物理高考学法专题复习：恒定电流

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1、1物理高考学法专题复习：恒定电流物理高考学法专题复习：恒定电流一一. .电路电路 电功电功 电功率及欧姆定律电功率及欧姆定律 逻辑电路逻辑电路 1.1.电路的等效转换电路的等效转换 在具体应用欧姆定律时，必须将一个混联电路画成一个易于看清的简单的串并联电路以后，才能运 用恒定电流的有关规律进行计算。为此需要将一个复杂电路用一定的方法进行简化，常用的简化方法有：等势节点的断接法等势节点的断接法 例题例题 1.1.如图 1 所示的网络电路中，每小段导体的电阻值均为r，试求图中 A、B两点间的等效电阻。 解析：从图 1 中可以看出，网络相对于A、B两点上下对称。如图 2 所示， C、D以及E、F分别

2、为等电势点，故C、D的左侧以及E、F的右侧的导 体可以去掉。还是由于上下两部分网络关于A、B两点对称，所以可以先考虑其中的一部分，如图 3 所示。从图 3 可以判断得出，G、H两点也是等电势点， 可以用导线连接，故A、B两点间上部分的等效电阻为71022)22( 2rrrrrrr R 所以，A、B两点间的等效电阻为75 2rRRAB命题解读：命题解读：找出等电势点，适时地将电路断开或连接，一步一步地将电路简化是解决这类问题的关 键。 支路电流法支路电流法 例题例题 2.2.10 根电阻均为r的电阻丝连接成如图 4 所示的网络电路，试求 A、B两点间的等效电阻。 解析：解析：设电流从A端进入，从

3、B端流出，由结构对称性可知，电流从 A端进入后的电流分布应该与电流从B端流出前的电流分布相同，中间的 正方形具有上、下电流对称和左、右电流对称，如图 5 所示。则由C点电流的流向可得)(2121IIIII 由A、E两点间不同线路电势降落相同，得rIrIIrI211)(2选择线路AEDB，得rIIrIIrIUAB)()(21211故A、B两点间的等效电阻为rIURAB AB8152命题解读：命题解读：此题在解题过程中运用到了对称电路中电流分布特点，又用到了电流沿不同支路电势降 落等知识，是一个稍有难度的题目。 无穷网络等效变换法无穷网络等效变换法若LLaaaaax， （a0） ，在求x值时，注意

4、到x时由无限多个a组成，所以去掉左边第一个a对x值毫无影响，即剩余部分仍为x，这样就可以将原式等效变换为xax从而很顺利的解得x的值，这就是物理学解决无线网络问 题的基本思路。 例题例题 3.3.如图 6 所示，为每段电阻均为R的电阻丝构成的网 络电路，试求A、B两点间的等效电阻。解析：解析：由于是一个无穷网络电路，即便去掉C、D左侧的 部分（不包括C、D之间的那段电阻丝） ，剩余的部分还是一个无穷网络电路，即剩余部分的等效电阻仍然等于所求的等效电阻ABR，这时就把原来的无穷网络电路等效成了如图 7 所示的样子。由串并联电路的特点可以求得A、B两点间的等效电阻为ABAB ABRRRRRRR2)

5、2(解得 RRAB) 13( （负值已设去）命题解读：命题解读：把握特点，从无穷网络中再找出一个无穷网络，并将网络简化，是解决这类问题的关键 所在。 2.2.电功和电功率电功和电功率 相同的电流通过电阻相同的用电器，电功一定相同吗？相同的电流通过电阻相同的用电器，电功一定相同吗？ 例题例题 4.4.如图 8 所示，电阻R和电动机M串连接到电路中，且电阻R和电动机M线圈的电阻相等，接通电键后，电动机正常工作，设电阻R和电动机M两端的电压分别为1U和2U。经过时间t，电流通过电阻R所做的功为1W，产生的热量为1Q；而电流通过电动机M所做的功为2W，产生的热量为2Q。则有 A.1U2U，1Q=2Q

