專題18電學(xué)基本規(guī)律的應(yīng)用

題型一歐姆定律及電阻定律的理解.....................................................1

題型二電功、電功率、旦熱及熱功率在兩種電路中的應(yīng)用...............................3

題型三電路中的功率及效率問題.......................................................6

題型四對電源U-I圖像的理解和應(yīng)用...................................................9

題型五含電容器電路的分析..........................................................12

題型六電路的動態(tài)分析...............................................................14

題型七電路故障分析.................................................................17

題型一歐姆定律及電阻定律的理解

（1）歐姆定律（部分電路）

①伏安特性曲線

/|B'斜率代表+

/Xit的阻值倒數(shù)

白"￡怒/）、&=}*不，不等于圖線在該

片二;-------7/點切線的斜率

/-U圖像（伏安特性曲線）

q

②電流的三個表達(dá)式：（i）/=f（定義式）；（ii）/=I（決定式，歐姆定律）；（iii）/=〃eS,（微觀決定式）

（2）電阻定律

表達(dá)式：R=p（（決定式）；電阻定義式：

1.如圖所示，一塊均勻的長方體樣品，長為小寬為b,厚為c。電流沿A8方向時測得樣品的電

阻為R則（)

A.樣品的電阻率。=詈

B.樣品的電阻率p=M

C.若電流沿CO方向，樣品的電阻*=與/?

a2

D.若電流沿CO方向，樣品的電阻

a2

2.一根長為L、橫截面積為5的金屬棒，電阻率為"，棒內(nèi)單位體積自由電子數(shù)為〃，電子的質(zhì)

量為電荷量為e。在棒兩端加上恒定的電壓時，棒內(nèi)產(chǎn)生電流，自由電子定向移動的平均

速率為v,則金屬棒兩端的電勢差為（）

Dmv^Sn

A.pnevLD.-------------D.發(fā)

e

3.將橫截面相同、材料不同的兩段導(dǎo)體人、人無縫連接成一段導(dǎo)體，總長度為LOOm，接入圖甲

電路。閉合開關(guān)S,滑片P從M端滑到N端，理想電壓表讀數(shù)U隨滑片P的滑動距離x的變

化關(guān)系如圖乙，則導(dǎo)體k、G的電阻率之比約為（）

圖甲

A.2:3B.2:1C.5:3D.1:3

4.將內(nèi)阻為r的電動機(jī)和阻值為R的電爐，分別接入電壓為Uo的穩(wěn)壓電源兩端，兩用電器都正常

工作，且流經(jīng)用電瑞的電流都為/o。電爐的伏安特性曲線如圖所示，則以下說法正確的是

A.r<答R>?B.R*

*010zozo

c.「嚀;R琮

5.某一導(dǎo)體的伏安特性曲線如圖中AB段(曲線)所示，關(guān)于導(dǎo)體的電阻，以下說法正確的是

A.8點的電阻為12Q

B.8點的電阻為40。

C.導(dǎo)體的電阻因溫度的影響改變了1(1

D.導(dǎo)體的電阻因溫度的影響改變了9。

題型二電功、電功率、電熱及熱功率在兩種電路中的應(yīng)用

I.電功

(1)定義：導(dǎo)體中的恒定電場對自由電荷的電場力做的功.

(2)公式：(適用于任何電路).

(3)電流做功的實質(zhì)：電能轉(zhuǎn)化成其他形式能的過程.

2.電功率

(1)定義：單位時間內(nèi)電流所做的功，表示電流做功的快慢.

IV

(2)公式：戶=亍=必適用于任何電路).

3.焦耳定律

(1)電熱：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通電時間成正比.

(2)公式：Q=FRt.

4.電功率P=/U和熱功率的應(yīng)用

(1)不論是純電阻還是非純電阻，電流的電功率均為產(chǎn)電=口，熱功率均為P熱=/2R.

