动形成电流〔注意它和热运动的区别〕。 2. 形成电流条件：〔1〕存在自由电荷；〔2〕存在电势差〔导体两端存在电热差〕。 3. 电流强度：I=q/t〔如果是正、负离子同时定向移动形成电流，q应是两种电荷量和〕 4. 注意：I有大小，有方向，但属于标量〔运算法那么不符合平行四边形定那么〕，电流传导速率就是电场传导速率不等于电荷定向移动的速率〔电场传导速率等于光速〕。 〔二〕局部电路欧姆定律。 1. 公式I=U/R，U=IR，R=U/I。 2. 含义：R一定时，I∝U，I一定时，U∝R；U一定时，I∝l/R。〔注意：R与U、I无关〕 3. 适用范围：纯电阻用电器〔例如：适用于金属、液体导电，不适用于气体导电〕。 4. 图象表示：在R一定的情况下，I正比于U，所以I—U图线、U—I图线是过原点的直线，且R=U/I，所以在I—U图线中，R=cotθ=1/k斜率，斜率越大，R越小；在U—I图线中，R=tanθ=k斜率，斜率越大，R越大。 注意：〔1〕应用公式I=U/R时，各量的对应关系，公式中的I、U、R是表示同一局部电路的电流强度、电压和电阻，切不可将不同局部的电流强度、电压和电阻代入公式。〔2〕I、U、R各物理量的单位均取国际单位，I〔A〕、U〔V〕、R〔Ω〕；〔3〕当R一定时，I∝U；I一定时，U∝R；U一定时，I∝1/R，但R与I、U无关。 〔三〕电阻定律 1. 公式：R=ρL/S〔注意：对某一导体，L变化时S也变化，L·S=V恒定〕 2. 电阻率：ρ=RS/L，与物体的长度L、横截面积S无关，和物体的材料、温度有关，有些材料的电阻率随温度的升高而增大，有此材料的电阻率随温度的升高而减小，也有些材料的电阻率几乎不受温度的影响，如锰铜和康铜，常用来做标准电阻，当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小到零，这种现象叫超导现象。 〔四〕电功、电功率、电热。 1. 电功：电流做的总功或输送的总电能为W=qU=IUt，如果是纯电阻电路还可写成W=U2t/R=I2Rt 2. 电热：Q=I2Rt，如果是纯电阻电路还可写成Q=IUt=U2t/R 3. 电功和电热关系： 〔1〕纯电阻电路，电功等于电热；〔2〕非纯电阻电路，电功大于电热，即 UIt=Q+E其它能。 4. 电功率：P=W/t=IU，如果是纯电阻电路还可写成P=I2R=U2/R。 5. 额定功率：即是用电器正常工作时的功率，当用电器两端电压到达额定电压Um时，电流到达额定电流Im，电功率也到达额定功率Pm，且Pm=ImUm，如果是纯电阻电器还可写成Pm=U2m/R=I2mR〔Pm、Um、Im、R四个量中只要知两个量，其它两个量一定能计算出〕。 〔五〕简单串、并、混联电路及滑线变阻器电路 1. 串联电路 〔1〕两个根本特点：① U=U1+U2+U3+……，② I=I1+I2+I3…… 〔2〕三个重要性质： ① R=R1+R2+R3+…；② U/R=U1/R1=U2/R2=U3/R3；③ P/R=P1/R1=P2/R2=……=Pn /Rn=I2 2. 并联电路 〔1〕两个根本特点：① U=U1=U2=U3=……；② I=I1+I2+I3…… 〔2〕三个重要性质：① 1/R=1/R1+1/R2+1/R3+……，② IR=I1R1=I2R2=I3R3=……InRn=U；③ P·R=P1·R1=P2·R2=P3·R3=……=Pn · Rn=U2。 其中应熟记：n个相同电阻R并联，总电阻R总＝R/n；两个电阻R1、R2并联，总电阻R总＝R1R2/〔R1+R2〕，并联电路总电阻小于任一支路电阻；某一支路电阻变大〔其它支路电阻不变〕，总电阻必变大，反之变小；并联支路增多，总电阻变小，反之增大。 〔六〕闭合电路欧姆定律 1. 三种表达式：〔1〕I=E/〔R+r〕；〔2〕E=U外+U内；〔3〕U端＝E－Ir 2. 路端电压U和外电阻R外关系：R外增大，U端变大，当R外＝∞〔断路〕时，U端＝E〔最大〕；R外减小时，U外变小，当R外＝0〔短路〕时，U端＝0〔最小〕。 3. 总电流I和外电阻R外关系：R外增大，I变小，当R外＝∞时，I＝0；R外减小时，I变大，当R外＝0时，I＝E/r〔最大〕。〔电源被短路，是不允许的〕 4. 几种功率：电源总功率P总＝E·I〔消耗功率〕； 输出功率P输出＝U端I〔外电路功率〕；电源损耗功率P内损＝I2r〔内电路功率〕；线路损耗功率P线损＝I2R线。 【典型例题】 问题1：会对电路进行简化。 对一个复杂的电路，画出等效电路图，是一项根本功，也是电路分析和计算的根底。在复杂电路中，当导体间串、并联的组合关系不很规那么时，要进行电路的简化，简化电路方法较多，这里介绍两种常用的方法：〔1〕分支法；〔2〕等势法。 〔1〕分支法：以图1〔甲〕为例： 第一支线：以A经电阻R1到B〔原那么上以最简便直观的支路为第一支线〕。 第二支线：以A经由电阻R2到C到B。 第三支线：以A经电阻R3到D再经R4到B。 以上三支线并联，且C、D间接有S，简化图如图1〔乙〕所示。 〔2〕等势法：以图2为例。 设电势A高B低，由A点开始，与A点等势的点没有，由此向下到C点，E点与C点等势，再向下到D点，F、B点与D点等势，其关系依次由图3所示。 