微专题18 含容电路问题、电路故障分析-【奇点物理】高中物理选修3-1专题讲练题库

25 用。现取特殊值法：取 L1、L2的阻值均为 10Ω，变阻器总阻值 也为 10Ω，电源电动势为 6V；然后取极限值：取滑片 P 臵于最 左端和最右端时分别两灯实际工作时的电压即可判断两灯均变 亮。 B 图：对 L1，可由“串反并同”法则判断其变亮；对 L2，采用合 成变量法，再根据“串反并同”法则可判断其变亮。 C 图：采用极限值法。滑片 P 臵于最左端时，L1被短路，不发 光，而 L2两端电压最大，亮度最大；滑片 P 臵于最右端时，L1 两端电压最大，亮度最大，而 L2被短路，不发光。由此分析可 知，该电路符合题目要求。 D 图：灯 L1一直被短路，不发光，不合要求。 综上分析有：符合要求的电路是（C）。 母题 8 答案 AC 变式 8=1 答案 ACD 变式 8-2 答案 AC 母题 9 答案 D 变式 9 答案 母题 10 答案 AC 变式 10 答案 AC 母题 11 答案 ABD 变式 11 答案 C 母题 12 答案 BC 变式 12答案 C 母题 13 答案 B 变式 13 答案 D 母题 14 答案:ABD 变式 14 答案 AD 母题 15 答案 ABC 变式 15 答案 C 母题 16 答案 （1）随电压的增大，灯变亮，灯丝温度升高，电 阻率变大，电阻变大；（2）0．6 【提示】如图， U-I 图的交点为灯泡的实际工作点。 变式 16-1【提示】设每个灯泡的两端电压为 U，通过每个灯泡 的电流为 I，由闭合欧定律得：E=2U+IR0.。做 I-U 图线，根据交 点求灯泡的际功率。 变式 16-2【提示】设每个灯泡的两端电压为 U，通过每个灯泡 的电流为 I，由闭合欧定律得：E=U+2IR0.做 I-U 图线，根据交 点求灯泡的际功率。 母题16 答案 B【解析】设每只电灯上的实际电压和实际电流分 别为 U 和 I.在这个闭合电路中，E=U+2IR0. 代值并整理得 U=8-20I 这是一个反映电路约束的直线方程，把该直线在图（a）坐标系 中画出，如图所示 这两条曲线的交点 U=2 V，I=0.3 A，同时满足了电路结构和元 件的要求，此时通过电流表的电流值 IA=2I=0.6 A 每只灯泡的实际功率 P=UI=2×0.3 W=0.6 W. 变式 17-1答案 BD 变式 17-2【解析】根据图解法的特点，已知二极管Ｄ的ＩＤ- ＵＤ的特征曲线，只要能找出当 E＝6Ｖ时通过Ｄ的电流ＩＤ与加 在Ｄ两端电压的关系式并作出图象，与ＵＤ-ＩＤ变化的特征曲线 相交于一点，通过这一点坐标值的读数，便可求出 E＝6Ｖ时通 过 D 的电流． （1）设ｄ的两端电压为ＵＤ，电流为ＩＤ，因为并联部分二极管 支路由两个二极管串联，所以Ｒ2两端电压为 2ＵＤ，则 E＝Ｕ1＋2ＵＤ， Ｕ1＝Ｉ1Ｒ1． Ｉ1＝Ｉ2＋ＩＤ， Ｉ2＝2ＵＤ／Ｒ2． 以上各式可得： ＝2ＵＤＲ1／Ｒ2＋2ＵＤ＋ＩＤＲ1， 因为 E＝6Ｖ，Ｒ1＝Ｒ2＝1000Ω， 整理得ＵＤ＝1.5－250ＩＤ． 作出它的图象与特征曲线相交于一点（1，2），如图所示，即 ＩＤ＝2ｍＡ，ＵＤ＝1Ｖ， 所以当 E＝6Ｖ时通过Ｄ的电流 ＩＤ＝2ｍＡ． （2）Ｉ2＝2ＵＤ／Ｒ2＝2ｍＡ， Ｉ1＝Ｉ2＋ＩＤ＝2ｍＡ＋2ｍＡ＝4ｍＡ， Ｐ1＝Ｉ1 2Ｒ1＝（4×10 －3）2×1000Ｗ＝1．6×10 －2Ｗ． 【点评】这道题是第十六届中学生物理竞赛预赛试题的第六题， 而且是含有半导体特征的恒压源电路，而半导体材料二极管特 征曲线呈非线性变化，这个问题与中学生常见的稳恒电路有明 显区别，导致一些考生难以找准切入点.在高中阶段，学生学习 的是恒定电流，在稳恒电路中路端电压与电路中的电流呈线性 变化．那么如何应用学生已掌握的知识去解决这个新问题呢? 下面通过对一道稳恒电路例题的解法进行联想，利用这个解法 信息的迁移，寻找其相似或相近的思维去解决问题。 母题 18 答案 4，2 变式 18【解析】（1）由于 R1和 R2串 联，通过的电流相同。R1 和 R2 串联作 为整体的伏安曲线可以这样描出， I1=0.7A 时，U=U1+U2=0.2+0.6=0.8V； I1=1.0A 时，U=U1+U2=0.4+1.0=1.4V； I1=1.6A 时，U=U1+U2=1.0+2.1=3.1V； I1=1.8A 时，U=U1+U2=1.2+2.5=3.7V； I1=2.3A 时 ， U=U1+U2=1.8+3.6=5.4V ； I1=2.5A 时 ， U=U1+U2=2.0+4.0=6.0V。电源的伏安曲线为直线，横截距为 E=6.0V, 纵截距 I0=E/r=6.0/2.