高三物理二輪復習恒定電流及電學實驗題型歸納

1、2019屆高三物理二輪復習恒定電流及電學實驗題型歸納類型一、直流電路的功率計算 直流電路有純電阻電路和非純電阻電路之分 對于純電阻電路（如白熾燈、電爐絲等構(gòu)成的電路），電流做功將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此時有，即，顯然，計算電功或電熱時，可采用公式中的任一形式進行計算而對于非純電阻電路（如含有電動機、電解槽等電路），電流做功將電能除轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還轉(zhuǎn)化為機械能、化學能等 這時電功等于，產(chǎn)生的熱量等于，電功大于電熱在這種情況下，不能用或來計算電功根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律可知，在非純電阻電路上，電能的轉(zhuǎn)化為：電功=電熱+其他形式的能即（轉(zhuǎn)化為其他形式的能） 例1. 一直流電動機線圈的內(nèi)阻一定，用手握住轉(zhuǎn)

2、軸使其不能轉(zhuǎn)動，在線圈兩端加電壓為時，電流為松開轉(zhuǎn)軸，在線圈兩端加電壓為時，電流為，電動機正常工作求該電動機正常工作時，輸入的電功率是多少？電動機的機械功率是多少？ 【思路點撥】正確識別純電阻電路和非電阻電路，注意“使其不能轉(zhuǎn)動”時和“正常工作時”的根本區(qū)別。【答案】【解析】電動機不轉(zhuǎn)動時，在電路中起作用的只是電動機線圈的電阻，可視為純電阻電路，由歐姆定律得電動機線圈內(nèi)阻電動機轉(zhuǎn)動時，消耗的電能大部分要轉(zhuǎn)化為機械能，還有一小部分要在線圈的電阻上轉(zhuǎn)化為內(nèi)能其輸入的電功率為：，電動機的機械功率： 【總結(jié)升華】（1）正確識別純電阻電路和非電阻電路，不要認為有電動機的電路一定是非純電阻電路，要從其工作

3、狀態(tài)及能量轉(zhuǎn)化來分析判定當電動機不轉(zhuǎn)動時，其消耗的電能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能是純電阻電路 （2）在非純電阻電路里，歐姆定律不再成立，并要注意區(qū)別電功和電熱，搞清楚電路中能量的轉(zhuǎn)化關系電熱為，電動機消耗的電能為對電動機來說，輸入的功率；發(fā)熱的功率；輸出的功率，即機械功率舉一反三【變式1】許多精密儀器中常常采用如圖所示的電路精確地調(diào)節(jié)某一電阻兩端的電壓，圖中、是兩只滑動變阻器，通過它們可以對負載電阻（阻值約為）兩端的電壓進行粗調(diào)和微調(diào)，已知兩滑動變阻器的最大電阻分別為和，那么，下面關于、的說法中正確的是（ ） A如,，調(diào)節(jié)起粗調(diào)作用B如,，調(diào)節(jié)起微調(diào)作用C如,，調(diào)節(jié)起粗調(diào)作用D如, ，調(diào)節(jié)起微調(diào)作用 【答

4、案】D【變式2】如圖所示；電源電動勢為，內(nèi)阻為，一個“”的電燈與一個繞線電阻為的電動機串聯(lián)已知電路中電燈正常發(fā)光，則電動機輸出功率為（ ） A； B； C； D【答案】A類型二、直流電路中的極值問題 極值問題在物理習題中經(jīng)常出現(xiàn)，處理這類問題的常見方法是：先找出物理量間的函數(shù)關系，再利用數(shù)學知識求極值在處理直流電路中的極值問題時，應先分析電路結(jié)構(gòu)，并畫出等效電路，寫出含有變量的等效電阻或電流、電壓、功率的表達式。然后求極值例2 如圖所示電路中，電阻，電源電動勢，內(nèi)阻求： （1）當電流表示數(shù)為時，變阻箱的阻值多大？ （2）當阻值多大時，它消耗的電功率最大？ （3）當阻值多大時，電源的輸出功率最大

