高考物理的电路问题.docx

高考物理的电路问题.docx

《高考物理的电路问题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理的电路问题.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高考物理的电路问题

高考物理的电路问题

    近几年高考对电路问题的考查多集中在电路的转变、电路故障的检测、含电容电路和含电表（理想或非理想）电路问题的分析上，以选择题或填空题的形式出现。

    根据电路中电流是否变化，将高考物理电路问题分为四类：

直流电路、感应电路、交流电路和振荡电路。

    　　一、直流电路

    附图

    评析　极限类推法是指按照有关物理规律，在不超出该规律适用的环境条件下，对其所涉及的变量做合理延伸，通过对变量取特殊值（一般为极限值）进行比较，做出相关判断。

该方式成立的依据是极限值不超出变量的取值范围，其适用题型多为客观型选择题，其特点是速度快、准确度高。

由以上分析能够看出，在采用极限类推法解题时，只要所选择的极限值在变量允许的范围内，符合变量的转变趋势，就可以够迅速准确地做出判断。

    附图

    分析和解　按照串联电路的电压分派特点求解。

由题意知电压表的内阻不能忽略，电压表与

并联时，总电阻小于

，电压表的示数亦即

    评析　本题抓住并联电路的总电阻小于其中任一并联支路的电阻，巧妙利用串联电路正比分压的特点求解。

    例4　（2000年春季，21题）AB两地间铺有通讯电缆，长为L，它是由两条并在一起彼此绝缘的均匀导线组成的，通常称为双线电缆。

在一次事故中经检查断定是电缆上某处的绝缘保护层损坏，导致两导线之间漏电，相当于该处电缆的两导线之间接了一个电阻。

检查人员经过下面的测量可以确定损坏处的位置：

    附图

    评析　本题的关键是要读懂题意，弄清正确的物理情景，而涉及到的物理规律并非复杂。

本题考查了应用所学知识解决实际问题的能力。

    例5　（2000年上海，19题）某同学按如图5所示电路进行实验，实验时该同学将变阻器的触片膨到不同位置时测得各电表的示数如下表：

    附图

    将电压表内阻看做无穷大，电流表内阻看做零。

（1）电路中E、r分别为电源的电动势和内阻，

为定值电阻，在这五个物理量中，可按照上表中的数据求得的物理量是（不要求具体计算）________。

（2）由于电路发生故障，发现两电压表示数相同了（但不为零），若这种情况的发生是由用电器引起的，则可能的故障原因是_________。

    附图

    　　图5

    附图

    评析　读懂题意，认清电路，分析各表示数的物理含义，弄清正确的物理情景，按照电阻的串并联规律和欧姆定律分析处置数据，得出结论。

    　　二、感应电路

    例6　（2002年广东，15题）如图6所示，半径为R、单位长度电阻为λ的均匀导体圆环固定在水平面上，圆环中心为O。

匀强磁场垂直水平面方向向下，磁感应强度为B。

平行于直径MON的导体杆，沿垂直于杆的方向向右运动，杆的电阻可忽略不计，杆与圆环接触良好。

某时刻，杆的位置如图所示，∠aOb=2θ，速度为v。

求现在刻作用在杆上安培力的大小。

    附图

    　　图6

    分析和解　杆切割磁感线时，ab部分产生的感应电动势

    E=vB（2Rsinθ），

    此时弧aMNb和弧ab的电阻分别为2λR（π-θ）和2λRθ

    附图

    评析　在电磁感应现象中有感应电动势产生，若电路是闭合的，电路中就产生感应电流，这种电路问题与直流电路有着相同的规律，当外电路为纯电阻时，闭合电路欧姆定律、串并联电路的一些规律都可应用。

本题中导体杆接入电路的有效部份ab为电源，圆环的优弧aMNb和劣弧ab并联以后组成外电路。

    例7　（1996年上海，二，2题）如图7所示（a）、（b）中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小。

