高中物理专题复习-电路

专题复习------电路

本专题是高中物理的主干知识之一，是历年高考的热点内容。涉及到电流、电阻、电动势、电功、电功率、交变电流的“四值”等基本概念，涉及到欧姆定律、闭合电路的欧姆定律、电阻定律、焦耳定律以及串并联电路的性质等基本规律，涉及到电路结构分析、电路的动态分析、电路故障分析、含容电路分析、含理想变压器的动态分析等技巧。命题题材广泛，一般以选择题形式命题。

一、恒定电流

1、 电路的动态分析：

当电路中开关的开闭、滑动变阻器滑片的移动、热敏（光敏、压敏、磁敏等）电阻阻

值变化或者某处出现故障，都会引起电路中的电流、电压发生变化，可谓“牵一发而动全身”。

分析一个闭合电路，我们既要弄清楚外电路的串、并联结构，还要确定电流表、电压表测量的对象。

当外电路中的某处发生变化时，我们首先要知道这一变化对总电阻的影响，无论是串联还是并联，只要其中一个电阻增大（减小），总电阻就增大（减小）。再根据闭合电路的欧姆定律r R E I +=干来判断干路电流的增减，根据r 干I E U -=,确定路端电压的增减，最后根据串并联的电路特点、欧姆定律和有关物理公式判断电表示数的变化、灯泡亮度的变化以及其他物理量的变化。

例1、如图1所示的电路，a 、b 、c 为三个相同的灯泡，其电阻大于电源内阻，两电表均为理想电表，当变阻器R 的滑动触头P 向上移动时，下列判断中正确的是( )．，

A ．A 、V 两表示数都变大

B ．A 表示数增大，V 表示数减小

C ．三个灯泡都变亮

D ．a 、b 两灯变亮，c 灯变暗

解法：电路结构分析：干路元件有电源、电流表、A 灯泡，并联部分有两条支路，一条由b 灯泡和滑动变阻器串联，一条只有灯泡c ；电流表测干路电流，电压表测路端电压。

动态分析：在变阻器R 的滑动触头P 向上移动的过程中，R 连入电路的阻值逐渐变小，导致负载的总电阻R 外减小，由r

R E I +=外干可得，干路上的电流增大，即A 表示数增大，由r 干I E U -=可得，路端电压减小，即V 表示数减小，选项A 错误，选项B 正确；由)a R r I E U +-=（干并可得，U c 变小，根据欧姆定律可得I c 变小，由c c c I U P =可知，c 灯

V

A

图1

变暗，由a a R I P 2干=可知，a 灯变亮，又c b I I I -干=，b b b R I P 2=，b 灯变亮，选项C 错

误，选项D 正确。

答案：BC

2、含容电路的动态分析：

电容器有隔直流的作用，在恒定电流的电路中，含电容器的支路相当于开路，电容器两端的电压与跟它并联的电阻或者灯泡两端的电压相等。因此，在分析含容电路的动态变化时，可以先不考虑该支路，进行电路简化。

2、在如图2所示的电路中，R 1、R 2、R 3均为可变电阻。当开关S 闭合后，两平行金属板M 、N 中有一带电液滴正好处于静止状态。为使带电液滴向上加速运动，可采取的措施是（ ）

A ．增大R 1的阻值

B ．减小R 2的阻值

C ．减小R 3的阻值

D ．增大M 、N

间距

解法：R 1与平行板电容器串联，此支路可看成开路，原电路可简化成如图3所示。无论R 1阻值变大还是变小，电流稳定后，该支路电流为0，R 1两端电压为0，电容器两极板间的电压都等于R 3两端电压，选项A 错误；当R 2阻值减小时，外电路的总电阻变小，干路电流变大，R 3的分压变大，电容器两极板间的电压变大，带电油滴受到的电场力变大，油滴向上运动，选项B 正确；当R 3的阻值减小时，外电路的总电阻减小，干路电流增大，内电压和R 2的分压变大，R 3两端的电压变小，带电油滴受到的电场力变小，油滴向下运动，选项C 错误；当增大极板间的距离时，电流稳定后对电路没有影响，电容器两端的电压不变，由d

U E 3=可知，电场强度变小，带电油滴受到的电场力变小，油滴向下运动，选项D 错误。

答案：B

3、 电源的几个功率和效率：

电源消耗的总功率：EI P =总

电源内部消耗的功率：r

I P 2

=内 电源的输出功率（负载消耗的功率）：UI P =出 电源的最大输出功率（负载消耗的最大功率）：r

E P m 42

=，此时R ＝r 电源的效率：外

外外外干外干总外（R r r R R r R I R I P P +=+=+==11)22η 例3、直流电路如图4所示，在滑动变阻器的滑片P 向右移动时，电源的( )

