精品高中物理課件 電路分析

1、 電路分析 高中物理知識(shí)塊系列復(fù)習(xí)知識(shí)要求類 電阻率與溫度的關(guān)系半導(dǎo)體及其應(yīng)用，超導(dǎo)現(xiàn)象、超導(dǎo)的研究和應(yīng)用。類 電流、歐姆定律、電阻和電阻定律。 電阻的串聯(lián)、并聯(lián)、串聯(lián)電路的分壓作用、并聯(lián)電路的分流作用。 電功、電功率、串聯(lián)并聯(lián)電路的功率分配。 電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻、閉合電路的歐姆定律、路端電壓。 電流、電壓和電阻的測(cè)量；電流表、電壓表、多用表的使用、伏安法測(cè)電阻。 技能要求1、閉合電路中電流、電壓、電功率隨電阻變化的判斷 2、電路的故障分析 3、電路中的能量轉(zhuǎn)化問題、含容電路 例題一2002滬在如下圖電路中，當(dāng)變阻器器的滑動(dòng)頭P向b端移動(dòng)時(shí) A 電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變小B 電壓表示數(shù)變

2、小，電流表示數(shù)變大C 電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變大D 電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變小 例題分析與解答當(dāng)變阻器器的滑動(dòng)頭P向b端移動(dòng)時(shí)，總電阻減少，總電流增大，路端電壓減小，電壓表的讀數(shù)變小，R1兩端電壓增大，R2兩端電減小U總=UR1+UR2，R2中的電流變小I2=I總IA，電流表的讀數(shù)增大。正確選項(xiàng)是B。 例題二手電筒里的兩節(jié)干電池，已經(jīng)用過較長(zhǎng)時(shí)間，燈泡只發(fā)很微弱的光，把它們?nèi)〕鰜碛秒妷罕頊y(cè)電壓，電壓表示數(shù)很接近3V，再把它們作為一臺(tái)式電子鐘的電源，電子鐘能正常工作。下面說法中正確的選項(xiàng)是： A 這兩節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)減小了很多 B 這兩節(jié)干電池的內(nèi)電阻增加了很多 C 這個(gè)臺(tái)式電子鐘的額定

3、電壓一定比手電筒小燈泡額定電壓小 D 這個(gè)臺(tái)式電子鐘正常工作時(shí)的電流一定比小燈泡正常工作時(shí)的電流小 例題分析與解答因?yàn)橛秒妷罕頊y(cè)量?jī)晒?jié)干電池的電壓接近3V，電子鐘的額定電壓應(yīng)接近3V。因?yàn)殡娮隅姷念~定電流很小，所以路端電壓與總電動(dòng)勢(shì)近似相等，所以還能正常工作，小電珠的額定電流較大，路端電壓遠(yuǎn)小于總電動(dòng)勢(shì)，小電珠得到的電壓遠(yuǎn)小于額定電壓，所以不能正常工作。正確選項(xiàng)是BD。 例題三定值電阻R1和一熱敏電阻R2串聯(lián)后與一內(nèi)阻不計(jì)的電源組成閉合電路，開始時(shí)R1=R2?，F(xiàn)先后對(duì)R2加熱、冷卻，那么以下關(guān)于R2的電功率變化情況正確的選項(xiàng)是 A、加熱時(shí)增加 B、加熱時(shí)減少 C冷卻時(shí)增加 D冷卻時(shí)減少。 例題

4、分析與解答因電源內(nèi)電阻不計(jì)，可以把R1看作電源內(nèi)電阻，當(dāng)R2=R1時(shí)，R2上的電功率最大，最大值為E2/4R1。給熱敏電阻加熱其電阻減小，使之冷卻其電阻增大，結(jié)果都是R2的電功率變小，正確選項(xiàng)為BD。電源的輸出功率隨外電阻變化的圖象如下 R外P出0r例題四某同學(xué)按如下圖電路進(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(cè)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。1電路中E，r分別為電源的電動(dòng)勢(shì)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)相同了但不為零，假設(shè)這種情況的發(fā)生