接通开关K，使电路达到稳定，灯泡S发光，则（　　）

    附图

    　　图7

    A.在电路（a）中，断开K，S将渐渐变暗

    B.在电路（a）中，断开K，S将先变得更亮，然后渐渐变暗

    C.在电路（b）中，断开K，S将渐渐变暗

    D.在电路（b）中，断开K，S将先变得更亮，然后渐渐变暗

    分析和解　在电路（a）中，由于灯泡S有较大的电阻，因此在开关K接通、电路稳定的条件下，LS支路中的电流比R支路的电流小。

当K突然断开时，由于L产生自感电动势，在LSR回路中出现沿顺时针方向的电流，必然小于原来LS支路中的电流，而且越来越弱最后趋于零。

因此选项A正确。

在电路（b）中，由于L支路的电阻值很小，因此在开关K接通、电路稳定的条件下，L支路中的电流比RS支路的电流大很多。

当K突然断开时，由L产生自感电动势、在LSR回路中出现沿顺时针方向的电流，必然在最初时刻大于原来RS支路中的电流，因而灯泡S将先变得更亮，然后电流越来越弱最后趋于零。

因此选项D正确。

    评析　由于各电路的电阻不同，故通过线圈的电流不同，则断电时产生的自感电动势不同。

    例8　（2000年上海，23题）如图8所示，固定于水平桌面上的金属框架cdef，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动。

此时abed构成一个边长为l的正方形，棒的电阻为R，其余部分电阻不计，开始时磁感应强度为

。

（1）若从此时刻起，磁感应强度均匀增加，每秒增量为k，同时保持棒静止。

求棒中的感应电流，在图上标出感应电流的方向。

（2）在上述

（1）情况中，始终保持棒静止，当

末时，需加的垂直于棒的水平拉力为多大？

    （3）若从t=0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度应怎样随时间变化（写出B与t的关系式）？

    附图

    评析　感应电动势的产生，既能够由导体和磁场间存在相对运动产生（称为动生电动势），也能够由磁场随时刻转变而产生（称为感生电动势）。

高中物理在处置感应电动势问题时，通常只考虑一种情形。

而本题恰恰有两种情形。

因此，求解感应电动势时要多加小心，抓住使棒中不产生感应电流的条件，即Δφ=0，磁通量不变。

    　　三、交流电路

    例9　（2000年全国，18题）一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动。

线圈匝数n=100，穿过每匝线圈的磁通量φ随时间按正弦规律变化，如图9所示。

发电机内阻r=Ω，外电路电阻R=95Ω。

已知感应电动势的最大值

，其中

为穿过每匝线圈磁通量的最大值。

求串联在外电路中的交流电流表（内阻不计）的读数。

    附图

    解以上各式，并代入数据，得I=。

    评析　熟练运用交变电流的有关公式，深刻理解相关概念的物理意义是解决此类问题的关键。

例如，求电热应该用有效值，其电流必须用有效值，不能用平均值、最大值或瞬时值。

    附图

    评析　变压器习题中，研究对象多，物理量也多，要注意各类物理量的所属关系和因果关系。

例如，谈到电压，即应明确是讨论谁的电压，它由哪些因素决定。

在本题中通过审题，应明白电阻A和变压器是串联关系，因此电路的输入电压U并非是变压器的输入电压，解题关键依据是电阻A和变压器原线圈的电流相同。

    　　四、振荡电路

    例11　（1998年上海，5题）如图11所示的电路中，L是电阻不计的电感器，C是电容器。

闭合开关S，待电路达到稳定状态后，再打开开关S，LC电路中将产生电磁振荡。

如果规定电感L中的电流方向从a到b为正，打开开关的时刻为t=0，那么图12中能正确表示电感中的电流i随时间t变化规律的是（　　）

    附图

    　　图11

    分析和解　LC振荡电路的能量变化始终是：

电场能和磁场能之间的相互转化，在近年试题及大量练习中经常出现的题目无非两类：

一类是首先给电容器充电，即给电路提供初始的电场能。

另一类是首先给电路提供磁场能（如本题）。

因此，初始时刻，由于磁场能达最大值，说明电流也为最大值，考虑到规定的电流正方向，应选B项。

    附图

    　　图12

    评析　①由于在振荡电路中电场能和磁场能老是在彼此转化，所以从能量——时刻图象上老是伴随着正弦曲线和余弦曲线。

②有些试题并非是选取特殊点为振荡起始点。

常常出现的问题是题图所给定的起始时刻振荡电路中既有电流，又在电容器两极板间有电压，需判断的问题是：

图示时刻对应充电进程仍是放电进程。

可见这一部份知识内容虽少，但转变超级灵活。

^