预测11 电路动态分析 -【临门一脚】 高考物理三轮冲刺过关

2021年高考物理【临门一脚】（全国通用）

预测11   电路动态分析

1、直流电路动态电路的特点

断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻增大或减小，导致电路电压、电流、功率等的变化。

2、直流电路动态分析的两种方法

（1）程序法：电路结构的变化→R的变化→R总的变化→I总的变化→U端的变化→固定支路→变化支路。

（2）极限法：即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片分别滑至两个极端去讨论。

3、变压器常见的两种情况

常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种：匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况。

4、变压器与电路动态分析相结合问题的分析方法

（1）分清不变量和变量。

（2）弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系。

（3）利用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点进行分析判定。

1、理想变压器问题分析技巧

（1）根据题意分清变量和不变量；

（2）弄清“谁决定谁”的制约关系。对电压而言，输入决定输出；对电流、电功（率）而言，输出决定输入。

2、远距离输电问题的解题关键

（1）整个输电线路由三个回路组成，回路间通过变压器建立联系（如图所示）。

（2）关键是通过分析，利用题目条件，首先求出中间回路的电流I2，则ΔU＝I2R，ΔP＝I·R＝ΔU·I2＝。

1．（2020·海南高考真题）一车载加热器（额定电压为）发热部分的电路如图所示，a、b、c是三个接线端点，设ab、ac、bc间的功率分别为、、，则（    ）

A． B．

C． D．

【答案】  D

【解析】

接ab，则电路的总电阻为

接ac，则电路的总电阻为

接bc，则电路的总电阻为

由题知，不管接那两个点，电压不变，为U=24V，根据

可知

故选D。

2．（2020·北京高考真题）图甲表示某金属丝的电阻随摄氏温度变化的情况。把这段金属丝与电池、电流表串联起来（图乙），用这段金属丝做测温探头，把电流表的刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易温度计。下列说法正确的是（　　）

A．应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系

B．应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系

C．应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系

D．应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系

【答案】  B

【解析】

由甲图可知，点对应的电阻阻值较小，由闭合电路欧姆定律知对应电路中的电流较大，故应标在电流较大的刻度上；而点对应的电阻阻值较大，由闭合电路欧姆定律知对应电路中的电流较小，故应标在电流较小的刻度上；由图甲得

其中为图线的纵截距，由闭合电路欧姆定律得

联立解得

可知t与I是非线性关系，故B正确，ACD错误。

故选B。

一、单选题

1．（2021·广东高三其他模拟）如图所示的电路中，当变阻器R1的滑动触头向上滑动时，A、B两灯亮度的变化情况为（　　）

A．A灯和B灯都变亮 B．A灯和B灯都变暗

C．A灯变亮，B灯变暗 D．A灯变暗，B灯变亮

【答案】  A

【解析】

“串反并同”指的是在一个闭合回路中某一个电学元件的阻值发生了变化，则与其并联的电学元件的电学量的变化趋势与其相同，与其串联的电学元件的电学量的变化趋势与其相反，这里的并联是指两电学元件之间没有电流的流进流出关系，串联指的是电流有流进流出关系。

当变阻器R1的滑动触头向上滑动时，滑动变阻器的阻值增大，根据“串反并同”规律可知A、B灯泡与之并联，则两灯都变亮，所以A正确；BCD错误；

故选A。

2．（2021·浙江高三其他模拟）在如图所示的电路中，定值电阻、、、，电容器的电容，电源的电动势，内阻不计。闭合开关、，电路稳定后，则（　　）

A．、两点的电势差

B．电容器所带电荷量为

C．断开开关，稳定后电容器上极板所带电荷量与断开前相比的变化量为

D．断开开关，稳定后流过电阻的电流与断开前相比将发生变化

【答案】  C

【解析】

A．设电源负极的电势为0，则电源正极的电势为

又因为

代入数据可解得

同理有

解得

故

故A错误；

B．由

可知此时电容器所带电荷量为

且上极板带负电，故B错误；

C．断开开关，稳定后点的电势为

点电势仍为

故此时

且上极板带正电，故上极板带电荷量的变化量为

即

故C正确；

D．由电路知识可知，断开开关，稳定后流过电阻的电流与断开前相比不会发生变化，故D错误。

故选C。

3．（2021·浙江高三其他模拟）如图所示，两平行金属板间带电微粒处于静止状态，当滑动变阻器的滑片向端移动时，则（　　）

A．微粒将向上运动 B．电流表读数增大

C．上消耗的电功率增大 D．电源的输出效率增大

【答案】  B

【解析】

B．电容器、滑动变阻器和并联后，再与串联，接在电源两端，当滑动变阻器的滑片向端移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，则电路中总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，干路中电流增大，路端电压减小，由于干路电流增大，两端的电压增大，故并联部分两端的电压减小，由欧姆定律可知流过的电流减小，又干路电流增大，故流过的电流增大，即电流表读数增大，故B正确；

A．由于并联部分两端的电压减小，则电容器极板间的电压减小，即极板间电场强度减小，微粒受到的电场力减小，故微粒将向下运动，故A错误；

C．由于流过的电流减小，故上消耗的电功率减小，故C错误；

D．由电源的输出效率

可知，当路端电压减小时，电源的输出效率减小，故D错误。

故选B。

4．（2021·山东高三其他模拟）细心的同学发现当汽车电动机启动瞬间，车灯会明显变暗。汽车的电源、理想电流表、车灯和电动机连接的简化电路图如图所示，已知汽车电源电动势为，内阻为，接通近光灯时，电流表示数为，电动机启动瞬间，还未开始转动时电流表的示数变为，已知远光灯的电阻，车灯可视为纯电阻用电器且阻值恒定。下列说法正确的是（　　）

