专题18 电学基本规律的应用-2025年高考物理热点知识讲练与题型归纳（全国通用）

专题18 电学基本规律的应用 考点 考情 命题方向 考点1 电路规律 2024年高考广西卷 2024年高考甘肃卷 2024高考北京卷 2023高考上海卷 2023年高考全国乙卷 1.恒定电流部分高考考查频率较高的知识主要表现是：电阻定律、焦耳定律、欧姆定律、闭合电路欧姆定律、串并联电路规律等。 2.恒定电流部分高考考查的电路主要有：电阻电路、含电动机电路含电容电路等。 考点2 电功电功率、能量守恒定律 2024年高考江西卷 2022年新高考江苏卷 2022年6月浙江选考 题型一 欧姆定律及电阻定律的理解 （1）欧姆定律（部分电路） ①伏安特性曲线 ②电流的三个表达式：(i)I=（定义式)；(ii)（决定式，欧姆定律）；(iii)I=neSv（微观决定式） （2）电阻定律 表达式：R＝ρ（决定式）；电阻定义式：R＝。 [模型演练1] （2023•海淀区校级模拟）根据欧姆定律I、串联电路总电阻R＝R1+R2+...、并联电路总电阻⋯，通过逻辑推理就可以判定在材料相同的条件下，导体的电阻与长度成正比，与横截面积成反比。现在要求在这两个结论的基础上，通过实验探究导体的电阻与材料的关系。选择a、b两种不同的金属丝做实验，关于这个实验的下列哪个说法是正确的（　　） A．所选的a、b两种金属丝的长度必须是相同的 B．所选的a、b两种金属丝的横截面积必须是相同的 C．所选的a、b两种金属丝长度和横截面积都必须是相同的 D．所选的a、b两种金属丝长度和横截面积都可以不做限制 [模型演练2] （2023•浙江模拟）图像是解决物理问题的好方法，下列关于图像的分析正确的是（　　） A．图甲中A、B两物体v﹣t图的交点表示两物体在t1时刻相遇 B．图乙为某硅光电池的路端电压与电流的关系图，则电池在P点状态下的内阻为直线MP的斜率的大小 C．图丙为某白炽灯电压与电流的关系曲线，则图中Q点切线的斜率表示该灯泡在电压为2.0V时的电阻 D．图丁的阴影部分的面积反映了该变力作用下物体从x1到x2的过程中力的功率 [模型演练3] （2023•丰台区一模）2023年3月，中国科学技术大学超导量子计算实验室成功实现了三维封装量子计算机原型，其主要构成材料之一为金属超导体。超导体指的是低于某一温度后电阻为零的导体，且当超导体置于外磁场中时，随着温度的降低，超导体表面能够产生一个无损耗的超导电流，这一电流产生的磁场，让磁感线被排斥到超导体之外。如图为某超导体在不同温度下两端电压和流经超导体电流的U﹣I特性曲线，温度分别为T1、T2、T3，下列说法正确的是（　　） A．当超导体处在超导状态时，两端能够测出电压 B．将超导体置于磁场中，处于超导状态时内部磁感应强度不为零 C．根据三条曲线的变化趋势，可推断T1＜T2＜T3 D．随着流经超导体的电流增大，超导状态将被破坏 题型二 电功、电功率、电热及热功率在两种电路中的应用 1．电功 (1)定义：导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做的功． (2)公式：W＝qU＝IUt(适用于任何电路)． (3)电流做功的实质：电能转化成其他形式能的过程． 2．电功率 (1)定义：单位时间内电流所做的功，表示电流做功的快慢． (2)公式：P＝＝IU(适用于任何电路)． 3．焦耳定律 (1)电热：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比． (2)公式：Q＝I2Rt. 4．电功率P＝IU和热功率P＝I2R的应用 (1)不论是纯电阻还是非纯电阻，电流的电功率均为P电＝UI，热功率均为P热＝I2R. (2)对于纯电阻而言：P电＝P热＝IU＝I2R＝. (3)对于非纯电阻而言：P电＝IU＝P热＋P其他＝I2R＋P其他≠＋P其他． [模型演练4] （2024•浙江模拟）江厦潮汐电站是中国第一座双向潮汐电站，在涨潮与落潮时均可发电，且一天中涨潮与落潮均有两次。电站总库容490万立方米，发电有效库容270万立方米，平均潮差5.08米。电站发电机组总装机容量3000千瓦，平均每昼夜发电15小时。该电站（　　） A．