6、B.1W=2W，1Q=2QC.1W2W，1Q2Q D.1W2W，1Q=2Q答案：答案：AD 命题解读：命题解读：此题主要比较的是纯电阻用电器和非纯电阻用电器实际消耗的电功率问题。对于纯电阻 用电器（如题目中的电阻）而言，电流通过它时做的功全部用来发热，即此时电功等于电热；而对于非 纯电阻用电器（如题目中的电动机）时，电流通过它时所做的功只是一小部分产生了电热，其余很大一3部分转化成了机械能。上面的题目中，由于电阻R和电动机M串连接到电路中，且电阻R和电动机 M线圈的电阻相等，所以它们产生的电热是相等的，而电功不等。 实际电路中用电器的配置实际电路中用电器的配置例题例题 5.5.某房间的入户电源

7、线如图 9 所示，其中a是火线，b是零线，现有工作电压为V220的用电 器如下： W100的灯泡 6 只；W200的电视机 1 台； W700的微波炉 1 台；W1000的电冰箱 1 台； W1000的暖风机 1 台；W1500的洗衣机 1 台；还有 3 台额定电流为A8的保险盒。 如何将上述电器全部合理的接入电路，要求画出接线图，且电器用下面指定的符号表示：功率为W100的灯泡: 功率为W200的电视机： 功率为W700的微波炉： 功率为W1000的电冰箱： 功率为W1000的暖风机： 功率为W1500的洗衣机： 保险盒： 解析：解析：每根保险丝所在支路的允许电功率为WWIUP1760220

8、8因此每个支路配置的用电器功率之和不能超过W1760，而用电器的总功率为洗暖冰箱微电视PPPPPPPL 6 WWWWWW1500100010007002001006W5000P3 所以，为使各用电器均正常工作，并能保证各支路 用电安全，将电路连接如图 10 所示。 命题解读：命题解读：本题以家庭生活为背景考查学生电路设 计的能力，设计电路的基本思路是既要保证总体用电不 超载，又要保证接入电路的用电器能正常工作，因此， 要求接入每一支电路的用电器功率之和不超过支路的允 许功率，同时电路的供电电压恰好等于用电器的额定电 压，所以用电器都应该并联在各支路中。 3.3.电压表和静电计测量电压的比较电压

9、表和静电计测量电压的比较 例题例题 6.6.如图 11 所示，甲是电压表测量电 压的电路图，乙则是研究影响平行板电容器的 电容大小因素的电路图，其中静电计用来测量 电容器两端的电压，试分析它们测量原理的不 同。 解析：解析：图甲中电压表测量的是电阻R两端 的电压，其构造如图 12 所示，即：将灵敏电流表（表头）串联一个分压电阻0R就构成了电压表。将电压表并联在被测电阻R的两端测量电 压时，是有电流I通过电压表的，表头指针偏转的角度度大小与通过的电流大小成正比，通过指针偏转 的角度大小指示出电压值。 虽然图乙中静电计测量的也是电压，即电容器两端的电压，但其测量电压4的原理和电压表的测量原理是不一

10、样的。静电计是由验电器改装而成的，它的两个“极” ，即“金属球” 和“金属外壳”彼此之间是绝缘的，所以静电计实质上就是一个“电容器” ，其指针偏转的角度大小是与 本身带电量多少有关系的。 命题解读：命题解读：本题主要介绍了电压表和静电计对电压的测量，但测量电压的原理是不同的。一个是根 据通过电流的大小显示电压大小，而另一个则是根据电量的多少来显示电压大小。 4.4.闭合电路闭合电路 欧姆定律欧姆定律 闭合电路中动态分析闭合电路中动态分析 例题例题 7.7.如图 12 所示的电路，闭合电键s并调节滑动变阻器滑片P的位置，使A、B、C三个灯泡的亮度相同，若继续将滑片P向下移动，则 三个灯泡的亮度变

11、化情况为 A.A灯变亮 B.B灯变亮 C.A灯最亮 D.C灯最亮 解析：解析：当滑片向下滑动时，有 由于RIP2，三个灯泡的功率相同时，AICI，所以ARCR，当滑片P向下滑动时有BACIIIAI 因此， APCP故，答案选AD 命题解读：命题解读：由滑动变阻器阻值的变化而引起电灯亮度、电表读数的变化是典型的“局部电路变化” 引起“整个电路中各部分的电流、电压、功率等的变化”问题。此类问题应在明确各用电器或电表所对应的电流、电压的变化的基础上，按“局部（R）变化全局（总I、端U）变化局部（ 分I、分U） ”的逻辑思维进行分析判断。 闭合电路中的输出功率问题闭合电路中的输出功率问题例题例题 8.