5、？ 【答案】（1） （2） （3）【解析】由電路圖可知，與并聯(lián)后再與串聯(lián)，電流表是測量通過電阻的電流，根據(jù)串并聯(lián)電路的特點以及閉合電路歐姆定律可求出該題的答案 （1）設干路電流為，根據(jù)并聯(lián)電路的分流原理： 外電路的總電阻 由閉合電路歐姆定律得 由式求得（2）設阻值為時，它消耗的功率最大為，此時外電路總電阻為 干路電流 。 ， 由式得：當時，消耗的功率最大，即（3）設阻值為時，電源輸出功率最大為， 當外電路的總電阻時，電源輸出功率最大因，所以，當越接近時輸出功率最大故只有當時，接近，此時電源輸出功率最大 【總結(jié)升華】本題涉及閉合電路歐姆定律和電功率的知識，考查了運用數(shù)學極值法處理物理問題的能力，

6、這是處理物理極值問題的基本方法。類型三、含電容電路問題 電容器是一個儲存電能的元件在直流電路中，當電容器充、放電時，電路里有充、放電電流，一旦電路達到穩(wěn)定狀態(tài)，電容器就相當于一個阻值無限大（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做是斷路，簡化電路時可去掉它簡化后若要求電容器所帶的電荷量時，可在相應的位置補上分析和計算含有電容器的直流電路時，需注意以下幾點： （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）當電容器和電阻并聯(lián)后接人電路時，電容器兩極間的電壓與其并聯(lián)電阻兩端的電壓相等 （3）

7、電路中的電流、電壓變化時，將會引起電容器的充（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 例3 如圖所示的電路中，。 開關處于斷開狀態(tài)，電容器的電荷量大于的電荷量 開關處于斷開狀態(tài)，電容器的電荷量大于的電荷量 開關處于接通狀態(tài)，電容器的電荷量大于的電荷量 開關處于接通狀態(tài)，電容器的電荷量大于的電荷量以上說法正確的是 （ ） A B C D【思路點撥】開關控制電路，使電容器和電阻有不同的連接狀態(tài)，判斷出電容兩端的電壓究竟是直流電路中哪兩點的電勢差，是解題關鍵。 【答案】C【解析】本例題通過開關控制電路，使電容器和電阻有不同的連接狀態(tài)，而求解電容器帶電

8、荷量的關鍵是要通過電路結(jié)構(gòu)分析，判斷出電容兩端的電壓究竟是直流電路中哪兩點的電勢差 當開關處于斷開狀態(tài)時，電容器與，與分別串聯(lián)，然后再并聯(lián)，電源對電容器、充電完畢電路達穩(wěn)定狀態(tài)后，兩條支路均無電流通過，因此電阻上不再分壓，兩電容器上的電壓均為電源電動勢所以，故正確當開關處于接通狀態(tài)時，電路結(jié)構(gòu)為電容器與并聯(lián)、與并聯(lián)支路再串聯(lián)，當電容器被充電完畢電路達穩(wěn)定狀態(tài)后，直流電路通過、形成通路，電容器兩端的電壓與電阻兩端的電壓相等，電容器兩端的電壓與電阻兩端的電壓相等所以，因此是正確的【總結(jié)升華】對含容電路工作狀態(tài)分析，其關鍵是電路結(jié)構(gòu)分析和電容兩端電壓的判斷舉一反三【變式】在如圖所示的電路中，電源的電

9、動勢為，內(nèi)阻不計。，電容，電容器上極板的帶電量為（ ） A BC D 【答案】C【解析】這個電路中所有電阻都有電流經(jīng)過，、串聯(lián)，、串聯(lián)， 最后再并聯(lián)；電容器的上、下極板帶何種電荷，由上下極板哪一端電勢高決定。 ， ， 板電勢低,兩點電勢差為：類型四、電路故障問題 1故障特點 （1）斷路特點：電路中發(fā)生斷路，表現(xiàn)為電源電壓不為零而電流為零若外電路中無用電器的任意兩點間電壓不為零，則這兩點間有斷點，而這兩點與電源連接部分無斷點 （2）短路特點：電路中發(fā)生短路，表現(xiàn)為有電流通過電路而電壓為零 2故障的分析方法 這類題目要從已知條件出發(fā)，進行嚴密地推理，找出故障的原因具體分為兩種方法： （1）儀器檢測