每年能提供的电能约为1.64×106kWh B．每年能提供的电能约为2.74×106kWh C．发电的效率约为29% D．发电的效率约为10% [模型演练5] （2024•嘉兴模拟）如图所示是折叠电动自行车，该车使用说明书上部分参数如下表所示。根据表中数据，该电动自行车（　　） 最高时速：约25km/h 充电时间：约4h 车轮尺寸：14寸（直径：35.56cm） 充电器输入电压：AC220V50～60Hz 整车质量：24kg 电力续航里程：70km 整车载重：150kg 电池容量：14Ah 电机功率：300W 工作电压：48V A．以最高时速行驶时车轮转速约为39r/s B．电池充满电后所存储电能约为2.4×106J C．纯电力行驶时所受地面和空气的平均阻力约为34N D．充电器输入电流约为0.76A [模型演练6] （2024•通州区一模）对于同一个物理问题，经常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，加深理解。给定一段粗细均匀的导体AB，横截面积为S、长为L．单位体积内有n个自由电子，每个电子的电荷量为e。该导体AB两端加某一电压时，自由电子定向移动的平均速率为v。 （1）求导体中的电流I； （2）经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞。电子与金属离子碰撞的平均结果表现为导体给电子以连续的阻力，这是导体形成电阻的原因。设阻力的大小与电子定向移动速率成正比，即f＝kv，k是阻力系数。请推导导体的电阻率。 （3）自由电子与金属离子发生碰撞，会使金属离子的热运动更加剧烈，电子将能量转移给金属离子，从而使金属导体发热。某段时间内，将导体中所有自由电子因与正离子碰撞而损失的动能之和设为ΔEk，将这段时间内导体产生的焦耳热设为Q，请证明：Q＝ΔEk。 题型三 电路的动态分析 1．闭合电路欧姆定律的公式 2．路端电压U与电流I的关系 图1 (1)关系式：U＝E－Ir. (2)U－I图象如图1所示． ①当电路断路即I＝0时，纵坐标的截距为电源电动势． ②当外电路短路即U＝0时，横坐标的截距为短路电流． ③图线的斜率的绝对值为电源的内阻． 3．电路动态分析的方法 (1)程序法：电路结构的变化→R的变化→→→U端的变化→固定支路→. (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动端分别滑至两个极端去讨论． [模型演练7] （2024•苏州三模）如图所示，闭合开关S后，当滑动变阻器的滑片P向右滑动时，下列说法中正确的是（　　） A．电流表读数变小 B．电源的输出功率减小 C．电源的总功率减小 D．电源的效率变小 [模型演练8] （2024•湖北模拟）如图所示，光敏电阻A、B与恒压源（输出电压U不变）串联，光敏电阻的阻值随光照强度增大而减小，初始时A、B的光照强度E相同，阻值相等。现保持A的光照强度。EA不变，改变B的光照强度EB，则B消耗的电功率P变化情况为（　　） A．无论EB增大还是减小，P均变小 B．无论EB增大还是减小，P均变大 C．EB增大时，P变大，EB减小时，P变小 D．EB增大时，P变小，EB减小时，P变大 [模型演练9] （2024•丰台区一模）如图所示为一个简易的高温报警器原理图。RT为热敏电阻，S为斯密特触发器，其工作特点为当A端电势上升到高电势1.6V时，Y端从高电势跳到低电势0.25V；当A端电势下降到低电势0.8V时，Y端从低电势跳到高电势3.4V。已知蜂鸣器的工作电压为3～5V，下列说法正确的是（　　） A．A端为高电势时蜂鸣器报警 B．温度升高，热敏电阻阻值增大 C．滑片P向b端移动，可提高温度报警器的报警温度 D．若无斯密特触发器，可通过将RP与RT调换位置实现同样的功能 题型四 电路中的功率及效率问题 1．电源的总功率 (1)任意电路：P总＝IE＝IU外＋IU内＝P出＋P内． (2)纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝. 2．电源内部消耗的功率：P内＝I2r＝IU内＝P总－P出． 3．