[ft

(2)對于純電阻而言：P電=P楞=IU=PR=~^.

態(tài)；當(dāng)鍋內(nèi)工作壓強達(dá)80kPa時，Si自動斷開，進(jìn)入保壓狀態(tài)，當(dāng)鍋內(nèi)工作壓強降至60kPa

時，Si又會自動閉合；當(dāng)保壓狀態(tài)結(jié)束，飯就熟了，S自動接到。，減壓進(jìn)入保溫狀態(tài)。電壓力

鍋煮飯時，在正常加熱升壓和保壓狀態(tài)共耗電0.25kW-h,下列說法正確的是（）

A.電壓力鍋煮飯時，鍋內(nèi)氣壓增大液體沸點降低

B.當(dāng)鍋內(nèi)工作壓強為40kPa時，電壓力鍋一定處于升壓狀態(tài)

C.電壓力鍋煮飯時，在正常加熱升壓和保壓狀態(tài)&的工作時間是18min

D.電壓力鍋正常工作時的最大電流是5A

9.下表是某電動汽車的主要參數(shù)，下列說法正確的是（）

空車質(zhì)量800kg

電池能量60kW?h

標(biāo)準(zhǔn)承載200kg

標(biāo)準(zhǔn)承載下的最大續(xù)航200km

所受阻力與汽車總重比值0.08

A.工作時，電動汽車的電動機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電池的化學(xué)能

B.標(biāo)準(zhǔn)承我下，電動汽車以36km/h的速度勻速行?駛20mm,消耗電能9.6X10今

C.標(biāo)準(zhǔn)承載下，該電池在使用時的能量轉(zhuǎn)化效率為27%

D.標(biāo)準(zhǔn)承載下，汽車以72km/h的速度勻速行駛，汽車電動機(jī)輸出功率為16kW

10.電容器儲能已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電動汽車，風(fēng)光發(fā)電儲能，電力系統(tǒng)中電能質(zhì)量調(diào)節(jié)。電容器儲能

的原理是，當(dāng)甩容器充電后，所帶電荷量為Q,兩極板間的電勢差為”則板間儲存了電能。

如圖是電容為C的電容器兩極板間電勢差〃和所帶電荷量q的圖像，則（）

A.該電容器的電容C隨電荷量夕增大而增大

B.圖像中直線的斜率等于該電容器電容C

C.電源對該電容器充電為Q時，電源對該電容器做的功為QU

D.電源對該電容器充電為。時.，該電容器儲存的電能為嗎

題型三電路中的功率及效率問題

I.電源的總功率

⑴任意電路：P怠=IE=/U外+JU內(nèi)=P出+尸內(nèi).

P2

(2)純電阻電路：P總=-依+/)=3■「.

N十r

2.電源內(nèi)部消耗的功率：入=Ef=g=P&-P出.

3.電源的輸出功率

(1)任意電路：P^=1U=IE-l2r=-P^.

(2)純電阻電路：P^=FR=晟:『=.

—rr+"

(3)純電阻電路中輸出功率隨R的變化關(guān)系

p2

①當(dāng)R=r時，電源的輸出功率最大為幾十力

②當(dāng)R＞巾t，隨著R的增大輸出功率越來越小.

③當(dāng)/?＜麗，隨著R的增大輸出功率越來越大.

④當(dāng)時，每個輸出功率對應(yīng)兩個外電阻Q和R2,且RR2=，.

⑤P；：：與R的關(guān)系如圖所示.

4.電源的效率

⑴任意電路：/尸片“100%=2100%.

（2）純電阻電路：ri=^7-x100%=—x100%

]+（

?十/?

因此在純電阻電路中R越大，4越大；當(dāng)R=r時，電源有最大輸出功率，效率僅為50%.

