《電路分析及計(jì)算》專題(好)

1、 專題五 電路分析及計(jì)算【內(nèi)容要點(diǎn)】本專題的重點(diǎn)是閉合電路歐姆定律和串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)，難點(diǎn)是電路的識別和電路變化的分析，在電路的分析和計(jì)算時(shí)，要注意以下幾個(gè)問題：1電路的表征量E、r、R圖1在電路的分析和計(jì)算時(shí)，一般認(rèn)為E和r是不變的，最活躍的是R。當(dāng)電路中某一部分電阻發(fā)生變化時(shí)，整個(gè)電路各部分的電流、電壓和功率都將重新分配。2關(guān)于電阻串、并聯(lián)的規(guī)律（1）串、并聯(lián)混合電路的總電阻，總是隨其中任一電阻的增大而增大、減小而減小。（2）分壓器電路的阻值：如圖1所示，R1和R2組成分壓器電路。當(dāng)R1的串聯(lián)部分阻值RAP增大時(shí)，總電阻RAB增大；RAP減小時(shí)，總電阻RAB減小。圖2（3）雙臂環(huán)路的阻值

2、：如圖2所示，由R1、R2和R組成雙臂環(huán)路。當(dāng)AR1P支路和AR2P支路總阻值相等時(shí)，RAB最大；當(dāng)P滑到某端，使某一支路阻值最小時(shí)，RAB最小。3閉合電路中E、R總、I總、U端的關(guān)系（1）EU端0斷路時(shí)：R總，U端=E 短路時(shí)：R總0，U端=0（2）R總I總=U端=EI總r 反之，R總I總U端4部分電路中R、I、U的關(guān)系（1）任一電阻Ri的阻值增大（電路中其余電阻不變），必將引起該電阻中電流Ii的減小，該電阻兩端電壓Ui的增大。反之亦然。Ri Ri （2）任一電阻Ri的阻值增大，必將引起與之并聯(lián)的支路中電流I并的增大，與之串聯(lián)的各電阻電壓U串的減小，反之亦然。Ri Ri5電路變化的分析方法電

3、路的變化分析就是根據(jù)閉合電路或部分電路的歐姆定律及串、并聯(lián)電路的性質(zhì)，分析電路中某一電阻變化而引起的整個(gè)電路中各部分電流、電壓和功率的變化情況。圖3基本思路是“部分整體部分”，即首先從阻值變化的部分入手，由串、并聯(lián)規(guī)律判知R總的變化情況，再根據(jù)閉合電路歐姆定律判知I總和U端的變化情況，最后再根據(jù)部分電路歐姆定律和串、并聯(lián)的特點(diǎn)判知各部分電流、電壓和功率的變化情況。具體過程是：如圖3所示，當(dāng)滑動(dòng)片P向下滑動(dòng)時(shí)，用“”表示增大，用“”表示減小，用“”表示因果，其分析過程如下。P下滑：6理解電流表和電壓表在電路中的作用理想情況：電表內(nèi)阻RA=0、RV=，對電路無影響，在分析和計(jì)算時(shí)，常將電流表視為短

4、路，將電壓表視為斷路。實(shí)際情況：把內(nèi)阻RA串入電路，把RV并入電路。7含有電容器電路的分析與計(jì)算方法電容器是一個(gè)儲(chǔ)存電能的元件。在直流電路中，當(dāng)電容器充、放電時(shí)，電路里有充、放電電流，一旦電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，電容器在電路中就相當(dāng)于一個(gè)阻值無限大（只考慮電容器是理想的、不漏電的情況）的元件，在電容器處的電路可看作是斷路，簡化電路時(shí)可去掉它。簡化后若要求電容器所帶的電荷量時(shí)，可在相應(yīng)的位置補(bǔ)上。分析和計(jì)算含有電容器的直流電路時(shí)，需注意以下幾點(diǎn)：（1）電路穩(wěn)定后，由于電容器所在支路無電流通過，所以在此支路中的電阻無電壓降，因此電容器兩極間的電壓就等于該支路兩端的電壓。（2）當(dāng)電容器和電阻并聯(lián)后接入電路

