2019-2020年高三物理高考二轮复习经典例题专题剖析：电路.doc

2019-2020年高三物理高考二轮复习经典例题专题剖析：电路例1（天津高考）在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S，电流为I的电子束。已知电子的电量为e，质量为m，则刚射出加速电场时，一小段长为L的电子束内的电子数为（ ）A B C D解析：根据动能定理可以知道，电子束经过加速电场后的速度为：电子束运行L所需要的时间：t=L /v=由电流定义式I=Q/t=Ne/t可以知道：N=It/e=，所以答案B正确。答案：B点评：此题考查了电流的定义式，由此题可以看出高考并不都是高难度的题，其实大多数都是中等难度以下的试题，对此种题，我们应该对基本概念、基本规律给予重视，抓住基础，从基础出发，对于高考来说还是很有效的，注重基础。例2（全国卷I）实验题22题，用示波器观察频率为900Hz的正弦电压信号，把电压信号接入示波器Y输入。（1）当屏幕上出现如图1所示的波形时，应该调节 钮，如果正弦波正负半周均超出了屏幕的范围，应调节 钮或 钮，或这两个组配合使用，以使正弦波的整个波形出现在屏幕内。（2）如需要屏幕上正好出现一个完整的正弦波形，则将 位置于 位置，然后调节 钮。解析：（1）应该调节竖直位移或；衰减或衰减调节，Y增益（2）扫描范围，1k档位，扫描微调。点评：此题考查学生对示波器的掌握情况，对于示波器，只要求学生对示波器面板的各个按钮非常的熟悉，掌握各个按钮的功能和具体用法。在具体问题中会进行调节波形x增益和y增益，水平位移和竖直位移等。例3（武汉三摸）在如图所示的电路中，由于某一电阻发生断路或短路，使A灯变暗，B灯变亮，则故障可能是（ ）AR1短路 BR2断路 CR3断路 DR4短路解析：由于A串联于干路中，且故障发生后，A灯变暗，故知道电路中的总电流变小，即电路总电阻变大，由此推知，故障应该为某一电阻断路，排除A、D。若假设R2断路，则其断路后，电路总电阻变大，总电流变小，A灯变暗，同时R2断路必然引起与之并联的灯B中电流变大，使灯B变亮，推理结果和现象相符，故选项B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断路后也必引起与之并联的电路中电流增大，灯B中分得的电流也变大，B灯变亮，故选项C正确。答案：BC点评：此题考查的是电路故障的问题，对于此类问题，应该对电路产生故障的原因有所了解，对断路和短路的特点也要很清楚的知道：（1）断路的特点：电路中发生断路，表现为电路中的电流为零而电源的电压不为零，若外电路中任意两点之间的电压不为零，则这两段之间可能会出现断点，则这两点与电源相连部分无断点。（2）短路的特点：电路发生短路，表现为有电流通过短路电路支路，但该支路两端的电压为零。（3）电路故障检测的方法：电路故障可以用两种方法来检测，第一是仪器检测法，即用电压表检测，按照短路和断路特点就可以判断出故障所在；第二是用假设法，先假定某个元件出现何种故障，通过该元件出现的故障，进行推理，得到结果与现象相符，则假设成立，如果不符，再假设其他元件出现故障，直到找到故障为止。例4（天津高考）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R1、R2和R3的阻值都相同，在电键S处于闭合状态下，若将电键S1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R2两端的电压变大；D电池的效率变大解析：当开关置于1时电路中的总电阻为：R总1=1.5R+r（令R1=R2=R3=R）电路中的电流为：I1=E/(1.5R+r)电源的输出电压为：U1=1.5R*I1= 1.5R*E/(1.5R+r)此时电源的效率：1=1.5R/(1.5R+r)通过R2的电流等于I1，即IR2=I1当开关置于2时电路中的总电阻为：R总2=2R/3+r电路中的电流为：电源的输出电压为：此时电源的效率：通过R2的电流为：IR2=I2/3比较R总1 与R总2、I1与I2、U1与U2、1与2、IR2与IR2，可以知道，电压表的示数变小，所以A错误，电路中电流变大，电源内部消耗变大，所以B正确，电源的输出效率减小，即D错误，通过比较可以知道，通过R2的电流在减小，R2两端的电压也在减小，所以C错误。答案：B点评：此题考查的时闭合电路的动态分析，但是此题又不同于一般的因电阻变化而引起的动态问题，所以此题不宜用电路中电阻变化推导电流电压变化，要通过计算比较两种情况下的物理量的值的变化情况。