11.如圖所示.電路中電源電動勢為用內(nèi)阻為八Ro.也為定值電阻.Q為光敏電阻.其阻值隨

光照強度的增加而減小。若照射光敏電阻的光照強度減弱，電壓表示數(shù)的變化量絕對值為

△U,電流表示數(shù)的變化量絕對值為△/,兩電表均為理想電表。卜列說法正確的是（）

A.電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變小

B?了二丁

C.有從右向左的電流流過七

D.扁的功率變小，電源的輸出功率也變小

12.如圖甲所示是光電計數(shù)器的工作示意圖，其中A是發(fā)光儀器，4是傳送帶上的物品，燈為光敏

電阻（有光照時電阻為2Q,無光照時電阻為223Q）,電為定值電阻，阻值未知，電源內(nèi)阻為

2Q：如圖乙所示是輸出電信號與時間的關(guān)系。若傳送帶始終勻速運動，兩個相鄰工件的中心

間距為0.2m,則（）

A.當(dāng)有光照射治時，信號輸出電壓一定為高壓

B.當(dāng)無光照射此時，電源的輸出效率一定變大

C.傳送帶勻速運動的速度I；=0.2m/s

D.當(dāng)&=30。時，/?2兩端電壓的最大值和最小值的差最小

13.如圖所示的電路中，電源電動勢￡和內(nèi)阻”亙定不變，Ro為定值電阻。閉合開關(guān)S后，滑動變

阻器的滑片從右端逐漸向左端滑動的過程中，下列說法正確的是（）

A.路端電壓保持不變

B.電源的效率逐漸降低

C.電源的輸出功率一定逐漸增大

D.滑動變阻器的功率定先增大后減小

14.硅光電池是一種太陽能電池，具有低碳環(huán)保的優(yōu)點。如圖所示，圖線Q是該電池在某光照強度

下路端電壓U和電流/的關(guān)系圖像，圖線力是某電阻R的U-/圖像。在同等光照強度下，當(dāng)它們

組成閉合回路時，下列說法正確的是（）

B.電池的內(nèi)阻丁=經(jīng)棄

C.電池的效率為q=^x100%

U3

D.硅光電池的內(nèi)阻消耗的熱功率R=（72/i-UJ2

15.如圖所示電路中，電源電動勢E=8V,內(nèi)阻r=lQ,定值電阻&=9C,R2=1011,R2=

5C：滑動變阻器&的取值范圍為0?15Q。閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使也取不同

的阻值接入電路，則下列說法正確的是（）

R?

