高三物理二轮复习讲义：专题六 直流电路讲义.doc

专题六 直流电路专题【学习目标】1能应用欧姆定律、闭合电路欧姆定律对有关电路问题进行分析与计算2能结合能量守恒定律和电路的规律分析非纯电阻电路的问题【重点例析】L4L质子源v1 v2例1来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为800kV的直线加速器加速，形成电流强度为1mA的细柱形质子流。已知质子电荷e=1.60×10-19C，这束质子流每秒打到靶上的质子数为_。假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距L和4L的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为n1和n2，则n1n2=_ 。【变式】在长度为l、横截面积为S，单位体积内自由电子数为n的均匀导体两端加上电压U，于是导体中有匀强电场产生，在导体内移动的自由电子(-e)受匀强电场作用加速而和做热运动的阳离子碰撞而减速，这样边反复进行边向前移动，可以认为阻碍电子运动的阻力大小与电子移动的平均速度v成正比，其大小可以表示成kv(k是常数)。(1)电场力和碰撞的阻力相平衡时，导体中电子的速率v成为一定值，这时v为 （ ）A. B. C. D.(2)设自由电子在导体中以一定速率v运动时，该导体中所流过的电流是_。例2如图所示，当滑动变阻器的滑动片P向上端移动时，判断电路中的电压表、电流表的示数如何变化？【变式】如图所示,电路中电源的电动势为E、内电阻为r,开关S闭合后,当滑动变阻器的滑片P从滑动变阻器R的中点位置向左滑动时,小灯泡L1、L2、L3的亮度变化情况是（ ）AL1灯变亮,L2灯变暗,L3灯变亮BL1灯变暗,L2灯变亮,L3灯变暗CL1、L2两灯都变亮,L3灯变暗 DL1、L2两灯都变暗,L3灯变亮例3如图所示，图中电源电动势E=10V，C1=C2=30F，R1=4.0, R2=6.0,电源内阻可忽略。先闭合电键K，待电路稳定后，再将K断开，则断开K后流过电阻R1的电量为多少？R1 R3R2【变式】如图电路中，电源内阻不计，为使电容器的带电量增大，可采取以下哪些方法（ ） A增大R1 B增大R2 C增大R3 D减小R1SRPBAmk12例4应变式加速度计作为测物体加速度的仪器，已被广泛应用于飞机、潜艇、导弹、航天器等装置的制导中如图所示是原理图，支架A、B固定在待测系统上，滑块穿在A、B间的水平光滑杆上，并用轻弹簧固接于支架A上，其下端的滑动臂可在滑动变阻器上自由滑动，随着系统沿着水平方向做变速运动，滑块相对于支架发生位移，并通过电路转换为电信号，从1、2两接线柱输出已知滑块的质量为m，弹簧的劲度系数为k,电源电动势为E，内电阻为r，滑动变阻器总阻值R=4r，有效总长度为L当待测系统静止时，滑动臂P位于滑动变阻器的中点，且1、2两接线柱输出的电压U0=0.4E取AB方向为参考正方向（1）写出待测系统沿A、B方向做变速运动时的加速度与1、2两接线柱间的输出电压U的关系式（2）确定该“加速度计”的测量范围【变式】如图所示是某同学在科技活动中自制的利用电压表的示数来指示物体的质量的电子秤原理图托盘与电阻可忽略的弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计，滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接，当托盘中没有放物体时，电压表示数为零设变阻器总电阻为R，总长度为l，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻阻值为R0，弹簧劲度系数为k，不计一切摩擦和其它阻力，电压表为理想电表试推导出电压表示数Ux与所称物体的质量m的关系式，并说明表盘上表示质量的刻度是否均匀。例5微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3V的电压时，通过的电流为0.3A，此时电动机不转，当加在电动机两端的电压为2.0V时，电流为0.8A，这时电动机正常工作，则吸尘器的效率为多少？【变式】抽油烟机是现代厨卫不可缺少的用具，下表是“惠康牌”家用抽油烟机说明书中的主要技术参数表用多用表测量得其中一只电动机的线圈电阻R=90若保险丝的熔断电流是保险丝允许通过的电流的1.5倍，启动时电动机当作纯电阻处理，则：（1） 这种抽油烟机保险丝的熔断电流不得低于多少?