A．电动机启动瞬间，的功率减小了

B．近光灯的电阻为

C．只打开远光灯时，的功率为

D．电动机的内阻为

【答案】  A

【解析】

ABD．接时，电流表示数为，根据闭合电路欧姆定律有

可得，此时近光灯的功率为

接通近光灯同时闭合，此时外电压为

的功率为

故

通过的电流为

则通过电动机的电流为，电动机两端电压为，电动机未转动时可视为纯电阻元件，此时

故A正确，B、D错误；

C．接时，的功率为

选项C错误。

故选A。

二、多选题

5．（2015·云南高三二模）如图所示的电路中，E为电源，为定值电阻，为光敏电阻（其电阻随光照强度增大而减小），、为滑动变阻器，C为平行板电容器。当开关S闭合时，电容器两极板间有―带电微粒恰好处于静止状态。下列说法正确的是（　　）

A．只逐渐增大照在上的光照强度，电阻消耗的电功率变大，带电微粒向上运动

B．只将的滑动端向上端移动时，电源消耗的功率变大，带电微粒向上运动

C．只将的滑动端向下端移动时，带电微粒向下运动

D．断开开关S，带电微粒将向下运动

【答案】  AD

【解析】

A．只逐渐增大R1的光照强度，R1的阻值减小，外电路总电阻减小，总电流增大，电阻R0消耗的电功率变大，滑动变阻器的电压变大，电容器两端的电压增大，两板间的场强增大；故微粒向上运动；故A正确；

B．R3与电容串联，只将R3的滑动端P3向上端移动时，电路稳定时相当于导线，故改变R3的滑片的位置不会影响电路中电流及电压；故带电微粒静止不动；故B错误；

C．只调节电阻R2的滑动端P2向下端移动时，电容器并联部分的电阻变大，所以电容器两端的电压变大，两板间的场强增大，故带电微粒向上运动，故C错误；

D．若断开开关S，电容器处于放电状态，电荷量变小，板间场强减小，带电微粒所受的电场力减小，将向下运动，故D正确。

故选AD。

6．（2019·河北高三一模）在如图所示电路中，电源电动势E=12V，内阻r=4Ω，R1=R2=20Ω，灯泡电阻恒为RL=3Ω，滑动变阻器总阻值R=8Ω，当滑片P位于滑动变阻器正中间、开关S处于闭合状态时，电容器内有一带电微粒恰好处于静止状态，灯泡L正常发光。当滑片P向N端移动后，下列说法正确的是（　　）

A．微粒向上运动 B．电流表示数变小

C．灯泡L变暗 D．电源输出功率变大

【答案】  ACD

【解析】

ABC．当滑片P向N端移动后，滑动变阻器的有效电阻减小，电路总电阻减小，干路电流增大，内电压增大，外电压减小。R2上的电压增大，并联电路部分电压减小，即灯泡变暗，灯泡电流减小，所以电流表示数变大，R1的电压变大，微粒受到的电场力增大，将向上运动。AC正确，B错误；

D．因为

当外电阻减小后，根据

电源的输出功率变大。D正确。

故选ACD。

三、解答题

7．（2021·北京通州区·高三一模）如图所示，电路中电源电动势E=80V，内阻不计，电路中三个定值电阻R的阻值相同。A、B分别为水平放置的平行板电容器的上、下极板，板长L=90cm，板间距离d=40cm。在两金属板左端正中间位置M处，有一个小液滴以某一初速度水平向右射入两板间，从A板右侧边缘射出电场。已知小液滴的质量m=2.0×10-3 kg，带负电，电荷量q=1.0×10-3 C。重力加速度g=10 m/s2求：

(1)平行板电容器两极板间电压的大小。

(2)在此过程中液滴电势能的变化量。

(3)液滴进入电场时初速度v0的大小。

【答案】  (1)；(2)；(3)

【解析】

(1)根据闭合电路欧姆定律得

代入数据得

(2)液滴在电场中运动电场力做功

代入数据得

根据电场力做功与电势能变化的关系，得

即液滴电势能减小0.02J

(3)液滴在电场中运动所受电场力

根据牛顿第二定律，有

竖直方向有

水平方向有

联立得

8．（2020·全国高三专题练习）某同学设计了一种测定风力的装置，其原理如图所示，迎风板与一轻弹簧的一端N相连，穿在光滑的金属杆上。弹簧是绝缘材料制成的，其劲度系数k＝1300N/m，自然长度L0＝0.5m，均匀金属杆用电阻率较大的合金制成，迎风板面积S＝0.5m2，工作时总是正对着风吹来的方向。电路中左端导线与金属杆M端相连，右端导线接住N点并可随迎风板在金属杆上滑动，且与金属杆接触良好。限流电阻的阻值R＝1Ω，电源的电动势E＝12V，内阻r＝0.5Ω。合上开关，没有风时，弹簧长度为原长度，电压表的示数U1＝3.0V；如果某时刻由于风吹使迎风板向左压缩弹簧，电压表示数为U2＝2.0V，求：

(1)金属杆单位长度的电阻；

(2)此时风对迎风板作用力的大小。

【答案】  (1)1 Ω/m；(2)260 N

【解析】

(1)无风时

U1=R1=3V

解得

R1=0.5Ω

所以金属杆单位长度的电阻为

r0==1Ω/m

(2)有风时

U2=R2=2 V

解得

R2=0.3Ω

此时弹簧的长度为

L==0.3m

弹簧的压缩量为

x=L0－L=（0.5－0.3）m=0.2 m

由于迎风板受风力和弹力而平衡，所以风力大小为

F=kx=1 300×0.2 N=260 N