图2 图3

A ．总功率一定减小

B ．效率一定增大

C ．内部损耗功率一定减小

D ．输出功率一定先增大后减小

解法：滑片P 向右移动时外电路电阻R 外增大，由闭合电路欧姆定律知总电流减小，由P 总＝EI 可得P 总减小，故选项A 正确；根据外外外外干外干总外

（R r r R R r R I R I P P +=+=+==11)22η可知，选项B 正确；由P 损＝I 2r 可知，选项C 正确；由P 输－R 外图象(如图5)，因不知道R 外的初始值与r 的关系，所以无法判断P 输的变化情况，选项D 错误。

答案：ABC

二、交变电流

1、描述正弦交变流电的物理量

（1）、正弦交变流电的“四值”：

最大值ωNBS E m =-----计算电容器的耐压值

瞬时表达式t E e m ωsin =-----计算线圈在某一时刻受到的安培力

有效值m E E 2

2=------计算与能量和热量有关的物理量和电表的示数 平均值t

N E ??Φ=------计算某段时间内通过导体横截面的电荷量 （2）、正弦交变流电变化的快慢：

频率π

ω2=

f 周期ωπ2=T 例4、如图6所示，理想变压器原、副线圈的匝数比是10:1，原线圈输入交变电压

t u π50sin 100=（V ）

，在副线圈中串接有理想电流表和定值电阻R ，电容器并联在电阻R 两端，电阻阻值R=5Ω，关于电路分析，下列说法中正确的是（ ）

A ．电流表示数是2A

图4

图5

B ．电流表示数大于2A

C ．电阻R 消耗的电功率为10w

D ．电容器的耐压值至少是10V

解法：由t u π50sin 100=（V ）可知：原线圈两端电压的最大值U 1m =100V ，根据m U U 2

2=和2121n n U U =可得，副线圈两端电压的有效值为252=U V ，通过电阻R 的电流为 22==R

U I A ，电容器中也有电流通过，电流表在干路上，其示数为干路电流的有效值，是通过电阻和电容器的电流之和，选项A 错误，选项B 正确；计算功率用有效值，所以电阻消耗的功率102==R I P w ，选项C 正确；电容器的耐压值是指加在电容器两端电压的最大值10222==U U m V ，选项D 正确。

答案：BCD

2、含变压器的动态分析：

在含变压器的电路中，我们首先要根据题意确定不变量，再利用原副线圈的电流、电压和电功率之间的制约关系进行动态分析。引起变压器动态变化有两类情况：一类是负载电阻不变，原、副线圈的电压U 1、U 2，电流I 1、I 2，功率P 1、P 2随匝数比的变化而变化；另一类是匝数比不变，上述各量随负载电阻的变化而变化．

其制约关系是：

例5、如图7甲所示为一家用台灯内部电路简图，其中R 为保护电阻，L 为灯泡，自耦变压器左端所加正弦交流电电压随时间变化的关系图象如图7乙所示．下列叙述正确的是

( )．

A ．滑片P 向上滑动过程中，灯泡亮度逐渐增大

B ．滑片P 向上滑动过程中，由于原、副线圈中的电流与它们的匝数成反比，所以原线圈中电流减小

C ．变压器左端所加交流电的有效值为220 V

图6

D ．滑片处于线圈中点位置时，灯泡获得的交流电压的周期为0.01 s

解法：由图7乙可知所加正弦交流电的峰值为V 311=m U ，周期为s 02.0T =,根据m U U 22=可知选项C 正确；变压器不能改变交流电的周期，所以选项D 错误；在滑片P 向上滑动过程中，副线圈的匝数n 2增大，根据

2121n n U U =可知，在U 1、n 1不变时，U 2增大，由可知L

R R U I +=22副线圈中的电流I 2增大，由L R I P 222=可知灯泡的实际功率逐渐增大，所以灯泡的亮度逐渐增大，选项A 正确；由

1221n n I I =可知，在n 1不变，I 2和n 2都增大时I 1增大，或者由P 1=P 2可知，原线圈中的功率随副线圈中的功率增大而增大，在电源电压不变时，原线圈中的电流增大，选项B 错误。

答案：AC

三、针对训练题：

1、已知磁敏电阻在没有磁场时电阻很小，有磁场时电阻变大，并且磁场越强阻值越大。为了探测磁场的有无，利用磁敏电阻作为传感器设计了如图8所示的电路，电源的电动势E 和内阻r 不变，在没有磁场时调节变阻器R 使灯泡L 正常发光，若探测装置从无磁场区进入强磁场区，则（ ）

