《2014物理闭合电路欧姆定律及其应用高考题含答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2014物理闭合电路欧姆定律及其应用高考题含答案（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、闭合电路欧姆定律及其应用例1.如图1813所示，电流表读数为 0.75A,电压表读数为 2V, R3= 4Q,若某一电 阻发生断路，则两电表的读数分别变为0.8A和3.2V.(1)是哪个电阻发生断路？(2)电池的电动势和内电阻分别为多大？解析(1)假设R1发生断路，那么电流表读数应变为零而不应该为0.8A;假设R3发生断路，那么电压表读数应变为零而不应该为3.2V。所以，发生断路的是R2。(2) R2断路前，R2与R3串联、然后与R1并联；R2断路后，电池只对 R1供电，于是X 4+2=0.75R13.2=0.8R1 由此即可解得R1= 4 aR2=8Q再根据闭合电路的欧姆定律，得E(R2 R
2、3). (R2 R3)R1 R2 R3 r R1 R2 R3可得出E= 4V ,r=1 QE =0.8 R1r规律总结首先画出等效电路图，再根据电路的特点以及电路出现故障的现象进行分析，从而得出故障的种类和位置。一般的故障有两种：断路或局部短路。考点二闭合电路的动态分析1、总电流I和路端电压U随外电阻R的变化规律：当R增大时，I变小，又据 U=E-Ir知，U变大.当R增大到8时, I=0 , U=E (断路).当R减小时，I变大，又据 U=E-Ir知，U变小.当R减小到零时, I=E r , U=0 (短路)2、所谓动态就是电路中某些元件(如滑动变阻器的阻值)的变化，会引起整个电路中 各部分相
3、关电学物理量的变化。解决这类问题必须根据欧姆定律及串、并联电路的性质进行分析，同时，还要掌握一定的思维方法，如程序法，直观法，极端法，理 想化法和特殊值法等等。3、基本思路是“部分一整体一部分”，从阻值变化的部分入手，由欧姆定律和串、并联电路特点判断整个电路的总电阻，干路电流和路端电压的变化情况，然后再深入 到部分电路中，确定各部分电路中物理量的变化情况。特别提醒在电路的动态分析中，要注意闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律及串联分压和并联 分流的综合应用。在分析电灯明暗变化时，可从电流、电压和功率三个量中的任何一个量分 析都可确定。动势为E,内阻为r,设电流表A的读数为I,电压表V的读数为U,
4、当R5的滑动触头向a端移动时，判定正确的是(A. I变大，U变小.B. I变大,U变大.C. I变小，U变大.D. I变小,U变小.解析当R5向a端移动时，其电阻变小,整个外电路的电阻也变小,总电阻也变小，根据闭合电路的欧姆定律I E知道，回路的总电流I变大，内电压 UR r内=Ir变大，外电压 U外=山内变小，所以电压表的读数变小，外电阻 R1及R4两端的电压U=I(R1+R4)变大，R5两端的电压，即 R2、R3两端的电压为 U=UU变小，通过电流表的电流大小为 U7(R2+R3)变小，答案：D规律总结在某一闭合电路中，如果只有一个电阻变化，这个电阻的变化会引起电路其它部分的电流、电压、电
5、功率的变化，它们遵循的规则是：(1) .凡与该可变电阻有并关系的用电器，通过它的电流、两端的电压、它所消耗的功率都是该可变电阻的阻值变化情况相同.阻值增大，它们也增大.(2) .凡与该可变电阻有串关系的用电器，通过它的电流、两端的电压、它所消耗的功率都是该可变电阻的阻值变化情况相同.阻值增大，它们也增大所谓串、并关系是指：该电阻与可变电阻存在着串联形式或并联形式用这个方法可以很简单地判定出各种变化特点.简单记为：并同串反考点三闭合电路的功率例3 已知如图，E =6V, r =4Q , Ri=2Q, R2的变化范围是 010 。求：电源的最大 输出功率；Ri上消耗的最大功率； R2上消耗的最大功
6、率。解析R2=2 时，外电阻等于内电阻，电源输出功率最大为2.25W;Ri是定植电阻，电流越大功率越大，所以R2=0时Ri上消耗的功率最大为2W;把Ri也看成电源的一部分，等效电源的内阻为6 ，所以，当R2=6 时，R2上消耗的功率最大为 1.5W。规律总结注意Ri上消耗的最大功率与 R2上消耗的最大功率的条件是不同的。例4 如图示的U-I图，其中A是路端电压随电流的变化规律,曲线，用该电源与该电阻组成闭合电路时，电源的输出功率是( )解析 由图中A知：E=3V, r=0.5 Q 由图中B知：R=1 Q，一，一一 E 2一电源的输出功率是 & ()2R 4WR rB是某一电阻的伏安特性),电源
7、的效率是因为是纯电阻电路，电源的效率是：I 2rI2(R r)RR-r67%规律总结电路端电压随电流变化的特性图，以下几个特点必须记住:(1) .线与U轴的交点就是电源的电动势(2) .曲线与I轴的交点就是电源短路电流(3) .曲线的斜率大小是电源内电阻的大小(4) .曲线上某一点坐标之积是输出功率，如左图中积；而图中ECIO则是该电流下电源的总功率 .考点4含容电路的分析与计算1、电容器的电量： Q=CU2、在直流电路中，电容器对电流起到阻止作用，相当于断路 .同时电容器又可被充电,电荷量的大小取决于电容和它两端对应的电路的电压特别提醒1、含电容器的电路的分析和计算，要抓住电路稳定时电容器相