n——a-----------￡2_,

I4與

-----------'I----------<<------------

E,r-----S

A./?4=0時，定值電阻&消耗的功率最大，為2W

B.&=5。時，電源內(nèi)阻消耗的功率最小，為0.5W

C.&=1。。時，心消耗的功率最大，為04W

D./?4=15。時，電源的效率最高，為90%

題型四對電源UJ圖像的理解和應(yīng)用

物理意義

圖象上的特征

電源U-/圖象電阻U—/圖象

KU

/,

圖形

u/

圖象表述的物理量變化電源的路端電壓隨電路電流的變化關(guān)電阻兩端電壓隨電阻中的電流

關(guān)系系的變化關(guān)系

與縱軸交點表示電源電動勢上,與橫軸

過坐標(biāo)軸原點，表示沒有電壓時

圖線與坐標(biāo)軸交點F

交點表示短路電流：電流為零

圖線上每一點坐標(biāo)的乘

表示電源的輸出功率表示電阻消耗的蚊率

積U/

圖線上每一點對應(yīng)的U、表示外電阻的大小，不同點對應(yīng)的外每一點對應(yīng)的比值均等大，表示

/比值電阻大小不同此電阻的大小不變

圖線斜率的

內(nèi)電阻「電阻大小

絕對值大小

16.在物理學(xué)中，圖像承載著豐富的信息，以下圖像的坐標(biāo)軸單位均為國際單位制，則（）

uF

A.圖A描述的是電源路端電壓與電源總電流的關(guān)系圖線，則該圖線與縱坐標(biāo)的交點表示電源

電動勢大小

B.圖B表示物體運動的圖像，則該圖線的斜率表示物體運動的加速度大小

C.圖C描述的是某電阻的伏安特性曲線，其中。點的切線斜率表示該狀態(tài)下阻值的倒數(shù)值

D.圖D表示某做直線運動物體的合外力隨位移的變化關(guān)系，則圖中三角形面枳大小表示該物

體對應(yīng)運動過程中動量變化的大小

17.如圖1所示的電路中，燈為滑動變阻器，為定值電阻，電流表、電壓表均為理想電表。改

變滑動變阻器心的滑片位置，兩電壓表的示數(shù)隨電流變化的圖線a,圖線b分別畫在圖2所示

的坐標(biāo)系中。下列選項正確的是（）

圖1圖2

A.滑片向右滑動，％示數(shù)變大3.圖線a對應(yīng)電壓表Vi

C.定值電阻為4c3.電源內(nèi)阻為2Q

在如圖甲所示的電路中，定值電阻&

18.=4Q、R2=50,電容器的電容C=30"，電源路端電

壓U隨總電流/的變化關(guān)系如圖乙所示?，F(xiàn)閉合開關(guān)S,則電路穩(wěn)定后（）

~~lIT1AUN

R\&

￡_1ioL

——>//A

05

A.電源的內(nèi)阻為2。

B.電源的效率為75%

C.電容器所帶電荷量為15X10-4C

D.若增大電容器兩極板間的距離，電容器內(nèi)部的場強不變

19.某物理興趣小組的同學(xué)從一款電子產(chǎn)品中拆下一個特殊電池，用如圖甲所示的電路測量該電池

的電動勢和內(nèi)阻，其中R/是阻值已知的定值電阻，電流表內(nèi)阻尺八=9用。改變電阻箱的阻值

R，測得幾組電流表的讀數(shù)人做出;—R圖線如圖乙所示.圖線的斜率為左，截距為〃，則該電

池的電動勢和內(nèi)阻分別為（）

20.在一次分組實驗的教學(xué)活動中，某小組用如圖甲所示電路做實驗，電路中R/是滑動變阻器,

R2是定值電阻，滑動變阻器的滑片從左端往右滑動，分別記錄多組電流表和電壓表的示數(shù)，用

這些數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點作圖，得到的U-/圖像如圖乙中的AB所示，下列說法中正確的是

A.&的最大阻值為20。B.&的阻值為5c

C.電源電動勢為2VD.電源內(nèi)阻為5Q

題型五含電容器電路的分析

I.電路的簡化：不分析電容器的充、放電過程時，把電容器所處的支路視為斷路，簡化電路時可以

去掉，求電荷量時再在相應(yīng)位置補上.

2.電路穩(wěn)定時電容器的處理方法：電路穩(wěn)定后，與電容器串聯(lián)的電路中沒有電流，同支路的電阻相

當(dāng)于導(dǎo)線，即電阻不起降低電壓的作用，與電容器串聯(lián)的電阻視為等勢體.電容器的電壓為與之并

聯(lián)的電阻兩端的電壓.

3.電容器所帶電荷量的變化的計算：（1）如果變化前后極板帶電的電性相同，那么通過所連導(dǎo)線的電

荷量等于初、末狀態(tài)電容器所帶電荷量之差；（2）如果變化前后極板帶甩的電性相反，那么通過所連

導(dǎo)線的電荷量等于初、末狀態(tài)電容器所帶電荷量之和.