10、法： 斷點故障的判斷：用電壓表與電源并聯(lián)，若有電壓，再逐段與電路并聯(lián)，若電壓表指針偏轉(zhuǎn)，則該段電路中有斷點 短路故障的判斷：用電壓表與電源并聯(lián)，若有電壓，再逐段與電路并聯(lián)，若電壓表示數(shù)為零，則該電路被短路；若電壓表示數(shù)不為零，則該電路沒有被短路或不完全被短路 （2）假設法： 已知電路發(fā)生某種故障，尋求故障發(fā)生在何處時，可將整個電路劃分為若干部分，然后假設某部分電路發(fā)生故障，運用歐姆定律進行正向推理，推理結(jié)果若與題述物理現(xiàn)象不符合，則故障不是發(fā)生在這部分電路若推理結(jié)果與題述物理現(xiàn)象符合，則故障可能發(fā)生在這部分電路用此方法，直到找出發(fā)生故障的全部可能為止 例4如圖所示的電路中，閉合開關后，燈、都發(fā)

11、光后來由于某種故障使燈突然變亮（未燒壞），電壓表的讀數(shù)增大，由此可推斷，該故障可能是（ ） A電阻斷路 B電阻短路 C燈兩接線柱間短路 D電阻斷路 【答案】D【解析】根據(jù)題設條件，電路中的某種故障產(chǎn)生兩個后果：一是燈突然變亮；二是電壓表的讀數(shù)增大只有符合這兩個條件的故障才是可能的故障因為電壓表的讀數(shù)增大，所以路端電壓增大，電源內(nèi)阻上的電壓減小，說明總電流減小，電路總電阻增大 若電阻斷路，會導致總電阻增大，總電流減小，而此時燈兩端的電壓會減小，致使燈變暗，故選項A錯 若電阻短路，燈將不亮，選項B錯 若燈兩接線柱間短路，電路的總電阻減小，總電流增大，電壓表的讀數(shù)減小，不符合題意，選項C也錯 若電阻

12、斷路，電路的總電阻增大，總電流減小，電壓表的讀數(shù)增大，符合題意而總電流減小，導致內(nèi)電壓和燈、并聯(lián)部分電壓減小，燈兩端電壓增大，燈變亮故選項D正確 【總結(jié)升華】電路故障的出現(xiàn)有多種可能，可采用提出某種可能，據(jù)此進行推理，看結(jié)論是否與題設條件相符，這是物理學中重要的思維方法舉一反三【變式】兩地間鋪有通訊電纜，長為，它是由兩條并在一起彼此絕緣的均勻?qū)Ь€組成的，通常稱為雙線電纜，在一次事故中經(jīng)檢查斷定是電纜上某處的絕緣保護層損壞，導致兩導線之間漏電，相當于該處電纜的兩導線間接了一個電阻，檢查人員經(jīng)過下面的測量可以確定損壞的位置：（1）令端的雙線斷開，在處測出兩端間的電阻；（2）令端的雙線斷開，在處測出

13、雙線兩端間的電阻 （3）在端的雙線間加一已知電壓，在端用內(nèi)阻很大的電壓表測出兩線間的電壓。試由以上測量結(jié)果確定損壞處離的距離。 【答案】【解析】設單位長度電纜電阻為，故障處的電阻 為，則， 根據(jù)題意，又因為，類型五、關于電路中電流表、電壓表的處理技巧 1電表可看做理想電表時的處理技巧 理想電流表的內(nèi)阻可看作為零，理想電壓表的內(nèi)阻可看做無窮大，如果有理想電表接入電路，可先把該電表除去，凡電壓表處除去即可（看做斷路），凡電流表處用導線替代（看做短路）；在進行電路結(jié)構(gòu)分析或畫好等效電路后，再按電表所測的對象把電表接入電路 電路中的滑動變阻器，一般可以把它當作兩個可變電阻來處理 2電表不能看做理想電表