电源的输出功率 (1)任意电路：P出＝IU＝IE－I2r＝P总－P内． (2)纯电阻电路：P出＝I2R＝＝. (3)纯电阻电路中输出功率随R的变化关系 ①当R＝r时，电源的输出功率最大为Pm＝. ②当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小． ③当R<r时，随着R的增大输出功率越来越大． ④当P出<Pm时，每个输出功率对应两个外电阻R1和R2，且R1R2＝r2. ⑤P出与R的关系如图5所示． 图5 4．电源的效率 (1)任意电路：η＝×100%＝×100%. (2)纯电阻电路：η＝×100%＝×100% 因此在纯电阻电路中R越大，η越大；当R＝r时，电源有最大输出功率，效率仅为50%. [模型演练10] （2023•昌平区模拟）在如图所示的U﹣I图象中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图象，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源与电阻R组成闭合电路。由图象判断错误的是（　　） A．电源的电动势为3 V，内阻为0.5Ω B．电阻R的阻值为1Ω C．电源的效率为80% D．电源的输出功率为4 W [模型演练11] （2022•金山区二模）如图（a）所示电路，R1为滑动变阻器，R2为定值电阻。从左向右移动变阻器的滑片，根据电表数据得到U﹣I图像如图（b）所示，则（　　） A．R1的最大功率为4W B．R2的最大功率为3W C．电源的最大输出功率为4W D．电源的输出功率先增大后减小 [模型演练12] （多选）将一直流电源的总功率P总、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr，随电流I变化的图线画在同一坐标系中，如图所示．则下列说法正确的是（　　） A．图线b表示电源内部的发热功率Pr 随电流I变化的关系 B．M点对应的功率为最大输出功率 C．在图线A、B、C三点的纵坐标一定满足关系PA＜PB+PC D．两个图线交点M与N的横坐标之比一定为1：4，纵坐标之比一定为1：2 题型五 对电源U-I图像的理解和应用 图象上的特征 物理意义 电源U－I图象 电阻U－I图象 图形 图象表述的物理量变化关系 电源的路端电压随电路电流的变化关系 电阻两端电压随电阻中的电流的变化关系 图线与坐标轴交点 与纵轴交点表示电源电动势E，与横轴交点表示短路电流 过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零 图线上每一点坐标的乘积UI 表示电源的输出功率 表示电阻消耗的功率 图线上每一点对应的U、I比值 表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同 每一点对应的比值均等大，表示此电阻的大小不变 图线斜率的 绝对值大小 内电阻r 电阻大小 [模型演练13] 如图所示，a、b分别为某电源的U﹣I图像和某电阻的U﹣I图像，下列说法中正确的是（　　） A．电源的电动势约为2.0V B．电源的内阻随着电流的增大而增加 C．电阻的电阻值随着电流的增大而增加 D．将电源和电阻组成闭合回路，电阻消耗功率约为0.6W [模型演练14] 如图所示为某一电源的U﹣I图像，由图可知（　　） A．电源电动势为2V B．电源内阻为0.3Ω C．电源短路时电流为3A D．路端电压为1.2V时，电路中的外电阻为2Ω [模型演练15] 在如图所示的U﹣I图像中，直线I为某一电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻R的U﹣I图线。用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路，下列说法错误的是（　　） A．电源的电动势为3V，内阻为0.5Ω B．电阻R的阻值为1Ω C．电源的输出功率为4W D．电源的总功率为9W 题型六 含电容器电路的分析 1．电路的简化：不分析电容器的充、放电过程时，把电容器所处的支路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上． 