例5（xx年江苏高考）如图所示电路中的变压器为理想变压器，S为单刀双掷开关，P是滑动变阻器R的滑动触头，U1为加在原线圈两端的交变电压，I1、I2分别为原线圈和副线圈中的电流，下列说法中正确的是（ ）A保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，则R上消耗的功率减小B保持P的位置及U1不变，S由a切换到b，则I2减小C保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，则I1增大D保持U1不变，S接在b端，将P向上滑动，则I1减小解析：根据理想变压器的规律，用n1、n2代表原副线圈的匝数，则；P入=P出或I1U1=I2U2若保持P的位置不变及U1不变，S由b切换到a相当于n2变大，就会有U2增大，则R上消耗的功率增大，故A错误；由I=U/R可以知道I2增大，I1也会随之增大，故C正确，同理可以得到B也正确；保持U1不变，S接在b端，U2不变，将P向上滑动，R减小，由I=U/R可知，I2变大，由I1=n2I2/n1，n2/n1不变，I2变大，所以I1增大，故D错误。答案：BC点评：解决此类问题的方法是首先要分清变量和不变量，弄清“谁决定谁”，然后利用直流电路中的动态分析方法即可。例6（四川高考）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=40cm。电源电动势E=24V，内电阻r=1，电阻R=15，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v0=4m/s竖直向上射入两板间。若小球带电量为q=110-2C，质量为m=210-2kg，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为多大？（g取10m/s2）解析：小球进入板间后，受重力和电场力的作用，且到A板时速度为零，设两板间电压为UAB，由动能定理得：所以滑动变阻器两端的电压U滑=UAB=8V。设通过滑动变阻器的电流为I，由欧姆定律可得：=1A滑动变阻器接入电路的电阻R滑=U滑/I=8电源的输出功率为P出=I2(R+R滑)=23W。答案：8；23W点评：本题由动能定理先求出UAB，在转入闭合电路中求电阻值；熟练掌握闭合电路欧姆定律时解决此类问题的关键，注意电源的输出功率时外电阻消耗的功率，非常重要。例7（重庆高考）三只灯泡L1、L2和L3的额定电压分别为1.5V、1.5V和2.5V，它们的额定电流都为0.3A。若将它们连接成如图1、图2的电路，且灯泡都正常发光，（1）试求图1电路的总电流和电阻R2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。解析：（1）由题意，在图1电路中，电路的总电流I总=IL1+IL2+IL3=0.9AU路=E-I总r=2.25VUR2=U路-UL3=0.05VIR2=I总=0.9A电阻R2消耗的功率为PR2=IR2UR2=0.045W（2）图1中电源提供的电功率P总=I总E=0.93W=2.7W图2中电源提供的功率：P总I总E=0.W=.W由于灯泡正常发光，两电路有用功率相等，而P总 P总所以图2比图1更节能。答案：（1）0.9A；0.045W；（2）2.7W；1.8W，图2更节能。点评：本题考查闭合电路中的电路分析与计算，并比较电路连接方法的优劣，要求能正确分析出各用电器的连接关系，熟练应用闭合电路欧姆定律，并有较强的综合能力，要求在平时复习中足够的重视本部分内容。例8（江苏高考）电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器，它们一般具有加热和保温功能，其工作原理大致相同。图为某种电热式电器的简化电路图，主要元件由电阻丝R1、R2和自动开关S。（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，保温时用电器的电功率为40W，则R1、R2分别为多大？（3）若将图中的自动开关S换成理想的晶体二极管D，如图所示，其他条件不变，求该用电器工作1小时消耗的电能。解析：（1）S闭合，处于加热状态；S断开，处于保温状态。（2）由功率公式得 由上面两式可得：R1=121, R2=1089，（3）W=P1t/2+P2t/2=0.22kwh(或7.92105J)答案：（1）S闭合，处于加热状态；S断开，处于保温状态。（2）R1=121, R2=1089,（3）0.22kwh(或7.92105J)点评：此题考查部分电路欧姆定律中电功率的计算，联系生活中的实例设计问题，是物理考试的主流，问题在书外，知识在书中，此类问题只要将书中的知识理解透了，就能轻易地解决问题。例9（天津高考）两根光滑的长直金属导轨MN、MN平行置于同一水平面内，导轨间距为L，电阻不计，M、M处接有如图所示的电路，电路中各电阻的阻值均为R，电容器的电容为C。长度也为L，阻值同为R的金属棒ab垂直导轨放置，导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中。