高中物理第二章直流电路章末分层突破学案教科版选.docx
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高中物理第二章直流电路章末分层突破学案教科版选
第二章直流电路
章末分层突破
①I＝q/t
②I＝
③R＝ρ
④W＝UIt
⑤P＝W/t
⑥R＝ρ
⑦I＝
⑧Q＝I2Rt
⑨I＝
动态电路问题的分析方法
1.常规思维过程：
（1）对电路进行分析，从阻值变化的部分入手，由串、并联规律判断电路总电阻的变化情况（若只有有效工作的一个电阻阻值变化，则不管它处于哪一支路，电路总电阻一定跟随该电阻变化规律而变）．
（2）由全电路欧姆定律判断电路总电流、路端电压的变化情况．
（3）再根据电路特点和电路中电压、电流分配原则判断各部分电流、电压、电功率的变化情况．
2.滑动变阻器常见三种接法的特点：
（1）如图21所示的限流式接法．RAB随P、b间的电阻增大而增大．
图21
（2）如图22所示分压电路．电路总电阻RAB等于AP段电阻RaP和R1并联后的电阻与Pb段电阻RPb的串联值．当P由a滑至b时，虽然RaP与RbP变化相反，但电路的总电阻RAB持续减小；若P点反向移动，则RAB持续增大．
图22
（3）如图23所示并联式电路．由于两并联支路的电阻之和为定值，则两支路的并联电阻随两支路阻值之差的增大而减小；随两支路阻值之差的减小而增大，且支路阻值相差最小时有最大值，相差最大时有最小值．
图23
如图24所示是一实验电路图，在滑动触头由a端滑向b端的过程中，下列表述正确的是（ ）
【导学号：
96322051】
图24
A．路端电压变小
B．电流表的示数变大
C．电源内阻消耗的功率变小
D．电路的总电阻变大
【解析】 当滑片向b端滑动时，接入电路中的电阻减小，使总电阻减小，D错；根据I＝
可知总电流增大，又由U＝E－Ir知路端电压减小，A对；流过电流表的示数为I1＝
可知电流表示数减小，B错；由P内＝I2r知内阻消耗的功率增大，C错．
【答案】 A
（多选）在如图25所示电路中，电源电动势E＝6V，内阻r＝1Ω，保护电阻R0＝3Ω，滑动变阻器总电阻R＝20Ω，闭合开关S，在滑片P从a滑到b的过程中，若电流表内阻忽略，正确的是（ ）
图25
A．电流表的示数先减小后增大
B．电流表的示数先增大后减小
C．滑动变阻器消耗的功率先增大后减小
D．滑动变阻器消耗的功率先增大后减小，再增大再减小
【解析】 此电路是滑动变阻器的上部分与下部分并联后，再与R0串联．当滑片P从a滑到b的过程中，并联电路的电阻先增大后减小，所以总电流先减小后增大，A正确．当滑动变阻器的并联总电阻等于R0＋r时，滑动变阻器消耗的功率最大，在滑片P从a滑到b的过程中，并联电阻有两次达到该值，故选项D正确．
【答案】 AD
电路故障的分析方法
这类题目要从已知条件出发，进行严密推理，找出故障的原因．具体方法如下：
1．仪器检测法
（1）用电压表对断路故障判断：
用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中有断点．
（2）用电压表对短路故障判断：
用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表示数为零，则该段电路短路．
（3）用欧姆表检测：
在使用欧姆表检测电路故障时，一定要注意将待测部分与电路断开．若测得某段电路的电阻是零，说明该部分短路；若测得某段电路的电阻是无穷大，说明该部分断路．
2．假设法：
已知电路发生某种故障，寻求故障发生在何处时，可将整个电路划分为若干部分，然后假设某部分电路发生故障，运用欧姆定律进行正向推理，推理结果若与题述现象相符，则故障发生在该部分电路．否则，故障没发生在该部分电路．用此方法，直到找到故障为止．
（多选）如图26所示为一电路板的示意图，a、b、c、d为接线柱，a、d与220V的交流电源连接．a、b间，b、c间，c、d间分别连接一个电阻，现发现电路中没有电流，为检查电路故障，用一交流电压表分别测得b、d两点间以及a、c两点间的电压均为220V，由此可知（ ）【导学号：
