(8)恒定电流——2025高考物理一轮复习易混易错专项复习
一、易错点分析
1. 电阻求解误区警示
(1)在分析图线时,要注意区分是I-U图线还是U -I图线。
(2)对线性元件;对非线性元件。
2. 电源输出功率的求解思路及方法
(1)当R向接近r阻值方向变化时,P出增大,当R向远离r阻值的方向变化时,P出减小。
(2)除最大输出功率以外,同一个输出功率P有两个外电阻值R1、R2与之对应(如图中水平虚线)。根据输出功率相等可推得R1、R2满足R1·R2=r2。
(3)在电路中同时有两个及以上用电器时,在讨论某个用电器获得最大功率时,应采用等效电源法,将用电器获得最大功率问题转化为电源最大输出功率的问题进行求解。
3. 求电源最大输出功率的常见误区
注意结论“当外电阻等于内电阻时,电源有最大输出功率”的适用条件为电源电动势及内阻恒定,若电源内阻可变,则上述结论不成立,应采用其他方法求解,如等效电源法等。
4. 电荷变化量求解误区警示
在含电容器电路中,当电路发生变化时,除了要判断和计算电容器两端的电压外,还必须要判断电容器极板上极性的变化,防止出现电容器先放电后反向充电的现象。若如此,则通过每根导线的电荷量等于始末状态电容器电量之和。
二、易错训练
1.如图甲所示的电路,其中电源电动势,内阻,定值电阻,已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的阻值的关系如图乙所示。则下列说法中正确的是( )
A.图乙中滑动变阻器的最大功率
B.图乙中
C.滑动变阻器消耗功率P最大时,定值电阻R消耗的功率也最大
D.调整滑动变阻器的阻值从最右端滑到最左端,电源的效率先增大后减少
2.如图所示为某控制电路的一部分,已知,如果电阻,,,则不可能为( )
A.12 V B.8 V C.6 V D.3 V
3.一段长为L、电阻为R的均匀电阻丝,把它拉成3L长的均匀细丝后,再切成等长的三段,则其中每一段电阻丝的阻值为( )
A.3R B.R C. D.
4.在如图所示的自动控制电路中,当开关S断开时,工作电路的情况是( )
A.灯亮,电动机转起来,电铃响 B.灯亮,电动机转起来,电铃不响
C.灯不亮,电动机不转,电铃响 D.灯亮,电动机不转,电铃响
5.LC振荡电路在测量、自动控制、无线电通信等领域有广泛应用。如图所示的LC振荡电路,某时刻线圈中磁场方向向下,且电路中的电流正在增加,下列说法正确的是( )
A.电路中的电流方向为顺时针由b到a
B.电容器下极板带正电
C.线圈L中的磁场能正在增强
D.电容器两极板间的电场强度正在增大
6.如图所示,滑动变阻器的总阻值为R,灯泡阻值为R且保持不变。闭合开关S后,滑动变阻器滑片P由a滑向b的过程中( )
A.灯泡变暗 B.电源的效率减小
C.电压表的示数增大 D.滑动变阻器的功率先减小后增大
7.某同学利用图甲所示的电路演示电容器的充、放电过程,先使开关S与1端相连,然后把开关S掷向2端,传感器将电流信息传入计算机,屏幕上显示出电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.图像中两阴影面积一定相等 B.放电过程中,电容器下极板带正电
C.减小R可以增大图像中两阴影面积 D.减小R可以延长充放电的时间
8.如图甲所示为一交变电压随时间变化的图像,每个周期内,前二分之一周期电压按正弦规律变化,后二分之一周期电压恒定。若将此交流电连接成如图乙所示的电路,电阻R阻值为50Ω,则( )
A.理想电压表读数为45V
B.理想电流表读数为0.8A
C.电阻R消耗的电功率为45W
D.电阻R在50秒内产生的热量为2020J
9.如图所示的LC振荡电路中,某时刻电流I的方向指向A板,且电流正在减小,下列说法正确的是( )
A.此时电容器正在放电
B.此时电容器上极板带正电,下极板带负电
C.此时电场能正在向磁场能转化
D.可以通过增大电容器两极板间的距离来增大振荡电路的频率
10.如图所示的电路,为定值电阻,为热敏电阻(温度升高,电阻减小),电源的电动势为E,内阻为r。闭合开关,当环境温度升高时,下列说法正确的有( )
A.电压表示数增大
B.电流表示数减小
C.有电流向下流过A点
D.电压表和电流表示数变化量之比保持不变
答案以及解析
1.答案:B
解析:A.由闭合电路欧姆定律的推论可知,当电源外电阻R等于内阻r时,输出功率最大,最大值为
把定值电阻看成电源内阻,由图乙可知,当
滑动变阻器消耗的功率最大,最大功率为
选项A错误;
B.滑动变阻器的阻值为时与阻值为时消耗的功率相等,有
解得
选项B正确;
C.当回路中电流最大时,即时定值电阻R消耗的功率最大,选项C错误;
D.电源的效率
调整滑动变阻器RP的阻值从最右端滑到最左端时,变大,则变大,电源的效率一直变大,选项D错误。
故选B。
2.答案:D
解析:由题图可知,输出的是下半部分电阻两端的电压,则可知,当两电阻均不接入时,;当只有接入时,输出电压;当只有接入时,输出电压;当两电阻均接入时,和并联部分的电阻,则,故选D。
3.答案:A
解析:根据电阻定律,有
①
把它拉成3L长的均匀细丝后,然后再切成等长的三段,则其中每一段电阻丝的长度不变,横截面积减小为,故
②
联立解得
故选:A.
