1、专题复习-直流电路的分析与计算docin/sundae_meng1功率为功率为10 W的发光二极管的发光二极管(LED灯灯)的亮度与功率的亮度与功率为为60 W的白炽灯相当。根据国家节能战略，的白炽灯相当。根据国家节能战略，2019年前普通白炽年前普通白炽灯应被淘汰。假设每户家庭有两只灯应被淘汰。假设每户家庭有两只60 W的白炽灯，均用的白炽灯，均用10 W的的LED灯替代。估算出全国一年节省的电能最接近灯替代。估算出全国一年节省的电能最接近 ()A8108 kWh B81010 kWhC81011 kWh D81013 kWh解析：解析：选选 因每只白炽灯和发光二极管的功率分别为因每只白炽灯
2、和发光二极管的功率分别为60 W和和10 W，按，按4亿户家庭，每户家庭每天亮灯亿户家庭，每户家庭每天亮灯6小时计算，全国一年小时计算，全国一年节省的电能最接近节省的电能最接近41082(6010)103 kW3656 h8.761010 kWh，则选项，则选项B正确，正确，A、C、D错误。错误。Bdocin/sundae_meng2当电阻两端加上某一稳定电压时，通过该当电阻两端加上某一稳定电压时，通过该电阻的电荷量为电阻的电荷量为0.3 C，消耗的电能为，消耗的电能为0.9 J。为在相同时间。为在相同时间内使内使0.6 C的电荷量通过该电阻，在其两端需加的电压和消的电荷量通过该电阻，在其两端
3、需加的电压和消耗的电能分别是耗的电能分别是 ()A3 V1.8 J B3 V3.6 JC6 V1.8 J D6 V3.6 J解析：解析：选选 由由qIt可知，相同时间通过的电荷量为原来的可知，相同时间通过的电荷量为原来的2倍，则电流为原来的倍，则电流为原来的2倍。由倍。由UIR可知电压为原来的可知电压为原来的2倍。倍。由由WqU可知原来的电压为可知原来的电压为U3 V，故电阻两端现在所加，故电阻两端现在所加电压为电压为6 V，消耗的电能为，消耗的电能为3.6 J，选项，选项D正确。正确。Ddocin/sundae_meng图图913.直流电路如图直流电路如图91所示，在滑动变阻器的所示，在滑动
4、变阻器的滑片滑片P向右移动时，电源的向右移动时，电源的 ()A总功率一定减小总功率一定减小B效率一定增大效率一定增大C内部损耗功率一定减小内部损耗功率一定减小D输出功率一定先增大后减小输出功率一定先增大后减小docin/sundae_mengABCdocin/sundae_meng4四川省四川省“十二五十二五”水利发展规划指出，若按现水利发展规划指出，若按现有供水能力测算，我省供水缺口极大，蓄引提水是目前解决有供水能力测算，我省供水缺口极大，蓄引提水是目前解决供水问题的重要手段之一。某地要把河水抽高供水问题的重要手段之一。某地要把河水抽高20 m，进入蓄，进入蓄水池，用一台电动机通过传功效率为
5、水池，用一台电动机通过传功效率为80%的皮带，带动效率的皮带，带动效率为为60%的离心水泵工作。工作电压为的离心水泵工作。工作电压为380 V，此时输入电动，此时输入电动机的电功率为机的电功率为19 kW，电动机的内阻为，电动机的内阻为0.4。已知水的密度。已知水的密度为为1103 kg/m3，重力加速度取，重力加速度取10 m/s2。求：。求：(1)电动机内阻消耗的热功率；电动机内阻消耗的热功率；(2)将蓄水池蓄入将蓄水池蓄入864 m3的水需要的时间的水需要的时间(不计进、出水口的不计进、出水口的水流速度水流速度)。docin/sundae_meng解析：解析：(1)设电动机的电功率为设电
6、动机的电功率为P，则，则PUI设电动机内阻设电动机内阻r上消耗的热功率为上消耗的热功率为Pr，则，则PrI2r代入数据解得代入数据解得Pr1103 W(2)设蓄水总质量为设蓄水总质量为M，所用抽水时间为，所用抽水时间为t。已知抽水高度为。已知抽水高度为h，蓄水池，蓄水池容积为容积为V，水的密度为，水的密度为，则，则MV设质量为设质量为M的河水增加的重力势能为的河水增加的重力势能为Ep，则，则EpMgh设电动机的输出功率为设电动机的输出功率为P0，则，则P0PPr根据能量守恒定律得根据能量守恒定律得P0t60%80%Ep代入数据解得代入数据解得t2104 s答案：答案：(1)1103 W(2)2