96322052】
图26
A．a、b间电路通，c、d间电路不通
B．a、b间电路不通，b、c间电路通
C．a、b间电路通，b、c间电路不通
D．b、c间电路不通，c、d间电路通
【解析】 由于用交流电压表测得b、d两点间电压为220V，这说明a、b间电路是通的，b、c间电路不通或c、d间电路不通；由于a、c两点间电压为220V，这说明c、d间电路是通的，a、b间电路不通或b、c间电路不通，综合分析可知b、c间电路不通，a、b间和c、d间电路通，即选项C、D正确．
【答案】 CD
如图27所示的电路中，闭合开关S后，灯L1、L2都能发光．后来由于某种故障使灯L2突然变亮（未烧坏），电压表的读数增大，由此可推断，这故障可能是（ ）
图27
A．电阻R1断路
B．电阻R2短路
C．灯L1上两接线柱间短路
D．电阻R2断路
【解析】 根据题设条件，电路中的某种故障产生两个后果：
一是灯L2突然变亮，二是电压表的读数增大，只有符合这两个条件的故障才是可能的故障．因为电压表的读数增大，所以路端电压增大，电源内阻上的电压减小，说明总电流减小，电路总电阻增大．
若电阻R1断路，会导致总电阻增大，总电流减小，而此时灯L2两端电压会减小，致使灯L2暗，故选项A不符合题意．
若电阻R2短路，灯L2将不亮，选项B不符合题意．
若灯L1上两接线柱间短路，电路的总电阻减小，总电流增大，电压表读数减小，选项C不符合题意．
若电阻R2断路，电路的总电阻增大，总电流减小，电压表的读数增大，而总电流减小导致内电压和灯L1、R1并联部分电压减小，灯L2端电压增大，灯L2变亮，符合题意，故选项D正确．
【答案】 D
故障电路部分的特点
（1）断路的特点：
电路中发生断路，表现为电路中的电流为零而电源两端的电压不为零；若外电路中某两点之间的电压不为零，则表示这两点之间出现了断路，同时也说明这两点与电源之间的相连部分无断路．
（2）短路的特点：
电路发生短路时，表现为有电流通过短路电路，即电流表是有一定示数的，但用电压表测该支路两端的电压时，电压表示数为零．
1．一根长为L、横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ，棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m、电荷量为e.在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为（ ）
图28
A.
B.
C．ρnev D.
【解析】 由电流定义可知：
I＝
＝
＝neSv，
由欧姆定律可得：
U＝IR＝neSv·ρ
＝ρneLv，
又E＝
，故E＝ρnev，选项C正确．
【答案】 C
2．某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻，他们提出的实验方案中有如下四种器材组合．为使实验结果尽可能准确，最不可取的一组器材是（ ）【导学号：
96322053】
A．一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器
B．一个伏特表和多个定值电阻
C．一个安培表和一个电阻箱
D．两个安培表和一个滑动变阻器
【解析】 由E＝U＋Ir、E＝IR＋Ir、E＝U＋
r知，要测量E和r，需要测出多组U、I或I、R或U、R值，选项A、B、C均可满足测量需要，选项D中R无法测出，最不可取．
【答案】 D
3．阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E（内阻可忽略）连接成如图所示电路．开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2.Q1与Q2的比值为（ ）【导学号：
96322054】
图29
A.
B.
C.
D.
