2020年高考物理热点题型归纳与精讲-专题21 电学基本规律的应用
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目录
热点题型一 电路的动态分析 .................................................................................................................................. 1
阻值变化下的动态分析 ...................................................................................................................................... 2 电路结构变化下的动态分析 .............................................................................................................................. 4 含容电路的动态分析 .......................................................................................................................................... 4 电路故障的分析 .................................................................................................................................................. 6 热点题型二 对闭合电路欧姆定律的理解和应用 .................................................................................................... 7
闭合电路欧姆定律的计算 .................................................................................................................................. 7 电源与电阻U－I图象的对比 ............................................................................................................................ 8 热点三 电功 电功率 电热 热功率 .................................................................................................................. 9 热点题型四 电源的功率和效率 .............................................................................................................................. 11
电源输出功率的极值问题的处理方法 ............................................................................................................ 12 【题型演练】 ............................................................................................................................................................ 14
【题型归纳】
热点题型一 电路的动态分析 1．解决电路动态变化的基本思路
“先总后分”——先判断总电阻和总电流如何变化． “先干后支”——先分析干路部分，再分析支路部分．
“先定后变”——先分析定值电阻所在支路，再分析阻值变化的支路． 2．电路动态分析的方法
(1)程序法：基本思路是“部分→整体→部分”．即
1
(2)极限法：因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论．
(3)串反并同法：“串反”是指某一电阻增大(或减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(或增大)．“并同”是指某一电阻增大(或减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(或减小)． 3．分析含容电路应注意的两点
(1)电路稳定后，电容器所在支路电阻无电压降，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压．在电路稳定后，与电容器串联的电阻阻值变化，不影响电路中其他电表示数和灯泡亮度．
(2)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，电荷量增大；如果电容器两端电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电，电荷量减小． 4．电路故障问题的分析方法与技巧 (1)故障特点
①断路特点：表现为电路中的两点间电压不为零而电流为零，并且这两点与电源的连接部分没有断点． ②短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为有电流通过电路但其两端电压为零． (2)检查方法
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欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处是断路，当测量值很小或为零时，表示该处是短路．在运用欧姆表检测时，电路一定要切断电源．
③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．在运用电流表检测时，要注意电流表的极性和量程．
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． 阻值变化下的动态分析