7、104 sdocin/sundae_meng 由以上高考试题可以看出，本专题的高频考点主要集中由以上高考试题可以看出，本专题的高频考点主要集中在电能、电功率的有关计算、闭合电路的动态分析、电路的在电能、电功率的有关计算、闭合电路的动态分析、电路的实际应用等方面，难度适中，另外与本专题有关的电学实验实际应用等方面，难度适中，另外与本专题有关的电学实验是每年高考必考的内容，复习时应理清各个基本概念，熟记是每年高考必考的内容，复习时应理清各个基本概念，熟记各公式及其适用条件。各公式及其适用条件。docin/sundae_mengdocin/sundae_mengdocin/sundae_meng 例
8、例1有一个直流电动机，把它接入有一个直流电动机，把它接入0.2 V电压的电路时，电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A；若把电动机接入；若把电动机接入2.0 V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0 A。求电。求电动机正常工作时的输出功率多大？如果在电动机正常工作时，动机正常工作时的输出功率多大？如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？解析解析当电动机转子不转时，电动机无机械能输出，故当电动机转子不转时，电动机无机械能输出，故电能
9、全部转化成内能，相当于纯电阻电路，欧姆定律成立。当电能全部转化成内能，相当于纯电阻电路，欧姆定律成立。当电动机转动时，一部分电能转化成机械能输出，但因线圈有电电动机转动时，一部分电能转化成机械能输出，但因线圈有电阻，故又在线圈上产生内能，输入的电功率阻，故又在线圈上产生内能，输入的电功率P电电P热热P机机。docin/sundae_meng答案答案1.5 W8 Wdocin/sundae_meng (1)涉及含电动机的直流电路中电学量和能量转化的问题，涉及含电动机的直流电路中电学量和能量转化的问题，应注意欧姆定律适用的范围及电动机中能量的分配。应注意欧姆定律适用的范围及电动机中能量的分配。(2
10、)含有电动机的电路中，若电动机处于工作状态，则电路含有电动机的电路中，若电动机处于工作状态，则电路为非纯电阻电路，若电动机被卡住，则电路为纯电阻电路。为非纯电阻电路，若电动机被卡住，则电路为纯电阻电路。docin/sundae_meng1.如图如图92所示为汽车蓄电池与车灯所示为汽车蓄电池与车灯(电电阻不变阻不变)、启动电动机组成的电路，蓄、启动电动机组成的电路，蓄电池内阻为电池内阻为0.05。电流表和电压表。电流表和电压表均为理想电表，只接通均为理想电表，只接通S1时，电流表时，电流表示数为示数为10 A，电压表示数为，电压表示数为12 V；再接通；再接通S2，启动电动机，启动电动机工作时，
11、电流表示数变为工作时，电流表示数变为8 A，则此时通过启动电动机的电，则此时通过启动电动机的电流是流是 ()A2 A B8 AC50 A D58 A图图92docin/sundae_mengCdocin/sundae_meng 例例2(2019北京高考北京高考)如图如图93所示电路，电源内阻不所示电路，电源内阻不可忽略。开关可忽略。开关S闭合后，在变阻器闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程的滑动端向下滑动的过程中中 ()图图93docin/sundae_mengA电压表与电流表的示数都减小电压表与电流表的示数都减小B电压表与电流表的示数都增大电压表与电流表的示数都增大C电压表的示数增大，
12、电流表的示数减小电压表的示数增大，电流表的示数减小D电压表的示数减小，电流表的示数增大电压表的示数减小，电流表的示数增大解析解析滑动变阻器滑动变阻器R0的滑片向下滑动，的滑片向下滑动，R0接入电路的电接入电路的电阻变小，电路的总电阻变小，总电流变大，电源的内电压变大，阻变小，电路的总电阻变小，总电流变大，电源的内电压变大，外电压变小，电压表的示数变小，外电压变小，电压表的示数变小，R1两端的电压变大，两端的电压变大，R2两端两端的电压变小，电流表的示数变小，的电压变小，电流表的示数变小，A项正确。项正确。答案答案Adocin/sundae_mengdocin/sundae_meng(2)极限法
