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I干E来判断干路电流的增减，根据UEI干r,确定路端电压的增减，最后Rr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

A V 图1

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I干E可得，干路上的电流增大，即A表示数增大，

R外r由UEI干r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

U并EI干（rRa)可得，Uc变小，根据欧姆定律可得Ic变小，由PcUcIc可知，c灯

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22变暗，由PaI干Ra可知，a灯变亮，又IbI干-Ic，PbIbRb，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，R1、R2、R3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R1的阻值 B．减小R2的阻值 C．减小R3的阻值 D．增大M、N间距

图2

图3

解法：R1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R1阻值变大还是变小，电流稳定后，该支路电流为0，R1两端电压为0，电容器两极板间的电压都等于R3两端电压，选项A错误；当R2阻值减小时，外电路的总电阻变小，干路电流变大，R3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R3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R2的分压变大，R3两端的电压变小，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EU3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d误。

答案：B

3、 电源的几个功率和效率：

电源消耗的总功率：P总EI 电源内部消耗的功率：P 内Ir电源的输出功率（负载消耗的功率）：P出UI

2E2电源的最大输出功率（负载消耗的最大功率）：Pm，此时R＝r

4r2P外I干R外R外12电源的效率： P总I干（R外r)R外r1Rr外例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( )

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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

图4

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P外P总2I干R外2I干（R外r)R外R外r1可1Rr外知，选项B正确；由P损＝I2r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。

图5

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EmNBS-----计算电容器的耐压值

瞬时表达式eEmsint-----计算线圈在某一时刻受到的安培力

有效值E2Em------计算与能量和热量有关的物理量和电表的示数 2平均值EN------计算某段时间内通过导体横截面的电荷量 t（2）、正弦交变流电变化的快慢：

 22 周期T

 频率f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

，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Ru100sin50t（V）

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

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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

u A R C 图6

解法：由u100sin50t（V）可知：原线圈两端电压的最大值U1m=100V，根据

UUn2Um和11可得，副线圈两端电压的有效值为U252V，通过电阻R的电

U2n22流为 IU22A，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R2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PIR10w，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U2m2U210V，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U1、U2，电流I1、I2，功率P1、P2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：

电源电压U 决定 原线圈电压U1 决定 原副线圈匝数比 副线圈电压U2 负载电阻R 原副线圈匝数比 副线圈功率P2 决定 副线圈电压U2 决定 副线圈电流I2 决定 原线圈电流I1 原线圈功率P1 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

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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

图7甲

图7乙

解法：由图7乙可知所加正弦交流电的峰值为Um311V，周期为T0.02s,根据

U2Um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P2U1n1可知，在U1、n1不变时，U2增大，U2n2向上滑动过程中，副线圈的匝数n2增大，根据

由可知I2U22副线圈中的电流I2增大，由P2I2RL可知灯泡的实际功率逐渐增大，

RRLI1n2可知，在n1不变，I2和n2都增大时I1I2n1所以灯泡的亮度逐渐增大，选项A正确；由

增大，或者由P1=P2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

磁敏电阻 L R A 图8

S 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( )

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A、图线a、b、c分别表示的是电压表V1、V2、V3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V2示数的变化量ΔU2和电流表示数变化量ΔI的比值不变 D、此过程中电压表V3示数U3和电流表示数I的比值U3/I不变

图9乙

图9甲

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

π

D．负载电流的函数表达式i＝0.05sin(100πt＋)A

2

图11

图10

5、如图12所示，T为理想变压器，A1、A2为理想交流电流表，V1、V2为理想交流电压表，R1、R2为定值电阻，R3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V1示数变小 B．电压表V2示数变大 C．电流表A1示数变大 D．电流表A2示数变大

图12 6 / 76 / 7

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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UEI干r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，V1、V2、V3表分别测R1、R2和路端电压。动态分析：当P向下滑动时，R2增大，使得外电路的总电阻增大，由I干E可

R外r得，干路上的电流减小，即A表示数减小，由U3EI干r可得，路端电压增大，即V3

（R1r)可得，V2表示数表示数增大，U1I干R1可得，V1表示数减小，由U2EI干增大，且V2表的示数变化比V3表示数变化的快，所以图线a、b、c分别表示的是电压表

V2、V3、V1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V2的示数U2与电流I之间的关系，其斜率等于电源内阻r与R1的阻值之和不变，选项C正确；电压表V3与电流表A相当于伏安法测R1与R2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。

2

4、A．由图象知，副线圈电流的有效值I2＝0.05×A，副线圈的输出功率是P2＝U2×I2

22

＝110×0.05×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

2n1U1220V2

器电压与匝数的关系＝＝＝，选项C错误；从图象可以看出，交变电流的周期是

n2U2110V10.02s，角速度是100πrad/s，负载电流的函数表达式i＝0.05sin100πtA，选项D错误。

U1n1n2

5、C、D．根据＝，U2＝U1，故U2不变，即电压表V1示数不变，选项A错误；

U2n2n1

当光照增强时，光敏电阻R3变小，副线圈回路中的电阻减小，电流I2增大，电流表A2示数I1n2n2

变大，选项D正确；根据＝，则I1＝I2，所以电流表A1示数变大，选项C正确；当光

I2n1n1照增强时，副线圈回路中R2、R3的并联阻值减小，分得的电压减小，电压表V2示数变小，选项B错误。

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