A ．灯泡L 变亮

B ．灯泡L 变暗

C ．电流表的示数减小

D ．电流表的示数增大

2、如图9甲所示电路中，闭合电键S ，当滑动变阻器的滑动触头P 向下滑动的过程中，四个理想电表的示数都发生变化。图9乙中三条图线分别表示了三个电压表示数随电流表示数变化的情况。以下说法正确的是( )

A

L 磁敏电阻 S

图8 R

图7甲 图7乙

A 、图线a 、b 、c 分别表示的是电压表V 1、V 2、V 3的示数随电流表示数变化的情况

B 、电源的输出功率增大

C 、此过程中电压表V 2示数的变化量ΔU 2和电流表示数变化量ΔI 的比值不变

D 、此过程中电压表V 3示数U 3和电流表示数I 的比值U 3/I 不变

3、如图10所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑片P 处于图示位置时,灯泡L 能发光. 要使灯泡变亮,可以采取的方法有（ ）

A ．向下滑动P

B ．增大交流电源的电压

C ．增大交流电源的频率

D ．减小电容器C 的电容

4、用220V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110V ，通过负载的电流图象如图11所示，则( )

A ．变压器输入功率约为3.9w

B ．输出电压的最大值是110V

C ．变压器原、副线圈匝数比是1:2

D ．负载电流的函数表达式i ＝0.05sin (100πt ＋π2

)A 5

、如图12所示，T 为理想变压器，A 1、A 2为理想交流电流表，V 1、V 2为理想交流电压表，R 1、R 2为定值电阻，R 3为光敏电阻，原线圈两端接恒压正弦交流电源，当光照增强时( )

A ．电压表V 1示数变小

B ．电压表V 2示数变大

C ．电流表A 1示数变大

D ．电流表A 2示数变大

图10

图12

图11

图9甲

图9乙

四、训练答案

1、AC ．解析：探测装置从无磁场区进入强磁场区，磁敏电阻的阻值增大，外电路的总电阻增大，干路电流减小，A 表示数减小，选项C 正确，选项D 错误；由r 干I E U -=可得灯泡两端的电压增大，灯泡变亮，选项A 正确，选项B 错误。

2、C ．解析：电路结构分析：A 表测干路电流，V 1、V 2、V 3表分别测R 1、R 2和路端电压。动态分析：当P 向下滑动时，R 2增大，使得外电路的总电阻增大，由r R E I +=外干可得，干路上的电流减小，即A 表示数减小，由r 3干I E U -=可得，路端电压增大，即V 3

表示数增大，11R I U 干=可得，V 1表示数减小，由)12r R I E U +-=（干

可得，V 2表示数增大，且V 2表的示数变化比V 3表示数变化的快，所以图线a 、b 、c 分别表示的是电压表V 2、V 3、V 1的示数随电流表示数变化的情况，选项A 错误；a 图线表示电压表V 2的示数U 2与电流I 之间的关系，其斜率等于电源内阻r 与R 1的阻值之和不变，选项C 正确；电压表V 3与电流表A 相当于伏安法测R 1与R 2串联的总阻值，选项D 错误；不知道R 外与r 的大小关系，故不能确定电源输出功率的变化情况，选项B 错误

3、BC ．解析：滑片P 下滑，副线圈匝数减小，副线圈两端的电压减小，灯泡变暗，选项A 错误；增大电源电压，也就增大副线圈两端的电压，灯泡变亮，选项B 正确；电容器具有通交流的特点，且交流电的频率越高、电容越大，对交流电的阻碍作用越小，通过的电流越大，灯泡越亮，选项C 正确，选项D 错误。

4、A ．由图象知，副线圈电流的有效值I 2＝0.05×22

A ，副线圈的输出功率是P 2＝U 2×I 2＝110×0.05×22

w ＝3.9w ，A 正确；输出电压的有效值是110V ，选项B 错误；根据理想变压器电压与匝数的关系n 1n 2＝U 1U 2＝220V 110V ＝21

，选项C 错误；从图象可以看出，交变电流的周期是0.02s ，角速度是100πrad /s ，负载电流的函数表达式i ＝0.05sin 100πtA ，选项D 错误。

5、C 、D ．根据U 1U 2＝n 1n 2，U 2＝n 2n 1

U 1，故U 2不变，即电压表V 1示数不变，选项A 错误；当光照增强时，光敏电阻R 3变小，副线圈回路中的电阻减小，电流I 2增大，电流表A 2示数

变大，选项D 正确；根据I 1I 2＝n 2n 1，则I 1＝n 2n 1

I 2，所以电流表A 1示数变大，选项C 正确；当光照增强时，副线圈回路中R 2、R 3的并联阻值减小，分得的电压减小，电压表V 2示数变小，选项B 错误。