5、是由用電器引起的，那么可能的故障原因是 。 序號(hào)A1示數(shù)(安)A2示數(shù)(安)V1示數(shù)(伏)V2示數(shù)(伏)10.600.302.401.2020.440.322.560.48例題分析與解答1R2的電壓由電壓表V2直接讀出，其電流由A1的讀數(shù)減A2的讀數(shù)得到；R3的電流由A2直接讀出，其電壓由V1直接讀出，故R2R3的值可求得。2假設(shè)R2斷了，電壓表V1V2的讀數(shù)相等，假設(shè)R2和R3都斷了，電壓表V1V2的讀數(shù)都相等。注意到R1斷了那么V1V2的讀數(shù)均為零，這不符合題意。 正確的解是：R2斷了或者是R2和R3都斷了。例題五如下圖是民用220V電源的電路，開關(guān)S閉合時(shí)電燈不亮，但a、b兩點(diǎn)均能使測(cè)電

6、筆的氖管發(fā)光，那么故障的可能原因是只出現(xiàn)一處故障 A、a、b兩點(diǎn)間短路 B、燈絲斷了 C、零線斷了 D、火線斷了分析與解答能使測(cè)電筆氖管發(fā)光的條件是測(cè)電筆與火線聯(lián)通所以故障的原因只能是零線斷了正確選項(xiàng)是C。 例題六如下圖，電阻R3=4，電表為理想表。開始時(shí)R1、R2、R3中都有電流通過，電壓表示數(shù)為2V，電流表示數(shù)為0.75A。后來三個(gè)電阻中有一個(gè)發(fā)生斷路，使電壓表示數(shù)變?yōu)?.2V，電流表示數(shù)變?yōu)?.8A。1、哪個(gè)電阻斷路？2求電阻R1、R2的阻值各為多少？3電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻各為多少？分析與解答 1三電阻中有一個(gè)發(fā)生斷路后，電流表讀數(shù)增大，說明R2沒有斷。電壓表讀數(shù)增大，說明R3沒有斷?？隙ㄊ?/p>

7、R1斷了。 續(xù)例題六分析與解答20.8R2=3.2 R2=4,R20.75=3,I3R3=3-2=1V,I3=0.25A R1=2/I3=2/0.25=8 3E=3.2+0.8r E=3+(0.75+0.25)r 得E=4V，r=1。 例題七將一個(gè)標(biāo)有“24V，48W的電燈接在電動(dòng)勢(shì)=36V、內(nèi)阻r=2的直流電源上使用，今有“2、50W的定值電阻R假設(shè)干只可供選用，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)兩種簡(jiǎn)單電路使電燈能正常發(fā)光：1定值電阻與電燈串聯(lián)作分壓電阻使用2定值電阻與電燈并聯(lián)作分流電阻使用寫出設(shè)計(jì)根據(jù)要點(diǎn)，畫出電路圖3在你設(shè)計(jì)的兩種電路中，哪種方法較好？說明理由。 例題分析與解答1用兩個(gè)定值電阻與電燈串聯(lián)；R燈=1

8、2，I=2A。2用三個(gè)定值電阻先串聯(lián)再與電燈并聯(lián)，I總=6A U內(nèi)=12V。（1）（2）3第一種方法較好，因?yàn)檫@種電路的發(fā)光效率較高。例題八如下圖的電路中，U=10V，電阻R1=3、R2=2、R3=5、電容器的電容C1=4F、C2=1F、求：1當(dāng)K閉合時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí)，C1和C2所帶的電量各是多少？2然后把K翻開，K翻開后通過R2的電量是多少？ 例題分析與解答1關(guān)鍵是計(jì)算電容器兩端的電壓。I=2A U2=IR2=4V ，Q2=10C U1=IR1+R2=10V， Q1=16C。2兩個(gè)電容放電的電量都要經(jīng)過R2，且最終兩電容的帶電量均為零，故通過R2的電量Q=26C。 例題九1996年清華大學(xué)和香港