2．电路稳定时电容器的处理方法：电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻不起降低电压的作用，与电容器串联的电阻视为等势体．电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压． 3．电容器所带电荷量的变化的计算：(1)如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过所连导线的电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量之差；(2)如果变化前后极板带电的电性相反，那么通过所连导线的电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量之和． [模型演练16] （2024春•镇海区校级期末）如图所示，D是一支理想二极管（正向电阻为零，可视为短路；反向电阻无穷大，可视为断路），C是极板水平放置的平行板电容器，初始时不带电。当S接1且稳定后，处于两极板间P点的一带电油滴能保持静止状态。下列说法正确的是（　　） A．保持S接1，减小C两极板的正对面积，油滴会向上移动 B．保持S接1，将C的下极板上移，油滴会向下移动 C．将S从1掷到2，油滴将向下运动 D．将S从1掷到2，同时将下极板上移，油滴将向下运动 [模型演练17] （2024•郫都区校级模拟）如图所示的电路中，两平行金属板之间的带电液滴处于静止状态，电流表和电压表均为理想电表，由于某种原因灯泡L的灯丝突然烧断，其余用电器均不会损坏，电压表和电流表变化量绝对值分别为ΔU、ΔI，则下列说法正确的是（　　） A．电流表的读数变小、电压表的读数变大 B．R2 C．液滴将向下运动 D．电源的输出功率变大 [模型演练18] （2024•德阳模拟）如图所示的电路中，电源的电动势E＝12V，内阻不计，电阻R1＝10Ω，R2＝20Ω，滑动变阻器的最大阻值R＝30Ω，电容器MN的电容C＝12μF，现将滑动触头L置于最左端a点，合上开关S，经过一段时间电路处于稳定，此时一带电油滴恰好静止在MN之间的P点，下列说法正确的是（　　） A．油滴带负电 B．若断开开关S，则通过R1的电荷量为4×10﹣5C C．若滑动触头L向右滑动，则油滴将向上加速运动 D．若从a点向右移动滑动触头L，至aL间电阻为20Ω时，则下极板N的电势降低了4V [模型演练19] （2024•台州二模）自2015年起，中国新能源汽车产销量已经连续9年位居全球第一。下表为某品牌新能源汽车的部分参数，下列说法正确的是（　　） 整车质量 1285kg 充电电压交流 220V 最高车速 150km/h 平均充电功率 7kW 0﹣50km/h加速时间 3.9s 充电时间 7h 电池容量 43kWh 电机最大功率 70kW A．平均充电电流约为3.2A B．电池的内阻约为6.9Ω C．该汽车的充电效率约为88% D．该汽车的最大续航里程约为92km [模型演练20] （2024•香坊区校级四模）在如图所示的电路中，D是一只理想二极管，平行板电容器AB内部有一带电小球Q处于静止状态。闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P滑动时，四个理想电表的示数都发生变化。电流表A、电压表V1、电压表V2、电压表V3的示数分别用I、U1、U2和U3表示，它们的示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示。闭合开关S，下列说法正确的是（　　） A．当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，I变小、U2变大，U3变小、带电小球Q向下运动 B．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，不变，减小 C．若滑动变阻器的滑动触头P不动时，当两极板A和B稍错开一些（两极板仍平行），Q仍静止不动 D．