《2020年高考物理一轮复习 热点题型归纳与变式演练 专题21 电学基本规律的应用（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020年高考物理一轮复习 热点题型归纳与变式演练 专题21 电学基本规律的应用（含解析）（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题21 电学基本规律的应用【专题导航】目录热点题型一 电路的动态分析1阻值变化下的动态分析2电路结构变化下的动态分析4含容电路的动态分析4电路故障的分析5热点题型二 对闭合电路欧姆定律的理解和应用7闭合电路欧姆定律的计算7电源与电阻UI图象的对比8热点三电功电功率电热热功率9热点题型四 电源的功率和效率11电源输出功率的极值问题的处理方法12【题型演练】14【题型归纳】热点题型一 电路的动态分析1解决电路动态变化的基本思路“先总后分”先判断总电阻和总电流如何变化“先干后支”先分析干路部分，再分析支路部分“先定后变”先分析定值电阻所在支路，再分析阻值变化的支路2电路动态分析的方法(1)程序法：
2、基本思路是“部分整体部分”即(2)极限法：因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论(3)串反并同法：“串反”是指某一电阻增大(或减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(或增大)“并同”是指某一电阻增大(或减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(或减小)3分析含容电路应注意的两点(1)电路稳定后，电容器所在支路电阻无电压降，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压在电路稳定后，与电容器串联的电阻阻值变化，不影响电路中其他电表示数和灯泡亮度(2)电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器的充
3、、放电如果电容器两端电压升高，电容器将充电，电荷量增大；如果电容器两端电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电，电荷量减小4电路故障问题的分析方法与技巧(1)故障特点断路特点：表现为电路中的两点间电压不为零而电流为零，并且这两点与电源的连接部分没有断点短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为有电流通过电路但其两端电压为零(2)检查方法电压表检测：如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联路段短路欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处是断路，当测量值很小或为零时，表示该处是短路在运用欧姆表检测时，电路一定要切断电源电流表检测：当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的电流，通过
4、对电流值的分析，可以确定故障的位置在运用电流表检测时，要注意电流表的极性和量程假设法：将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理阻值变化下的动态分析【例1】(多选)(2019上海杨浦区模拟)如图所示的电路中，E为电源电动势，r为电源内阻，R1和R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器当R2的滑片在ab的中点时合上开关S，此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U.现将R2的滑片向a端移动，则下列说法正确的是()A电源的总功率减小 BR3消耗的功率增大CI1增大，I2减小，U增大 DI1减小，I2不变，U减小【答案】AC.【解析】法
5、一：程序法将滑动变阻器的滑片向a端移动，滑动变阻器接入电路中的电阻增大，电路中的总电阻增大，电路中的总电流I减小，电源的总功率PEI减小，R3消耗的功率P3I2R3减小，选项A正确，B错误；电路中的总电流减小，由UEIr知电源的路端电压U增大，R1、R2并联部分的总电阻增大，电压增大，通过R1的电流I1增大，而总电流I减小，则通过R2的电流I2减小，选项C正确，D错误法二：串反并同法将滑动变阻器的滑片向a端移动，滑动变阻器接入电路中的电阻增大，与其串联的电流表A2的示数减小，与其间接串联的电源的总功率、R3消耗的功率均减小，A正确，B错误；与其间接并联的电流表A1、电压表V的示数均增大，C正确
6、，D错误【变式】(多选)(2019大连模拟)在如图所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E、内电阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，、为理想电流表和电压表在滑动变阻器滑片P自a端向b端滑动的过程中，下列说法中正确的是()A电压表示数减小 B电流表示数增大C电阻R2消耗的功率增大 Da点的电势降低【答案】BD【解析】基础解法(程序法)：P由a端向b端滑动，其阻值减小，则总电阻减小，总电流增大，电阻R1两端电压增大，电压表示数变大，A错误；电阻R2两端的电压U2EI总(R1r)，I总增大，则U2减小，I2，I2减小，电流表的示数IAI总I2增大，B正确；由P2IR2知P2减小，C错误
7、；UababaU2，故a降低，D正确能力解法一(结论法)：由于R3减小，R2与R3并联，则U2、I2均减小，而P2IR2，知P2减小，C错误；UabU2aba减小，D正确；因为R1间接与R3串联，故I1、U1均增大，故电压表示数增大，A错误；根据IAI1I2知IA增大，B正确能力解法二(极限法)：设滑片P滑至b点，则R30，ab0，D正确；R2上电压为零，则功率也为零，C错误；当R30时，总电阻最小，总电流最大，R1上电压最大，故A错误；由于IAI1I2，此时I1最大，I20最小，故IA最大，B正确电路结构变化下的动态分析【例2】. (2019安徽“江南”十校联考)如图所示的电路中，电源电动势