5、時(shí)，電容器兩極間的電壓與其并聯(lián)電阻兩端的電壓相等。（3）電路中的電流、電壓變化時(shí)，將會(huì)引起電容器的充（放）電。如果電容器兩端電壓升高，電容器將充電；如果電壓降低，電容器將通過與它并聯(lián)的電路放電。對含有電容器的電路計(jì)算應(yīng)給予充分重視，解決這類問題，要認(rèn)清電容器與誰并聯(lián)，電容器的極板間電壓等于電路中哪兩點(diǎn)間的電壓；當(dāng)電路變化時(shí)，極板間電壓怎樣變化，帶電量如何變化，是充電還是放電，充放電電流通過的是哪個(gè)回路等。8復(fù)雜電路的識別方法復(fù)雜電路的識別，要熟練地利用分支法和等勢法，具體要注意以下幾點(diǎn)：（1）兩種方法可以交替使用，靈活地解決問題。（2）理想的電流表可視作短路。（3）理想的電壓表和電壓穩(wěn)定時(shí)的電

6、容器可以視作斷路。（4）兩等勢點(diǎn)之間的電阻可省去或視作短路。（5）無電流的支路可去除。（6）理想導(dǎo)線可任意長短。9有關(guān)電功率的幾個(gè)問題圖4有關(guān)電源的功率有以下幾種：電源的轉(zhuǎn)化功率，即電源功率：P=IE；電源的內(nèi)部損耗功率：P內(nèi)=I2r；電源的輸出功率：P出=PP內(nèi)=IU；電源的效率：=×100%=×100%=×100%（純電阻電路）。電源的輸出功率曲線如圖所示，當(dāng)R=r時(shí)，電源輸出功率最大Pmax=。當(dāng)Rr和Rr時(shí)，電源有可能輸出相同的功率。用電器在額定電壓下消耗的電功率叫額定功率，P額=I額U額。用電器在實(shí)際電壓下消耗的電功率叫實(shí)際功率，P實(shí)=I實(shí)U實(shí)。實(shí)際功率

7、不一定等于額定功率。用電器的電功率為P=UI，電流的發(fā)熱功率為P熱=I2R。對于純電阻電路，兩者相等；對于非純電阻電路，電功率大于熱功率。10恒定電流電路的能量轉(zhuǎn)化分析恒定電流電路，從能量的觀點(diǎn)來看就是一個(gè)能的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。對電路進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化分析時(shí)應(yīng)抓住兩個(gè)問題：一是能量轉(zhuǎn)化的方向問題；二是能量轉(zhuǎn)化量的計(jì)算問題。電動(dòng)勢和電阻是恒定電流電路中決定能量轉(zhuǎn)化方向的兩個(gè)常見因素。凡是電路中存在電源電動(dòng)勢的區(qū)域則將有其他形式的能量向電能轉(zhuǎn)化；凡是存在電阻的區(qū)域必將有電能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化。能量轉(zhuǎn)化量的計(jì)算就是電路中電功、電功率的計(jì)算問題，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）區(qū)分各種電功率計(jì)算公式的物理意義；（2）區(qū)別某電阻兩端的

8、電壓和某段含電源或非純電阻電路兩端的電壓；（3）要善于運(yùn)用能量守恒定律處理電路中能量轉(zhuǎn)化量的計(jì)算?！镜湫屠}】例1 （2001上海物理）如圖所示的電路中，閉合開關(guān)，燈L1、L2正常發(fā)光。由于電路出現(xiàn)故障，突然發(fā)現(xiàn)燈L1變亮，燈L2變暗，電流表的讀數(shù)變小，根據(jù)分析，發(fā)生的故障可能是 （ ）A.R1斷路 B.R2斷路 C.R3短路 D.R4短路例2 （2003江蘇物理）在如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢E=3.0V，內(nèi)阻r=1.0，電阻R1=10，R2=10，R3=30，R4=35，電容器的電容C=100F，電容器原來不帶電。求接通開關(guān)S后流過R4的總電量。例3 如圖所示電路中，已知電容C=2F，電

9、源電動(dòng)勢E=12V，內(nèi)電阻不計(jì)，R1:R2:R3:R4=1:2:6:3。求電容器極板a所帶的電量.例4 如圖所示，電阻R1=R2=8，R3=4，R4=0.5，電源電動(dòng)勢=3V,內(nèi)電阻r=0.5,求電流表A1和A2的示數(shù)各為多少？B例5 如圖所示，直流電動(dòng)機(jī)M的軸與圓盤B中心相連，圓盤的半徑為5cm，開關(guān)S斷開時(shí)，電壓表的示數(shù)為12.6V；開關(guān)S接通時(shí)，電流表的示數(shù)為2A，電壓表的示數(shù)為12V，測速計(jì)測得轉(zhuǎn)速為50r/s，兩彈簧秤示數(shù)各為7.27N和6.10N，求：(1)電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為多少？(2)拉緊皮帶輪使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，這種情況下電動(dòng)機(jī)的輸入功率為多少？例6 （1991年全國）