21.如圖所示的電路由電源（電動勢為E,內(nèi)阻為r）,定值電阻&、R3,光敏電阻￡（光照越強，

電阻越小）和電容器。連接而成，平行板電容器的極板水平放置，P點為極板間的一點，B板

接地。當(dāng)開關(guān)S閉合，并且無光照射光敏電阻8時，％=此時一帶電液滴恰好靜止在P

點。一段時間內(nèi)光照強度極緩慢地增強的過程中，下列說法正確的是（）

A.液滴向下運動B.此段時間內(nèi)，通過飛的總電荷量為0

C.8的熱功率減小D.P點的電勢升高

22.如圖所示，電源電動勢為￡,內(nèi)阻為小定值電阻阻值為心，且扁＞廠，電路中的%、%均為

總阻值一定的滑動變阻器，&為光敏電阻（其電阻隨光照強度增大而減小）。當(dāng)電鍵S閉合

時，電容器中一帶電微粒恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法正確的是（）

A.只逐漸增大&的光照強度，穩(wěn)定后電源的輸出功率減小

B.只逐漸增大電容器極板的距離，電阻的中有向上的電流流過

C.只調(diào)節(jié)滑動變阻器心的滑片P2向下端移動時，帶點微粒向下移動

D.只調(diào)節(jié)滑動變阻器&的滑動端K向下端移動時，電壓表示數(shù)不變

23.在如圖甲所示的電路中，定值電阻。&=5C,電容器的電容C=3pF,電源路端電壓U

隨總電流/的變化關(guān)系如圖乙所示?，F(xiàn)閉合開關(guān)S,則電路穩(wěn)定后（）

A.電源的內(nèi)阻為2。

B.電源的效率為75%

C.電容器所帶電荷量為1.5x10氣

D.若增大電容器兩極板間的距離，電容器內(nèi)部的場強不變

24.如圖所示，電源電動勢￡=1.5V,內(nèi)阻不計，滑動變阻器燈的最大阻值為2。，兩定值電阻

出、角的阻值均為1。，目容器C的電容為3〃F。初始時治的滑片置于最上端，開關(guān)S擲于。

A.當(dāng)自的滑片向下移動時，&兩端的電壓減小

B.移動匕的滑片過程中，&消耗的最大功率為1.125W

C.開關(guān)從。擲向/?,流過/?3的電流方向由d到。

D.開關(guān)從〃擲向〃，流過心的電荷量為4.5X10-6C

25.如圖所示，電路中的電源電動勢為E,內(nèi)阻忽略不計，定值電阻Z?2=4C,Z?3=2C，R4=ID.

閉合開關(guān)S,當(dāng)電阻箱凡接入電路的阻值為2。時，一帶電微粒恰好懸浮于電容器C兩板的正

中間位置，已知帶電微粒的質(zhì)量為〃?，電容器。兩極板間的距離為止重力加速度為g，電源

負(fù)極接地，則下列說法正確的是（）

c<

小丁凡

HI----------1L

~°s-------------

En

A.帶電微粒帶負(fù)電荷

B.帶電微粒的電荷量大小為修

C.帶電微粒的電勢能為鬻

D.減小電阻箱8接入電路的阻值，懸浮的帶電微粒會向下移動

題型六電路的動態(tài)分析

/=￡+F只適用于純電阻電路

閉合電路歐姆定律的公式々K~rr

E=U外+U內(nèi)適用于任何電路

2.路端電壓U與電流/的關(guān)系

R°ki

(1)關(guān)系式：U=E-Ir.

(2)U—/圖象如圖1所示.

①當(dāng)電路斷路即1=0時，縱坐標(biāo)的截距為電源電動勢.

②當(dāng)外電路短路即U=0時，橫坐標(biāo)的截距為短路電流.

③圖線的斜率的絕對值為電源的內(nèi)阻.

3.電路動態(tài)分析的方法

⑴程序法：電路結(jié)構(gòu)的變化TR的變化T&，.的變化T%的變化—U熠的變化-固定支路

并聯(lián)分流/

一變化支路

串聯(lián)分壓U

(2)極限法：即因滑動變阻器滑片滑動引起的電路變化問題，可將滑動變阻器的滑動端分別滑至兩個

極端去討論.