4.答案:B
解析:由图可知这是用一个电磁继电器同时控制两个工作电路的自动控制装置,控制电路由电源、开关S和电磁铁组成,工作电路有两个,共用一个电源,开关S断开时,电磁铁中无电流没有磁性,弹簧把衔铁拉起,电灯和电动机组成的并联电路连通,电灯亮,电动机转动,电铃电路断开,电铃不响;开关S闭合时,电磁铁通电有磁性,吸下衔铁,使电铃电路连通,铃响,电灯和电动机电路断开,灯不亮,电动机不转。
故选B。
5.答案:C
解析:A.根据线圈中磁场的方向可判断线圈中电流方向为逆时针由a到b,故A错误;
BC.线圈中磁场方向向下,电路中的电流正在增加,则电场能正在向磁场能转化,电容器正在放电,线圈L中的磁场能正在增强,电容器上极板带正电,故B错误,C正确;
D.电容器正在放电,电容器两极板间的电场强度正在减小,故D错误。
故选C。
6.答案:B
解析:A.闭合开关S后,滑动变阻器滑片P由a滑向b的过程中,滑动变阻器接入电路的阻值减小,电路总电阻减小,电路总电流增大,灯泡变亮,故A错误;
B.电源的效率为
电路总电流增大,可知电源的效率减小,故B正确;
C.电路总电流增大,灯泡、电源内阻两端的电压增大,故滑动变阻器两端的电压减小,电压表的示数减小,故C错误;
D.将灯泡阻值看成等效电源内阻的一部分,当滑动变阻器的阻值等于灯泡阻值与电源内阻之和时,滑动变阻器的功率最大,由于滑动变阻器的总阻值等于灯泡阻值,则滑动变阻器的阻值小于灯泡阻值与电源内阻之和,滑动变阻器滑片P由a滑向b的过程中,滑动变阻器的功率一直减小,故D错误。
故选B。
7.答案:A
解析:A.图像面积表示电荷量,所以两阴影面积分别表示充放电电荷总量,一定相等,故A正确;
B.电容器下极板与电源负极相连,所以下极板带负电,故B错误;
C.电容器所带的电荷量,由于电源电动势不变,电容不变,所以减小电阻,只是增大了充电的电流,但电容器的电荷量不变,故C错误;
D.充电过程中,减小R可缩短充电时间,放电过程中,电阻是负载,减小R可缩短放电时间,故D错误。
故选A。
8.答案:A
解析:A.设交流电电压有效值为U,根据有效值定义可得
解得
故A正确;
BCD.由A选项知,理想电流表读数为
电阻R消耗的电功率为
电阻R在50秒内产生的热量为
故BCD错误。
故选A。
9.答案:BD
解析:ABC.因为某时刻电流I的方向指向A板,且电流正在减小,则此时电容器正在充电,此时电容器上极板带正电,下极板带负电,此时磁场能正在向电场能转化,选项AC错误,B正确;
D.根据
和
增大电容器两极板间的距离,电容器电容减小,则振荡电路的频率增大,选项D正确。
故选BD。
10.答案:CD
解析:AB、环境温度升高时,减小,总电阻减小,两端电压减小,干路电流增大,故AB错误;
C.电容器两端电压减小,放电,下极板的正电荷减少,电流向下流过A电,故C正确;
D.电压表的示数为:,则得电压表和电流表的示数变化量之比为:,保持不变,故D正确;
故选:CD。