若滑动变阻器的滑动触头P不动时，当两极板A和B的间距稍增大一些（两极板仍平行），Q仍静止不动 题型七 电路故障分析 1．故障特点 (1)断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零． (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它两端电压为零． 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)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，一定要注意电流表的极性和量程． (3)欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处断路，当测量值很小或为零时，表示该处短路．在运用欧姆表检测时，电路一定要切断电源． (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． [模型演练21] （2024•碑林区模拟）如图，电池、开关和灯泡组成串联电路。当闭合开关时，发现灯泡不发光。在不能拆开电路的前提下，现使用一多用电表对故障电路进行检测：选择直流电压挡，闭合开关S，红、黑表笔分别接在接线柱E、F上，电压表示数为1.5V；断开开关S，选择欧姆×1k挡，红、黑表笔分别同时接E、F，指针不偏转。则下列判断可能正确的是（　　） A．灯泡短路 B．灯泡断路 C．导线DE断开 D．导线BF断开 [模型演练22] （2023秋•西城区期末）如图所示，电池、开关和灯泡组成串联电路。当闭合开关时，发现灯泡不发光。某同学为了判断究竟是什么原因造成了这种现象，在闭合开关且不拆开导线的情况下，用多用电表2.5V直流电压挡进行检测。他将红表笔与接线柱A接触并保持不动，用黑表笔分别接触接线柱B、C、D、E、F。他发现，当黑表笔接触B、C、D时，示数为1.50V；当黑表笔接触E、F时，示数为0。若该电路中只存在一个问题，则灯泡不发光的原因可能是（　　） A．电池没电了 B．灯泡灯丝断了 C．导线DE断了 D．开关接触不良 [模型演练23] （2024•万州区校级开学）如图所示的电路中，闭合电键S，灯泡L1、L2均能正常发光，由于电路中某处断路，结果灯泡L1变亮，L2变暗，电压表和电流表（均为理想电表）的示数均变小，则此故障可能是（　　） A．R1断路 B．R2断路 C．R3断路 D．R4断路 [模型演练24] （2022秋•滁州期末）如图所示的电路，开关闭合后小灯泡甲和乙均正常发光，电流表的示数不为零；突然两灯均熄灭且电流表的示数也变为零。将电压表与甲、乙两灯泡并联，电压表有示数，电压表与甲灯并联，电压表无示数。则下列说法正确的是（　　） A．甲灯短路 B．电流表烧断 C．甲灯烧断 D．乙灯烧断 [模型演练25] （2023秋•海淀区校级期中）如图是“测量电源的电动势和内电阻”实验的电路图。某同学在实验中，闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数且不变，电流表始终没有示数。为查找故障，在其它连接不变的情况下，他将电压表连接a位置的导线端分别试触b、c、d三个位置，发现试触b、c时，电压表有示数；试触d时，电压表没有示数。若电路中仅有一处故障，则下面选项中正确的是（　　） A．导线ab断路 B．滑动变阻器断路 C．导线cd断路 D．滑动变阻器短路 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题18 电学基本规律的应用 考点 考情 命题方向 考点1 电路规律 2024年高考广西卷 2024年高考甘肃卷 2024高考北京卷 2023高考上海卷 2023年高考全国乙卷 1.恒定电流部分高考考查频率较高的知识主要表现是：电阻定律、焦耳定律、欧姆定律、闭合电路欧姆定律、串并联电路规律等。 2.恒定电流部分高考考查的电路主要有：电阻电路、含电动机电路含电容电路等。 