8、为E，内阻为R，L1和L2为相同的灯泡，每个灯泡的电阻和定值电阻的阻值均为R，电压表为理想电表，S为单刀双掷开关，当开关由1位置打到2位置时，下列说法中正确的是()A电压表读数将变小 BL1亮度不变，L2将变暗CL1将变亮，L2将变暗 D电源内阻的发热功率将变小【答案】A.【解析】开关在位置1时，外电路总电阻R总R，电压表示数UEE，同理，每个灯泡两端的电压U1U2E，电源内阻的发热功率为P热，开关在位置2时，外电路总电阻R总R，电压表示数UEE，灯泡L1的电压U1E，L2的电压U2E，电源内阻的发热功率为P热，综上所述，电压表读数变小，故A正确；L1亮度不变，L2将变亮，故B、C错误；电源内
9、阻的发热功率将变大，故D错误含容电路的动态分析【例3】(2019石家庄模拟)在如图所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E、内电阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C为电容器，A、V为理想电流表和电压表在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，下列说法中正确的是()A电压表示数变小 B电流表示数变小C电容器C所带电荷量增多 Da点的电势降低【答案】D.【解析】在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，干路电流I增大，电阻R1两端电压增大，则电压表示数变大电阻R2两端的电压U2EI(R1r)，I增大，则U2变小，电容器两板间电压变
10、小，其带电荷量减小根据外电路中顺着电流方向，电势降低，可知a点的电势大于零a点的电势等于R2两端的电压，U2变小，则a点的电势降低，通过R2的电流I2减小，通过电流表的电流IAII2，I增大，I2减小，则IA增大，即电流表示数变大，A、B、C错误，D正确【变式】如图所示，电源电动势为E，内阻为r，闭合开关S，不考虑灯丝电阻随温度的变化，电流表、电压表均为理想电表，当滑动变阻器的滑片由左端向右端滑动时，下列说法正确的是()A电流表读数减小，小灯泡L1变暗 B电压表读数变大C电流表读数增大，小灯泡L2变暗 D电容器所带电荷量增大【答案】B【解析】将滑动变阻器的滑片由左端向右端滑动时，变阻器接入电路
11、的电阻增大，其与小灯泡L1并联的电阻增大，外电路总电阻增大，电流表读数减小，小灯泡L2变暗，路端电压UEIr增大，电压表的读数变大，选项B正确，C错误；小灯泡L1两端的电压U1EI(rR2)增大，通过小灯泡L1的电流变大，小灯泡L1变亮，选项A错误；通过小灯泡L2的电流减小，小灯泡L2两端电压变小，与小灯泡L2并联的电容器两端电压减小，由QCU可得电容器所带电荷量减少，选项D错误电路故障的分析【例4】(多选)在探究电路故障时，某实验小组设计了如图所示的电路，当开关闭合后，电路中的各用电器正常工作，经过一段时间，发现小灯泡A的亮度变暗，小灯泡B的亮度变亮则下列对电路故障的分析正确的是()A可能是
12、定值电阻R1短路 B可能是定值电阻R2断路C可能是定值电阻R3断路 D可能是定值电阻R4短路【答案】BC【解析】.由于小灯泡A串联于干路中，且故障发生后小灯泡A变暗，可知电路中总电流变小，即电路总电阻变大，由此推知，故障应为某一电阻断路，排除选项A、D；若R2断路，则R1和小灯泡B所在支路的电压增大，而R2的断路又使小灯泡B分配的电压增大，故小灯泡B变亮，选项B对；若R3断路，必引起与之并联的支路(即R1所在支路)中电流增大，小灯泡B分得的电流也变大，小灯泡B变亮，故选项C对【变式】如图所示的电路中，闭合开关S，灯L1、L2正常发光由于电路出现故障，突然发现L1变亮，L变暗，电流表的读数变小，
13、根据分析，发生的故障可能是 ()AR1断路 BR2断路 CR3短路 DR4短路【答案】A【解析】等效电路如图所示若R1断路，总电阻变大，总电流减小，路端电压变大，L1两端电压变大，L1变亮；ab部分电路结构没变，电流仍按原比例分配，总电流减小，通过L2、电流表的电流都减小，故A正确若R2断路，总电阻变大，总电流减小，ac部分电路结构没变，R1、L1中电流都减小，与题意相矛盾，故B错误若R3短路或R4短路，总电阻减小，总电流增大，电流表中电流变大，与题意相矛盾，C、D错误，因此正确选项只有A.热点题型二 对闭合电路欧姆定律的理解和应用在恒流电路中常会涉及两种UI图线，一种是电源的伏安特性曲线(斜
14、率为负值的直线)，另一种是电阻的伏安特性曲线(过原点的直线)求解这类问题时要注意二者的区别电源UI图象电阻UI图象关系式UEIrUIR图形物理意义电源的路端电压随电流的变化关系电阻两端电压与电阻中的电流的关系截距与纵轴交点表示电源电动势E，与横轴交点表示电源短路电流过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零坐标U、I的乘积表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率坐标U、I的比值表示外电阻的大小表示该电阻的大小斜率(绝对值)电源电阻r的大小若图象为过原点的直线，图象斜率表示电阻的大小两曲线在同一坐标系中的交点表示电阻的工作点，即将电阻接在该电源上时，电阻中的电流和两端的电压闭合电路欧姆定律的计算【例5】飞行器在太空飞行，主要靠太阳能电池提供能量若有一太阳能电池板，测得它的开路电压为800 mV，短路电流为40 mA.若将该电池板与一阻值为20 的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是()A0.10 V B0.20 V