10、如圖所示，=10V，內(nèi)阻可忽略，電阻R1=4，R2=6，電容器的電容C=30F。(1)閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后，求通過R1的電流強(qiáng)度，(2)然后斷開S，求這以后流過R1的電量是多少？專題五 鞏固練習(xí)1如圖所示的電路中，已知電容C1=C2，電阻R1>R2，電源內(nèi)阻可忽略不計(jì)，當(dāng)開關(guān)S接通時(shí)，以下說法中正確的有 （ ）AC1的電量增多，C2的電量減少 BC1的電量減少，C2的電量增多CC1 、C2的電量都增多 DC1 、C2的電量都減少2如圖所示電路中，六個(gè)電阻的阻值均相同，由于對稱性，電阻R2上無電流流過。已知電阻R6所消耗的電功率為1W，則六個(gè)電阻所消耗的總功率為 （ ）A6W B5W C

11、3W D2W3如圖所示電路中，三只燈泡原來都正常發(fā)光，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向右移動(dòng)時(shí)，下面判斷正確的是 （ ）AL1和L2變暗，L3變亮 BL1變暗，L2變亮，L3亮度不變CL1中電流變化值大于L3中電流變化值DL1上電壓變化值小于L2上的電壓變化值4電磁流量計(jì)廣泛應(yīng)用于測量可導(dǎo)電流體（如污水）在管中的流量（在單位時(shí)間內(nèi)通過管內(nèi)橫截面的流體的體積）。為了簡化，假設(shè)流量計(jì)是如圖所示的橫截面為長方形的一段管道，其中空部分的長、寬、高分別為圖中的a、b、c，流量計(jì)的兩端與輸送液體的管道相連接（圖中虛線）。圖中流量計(jì)的上下兩面是金屬材料，前后兩面是絕緣材料，現(xiàn)對流量計(jì)所在處加磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場

12、，磁場方向垂直于前后兩面。當(dāng)導(dǎo)電液體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計(jì)時(shí)，在管外將流量計(jì)上、下兩表分別與一串接了電阻R的電流表的兩端連接，I表示測得的電流值。已知流體的電阻率為,不計(jì)電流表的內(nèi)阻，則可求得流量為 （ ）A B C D5（2001上海理綜）下表是兩個(gè)電池外殼上的說明文字某型號進(jìn)口電池某型號國產(chǎn)電池RECHARGEABLE1.2V 500mAhSTANDARDCHARGE15h at 50mA 圖8GNY 0.6(KR-AA)1.2V 600mAhRECHARGEABLESTANDARD CHARGE15h at 60mA上述進(jìn)口電池的電動(dòng)勢是 V。上述國產(chǎn)電池最多可放出 mAh的電量；若該電池平均

13、工作電流為0.03A，則最多可使用 h。6某商場安裝了一臺傾角為30°的自動(dòng)扶梯，該扶梯在電壓為380V的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下，以0.4m/s的恒定速率向斜上方運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)的最大輸出功率為4.9kW，不載人時(shí)測得電動(dòng)機(jī)中電流為5A，若載人時(shí)扶梯的移動(dòng)速率和不載人時(shí)相同，則這臺自動(dòng)扶梯可同時(shí)乘載的最多人數(shù)為 。（設(shè)人的平均質(zhì)量為60kg）7電能表（電度表）是計(jì)量消耗電能的儀表。某同學(xué)用以下辦法估測他家中的電飯鍋在加熱狀態(tài)下的電功率。將家中的其他用電器斷開，將需要煮飯的電飯鍋插頭插上電源插座，按下“煮飯”開關(guān)，然后觀察自己家中的電度表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)情況，測出轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過10圈所需的時(shí)間為30s。該電度表