考点2 电功电功率、能量守恒定律 2024年高考江西卷 2022年新高考江苏卷 2022年6月浙江选考 题型一 欧姆定律及电阻定律的理解 （1）欧姆定律（部分电路） ①伏安特性曲线 ②电流的三个表达式：(i)I=（定义式)；(ii)（决定式，欧姆定律）；(iii)I=neSv（微观决定式） （2）电阻定律 表达式：R＝ρ（决定式）；电阻定义式：R＝。 [模型演练1] （2023•海淀区校级模拟）根据欧姆定律I、串联电路总电阻R＝R1+R2+...、并联电路总电阻⋯，通过逻辑推理就可以判定在材料相同的条件下，导体的电阻与长度成正比，与横截面积成反比。现在要求在这两个结论的基础上，通过实验探究导体的电阻与材料的关系。选择a、b两种不同的金属丝做实验，关于这个实验的下列哪个说法是正确的（　　） A．所选的a、b两种金属丝的长度必须是相同的 B．所选的a、b两种金属丝的横截面积必须是相同的 C．所选的a、b两种金属丝长度和横截面积都必须是相同的 D．所选的a、b两种金属丝长度和横截面积都可以不做限制 【解答】解：由题知，通过实验探究导体的电阻与材料的关系，若已知a、b两种金属丝长度和横截面积分别为la、lb和Sa、Sb，则根据，有 由于la、lb和Sa、Sb的数据是已知的，在满足不变的条件下，则也可以从上式中找到导体的电阻与材料的关系。故ABC错误，D正确。 故选：D。 [模型演练2] （2023•浙江模拟）图像是解决物理问题的好方法，下列关于图像的分析正确的是（　　） A．图甲中A、B两物体v﹣t图的交点表示两物体在t1时刻相遇 B．图乙为某硅光电池的路端电压与电流的关系图，则电池在P点状态下的内阻为直线MP的斜率的大小 C．图丙为某白炽灯电压与电流的关系曲线，则图中Q点切线的斜率表示该灯泡在电压为2.0V时的电阻 D．图丁的阴影部分的面积反映了该变力作用下物体从x1到x2的过程中力的功率 【解答】解：A．图甲为速度—时间图像，图像中A、B两物体v﹣t图的交点表示两物体在t1时刻速度相同，但不一定相遇，故A错误； B．图乙为某硅光电池的路端电压U与电流I的关系图，根据E＝U+Ir可知，则电池在P点状态下的内阻为，即为直线MP的斜率的大小，故B正确； C．图丙为某白炽灯电压U与电流I的关系曲线，由图可知，图中所表示为非线性元件，根据可知图中Q点与坐标原点连线的斜率才表示该灯泡在电压为2.0V时的电阻，故C错误； D．丁图为F﹣x图像，根据W＝Fx可知，图丁的阴影部分的面积反映了该变力作用下物体从x1到x2的过程中力的所做的功，故D错误。 故选：B。 [模型演练3] （2023•丰台区一模）2023年3月，中国科学技术大学超导量子计算实验室成功实现了三维封装量子计算机原型，其主要构成材料之一为金属超导体。超导体指的是低于某一温度后电阻为零的导体，且当超导体置于外磁场中时，随着温度的降低，超导体表面能够产生一个无损耗的超导电流，这一电流产生的磁场，让磁感线被排斥到超导体之外。如图为某超导体在不同温度下两端电压和流经超导体电流的U﹣I特性曲线，温度分别为T1、T2、T3，下列说法正确的是（　　） A．当超导体处在超导状态时，两端能够测出电压 B．将超导体置于磁场中，处于超导状态时内部磁感应强度不为零 C．根据三条曲线的变化趋势，可推断T1＜T2＜T3 D．随着流经超导体的电流增大，超导状态将被破坏 【解答】解：A．当超导体处在超导状态时，导体的电阻变为零，则不能测出两端电压，故A错误； B．当超导体置于外磁场中时，随着温度的降低，超导体表面能够产生一个无损耗的超导电流，这一电流产生的磁场，让磁感线被排斥到超导体之外，则处于超导状态时内部磁感应强度为零，故B错误； C．当低于某一温度后导体的电阻变为零，也就是说同一较小的电压时电流可以变得很大，所以根据三条曲线的变化趋势，可推断T1＞T2＞T3，故C错误； D．由U﹣I图像可知，随着流经超导体的电流增大，电压与电流关系图像逐渐向T1的图像靠近，即导体的电压和电流趋近与正比关系，也就是说导体的电阻趋近于某一固定值，因此超导状态将被破坏，故D正确。 故选：D。 题型二 电功、电功率、电热及热功率在两种电路中的应用 1．电功 (1)定义：导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做的功． (2)公式：W＝qU＝IUt(适用于任何电路)． (3)电流做功的实质：电能转化成其他形式能的过程． 