专题08 恒定电流-2019年高考物理经典问题的妙解策略

专题08 恒定电流-2019年高考物理经典问题的妙解策略

考点分类：考点分类见下表 考点内容 考点分析与常见题型 动态直流电路的变化量分析 选择题 电路故障的分析方法 选择题 利用“柱体微元”模型求电流 选择题 ‎ 生活中的用电器 选择题 考点一　动态直流电路的变化量分析 ‎1.电压变化量大小的比较 如图所示,当R2的阻值增加时,由动态分析可知U2增大(增大量为ΔU2),U增大(增大量为ΔU),而U1减小(减小量为ΔU1),再由串联电路的电压关系有 U=U1+U2‎ 则有 ΔU=-ΔU1+ΔU2‎ 即ΔU2=ΔU+ΔU1‎ 故ΔU2>ΔU,ΔU2>ΔU1.‎ ‎2.比值变化趋势分析 在如图所示的电路中,当滑片滑动时,=R1+R2,的变化趋势与R2变化情况相同;‎ =R1是一定值;=R2变化趋势与相同.‎ ‎3.变化量的比值变化趋势分析 ‎(1)讨论的变化情况 因R1是一定值电阻,由U1=IR1有ΔU1=ΔI·R1,‎ 即=R1是一定值,不随R2阻值的变化而变化.‎ ‎(2)讨论的变化情况 由E=U+Ir,有ΔU=ΔIr(ΔU,ΔI表示变化量的绝对值),‎ 则=r也是一定值,也不随R2阻值的变化而变化.‎ ‎(3)讨论的变化情况 因E=I(R1+R2+r)=U2+I(R1+r)‎ 且E,R1,r都是定值,故有ΔU2=ΔI(R1+r),‎ ‎(ΔU2,ΔI仍只表示变化量的大小)‎ 可知=R1+r也是一定值,也不随R2的变化而变化.‎ 考点二 电路故障的分析方法 ‎1．故障特点 ‎(1)断路特点：断路部分电路中电流为零，而电压不为零．因此，若外电路中某两点间电压不为零，电流为零，则两点间有断点，而这两点与电源的两极之间无断点． ‎ ‎(2)短路特点：表现为有电流通过而某元件两端电压为零．‎ ‎2．故障的分析方法 ‎(1)电压表检测：如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联路段短路．‎ ‎(2)电流表检测：当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分析，可以确定故障的位置．在使用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程．‎ ‎(3)欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处断路，当测量值很小或为零时，表示该处短路．在使用欧姆表检测时，电路一定要切断电源．‎ ‎(4)假设法：将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理现象符合，则故障可能发生在这部分电路，直到找出发生故障的全部可能为止，亦称排除法．‎ 考点三　利用“柱体微元”模型求电流 利用“柱体微元”模型求解电流的微观问题时,注意以下基本思路:‎ 设柱体微元的长度为L,横截面积为S,单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量为q,电荷定向移动的速率为v,则:‎ (1) 柱体微元中的总电荷量为Q=nLSq.‎ (2) 电荷通过横截面的时间t= (3) ‎(3)电流的微观表达式I==nqvS.‎ 考点四 生活中的用电器 生活中，人们在家中会使用很多用电器，如电饭锅、空调、冰箱、电风扇、电吹风等，这些用电器有的可以视为纯电阻，有的则不是纯电阻. ‎ ‎★考点一：动态直流电路的变化量分析 ‎◆典例一：.(多选)如图，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r，闭合电键S，将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想电流表示数变化量的绝对值ΔI，则下列结论正确的是(　　)‎ A.A的示数增大 B.V2的示数增大 C.ΔU3与ΔI的比值大于r D.ΔU1大于ΔU2‎ ‎【答案】ACD ‎◆典例二: (2017·河南开封一模)如图所示,电路电源电动势为E,内阻r,R1,R2为定值电阻,调节电阻箱R的阻值,使电压表V的示数增大ΔU,在此过程中(　 　) ‎ A.路端电压增加,增加量一定等于ΔU B.电阻R2两端的电压减小,减少量一定等于ΔU C.通过电阻R1的电流增加,增加量一定等于 D.通过电阻R2的电流减小,但减少量一定大于 ‎【答案】C ‎【解析】电压表V的示数增大ΔU,R2和r两端的电压减小ΔU,干路电流减小,则R2‎ 两端的电压减小,电源的内电压也减小,则路端电压即外电路两端的总电压增大,ΔU外=ΔU内<ΔU,增加量一定小于ΔU,选项A错误;R2两端的电压减少量一定小于电压表V的示数增大量ΔU,选项B错误,电压表V的示数增大,则通过R1的电流增加,由于R1是定值电阻,所以其电流增加量一定等于,选项C正确; R2和r两端的电压减小ΔU,通过R2的电流减小,电压减小量小于ΔU,所以电流减少量一定小于,选项D错误. ‎ ‎（3）由欧姆定律：U=IR， 由电阻定律：‎ 则，则 由电流密度的定义：‎ 故 （6分）‎ ‎★考点四：生活中的用电器 ‎◆典例一：一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220 V的交流电源上(其内电阻可忽略不计)，均正常工作．