13、：即因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可极限法：即因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。(3)特殊值法：对于某些电路问题，可以采取代入特殊值法特殊值法：对于某些电路问题，可以采取代入特殊值法判定，从而得出结论。判定，从而得出结论。(4)结论法：结论法：“串反串反”“并同并同”即某一电阻阻值变化，则与该电阻相串联的即某一电阻阻值变化，则与该电阻相串联的用电器，两端电压、通过的电流、消耗的功率都将与该电阻阻用电器，两端电压、通过的电流、消耗的功率都将与该电阻阻值变化情况相反；与该电阻相并联的用电器，两端电压、通过值变
14、化情况相反；与该电阻相并联的用电器，两端电压、通过的电流、消耗的功率都将与该电阻阻值变化情况相同。的电流、消耗的功率都将与该电阻阻值变化情况相同。docin/sundae_meng图图94docin/sundae_meng解析：解析：选选 当当S断开时，外电阻变大，总电流断开时，外电阻变大，总电流I变小，路端变小，路端电压电压U外外变大，所以电压表的示数变大；总电流变小，电阻变大，所以电压表的示数变大；总电流变小，电阻R1上的电压上的电压U1减小，而路端电压变大，则电阻减小，而路端电压变大，则电阻R3上的电压变大，上的电压变大，所以电流表的示数变大。所以所以电流表的示数变大。所以B项正确。项正
15、确。Bdocin/sundae_meng 例例3在如图在如图95所示的电路中，所示的电路中，R1、R2、R3均为可变均为可变电阻。当开关电阻。当开关S闭合后，两平行金属板闭合后，两平行金属板M、N中有一带电液滴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，可采取的措施是措施是 ()图图95docin/sundae_mengA增大增大R1的阻值的阻值B减小减小R2的阻值的阻值C减小减小R3的阻值的阻值 D增大增大M、N间距间距答案答案Bdocin/sundae_meng含容电路问题的分析方法含容电路问题的分析方法(1)电容器在直流电
16、路中，相当于一个阻值无限大电容器在直流电路中，相当于一个阻值无限大(只考虑只考虑电容器是理想的不漏电的情况电容器是理想的不漏电的情况)的电阻，在电容器处电路可视为的电阻，在电容器处电路可视为断路，分析时可以等效于拆去电容器，从而简化电路；简化后断路，分析时可以等效于拆去电容器，从而简化电路；简化后若求电容器所带电荷量，可接在相应的位置上。若求电容器所带电荷量，可接在相应的位置上。(2)电路稳定后，电容器两极的电压等于与它并联电路的电电路稳定后，电容器两极的电压等于与它并联电路的电压值。压值。(3)当电容器与电阻串联时，电阻两端不分电压。当电容器与电阻串联时，电阻两端不分电压。docin/sun
17、dae_meng(4)电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器的充放电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器的充放电。如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果两端电电。如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果两端电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电。压降低，电容器将通过与它连接的电路放电。(5)电容器带电荷量或带电荷量变化的求解方法：电容器电容器带电荷量或带电荷量变化的求解方法：电容器所带电荷量用所带电荷量用QCU计算，电容器所带电荷量变化用计算，电容器所带电荷量变化用QCU计算。计算。docin/sundae_meng3科学家研究发现，磁敏电阻科学家研究发现，磁敏电阻(GMR)的阻值