【例1】．(多选)(2019·上海杨浦区模拟)如图所示的电路中，E为电源电动势，r为电源内阻，R1和R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器．当R2的滑片在ab的中点时合上开关S，此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U.现将R2的滑片向a端移动，则下列说法正确的是( )
2
A．电源的总功率减小 B．R3消耗的功率增大 C．I1增大，I2减小，U增大 D．I1减小，I2不变，U减小 【答案】AC.
【解析】法一：程序法
将滑动变阻器的滑片向a端移动，滑动变阻器接入电路中的电阻增大，电路中的总电阻增大，电路中的总电流I减小，电源的总功率P＝EI减小，R3消耗的功率P3＝I2R3减小，选项A正确，B错误；电路中的总电流减小，由U＝E－Ir知电源的路端电压U增大，R1、R2并联部分的总电阻增大，电压增大，通过R1的电流I1增大，而总电流I减小，则通过R2的电流I2减小，选项C正确，D错误． 法二：串反并同法
将滑动变阻器的滑片向a端移动，滑动变阻器接入电路中的电阻增大，与其串联的电流表A2的示数减小，与其间接串联的电源的总功率、R3消耗的功率均减小，A正确，B错误；与其间接并联的电流表A1、电压表V的示数均增大，C正确，D错误．
【变式】(多选)(2019·大连模拟)在如图所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E、内电阻为r，R1、 R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，动的过程中，下列说法中正确的是
、
为理想电流表和电压表．在滑动变阻器滑片P自a端向b端滑
( )
A．电压表示数减小 B．电流表示数增大 C．电阻R2消耗的功率增大 D．a点的电势降低 【答案】 BD
【解析】 基础解法(程序法)：P由a端向b端滑动，其阻值减小，则总电阻减小，总电流增大，电阻R1两端电压增大，电压表示数变大，A错误；电阻R2两端的电压U2＝E－I总(R1＋r)，I总增大，则U2减小，I2＝U2
，I减小，电流表的示数IA＝I总－I2增大，B正确；由P2＝I22R2知P2减小，C错误；Uab＝φa－φb＝φa＝R22
3
U2，故φa降低，D正确．
能力解法一(结论法)：由于R3减小，R2与R3并联，则U2、I2均减小，而P2＝I22R2，知P2减小，C错误；Uab＝U2＝φa－φb＝φa减小，D正确；因为R1间接与R3串联，故I1、U1均增大，故电压表示数增大，A错误；根据IA＝I1－I2知IA增大，B正确．
能力解法二(极限法)：设滑片P滑至b点，则R3＝0，φa＝φb＝0，D正确；R2上电压为零，则功率也为零，C错误；当R3＝0时，总电阻最小，总电流最大，R1上电压最大，故A错误；由于IA＝I1－I2，此时I1最大，I2＝0最小，故IA最大，B正确． 电路结构变化下的动态分析
【例2】. (2019·安徽“江南”十校联考)如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为R，L1和L2为相同的灯泡，每个灯泡的电阻和定值电阻的阻值均为R，电压表为理想电表，S为单刀双掷开关，当开关由1位置打到2位置时，下列说法中正确的是( )
A．电压表读数将变小 B．L1亮度不变，L2将变暗
C．L1将变亮，L2将变暗 D．电源内阻的发热功率将变小 【答案】A.
3
R233
【解析】开关在位置1时，外电路总电阻R总＝R，电压表示数U＝E＝E，同理，每个灯泡两端的
235
R＋R214E22
电压U1＝U2＝E，电源内阻的发热功率为P热＝＝，开关在位置2时，外电路总电阻R′总＝R，电
5R25R323?2?R3?5E?212
压表示数U′＝E＝E，灯泡L1的电压U′1＝E，L2的电压U′2＝E，电源内阻的发热功率为P′热＝
2555RR＋R39E2＝，综上所述，电压表读数变小，故A正确；L1亮度不变，L2将变亮，故B、C错误；电源内阻的发热25R功率将变大，故D错误． 含容电路的动态分析
4
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2
【例3】．(2019·石家庄模拟)在如图所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E、内电阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C为电容器，A、V为理想电流表和电压表．在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，下列说法中正确的是( )
A．电压表示数变小 B．电流表示数变小 C．电容器C所带电荷量增多 D．a点的电势降低 【答案】D.
【解析】在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻 减小，干路电流I增大，电阻R1两端电压增大，则电压表示数变大．电阻R2两端的电压U2＝E－I(R1＋r)， I增大，则U2变小，电容器两板间电压变小，其带电荷量减小．根据外电路中顺着电流方向，电势降低， 可知a点的电势大于零．a点的电势等于R2两端的电压，U2变小，则a点的电势降低，通过R2的电流I2 减小，通过电流表的电流IA＝I－I2，I增大，I2减小，则IA增大，即电流表示数变大，A、B、C错误，D 正确．
【变式】如图所示，电源电动势为E，内阻为r，闭合开关S，不考虑灯丝电阻随温度的变化，电流表、电 压表均为理想电表，当滑动变阻器的滑片由左端向右端滑动时，下列说法正确的是( )
A．电流表读数减小，小灯泡L1变暗 B．电压表读数变大 C．电流表读数增大，小灯泡L2变暗 D．电容器所带电荷量增大 【答案】B
【解析】将滑动变阻器的滑片由左端向右端滑动时，变阻器接入电路的电阻增大，其与小灯泡L1并联的电阻增大，外电路总电阻增大，电流表读数减小，小灯泡L2变暗，路端电压U＝E－Ir增大，电压表的读数变大，选项B正确，C错误；小灯泡L1两端的电压U1＝E－I(r＋R2)增大，通过小灯泡L1的电流变大，小灯泡L1变亮，选项A错误；通过小灯泡L2的电流减小，小灯泡L2两端电压变小，与小灯泡L2并联的电容器两端电压减小，由Q＝CU可得电容器所带电荷量减少，选项D错误．
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2020年高考物理热点题型归纳与精讲(含2019真题)-专题21 电学基本规律的应用