ab在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在ab运动距离为s的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q，求：（1）ab运动的速度大小；（2）电容器所带的电荷量q。解析：（1）设ab上产生的感应电动势为E，回路中的电路为I，ab运动距离s所用时间为t,则有： 由上述方程得：（2）设电容器两极板间的电势差为U，则有：U=IR电容器所带的电量：q=CU解得：答案：（1）；（2）点评：此题考查的是电磁感应和闭合电路欧姆定律的综合试题，这种题可以看作是恒定电流中闭合电路欧姆定律的应用的变形题，电磁感应产生感应电动势，磁感应电动势就相当于恒定电流电路中的电池，这样这个题也就成立恒定电路的含容问题了。例10（全国）（l）用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图所示，此示数为_mm（2）利用图中给定的器材测量电压表V的内阻Rv图中B为电源（内阻可忽略不计），R 为电阻箱，K为电键。将图中实物连接为测量所用的电路写出实验中必须记录的数据（用符号表示），并指出各符号的意义：_用中记录的数据表示RV的公式为RV=_ 解析：（1）8116（在8.116 0.002 范围内）（2）连线如图所示R1R2,它们是电阻箱的两次读数；U1，U2，它们是相应的电压表的两次读数点评：对于此题应该注意以下两个个方面：（1）千分尺主尺的横基准线上下每错开0.5毫米刻一个最小分度，其测量范围是0.25毫米，测量时大于0.5毫米的长度由主尺上读出，小于0.5毫米的长度可由动尺上读出。在读数时，要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否已经露出，读数时，千分位有一位估读数字，不能随便扔掉，即使固定刻度的零点正好与可动刻度的某一刻度线对齐，千分位上也应读取为“0”。（2）在实物连线时要简洁，不能出现相交线和未接到接线柱的情况，还要注意电压表电流表的量程的选择，内外接法的选择等。例11如图所示，da、cb为相距L的平行导轨(电阻可以忽略不计)，a、b间接有一个固定电阻，阻值为R。长直细金属杆MN可以按任意角架在水平导轨上，并以速度v匀速滑动(平移)，v的方向和da平行杆MN有电阻，每米长的电阻值为R，整个空间充满匀强磁场，磁感应强度的大小为B，方向垂直纸面（dabc平面）向里。（1）求固定电阻R上消耗的电功率为最大时角的值；（2）求杆MN上消耗的电功率为最大时角的值。解析：如图所示，杆滑动时切割磁感线而产生感应电动势E=BLv，与q角无关。以r表示两导轨间那段杆的电阻，回路中的电流为：（1）电阻R上消耗的电功率为：由于E和R均与q无关，所以r值最小时，PR值达最大。当杆与导轨垂直时两轨道间的杆长最短，r的值最小，所以PR最大时的q值为q=p/2。（2）杆上消耗的电功率为：要求Pr最大，即要求 取最大值，由于显然，r=R时，有极大值。因每米杆长的电阻值为R，r=R即要求两导轨间的杆长为1m，所以有以下两种情况：如果L1m，则q满足下式时r=R 1sinq=L 所以q=arcsinL如果L1m，则两导轨间那段杆长总是大于1m，即总有rR由于在rR的条件下，上式随r的减小而单调减小，r取最小值时，取最小值，取最大值，所以，Pr取最大值时q值为答案：（1）；（2）q=arcsinL； 点评：此题考查的是电磁感应和闭合电路欧姆定律相结合的综合问题，解题时注意导体棒的有效长度，在此题中导体棒的有效长度与夹角q无关，因为导体棒与磁场垂直，无须在分解了，当外电阻R消耗的功率最大时，却与夹角q有关，讨论的值就能算出R的最大功率，同时也就算出夹角q的值，第二问先求出功率的一般表达式，然后再用数学知识求最大最小值的方法讨论得出结论，在物理的计算中还穿插了数学知识，所以要求学生的数学功底要好。例12如图所示，光滑的平行导轨P、Q相距L=1m，处在同一水平面中，导轨左端接有如图所示的电路，其中水平放置的平行板电容器C两极板间距离d=10mm，定值电阻R1=R3=8，R2=2，导轨电阻不计。磁感应强度B=0.4T的匀强磁场竖直向下穿过导轨面，当金属棒ab沿导轨向右匀速运动(开关S断开)时，电容器两极板之间质量m=110-14kg、带电量Q=-110-15C的微粒恰好静止不动；当S闭合时，微粒以加速度a=7m/s2向下做匀加速运动，取g=10m/s2，求：（1）金属棒ab运动的速度多大？电阻多大？（2）S闭合后，使金属棒ab做匀速运动的外力的功率多大？