14、時的處理技巧在這種場合下，要考慮到電表內(nèi)電阻對原電路的影響，可把電流表和電壓表分別看作能顯示出電流值或電壓值的電阻 如圖所示，電壓表 的內(nèi)阻， 的內(nèi)阻，滑動變阻器的總電阻，路端電壓，當開關斷開時，兩電壓表就相當于兩只阻值分別為和的電阻串聯(lián)后接在電路上，由串聯(lián)分壓規(guī)律可知，這時兩電壓表兩端的電壓，即其示數(shù)分別為和 例5如圖所示，已知電源電動勢，內(nèi)阻，滑動變阻器總電阻，滑動觸頭距兩端距離之比，求各電表的讀數(shù) 【思路點撥】電路中電表較多，不易看清各元件間的串、并聯(lián)關系，先將各電表除去（理想電流表內(nèi)阻可看做零，理想電壓表內(nèi)阻可看做無窮大）。分別畫出兩種狀態(tài)下的電路圖，再根據(jù)閉合電路歐姆定律（注意串并聯(lián)

15、關系）進行計算。 【答案】的讀數(shù)分別為和【解析】本題電路中電表較多，不易看清各元件間的串、并聯(lián)關系，可先將各電表除去，按前述處理技巧可將原電路畫成圖甲所示的形式，其中是的段電阻，是的段電阻，再將原電表按所測對象一一接入電路，如圖乙所示 由題可知，所以，由閉合電路歐姆定律得：，所以的讀數(shù)分別為和 【總結(jié)升華】理想電流表內(nèi)阻可看做零，理想電壓表內(nèi)阻可看做無窮大舉一反三【變式】在如圖所示的電路中，滑動變阻器的滑片從端向端滑動過程中，安培表的讀數(shù)（ ）（安培表內(nèi)阻不計，電源內(nèi)阻小于滑動變阻器總阻值） A從小變到大 B從大變到小 C先變小再變大 D先變大再變小【答案】C類型六、測量電路的電路設計、儀器選

16、擇和實物圖連接 在有關恒定電流的實驗中，常常要求測電阻的阻值、測導體的電阻率、描繪小燈泡的伏安特性曲線，測用電器的電功率、電源的電動勢和內(nèi)阻等這些待測量的值的測定，往往都要測待測元件的電壓和電流，所以對待測元件的電壓和電流的測量也就成了最基本的測量 1電路設計 要完成一個測量實驗，必須進行電路設計，而電路往往分測量電路和供電電路兩部分 （1）測量電路 測量電路有兩種方法：電流表內(nèi)接法和外接法 確定內(nèi)接法還是外接法，有三種判定方法： 直接比較法：當用內(nèi)接法，當用外接法 臨界值計算法：當內(nèi)、外接法相對誤差相等時，有，為臨界值當（即Rx為大電阻）時，用內(nèi)接法；當（即Rx為小電阻）時，用外接法；當時，

17、內(nèi)、外接法均可 當時，用電流表外接法；當時，用電流表內(nèi)接法 測試判斷法：當大約值都不清楚時用此法如圖所示，將單刀雙擲開關分別接觸點和點，若看到電流表讀數(shù)變化較大，說明電壓表分流影響較大，應該選用電流表內(nèi)接法；若看到電壓表讀數(shù)變化較大，說明電流表分壓影響較大，應該選用電流表外接法 對于學生實驗，測定金屬電阻率電路，由于電阻絲電阻較小，所以實驗室采用電流表外接法；而測電池的電動勢和內(nèi)阻，通常只采用電流表內(nèi)接法 （2）供電電路 供電電路一般由電源和滑動變阻器按一定的連接方式組成，滑動變阻器在供電電路中有兩種接線方式：限流式和分壓式（如圖）限流式可省一個耗電支路，分壓式電壓調(diào)節(jié)范圍大，應根據(jù)需要選用