14、上標(biāo)明有“1000r/kW·h”字樣，則可估算出他家電飯鍋在煮飯時(shí)消耗的電功率約為 W.8如圖12所示，A、B兩地相距50km，連接AB兩地的通信電纜是兩條并在一起彼此絕緣的均勻?qū)Ь€組成。由于某處C發(fā)生了故障，相當(dāng)于在該處兩導(dǎo)線間接入了一個(gè)電阻，為查清故障位置，現(xiàn)在間接入一個(gè)電動(dòng)勢為12V、內(nèi)阻不計(jì)的電源，用內(nèi)阻很大的電壓表測得處電壓為8V，把同樣的電源接在處，在處測得電壓為9V，由此可知C與A間的距離為 km。9如圖(1)為 某一熱敏電阻（電阻值隨溫度的改變而改變，且對溫度很敏感）的IU關(guān)系曲線圖。（1）為了通過測量得到圖(1)所示的IU關(guān)系的完整曲線，在圖(2)甲和乙兩個(gè)電路中應(yīng)

15、選擇的是圖 ；簡要說明理由： 。（電源電動(dòng)勢為9V，內(nèi)阻不計(jì)，滑動(dòng)變阻器的阻值為0100。）（2）在圖(2)丙的電路中，電源電壓恒為9V，電流表讀數(shù)為70mA，定值電阻R1=250。由熱敏電阻的IU關(guān)系曲線可知，熱敏電阻其兩端的電壓為 V，電阻R2的阻值為 。 圖（1）（3）舉出一個(gè)可以應(yīng)用熱敏電阻的例子： 。甲乙丙圖(2)10.某同學(xué)按如圖所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)該同學(xué)將變阻器的觸片P移到不同位置時(shí)測得各電表的示數(shù)如下表所示，將電壓表內(nèi)阻看作無限大，電流表內(nèi)阻看作零。序號A1示數(shù)（A）A2示數(shù)（A）V1示數(shù)（V）V2示數(shù)（V）10.600.302.401.2020.440.322.560.

16、48（1）電路中E、r分別為電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，R1、R2、R3為定值電阻，在這五個(gè)物理量中，可根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)求得的物理量是（不要求具體計(jì)算） 。（2）由于電路發(fā)生故障，發(fā)現(xiàn)兩電壓表示數(shù)相同（但不為零），若這種情況的發(fā)生是由用電器引起的，則可能的故障原因是 。11.如圖所示電路，變阻器R1最大阻值為4，此時(shí)它的有效阻值為2，定值電阻R2=6，電源內(nèi)阻r=1。當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，電源消耗的總功率為16W，輸出功率為12W，此時(shí)電燈恰好正常發(fā)光，求：（1）電燈的電阻。（2）當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，要使電燈仍正常發(fā)光，R1的滑動(dòng)片應(yīng)移至什么位置？ 12.用一個(gè)標(biāo)有額定電壓為12V的燈泡做實(shí)驗(yàn)，測得燈絲電阻隨燈泡

17、兩端的電壓變化關(guān)系圖線如圖6-22所示。求：（1）在正常發(fā)光下，燈泡的電功率為多大？（2）設(shè)燈絲電阻與絕對溫度成正比，室溫為300K，求正常發(fā)光條件下燈絲的溫度。（3）將一定值電阻與燈泡串聯(lián)后接到20V電壓上，要使燈泡能正常發(fā)光，串聯(lián)的電阻為多大？（4）當(dāng)合上開關(guān)后，需要0.5s燈泡才能達(dá)到正常亮度，為什么這時(shí)電流比開始時(shí)小？計(jì)算電流的最大值。專題五1D 2. D 3D4流量計(jì)中流過導(dǎo)電液體后，在上下表面間形成的穩(wěn)定電勢差為：E=Blv=Bcv 上下表面接入電流表后，由閉合電路歐姆定律得 由得 所以流量為：。正確答案A說明：本題立足于現(xiàn)代科技的應(yīng)用考查電磁感應(yīng)和電路分析的知識，知識點(diǎn)容量大，要求學(xué)生基本功扎實(shí)，本題不失為一個(gè)能力考查的好題5 1.2；600；206257根據(jù)題意，電能表轉(zhuǎn)1000r則耗1度電。該電飯鍋工作時(shí)，電能表轉(zhuǎn)10圈用了30s的時(shí)間，所以電能表轉(zhuǎn)1000圈時(shí)，需用時(shí)3000s，合h。據(jù)，可以得到8設(shè)AC的電阻為R1，CB的電阻為R2，之間的電阻為R。據(jù)題意有。得到。從而可得到