9、大學(xué)的學(xué)生合作研制一輛太陽能汽車，車上電池的太陽能接收面積是8m2，它正對(duì)太陽時(shí)電池能夠產(chǎn)生120V的電壓，并對(duì)車上電動(dòng)機(jī)提供10A的電流，電動(dòng)機(jī)的直流電阻為4，而太陽光照射到地面時(shí)單位面積上的輻射功率為1.0103W/m2。1該車的太陽能電池的效率是多少？電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是多少？2假設(shè)太陽輻射的總功率為3.901026W，且太陽光在穿過太空及地球大氣層到達(dá)地面的途中有28%的能量損耗，請(qǐng)根據(jù)這些資料計(jì)算太陽到地球的距離。 例題分析與解答1=UI/W=12010/8103=15% 機(jī)=E-IrI/EI=(120-40)/120=2/3=66.7%24r2103=3.900.721

10、026 r=1.51011m。 作業(yè)1、一太陽能電池板，測(cè)得它的開路電壓為800mV，短路電流為40mA，假設(shè)將該電池板與一阻值為20，的電阻器連成一閉合電路，那么它的路端電壓是 A、0.20V B、0.10V C、0.40V D、0.30V 分析：開路電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)，E=0.8V短路電流Im=E/r,r=0.8/0.04=20 R=r,U=E/2=0.4VC作業(yè)2、某電源以0.5A的電流向電路供電，在1min內(nèi)將180J的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，那么該電源的電動(dòng)勢(shì)為 A、180VB、120VC、12VD、6V分析：P=EI=180/60=3E=6V D作業(yè)3、如下圖，AB為兩個(gè)相同的電燈，當(dāng)滑

11、動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)時(shí)，兩燈的亮度變化情況是 A、A燈變亮，B燈變亮B、A燈變暗，B燈變亮C、A燈變暗，B燈變暗D、A燈變亮，B燈變暗分析：滑片向下滑動(dòng)那么總電阻減小總電流增大、路端電壓減小A燈的電壓減小，A燈變暗IA減小那么IR2增大，因?yàn)镮A+IR2=I總UR2+UB=U總 ，故UB減小B燈變暗C作業(yè)4、如下圖電路中接有兩個(gè)電流表和兩個(gè)相同的電壓表，電流表A1的示數(shù)為100mA，電流表A2的示數(shù)為99mA，電壓表V1的示數(shù)為10V，那么電壓表V2的示數(shù)應(yīng)為： A、0.01V B、0.1V C、1V D、10V分析：V1與A1串聯(lián)，V1中的電流為100mAV2與A2并聯(lián)，V2中的電流為1m

12、A電壓表的讀數(shù)與通過電壓表的電流成正比V2的讀數(shù)是0.01V A作業(yè)5、如下圖的電路中，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斷路 D、R4短路分析：先畫此電路圖 的等效電路圖R1斷路，路端電壓增大，總電流減小。右半部的電阻 不變，左半部電阻增大，L1分得的電壓增大故變亮。L2分得的電流因總電流減小而減小，L2變暗。R2或R3斷路那么L2變亮R4短路那么電流表讀數(shù)增大A作業(yè)6、在一個(gè)微安表G上并聯(lián)一個(gè)電阻R，就改裝成一塊安培表，今將該表與標(biāo)準(zhǔn)安培表串聯(lián)后去測(cè)電流，發(fā)現(xiàn)該

13、表的示數(shù)總比標(biāo)準(zhǔn)表的示數(shù)小，修正的方法為 A、在R上并聯(lián)一個(gè)小電阻B、在R上并聯(lián)一個(gè)大電阻 C、將R的阻值變大些 D、將R的阻值變小些分析：安培表的結(jié)構(gòu)圖如右 安培表示數(shù)偏小說明R中分流過多C作業(yè)7、如下圖電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)=1.5V，內(nèi)電阻r=1，變阻器可調(diào)范圍是010。當(dāng)滑片C從A滑向B的過程中，下述物理量總是減小的有： A、電源電動(dòng)勢(shì)B、路端電壓C、電源輸出功率D、電源的效率 分析：電源的電動(dòng)勢(shì)不變電源的路端電壓始終變小電源的輸出功率先增大 后減小電源的效率等于路端電壓與電動(dòng)勢(shì)的比值，故始終變小。BD作業(yè)8、理發(fā)用的電吹風(fēng)機(jī)中有電動(dòng)機(jī)和電熱絲，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)，電熱絲給空氣加熱，得到