18、變阻器的分壓與限流接法是高考的熱點，雖然兩種電路均可調(diào)節(jié)負載電阻電壓和電流的大小，但在不同條件下，調(diào)節(jié)效果大不一樣選用時應注意以下幾點： 負載電阻的阻值遠大于變阻器的總電阻，須用分壓式接法 要求負載上電壓或電流變化范圍較大，且從零開始連續(xù)可調(diào)，須用分壓式接法 負載電阻的阻值Rx小于變阻器總電阻R或相差不多，且電壓電流變化不要求從零調(diào)起時，可采用限流式接法 兩種接法均可使用的情況下，應優(yōu)先采用限流式接法，因為限流接法總功率較小 特殊問題中還要根據(jù)電壓表和電流表量程以及電阻允許通過的最大電流值來反復推敲，以更能減小誤差的連接方式為好 注意：兩種接法的比較：電路負載RL上電壓調(diào)節(jié)范圍負載RL上電流調(diào)

19、節(jié)范圍閉合開關前觸頭所處位置相同條件下消耗總功率限流接法端分壓接法端比較分壓電路調(diào)節(jié)范圍大分壓電路調(diào)節(jié)范圍大都為了保護負載電路限流電路能耗小 2實驗儀器選用 （1）儀器的選擇一般遵從以下三個原則： 安全的原則，如通過電源和電阻的電流不能超過其允許的最大電流； 準確的原則，如選用電表量程應考慮盡可能減小測量值的相對誤差，電壓表、電流表在使用時，要盡可能使指針接近滿刻度的中間量程，其指針應偏轉(zhuǎn)到滿刻度的之間，使用歐姆表時宜選用指針盡可能在中間刻度附近的倍率擋位； 便于操作的原則，如選用滑動變阻器時應考慮對外供電電壓的變化范圍既能滿足實驗要求，又便于調(diào)節(jié)，滑動變阻調(diào)節(jié)時應用大部分電阻線，否則不便于操

20、作 （2）選擇儀器的一般步驟： 根據(jù)實驗要求設計合理的實驗電路； 根據(jù)電路選擇滑動變阻器： 選定電源、電壓表和電流表以及所用的量程 3實物圖的連接 連接實物圖的基本方法：（1）畫出實驗電路圖。（2）分析各元件連接方式，明確電表量程。（3）畫線連接各元件，一般先從電源正極開始，到開關，再到滑動變阻器等，按順序以單線連接方式將主電路中要串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來，其次將要并聯(lián)的元件再并聯(lián)到電路中去連接完畢，應進行檢查，檢查電路是否按正確方法連線。 例6一阻值約為的電阻，欲用伏安法較準確地測出它的阻值，備選器材有： A電源（，） B電源（，） C電壓表（量程，內(nèi)阻） D電壓表（量程，內(nèi)阻） E電流表（量

21、程，內(nèi)阻） F電流表（量程，內(nèi)阻） G滑動變阻器（阻值） H開關一只，導線若干 （1）從上面器材中選出合適的器材_（用字母表示） （2）畫出實驗電路圖 【答案】（1）ACEGH （2）見解析【解析】選擇電路和器材的基本原則是：安全：不能損壞實驗器材精確：盡可能減小實驗誤差方便：在保證實驗正常進行的前提下，選用的電路和器材應便于操作，讀得的實驗數(shù)據(jù)便于處理 （1）先估算最大電流 若選A電源， 若選B電源， 使電流表不能達到滿刻度的一半，電流表讀數(shù)誤差較大，所以選A電源由A電源的電動勢可知電壓表選C為了多讀幾組電壓和電流值，應選用滑動變阻器G開關、導線必不可少，故選H為了使多數(shù)電流值在滿刻度的之間，應選電流表E故選擇的器材為A、C、E、G、H（2）由于，故選擇電流表內(nèi)接法又因為被測電阻遠大于滑動變阻器的總阻值，若把變阻器接成限流電路，改變其阻值時幾乎對電路無影響，故變阻器應接成分壓式實驗電路如圖所示 【總結(jié)升華】電學實驗一直是高考命題的熱點和重點同學們在學習時既要注意實驗原理的理解和實驗方法的運用，又要注意實驗的創(chuàng)新思維、提升并拓展原理與方法的遷移能力要做到根據(jù)題目的具體要求設計并完成實驗，即用學過的實驗原理和方法來解決有關的實驗問題舉一反三【變式】如圖 ()所示電路中，不計電表內(nèi)阻的影響，改變滑線變阻器的滑片