〔3〕注意：① 对于复杂电路的简化可交替用分支法和等势法； 理想的电流表可视作短路；③ 理想的电压表和电容器可视作断路；④ 两等势点间的电阻可省去或视作短路。 问题2：会分析动态电路的有关问题 电路中局部的变化会引起整个电路电流、电压、电功率的变化，“牵一发而动全身〞是电路问题的一个特点。处理这类问题常规思维过程是：首先对电路进行分析，然后从阻值变化的局部入手，由串、并联规律判断电路总电阻变化情况〔假设只有有效工作的一个电阻阻值变化，那么不管它处于哪一支路，电路总电阻一定跟随该电阻变化规律而变〕，再由全电路欧姆定律判断电路总电流、路端电压变化情况，最后再根据电路特点和电路中电压、电流分配原那么判断各局部电流、电压、电功率的变化情况。 为了快速而准确求解这类问题，同学们要熟记滑线变阻器常见三种接法的特点： 第一种：如图4所示的限流式接法。RAB随pb间的电阻增大而增大。 第二种：如图5所示分压电路，电路总电阻RAB等于AP段并联电阻RaP与PB段电阻RbP的串联。当P由a滑至b时，虽然Rap与Rpb变化相反，但电路的总电阻RAB持续减小；假设P点反向移动，那么RAB持续增大。证明如下： 所以当Rap增大时，RAB减小；当Rap减小时，RAB增大。滑动头P在a点时，RAB取最大值R2；滑动头P在b点时，RAB取最小值。 第三种：如图6所示并联式电路。由于两并联支路的电阻之和为定值，那么两支路的并联电阻随两支路阻值之差的增大而减小；随两支路阻值之差的减小而增大，且支路阻值相差最小时有最大值，相差最大时有最小值。证明如下： 令两支路的阻值被分为Ra、Rb，且Ra+Rb=R0，其中R0为定值。 那么 可见，R//确实随Ra与Rb之差的增大而减小，随差的减小而增大，且当相差最小时，R//有最大值，相差最大时，R//有最小值。 此外，假设两支路阻值相差可小至零，那么R//有最大值R0/4。 [例1] 如图6所示，R1=4Ω，R2=5Ω，R3=7Ω，求P由a至b移动过程中，总电阻RAB如何变化？ 分析与解：依据上述并联式电路的特点，那么立刻可知：P调至RaP=4Ω时，RABmax=4Ω， P调至a点时，RABmin=3Ω，且P从a调至b时，RAB先增大后减小。 [例2] 如图7所示，电灯A标有“10V，10W〞，电灯B标有“8V，20W〞，滑动变阻器的总电阻为6Ω，当滑动触头由a端向b端滑动的过程中〔不考虑电灯电阻的变化〕 A. 安培表示数一直减小，伏特表示数一直增大； B. 安培表示数一直增大，伏特表示数一直减小 C. 安培表示数先增大后减小，伏特表示数先减小后增大 D. 安培表示数先减小后增大，伏特表示数先增大后减小。 分析与解：可以求得电灯A的电阻RA=10Ω，电灯B的电阻RB=3.2Ω，因为，所以，当滑动触头由a向b端滑动的过程中，总电阻一直减小。即B选项正确。 [例3] 如图8所示，由于某一电阻断路，致使电压表和电流表的示数均比该电阻未断时要大，那么这个断路的电阻可能是〔 〕 A. R1 B. R2 C. R3 D. R4 分析与解：此类问题的常规解法是逐个分析进行判断。 假设R1断路→R总变大→I总变小→U端变大→I2变大，即电流表示数变大，U端变大，I4变大→U4变大，所以选项A正确。 假设R2断路，电流表示数为零，那么B错 假设R3断路，电压表示数为零，那么C错 假设R4断路→R总变大→I总变小→U端变大，即电流表和R2串联后两端电压变大，那么电流表示数变大；R4断路后，那么电压表的内阻大，所以R3所在支路近似断路，那么电压表示数此时也变大，即D正确。所以答案AD。 [例4] 如图9所示电路，电源的电动势为E，内阻为r，R0为固定电阻，R为滑动变阻器。在变阻器的滑片由a端移向b端的过程中，电容器C所带的电量〔 〕 A. 逐渐增加 B. 逐渐减小 C. 先增加后减小 D. 先减少后增加 分析与解：由上述结论可知，在滑动变阻器的滑片由a端移向b端的过程中，图9所示电路的外电阻逐渐减小，根据闭合电路的欧姆定律可知：通过电源的电流I逐渐增大，路端电压逐渐减小，加在电容器C上的电压逐渐减小，C为固定电容器，其所带电量逐渐减少，所以只有选项B正确。 问题3：会求解三种功率的有关问题。 [例5] 如图10所示，电路中电池的电动势E=5V，内电阻r=10Ω，固定电阻R=90Ω，R0是可变电阻，在R0从零增加到400Ω的过程中，求： 〔1〕可变电阻R0上消耗功率最大的条件和最大热功率 〔2〕电池的电阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和 分析与解： 〔1〕可变电阻R0上消耗的热功率： ∴ 时，P0最大，其最大值： 〔2〕当电流最小时，电阻r和R消耗的热功率最小，此时R0应调到最大400Ω，内阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和为 此题关键：写出P0、P小表达式，进行数学变换。一定要养成先写表达式，再求极值的良好解题习惯，否那么就容易出错，请同学们做一做例6。 [例6] 有四个电源，电动势均相等，内电阻分别为1、2、4、8，