14、熱風(fēng)將頭發(fā)吹干。設(shè)電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為R1，它與電熱絲的電阻R2相串聯(lián)，接到直流電源上，電吹風(fēng)機(jī)兩端電壓為U，電流為I，消耗的電功率為P，那么有： A、IUPB、P=I2R1+R2C、IU=PD、PI2(R1+R2)分析：電吹風(fēng)不是純電阻元件 ，故電功大于電熱。P=UI對(duì)任何元件都成立。I2R1+R2僅是發(fā)熱功率故PI2(R1+R2)CD作業(yè)9、俄羅斯“庫爾斯克號(hào)核潛艇在巴倫支海遇難后，救援人員在“庫爾斯克號(hào)發(fā)現(xiàn)了紀(jì)錄潛艇各種信息的“黑匣子，其某一部件外殼上三個(gè)電壓表的示數(shù)為U1、U2、U3，三個(gè)電流表的示數(shù)分別為I1、I2、I3，它內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)如下圖，試分別寫出U1、U2、U3之間的數(shù)學(xué)關(guān)系

15、表達(dá)式和I1、I2、I3之間的數(shù)學(xué)關(guān)系表達(dá)式。分析：由圖可知電流的流動(dòng)情況。所以I1=I2=I3U1是R1的電壓,U2是R2的電壓U3是R1和R2的總電壓所以U1+U2=U3 作業(yè)10、在如下圖的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E=6V、內(nèi)電r=1，電阻R1=9，R2=2，電容器的電容C=2F。開始時(shí)開關(guān)S閉合，且電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，現(xiàn)將開關(guān)S斷開，求在S斷開后，待電路再次到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)的過程中，(1) 通過R1的電量；(2)電源釋放的能量。 1S閉合時(shí)I=0.5A，UC=1V，Q1=2 CS斷開后UC2=6V，Q2=12 C通過R1的電量Q=10 C=10-5C2電源釋放的能量W=E Q=60 J= 6.0

16、10-5J 作業(yè)11、如下圖的電路中，兩個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)均為60V，內(nèi)阻均為2，R1=8，R2=2，虛線方框內(nèi)是由一個(gè)6電阻和一個(gè)8電阻組成的電路。當(dāng)只接通S1、S2時(shí)，回路中電流為6A；當(dāng)只接通S2、S3時(shí)，回路中電流為5A，求只接通S1、S3時(shí)回路中的電流。分析：只接通S1、S2時(shí)，120/4+8+2+RX=6RX=6 6 只接通S2、S3時(shí)，60/2+2+RY=5RY=8 8 只接通S1、S3時(shí)，I=60/24=2.5A。作業(yè)12、如下圖，R3=3，電壓表讀數(shù)為2V，電流表讀數(shù)為4/3A，在某段電路發(fā)生故障后，兩表讀數(shù)分別為4.5V和1.5A，假設(shè)兩電表對(duì)電路的影響忽略不計(jì)，1問電路哪局部發(fā)生了故障？是何種故障？2求R1、R2、E和r的值。 1電流表有示數(shù)R1沒有斷，R1短路電流表要燒毀電壓表有示數(shù)R2沒有斷，R2短路那么電流表示 數(shù)要減小R3短路電壓表示數(shù)為零，只可能是R3斷了2E=4.5V+1.5rE=(4/3+2/3)(r+R外R1=4.5/1.5=3 R2=3 E=6V，r=1 作業(yè)13、AB兩地間鋪有通訊電纜，長(zhǎng)為L(zhǎng)，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(hù)層損壞，導(dǎo)致兩導(dǎo)線之間漏電，相當(dāng)于該處電纜的兩導(dǎo)線間接了一個(gè)電阻，