8、当于断路.分析稳定状态的含容电路时可先把含有电容器的支路拆除，画出剩下电路等效电路图，之后把电容器接在 相应位置。2、如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容 器电荷量的差；如果变化前后极板带电的电性改变，那么通过每根引线的电荷量等于始末状 态电容器电荷量之和。例题5如下图所示， U=10V,电阻 Ri=3Q, R2=2a, R3=5Q,电容器的电容 Ci=4 F, C2=1F,求：(1)若电路稳定后，Ci、C2的带电量？(2) S断开以后通过 R2的电量及R2中电流的方向？解析:(1)电路稳定后，Ri、R2是串联，R3上没有电流，Ci两端Ro的电压等于 R2的
9、电压，C2的电压等于 R1+R2的电压，即：U1= U R22 U =4V URi R22=U=10VCi 的电量 Qi=CiUi=1.6 M0-5CC2 的电量 Q2=C2U2=1.0 M0-5C(2)S断开后Ci要通过R2、R3放电，C2要通过R3、R2、Ri放电，通过 R2的电量是：Q=Qi+Q2=2.6 10-5C,由电路分析知道，C1下极板带正电，C2右极板带正电，断开 S后瞬间，其 R2上的放电电流方向为从右向左.高考重点热点题型探究闭合电路欧姆定律的综合应用例1 （2008广东卷）7.电动势为E内阻为r的电源与定值电阻 R、R及滑动变阻器R连接成如图所示的电路， 当滑动变阻器的触
10、头由中点滑 向b端时，下列说法正确的是A.电压表和电流表读数都增大B.电压表和电流表读数都减小C.电压表读数增大，电流表读数减小D.电压表读数减小，电流表读数增大【解析】设滑动变阻器的触头上部分电阻为x,则电路的总电阻为 R、=r R,x?R2x R2【答案】A滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，并联支路电阻 x增大，故路端电压变大，同时并联部分的电压变大，故通过电流表的电流增大，故选项 A正确。例2（2004江苏）如图所示的电路中，电源电动势E= 6.00 V,其士 此内阻可忽略不计.电阻的阻值分别为 R=2.4 k 、R=4.8 kQ,电容器I1 it 的电容C=4.7 F.闭合开关S,待电
11、流稳定后，用电压表测 R两端的电一压，其稳定值为1.50 V.|（1）该电压表的内阻为多大 ？（2）由于电压表的接入，电容器的带电量变化了多少解析（1）设电压表的内阻为 R,测得R两端的电压为 U,R与RV并联后的总,电阻为 R则 _LA =国+1耳由串联电路的规律联立，得代入数据,得R= 4.8 k(2)电压表接入前，电容器上的电压UC等于电阻R上的电压，R两端的电压为 Uri,则又 E= Ub+ URi接入电压表后，电容器上的电压为 UC =E U由于电压表的接入,电容器带电量增加了 AQ= C ( UC出由以上各式解得AQ= C = 十 二代入数据，可得A Q= 2.35 X 10 6
12、C答案见解析例3 (2006 上海)在如图所示电路中，闭合电键S,当滑动变阻器的滑动触头 P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变 化，电表的示数分别用I、Ui、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用 AI、A Ui、AU2和AU3表示.下列比值正确的 是()(A) Ui/I 不变，A Ui/A I 不变.(B) U2/I 变大，A U2/AI 变大.(C) U2/I 变大，A U2/A I 不变.(D) U3/I 变大，A U3/AI 不变.r分析】 任=幺=/，由世I不变.故不变.仆口/A，不变,同理，& =龙,AZ / J由于所文人.所以4.交人.伸髭所以,二不空./A/A/1A7而
13、 Rl二用 + & 所以与变大.用!_ = 包1=所以NLl不变口 /A/ AJAJ答案ACD名师指引本题求解的关键是确定A Ui、A U2、AU内的关系，由于 E=Ui+U2+U内，其中Ui变小、U2变大、U内变小，故有A U2=AUi+AU内。很多同学由于无法确定这个关 系，而得出 ABD的错误结论。例4 (2006天津) 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Ri、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2A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:设电阻Ri=R2=R3=R
14、,当电键S1接1时，电路中总电阻为 之+广/干_ J当电键S1接2时，电路中总电阻为 3 ，总电阻变小，由 R皂，我皂变小，I干变大，路端电压电源的百、厂不变，则路端电压减小，即伏特表读数减小，选项A错误，电源内部消耗的功率 号| 二1干干变大，耳 增大，B选项正确，当电键 S1lR 3接1时，舄两端电压 2，当电键 S接2时，应两端电压2衣 2，&两端电压变小，C选项错误，电池的效率& &旦F 旦*100% = -ioo% =*100%一（Di+二，则当电键S1由接1改为接2时，总电阻变小，电池的效率减小，D选项错误，所以 B选项正确。答案B例5 (2007北京)环保汽车将为2008年奥运会场馆服务。某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量 m 3 103kg。当它在水平路面上以 v=36km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I=50A,电压U=300V。在此行驶状态下(1)求驱动电机的输入功率P电；(2)若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机，求汽车所受阻力与车重的比值(g取10m/s2)；(3)设想改用太阳能电池给该车供电，其他条件不变，求所需的太阳能电池板的最小 面积。结合计算结果，简述你对该设想的思考。已知太阳辐射的总功率 P0 4 1026