18、随所处空间磁场的阻值随所处空间磁场的增强而增大，随所处空间磁场的减弱而变小，如图的增强而增大，随所处空间磁场的减弱而变小，如图96所示电路中，所示电路中，GMR为一个磁敏电阻，为一个磁敏电阻，R、R2为滑动变阻器，为滑动变阻器，R1、R3为定值电阻，当开关为定值电阻，当开关S1和和S2闭合时，电容器中一带闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。则电微粒恰好处于静止状态。则 ()图图96docin/sundae_mengA只调节电阻只调节电阻R，当，当P1向右端移动时，电阻向右端移动时，电阻R1消耗的电功率变大消耗的电功率变大B只调节电阻只调节电阻R，当，当P1向右端移动时，带电微粒向下运动
19、向右端移动时，带电微粒向下运动C只调节电阻只调节电阻R2，当，当P2向下端移动时，电阻向下端移动时，电阻R1消耗的电功率变大消耗的电功率变大D只调节电阻只调节电阻R2，当，当P2向下端移动时，带电微粒向下运动向下端移动时，带电微粒向下运动解析：解析：选选 P1向右端移动时向右端移动时R接入电路阻值增大，左侧电路中电接入电路阻值增大，左侧电路中电流减小，磁场减弱，此时磁敏电阻流减小，磁场减弱，此时磁敏电阻(GMR)阻值减小，右侧闭合回阻值减小，右侧闭合回路中电流增大，由路中电流增大，由PI2R可得可得R1消耗的电功率变大，此时消耗的电功率变大，此时R2两端两端电压电压U2IR变大，带电微粒所受电
20、场力增大，故带电微粒将向上变大，带电微粒所受电场力增大，故带电微粒将向上运动，所以运动，所以A正确，正确，B错误；错误；P2向下端移动时，向下端移动时，R2接入电路阻值不接入电路阻值不变，电路中电流不变，变，电路中电流不变，R1消耗的电功率不变，消耗的电功率不变，R2两端电压不变，两端电压不变，电容器两端分压增大，带电微粒向上运动，故电容器两端分压增大，带电微粒向上运动，故CD错误。错误。Adocin/sundae_meng直流电路的图象问题直流电路的图象问题1三种图象的比较三种图象的比较图象图象物理意义物理意义注意问题注意问题反映反映I跟跟U的正比的正比关系关系图象的斜率表示导图象的斜率表示
21、导体的电阻，斜率越体的电阻，斜率越大，电阻越大大，电阻越大docin/sundae_meng图象图象物理意义物理意义注意问题注意问题反映导体的伏安特性，图反映导体的伏安特性，图象是直线表示导体为线性象是直线表示导体为线性元件，是曲线表示导体为元件，是曲线表示导体为非线性元件非线性元件线性元件图象斜率的线性元件图象斜率的倒数为导体的电阻倒数为导体的电阻表示电源的输出特性，纵表示电源的输出特性，纵轴截距为电源电动势，横轴截距为电源电动势，横轴截距为短路电流轴截距为短路电流图象斜率的绝对值表图象斜率的绝对值表示电源的内阻示电源的内阻(注意纵注意纵坐标数值在坐标原点坐标数值在坐标原点是否从零值开始是否
22、从零值开始)docin/sundae_meng 2方法技巧方法技巧 在某段电路的在某段电路的UI图象中，图上任意一点的图象中，图上任意一点的U与与I所对应所对应的矩形面积，就是该段电路消耗的功率，如果是电源的的矩形面积，就是该段电路消耗的功率，如果是电源的UI图象，则图上任意一点的图象，则图上任意一点的U与与I所对应的矩形面积，就是电源所对应的矩形面积，就是电源的输出功率，通过图象的面积变化，可以分析功率的变化情的输出功率，通过图象的面积变化，可以分析功率的变化情况。况。docin/sundae_meng 例例1某同学将一直流电源的总功率某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率、输出功率PR和
23、电和电源内部的发热功率源内部的发热功率Pr随电流随电流I变化的图线画在了同一坐标系上，变化的图线画在了同一坐标系上，如图如图97中的中的a、b、c所示，根据图线可知所示，根据图线可知 ()图图97docin/sundae_mengA反映反映Pr变化的图线是变化的图线是bB电源电动势为电源电动势为8 VC电源内阻为电源内阻为1 D当电流为当电流为0.5 A时，外电路的电阻为时，外电路的电阻为6 解析解析由题意可知由题意可知PrI2r，变化曲线应该是，变化曲线应该是c，且由图象，且由图象可求得电源内阻可求得电源内阻r2，选项，选项A，C错误；由错误；由PEEI，可求得，可求得电源电动势电源电动势E