额定电压(两电机、照明灯)AC220V 50Hz额定输入功率2×185W抽排风量(两电机同时工作)15m3/min风压(两电机同时工作)300Pa照明灯40W排烟管内径150mm（2）两电动机每分钟消耗的电能为多少？ （3）两电动机每分钟所做的有用功是多少？（4）这种油烟机的机械效率是多少？（参数表：如右图）专题六 直流电路专题（参考答案）【重点例析】例1.【点拨】（1）正确把握电流强度的概念 I=Q/t，其中Q=ne；（2）理解电流的微观表达式I=neSv，当电流I一定时，n与v成反比。【解析】由电流的定义式，有，所以每秒打到靶上的质子数为个。设所取质子流段长度为l，其中的质子数为n个，由 得，由于各处电流相同，所以 ，又 故【点评】灵活应用电流的微观表达式是解决这类问题的关键。【变式】答案：(1)据题意可得kv=eE，其中E=，因此v=；(2)据电流微观表达式I=neSv，可得I=例2【点拨】先正确认识电路结构及各电表所测内容，然后利用闭合电路欧姆定律判断主干上的一些物理量的变化，再判断各支路物理量的变化。【解析】电表A测量R3中的电流，电表V2测量R2和R3并联的电压，电表V1测量路端电压。P向上滑，R3的有效电阻增大，外电阻R外增大，根据闭合电路欧姆定律：干路电流I减小，路端电压U增大，故V1示数增大；由I减小，知内电压U/和R1的端电压UR1减小，由U外增大知R2和R3并联的电压U2增大，故V2示数增大；由V2示数增大知通过R2的电流I2增大，而干路电流I减小，所以R3中的电流减小，即A示数减小。【点评】对动态电路的分析，应先由局部的变化推出总电流的变化、路端电压的变化，再由此分析对其它各部分电路产生的影响【变式】答案：A例3【点拨】辨析电路，明确两电容器在电建K断开前后两端的电压，再确定两电容器的充放电情况。【解析】当K闭合，待电路稳定后，电容器C1与R2并联、C2被短路，C1、C2分别充得的电量为： C Q20=0当K断开，待电路稳定后，电容C1和C2分别充得的电量为： Q1=C1E=3×10-4C, Q2=C2E=3×10-4C故断开K后流过电阻R1的电量为：C【点评】正确认识含容电路的电路结构，掌握含容电路的特点电路稳定时电容器所在支路相当于断路。【变式】解析：由于在直流电路中稳定后电容器相当于断路，因此R3上无电流，电容器相当于和R2并联。为使电容器的带电量增大，根据QCU，应增大电容器C两端的电压。分析电路中的电压分配。只有增大R2或减小R1才能增大R2两端的电压（即电容器C两端的电压），从而增大电容器C的带电量。改变R3不能改变电容器的带电量。答案：BD例4【点拨】闭合电路中电流不变，1、2两接线柱输出的电压指滑动片P左端部分电阻上的电压。待测系统做变速运动时，滑块在弹簧弹力作用下跟随做同样的变速运动。【解析】（1）设待测系统有向右的加速度a，此时弹簧被压缩了x ，电压表示数为U。.由牛顿第二定律，有： kx=ma 由欧姆定律，有： U0-U=ER/ / (R+r) 其中： R/= xR/L=4rx/L 所以 a=5kL (U0-U) / 4mE（2）当滑块位于最左端时：U=0，am=5 kL U0 / 4mE=kL/2m当滑块位于最右端时：U= ER/ (R+r)=0.8E，am/ =- kL / 2m所以加速度计的测量范围为：- kL / 2m kL / 2m【点评】这是电路与力学综合问题，解决此题的关键是找准该题的切入点弹簧形变量与电阻变化的关系，进而确定确定形变量与电压表示数的关系。【变式】解析：平衡时 mg=kx ，电压表所测部分电阻值Rx=xR/l=mgR/kl 所以 因为Ux与m成正比，所以刻度盘表示质量的刻度均分。例5【点拨】电动机不转，说明电动机无机械能输出，此时电动机可视为纯电阻元件；电动机正常工作时，消耗的电能等于转化为机械能部分和产生的热能之和。【解析】设电动机内阻为r，当加U1=0.3V电压时，它消耗的电能全部转化为热能， 则 r=U1/I1=1当加U2=2.0V电压时，电动机正常工作总功率 P0= I2U2=0.8×2.01.6W电动机内阻热功率 Pr=I22r=0.82×1= 0.64 W所以电动机的效率为=（P0- Pr）/P=60 。【点评】正确理解含机（电动机）电路的特点：输入功率=转化成机械能的功率+转化成内能的功率【变式】解析：（1）电动机启动时通过的电流大于正常工作时的电流，所以保险丝的熔断电流应以启动时通过的电流来确定 所以保险丝的熔断电流至少为 （2）两电动机每分钟消耗的电能 E=2Pt=2.22×104J （3）电动机所做的有用功是用于排风的，故两电动机每分钟所做的有用功为 （4）该抽油烟机的效率