26.如圖所示，電源電動勢為E,內(nèi)阻為〃，電壓表為理想電表V,平行板電容器的下極板N接

地，當(dāng)開關(guān)S閉合穩(wěn)定后，一帶負(fù)電的微粒。從兩板正中央水平向右射入電容器，恰好以速

度如沿著圖中虛線做勻速直線運動。R，、R為定值電阻，滑動變阻器R的滑動觸點為尸。則

()

E,rN

A.保持開關(guān)S閉合，將滑動變阻器R的滑動觸點P向上移動時，電壓表的示數(shù)變大

B.保持開關(guān)S閉合，將M板豎直上移時，虛線位置處電勢降低，微粒向上偏轉(zhuǎn)

C.斷開開關(guān)S,待電路穩(wěn)定后，將粒子。仍以速度如沿著圖中虛線射入，微粒仍做勻速直線

運動

D.斷開開關(guān)S,待電路穩(wěn)定后，將粒子。仍以速度加沿著圖中虛線射入，微粒做平拋運動

27.如圖所示，電源電壓恒定不變，電源內(nèi)阻忽略不計，開關(guān)S閉合?，F(xiàn)將滑動變阻器&的滑片

P向右移動一段距離，電壓表示數(shù)的變化量為AU,電流表示數(shù)的變化量為A/。兩電表均為理

想電表。下列說法正確的是（）

B.滑片P向右移動過程中，電阻叢中有b-a的瞬時電流

C.電壓表示數(shù)U和電流表示數(shù)/的比值不變

D.AU與△/的比值不變

28.如圖所示的電路中，電源內(nèi)阻不可忽略。開關(guān)S閉合后，在變阻器R。的滑動端向下滑動的過

程中（）

A.電壓表與電流表的示數(shù)都減小B.電壓表與電流表的示數(shù)都增大

C.電源的輸出功率一定變大D.電源的總功率一定變小

29.如圖所示為一種自動測量壓力的電路圖，其中8為滑動變阻器，/?2為定值電阻，A為理想電流

表，R為壓敏電阻，其阻值會隨著壓力的增大而減小。下列說法正確的是（）

為

R

-------------------11--------------

%SR、r-

~~|i------L---------□~~

A.R受到的壓力減小時，電流表的示數(shù)減小

B.R受到的壓力增大時，長兩端的電壓減小

C.若將電流表重新刻度為壓力表，則"0〃刻度在右邊

D.&阻值越大，R受到相同壓力時電流表示數(shù)變化將越明顯

30.如圖所示的電路中，怛通淮可為電路提供恒定電流，R為定值電阻，也為滑動變阻器，電流

表、電壓表均可視為理想電表，不考慮導(dǎo)線電阻對電路的影響。將滑動變阻器&的滑片「向卜

移動過程中，下列說法正確的是（）

B.電路中總電阻增大

C.電壓表的示數(shù)增大

D.恒流源輸出功率增大

題型七電路故障分析

I.故障特點

(1)斷路特點：表現(xiàn)為路端電壓不為零而電流為零.

(2)短路特點：用電器或電阻發(fā)生短路，表現(xiàn)為有電流通過電路但它兩端電壓為零.

2.檢查方法

(1)電壓表檢測：如果電壓表示數(shù)為零.則說明可能在并聯(lián)路段之外有斷路,或并聯(lián)路段短路.

(2)電流表檢測：當(dāng)電路中接有電源時，可用電流表測量各部分電路上的電流，通過對電流值的分析,

可以確定故障的位置.在運用電流表檢測時.，一定要注意電流表的極性和量程.

(3)歐姆表檢測：當(dāng)測量值很大時，表示該處斷路，當(dāng)測量值很小或為零時，表示該處短路.在運用

歐姆表檢測時，電路一定要切斷電源.

(4)假設(shè)法：將整個電路劃分為若干部