【解析】 断开S和闭合S后等效电路分别如图甲、乙所示．
甲 乙
根据串联电路的电压与电阻成正比可得甲、乙两图中电容器两极板间的电压U1＝
E，U2＝
E，C所带的电荷量Q＝CU，则Q1∶Q2＝3∶5，选项C正确．
【答案】 C
4．如图210所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器C的极板水平放置，闭合电键S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动．如果仅改变下列某一个条件，油滴仍能静止不动的是（ ）
图210
A．增大R1的阻值
B．增大R2的阻值
C．增大两板间的距离
D．断开电键S
【解析】 增大R1的阻值，稳定后电容器两板间的电压升高，带电油滴所受电场力增大，将向上运动，A错误．
电路稳定后，电容器相当于断路，无电流通过电阻R2，故R2两端无电压，所以，增大R2的阻值，电容器两板间的电压不变，带电油滴仍处于静止状态，B正确．
增大两板间的距离，两板间的电压不变，电场强度减小，带电油滴所受电场力减小，将向下运动，C错误．
断开电键S后，两极间的电势差为零，带电油滴只受重力作用，将向下运动，D错误．
【答案】 B
5．（多选）如图211所示的电路中，电源电动势为12V，内阻为2Ω，四个电阻的阻值已在图中标出．闭合开关S，下列说法正确的有（ ）
【导学号：
96322055】
图211
A．路端电压为10V
B．电源的总功率为10W
C．a、b间电压的大小为5V
D．a、b间用导线连接后，电路的总电流为1A
【解析】 根据串并联电路的特点可得，外电路总电阻为10Ω，根据闭合电路欧姆定律得通过电源的电流为I＝
A＝1A，则路端电压为U＝IR外＝10V，选项A正确；电源的总功率P＝EI＝12W，选项B错误；若取电源负极的电势为0，则a点电势为φA＝2.5V，b点电势为φB＝7.5V，a、b间电压的大小为5V，选项C正确；若a、b间用导线连接起来，根据串并联电路的特点可得，外电路总电阻为7.5Ω，根据闭合电路欧姆定律得电路的总电流为I＝
A≈1.26A，选项D错误．
【答案】 AC
6．某同学想要描绘标有“3.8V,0.3A”字样小灯泡L的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整．可供该同学选用的器材除开关、导线外，还有：
【导学号：
96322056】
电压表V1（量程0～3V，内阻等于3kΩ）
电压表V2（量程0～15V，内阻等于15kΩ）
电流表A1（量程0～200mA，内阻等于10Ω）
电流表A2（量程0～3A，内阻等于0.1Ω）
滑动变阻器R1（0～10Ω，额定电流2A）
滑动变阻器R2（0～1kΩ，额定电流0.5A）
定值电阻R3（阻值等于1Ω）
定值电阻R4（阻值等于10Ω）
定值电阻R5（阻值等于1kΩ）
电源E（E＝6V，内阻不计）
（1）请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁．
（2）该同学描绘出的IU图像应是下图中的________．
【解析】 描绘小灯泡的伏安特性曲线时，要求“测量数据尽量精确、绘制曲线完整”，从电表的量程来看，V1、A1量程偏小，直接测量灯泡的电压、电流时，曲线不完整，若用V2、A2测量灯泡的电压、电流时，读数不够精确．题目中给了滑动变阻器和几个定值电阻，我们可以采用定值电阻分压、分流的方式扩大电表的量程，准确读出灯泡的电流值、电压值，绘制完整的曲线．
（1）电路图如图所示，滑动变阻器的选择：
R2的阻值太大，调节不灵敏，故选R1.与电流表A1并联的电阻：
由于A1的内阻为10Ω，若选R4为并联电阻，则量程为0～0.4A，若选R3时并联阻值过小，改装后量程过大，而电流表读数偏小，读数欠精确．与电压表串联的电阻：
分压电阻的阻值应该与电压表V1的内阻具有可比性，故选择R5作为分压电阻，此时量程为0～4V.
（2）灯丝的电阻率随温度的升高而增大，其阻值也随温度的升高而增大，则IU图
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