24、4 V，选项，选项B错误；由图象及闭合电路欧姆定律错误；由图象及闭合电路欧姆定律EIRIr可知，当电流为可知，当电流为0.5 A时外电路的电阻为时外电路的电阻为6，选项，选项D正确。故选正确。故选D。答案答案Ddocin/sundae_meng解决图象问题应注意解决图象问题应注意(1)明确图象的研究对象。根据题目反映的物理规律确定各明确图象的研究对象。根据题目反映的物理规律确定各物理量之间的关系。物理量之间的关系。(2)识别图象中横坐标、纵坐标所代表的物理量及物理意义，识别图象中横坐标、纵坐标所代表的物理量及物理意义，明确图象的截距、斜率、图象交点、峰值、明确图象的截距、斜率、图象交点、峰值、
25、“面积面积”等的物理意等的物理意义。义。(3)对图象进行分析、比较、判断，找出规律得出结论。对图象进行分析、比较、判断，找出规律得出结论。docin/sundae_meng 例例2如图如图98所示是某直流电路中电所示是某直流电路中电压随电流变化的图象，其中压随电流变化的图象，其中a、b分别表示路分别表示路端电压、负载电阻上电压随电流变化的情况，端电压、负载电阻上电压随电流变化的情况，下列说法中正确的是下列说法中正确的是 ()A阴影部分的面积表示电源的输出功率阴影部分的面积表示电源的输出功率 B阴影部分的面积表示电源的内阻上消耗的功率阴影部分的面积表示电源的内阻上消耗的功率 C当当时，电源的总功
26、率最大，效率最高时，电源的总功率最大，效率最高 D当当时，电源的效率小于时，电源的效率小于50%图图98docin/sundae_meng解析解析由闭合电路欧姆定律、由闭合电路欧姆定律、UI图象特点及电源输图象特点及电源输出功率出功率P出出UI可知阴影部分面积表示该负载电阻消耗的功率，可知阴影部分面积表示该负载电阻消耗的功率，即电源的输出功率，即电源的输出功率，A对对B错；当错；当时，电源的内阻等于负时，电源的内阻等于负载电阻，此时电源的效率为载电阻，此时电源的效率为50%，输出功率最大，总功率，输出功率最大，总功率PEI不是最大，不是最大，C、D错。错。答案答案Adocin/sundae_m
27、eng 高考中涉及电流部分的图象主要有：路端电压与电流关系图、高考中涉及电流部分的图象主要有：路端电压与电流关系图、导体的伏安特性曲线图、电源的输出功率与电流关系图、电源的总导体的伏安特性曲线图、电源的输出功率与电流关系图、电源的总功率与电流关系图。求解时一定要注意闭合电路的功率与电流关系图。求解时一定要注意闭合电路的UI图线和电阻图线和电阻的的UI图线所表征的物理意义不同，前者描述的对象是电源，后者图线所表征的物理意义不同，前者描述的对象是电源，后者描述的对象是电阻。对于图象的斜率问题要注意二点：一是在物理描述的对象是电阻。对于图象的斜率问题要注意二点：一是在物理图象上不能用夹角的正切求斜率
28、，要清楚夹角的大小与坐标标度的图象上不能用夹角的正切求斜率，要清楚夹角的大小与坐标标度的选取有关，斜率表示的物理量与坐标标度无关；二是不要认为选取有关，斜率表示的物理量与坐标标度无关；二是不要认为UI图线上某点对应的电阻值等于该点切线的斜率大小，其对应的阻值图线上某点对应的电阻值等于该点切线的斜率大小，其对应的阻值应为该点与原点所连直线的斜率大小。应为该点与原点所连直线的斜率大小。docin/sundae_meng图图99 例例3如图如图99所示，直线所示，直线、分别分别是电源是电源1与电源与电源2的路端电压随输出电流变化的路端电压随输出电流变化的特性图线，曲线的特性图线，曲线是一个小灯泡的伏
29、安特是一个小灯泡的伏安特性曲线，如果把该小灯泡分别与电源性曲线，如果把该小灯泡分别与电源1、电源、电源2单独连接，则下列说法错误的是单独连接，则下列说法错误的是 ()A电源电源1与电源与电源2的内阻之比是的内阻之比是11 7 B电源电源1与电源与电源2的电动势之比是的电动势之比是1 1 C在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1 2 D在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1 2docin/sundae_meng答案答案Ddocin/sundae_mengdocin/sundae_meng点击下图进入点击下图进入“限时训练限时训练”docin/sundae_meng点击下图进入点击下图进入“规范训练规范训练”docin/sundae_meng点击下图进入点击下图进入“反思训练反思训练”docin/sundae_meng