解析：（1）带电微粒在电容器两极板间静止时，受向上的电场力和向下的重力作用而平衡，则得到：mg=求得电容器两极板间的电压：由于微粒带负电，可知上极板电势高由于S断开，R1上无电流，R2、R3串联部分两端总电压等于U1，电路中的感应电流，即通过R2、R3的电流为：由闭合电路欧姆定律，ab切割磁感线运动产生的感应电动势为E=U1+Ir 其中r为ab金属棒的电阻当闭合S后，带电微粒向下做匀加速运动，根据牛顿第二定律，有:mg-U2q/d=ma求得S闭合后电容器两极板间的电压：这时电路中的感应电流为I2=U2/R2=0.3/2A=0.15A根据闭合电路欧姆定律有： 将已知量代入求得E=1.2V，r=2W又因E=BLv v=E/(BL)=1.2/(0.41)m/s=3m/s即金属棒ab做匀速运动的速度为3m/s，电阻r=2W （2）S闭合后，通过ab的电流I2=0.15A，ab所受安培力F2=BI2L=0.410.15N=0.06Nab以速度v=3m/s做匀速运动时，所受外力必与安培力F2大小相等、方向相反，即F=0.06N，方向向右(与v同向)，可见外力F的功率为：P=Fv=0.063W=0.18W答案：（1）3m/s；r=2W；（2）0.18W点评：此题考查的是电磁感应、闭合电路中的含容电路和带电粒子在平行板电容器中粒子的运动，此类问题的解题思路是先用电磁感应定律求出电路中的感应电动势，作为闭合电路的电源，在根据电路的串并联特点求出电容器两端的电压，根据电压和电场强度的关系，求出带电粒子受到的电场力，比较电场力和重力的大小关系，就知道粒子运动的方向和加速度的方向，这样又要和牛顿运动定律联系上，所以此题的综合性很强，做此类题时一定要保持清醒的头脑，对知识掌握必须牢固，达到真正理解知识才可以。例13用均匀导线弯成正方形闭合金属线框abcd，线框每边长80cm，每边的电阻为1把线框放在磁感强度B=0.05T的匀强磁场中，并使它绕轴OO以=100rad/s的角速度匀角速度旋转，旋转方向如图所示，已知轴OO在线框平面内，并且垂直于B，od=3oa，Oc=3 Ob，当线框转至和B平行的瞬间求：（1）每条边产生的感应动势大小；（2）线框内感应电流的大小；（3）e、f分别是ab和cd的中点，ef两点间的电势差。解析：（1）线框转动时，ab边和cd边没有切割磁感线，所以ad=0，bc=0（3）观察fcbe电路答案：（1）ab边电动势为0.008V，cd边电动势为0.024V（2）感应电流大小为0.8A，方向顺时针方向（3）ef间电势差为0点评：没有规矩不能成方圆解决电磁感应的问题其基本解题步骤是：（1）通过多角度的视图，把磁场的空间分布弄清楚（2）在求感应电动势时，弄清是求平均电动势还是瞬时电动势，选择合适的公式解题（3）进行电路计算时要画出等效电路图作电路分析，然后求解例14如图10所示为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需器材的实物图，器材规格如下（1）待测电阻Rx（约100 ）；（2）直流毫安表（量程0 50 mA，内阻约50 ）；（3）直流电压表（量程0 3 V，内阻约5 k）；（4）直流电源（输出电压6 V，内阻不计）；（5）滑动变阻器（阻值范围0 15 ，允许最大电流1 A）；（6）开关1个，导线若干条根据器材的规格和实验要求，在左框中画出实验电路图，在右边的实物图上连线。解析：由于滑动变阻器的阻值相对被测电阻的阻值较小，为调节方便，所以滑动变阻器应采用分压式接法又由于待测电阻与电流表内阻相差的倍数较小，电压表内阻与待测电阻相差的倍数较大，故应采用电流表外接法答案：电路及实物连线图如图所示：点评：此题考查利用伏安法测定电阻的实验，同时还出现了电路元件的选择，此题要注意以下几个问题：（1）首先选择测量电路时分压式接法还是限流式接法（2）其次被测电阻应该采用外接法还是内接法（3）根据电路图连接实物图，连图时注意连图规则，无相交线，注意电源和电表的正负极。连完图要求整洁美观。例15如图所示的电路中，电源的电动势E=10V，内阻忽略不计，电阻的阻值分别为R1= R2=20、R3=10，滑动变阻器的最大阻值R=40，电容器的电容C=20F，则：（1）将滑动触头P置于ab中点，合上电键S，待电路稳定后再断开S。求断开S的瞬间，通过R1的电流大小和方向；（2）闭合电键S，当滑动触头P缓慢地从a点移到b点的过程中，通过导线BM的电量为多大？解析：（1）电键S闭合，电路稳定时BD两点的电势差 PD两点的电势差 则BP两点的电势差 故断开S的瞬间，通过R1的电流方向向左；电流大小由代入数据解得A （2）P在a点时， 电容器M板带电量 P在b点时 电容器M板带电量 通过导线BM的电量 由式解得 C 答案：（1）A；（2）C点评：此题考查闭合电路中的含有电容器的问题，此类题注意分清电路时稳定状态还是动态的，当电路处于稳定状态时，电容器相当于断路，电容器可以从等效电路中去掉，当要求电容器的带电量时在接回到电路中即可。当电路处于动态变化时，在含有电容器的支路就会出现由瞬时的充放电电流，如果要求计算该电流，就要把电容器变化前后的带电量计算出来，求出Q，则充放电流为I=。