用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0 A，通过洗衣机电动机的电流是0.50 A，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．电饭煲的电阻为44 Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440 Ω B．电饭煲消耗的电功率为1 555 W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 W C．1 min内电饭煲消耗的电能为6.6×104 J，洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103 J D．电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍 ‎【答案】C ‎◆典例二：(多选)下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数，不计其自身机械损耗．若该车在额定状态下以最大运行速度行驶，则(　　)‎ 自重 ‎40 kg 额定电压 ‎48 V 载重 ‎75 kg 额定电流 ‎12 A 最大行驶速度 ‎20 km/h 额定输出功率 ‎350 W A.电动机的输入功率为576 W B．电动机的内电阻为4 Ω C．该车获得的牵引力为104 N D．该车受到的阻力为63 N ‎【答案】AD ‎【解析】电动机的输入功率为P入＝UI＝48×12 W＝576 W，A正确；电动机的发热功率为Q＝I2r＝P入－P出，代入数据解得：r＝1.6 Ω，B错误；由v大＝20 km/h＝ m/s，根据P出＝Fv大解得F＝63 N，且当该车速度最大时，F＝f＝63 N，故C错误，D正确． 5.（2018盐城三模）电热水器金属内胆出水口加接一段曲长管道，在电热水器漏电且接地线失效时，能形成“防电墙”，保障人的安全．如图所示，当热水器漏电且接地线失效时，其金属内胆与大地间电压为220 V，由于曲长管道中水具有电阻(简称“隔电电阻”)，因而人体两端的电压不高于12 V，下列说法正确的是(　　)‎ A. 曲长管道应选用导电性能好的材料制成 B. 曲长管道应选用不易导电的材料制成 C. “隔电电阻”大于“人体电阻”，且两者串联 D. 热水器漏电且接地线失效时，“防电墙”使人体内无电流通过 ‎【参考答案】BC ‎6.（2018云南昭通五校联考）如图所示电路L1发光，L2，L3不亮，A1有读数，A2没有读数，则产生的故障应是（只有一处有故障）（ ）‎ A． 灯泡L1断路 B． 灯泡L2断路 C． 灯泡L2短路 D． 灯泡L3短路 ‎【参考答案】C ‎7.二极管具有单向导电性，当正极接电源正极(正接)时二极管导通(电流可以通过二极管，且二极管的阻值很小，可忽略)，当负极接电源正极(反接)时二极管截止(阻值很大，电流为零)。为了验证二极管的这一特性，将其接入如图13所示电路cd之间的D处，闭合开关时灯不亮。经初步检查各接线均牢固正确，为了确定电路故障的位置，四位同学各自进行了以下操作 操作步骤 现象 ‎1‎ S闭合，多用电表调至电压挡，红表笔接a，黑表笔分别接b、c、d、e 示数分别为0、0、6 V、6 V ‎2‎ S闭合，断开导线bc的c端，用c端分别接d、e、f 灯泡均亮 ‎3‎ S断开，多用电表调至欧姆挡，红表笔接c，黑表笔接d 指针有大角度偏转 ‎4‎ S断开，多用电表调至欧姆挡，红表笔接d，黑表笔接c 指针有微小偏转 图13‎ 由此可判断(　　)‎ A.同学1的操作说明故障在a、b之间 B.同学2的操作说明故障在b、c之间 C.根据同学1、3的操作即可判断故障的原因是二极管正、负极接错 D.根据同学2、4的操作即可判断故障的原因是二极管已损坏断开 ‎【参考答案】C ‎8.（2018浙江名校联考）如图是某品牌吊扇的相关参数，假设吊扇的吊杆下方的转盘与扇叶的总质量为 7 kg, 则吊扇（g=10m/s2） （ ）‎ A.吊扇的内电阻为880 Ω ‎ B.以额定功率工作时通过吊扇的电流为0.25 A C.正常工作时吊扇机械功率等于55 W D.正常工作时吊杆对转盘的拉力大于70 N ‎【参考答案】B ‎【命题意图】本题考查对吊扇铭牌数据的理解，意在考查运用电功率、能量守恒定律、牛顿运动定律等相关知识分析解决实际问题的能力。 ‎ ‎ (4)电阻R1消耗功率最大时，电源的效率 η1＝×100%＝25%‎ 滑动变阻器消耗的功率最大时，电源的效率：‎ η2＝×100%＝62.5%‎ 当电源输出功率最大时，电源的效率：‎ η3＝×100%＝50%.‎ ‎【点评】(1)在求最大功率时要分清是求电阻消耗的最大功率还是求电源的最大输出功率；‎ ‎(2)若求滑动变阻器R2消耗的最大功率可以将R1等效为电源的内阻，等效内阻r′＝r＋R1. ‎