12、8.如图 13 所示，已知电源的内电阻为r，固定电阻rR 0，可变电阻R的总阻值为r2，若滑动变阻器的滑片P由A端向B端滑动，则下列说法中正确的是 A电源的输出功率由小变大B固定电阻0R上消耗的电功率由小变大C电源内部的电压即内电压由小变大 D可变电阻R上消耗的电功率变小 解析：解析：.先讨论电源输出功率的变化情况：来源:学科网 由闭合电路的欧姆定律推得出电源的输出功率随外电阻变化的规律表达式为出P= rRrRE4)(22根据上式作出出P-R图象如图 14 所示。当滑片P由A端向B端滑动时，CBBIIUIRR总 AP BP CP5外电路电阻的变化范围是 0r32，由图可知，当外电路电阻由 0

13、增加到r32时，电源的输出功率一直变大，所以选项A正确。.再讨论0R消耗的电功率的变化情况：0R是纯电阻，所以其消耗的电功率为020RUPR因全电路的总电压即电源电动势E一定，当滑动变阻器的滑片P由A端向B端滑动时，外电阻由 0增加到r32，而且是一直变大，所以外电压一直升高，由上面的公式可知，0R上消耗的电功率也一直增大，所以选项B正确。 .由的讨论可以知道，在滑动变阻器的滑片P由A端向B端滑动时，外电压一直升高，故内电压就一直变小，答案C错误。讨论可变电阻R上消耗的电功率的变化情况时，可以把定值电阻0R当作电源内电阻的一部分，即电源的等效内电阻为 来源:学&科&网00 RrrRr=2r这时

14、可变电阻R上消耗的电功率相当于外电路消耗的功率，即等效电源的输出功率。根据图 15 可以看出，随着可变电阻R由A端向B端的滑动，在R的阻值增大到2r之前，电源的输出功率，即可变电阻R上消耗的电功率是一直增大的；一旦增大到R=2r，可变电阻R上消耗的电功率达到最大值；滑片P再继续向B端滑动，则可变电阻R上消耗的电功率就会逐渐减小。故答案D错误。 故，答案为A B。命题解读：命题解读：在利用结论“当rR 时，出P有最大值rEPm42 ”时，要注意到电源的内电阻是不变的，所以在上面的例题D选项讨论可变电阻R上消耗的电功率时，就可以把定值电阻0R“推入电源内部”当作电源内电阻的一部分，利用当00 Rr

15、rRR时电源的输出功率最大进行讨论；而在B选项讨论固定电阻0R上消耗的电功率时，就不能把可变电阻R“推入电源内部”当作电源内电阻的一部分，只能跟据定值电阻消耗的电功率表达式020RUPR（或RIPR20等）进行讨论。上面的例题中D选项只是定性分析了可变电阻R上消耗的电功率的变化情况，若是要计算其消耗 的最大功率，除了要知道电源的等效内电阻600 RrrRr外，还应该明确这时电源的等效电动势为0RRrEE，而不是原来的E，因为电源的电动势大小等于外电路开路时的路端电压。故例题 8 中可变电阻R上消耗的最大电功率为rEPm42002 04)(RrrRRRrE)(4002RrrRE ，而不是00200224)(44rRRrERrrRE rEPm。变式训练：变式训练：如图 15 所示，电源的电动势E、内电阻r未知，定值电阻1R、2R的阻值也未知，当在a、b之间接入不同的电阻时，电流表会有不同的读数，如下表格所示，请 把表格中的未知量完成。解析：解析：由于电源的电动势E、内电阻r、以及1R和2R均是未知的，若用常规做法是难以求解的，这时可以利用等效电源的思想，即将除了 R以外的电路当作等效电源，则R就成了该等效电路的外电阻，其等效电 路如图 16 所示，虚线框内为等效电源。 设该等效电源的电动势