2．电功率 (1)定义：单位时间内电流所做的功，表示电流做功的快慢． (2)公式：P＝＝IU(适用于任何电路)． 3．焦耳定律 (1)电热：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比． (2)公式：Q＝I2Rt. 4．电功率P＝IU和热功率P＝I2R的应用 (1)不论是纯电阻还是非纯电阻，电流的电功率均为P电＝UI，热功率均为P热＝I2R. (2)对于纯电阻而言：P电＝P热＝IU＝I2R＝. (3)对于非纯电阻而言：P电＝IU＝P热＋P其他＝I2R＋P其他≠＋P其他． [模型演练4] （2024•浙江模拟）江厦潮汐电站是中国第一座双向潮汐电站，在涨潮与落潮时均可发电，且一天中涨潮与落潮均有两次。电站总库容490万立方米，发电有效库容270万立方米，平均潮差5.08米。电站发电机组总装机容量3000千瓦，平均每昼夜发电15小时。该电站（　　） A．每年能提供的电能约为1.64×106kWh B．每年能提供的电能约为2.74×106kWh C．发电的效率约为29% D．发电的效率约为10% 【解答】解：AB．每年能提供的电能约为 故AB错误； CD．每次涨潮与落潮水的质量为 m＝ρV＝270×104×1×103kg＝2.7×109kg 一天中涨潮与落潮均有两次，一天发电的总能量为 发电的效率约为 故C正确，D错误。 故选：C。 [模型演练5] （2024•嘉兴模拟）如图所示是折叠电动自行车，该车使用说明书上部分参数如下表所示。根据表中数据，该电动自行车（　　） 最高时速：约25km/h 充电时间：约4h 车轮尺寸：14寸（直径：35.56cm） 充电器输入电压：AC220V50～60Hz 整车质量：24kg 电力续航里程：70km 整车载重：150kg 电池容量：14Ah 电机功率：300W 工作电压：48V A．以最高时速行驶时车轮转速约为39r/s B．电池充满电后所存储电能约为2.4×106J C．纯电力行驶时所受地面和空气的平均阻力约为34N D．充电器输入电流约为0.76A 【解答】解：A.设最高时速行驶时车轮的转速为n，根据题意有 vm•2πn 代入vm＝25km/h＝6.94m/s，d＝35.56cm＝0.3556m，得n＝6.22r/s，故A错误； B.电池充满电后存储的能量为E＝qU＝14×3600×48J＝2419200J≈2.4×106J，故B正确； C.电车以最大速度行驶时所受地面平均阻力fN＝43.2N，故C错误； D.充电器的输入电流IA＝3.5A，故D错误。 故选：B。 [模型演练6] （2024•通州区一模）对于同一个物理问题，经常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，加深理解。给定一段粗细均匀的导体AB，横截面积为S、长为L．单位体积内有n个自由电子，每个电子的电荷量为e。该导体AB两端加某一电压时，自由电子定向移动的平均速率为v。 （1）求导体中的电流I； （2）经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞。电子与金属离子碰撞的平均结果表现为导体给电子以连续的阻力，这是导体形成电阻的原因。设阻力的大小与电子定向移动速率成正比，即f＝kv，k是阻力系数。请推导导体的电阻率。 （3）自由电子与金属离子发生碰撞，会使金属离子的热运动更加剧烈，电子将能量转移给金属离子，从而使金属导体发热。某段时间内，将导体中所有自由电子因与正离子碰撞而损失的动能之和设为ΔEk，将这段时间内导体产生的焦耳热设为Q，请证明：Q＝ΔEk。 【解答】解：（1）根据电流的微观表达式可解得：I＝neSv （2）根据欧姆定律可知：U＝IR 将电流微观表达式代入可得：U＝neSvR 由电阻定律可得：R 代入解得：U＝neSvρLnev 导体中电子在做匀速运动，则有：f＝eE＝kv 根据电场强度与电势差的关系可知：U＝Ed＝EL 两式联立解得：v 代入U＝ρLnev可得： U 所以导体的电阻率：ρ （3）根据焦耳定律可得：Q＝I2Rt 其中I＝neSv R• 解得：Q＝（neSv）2•••t＝nv2SkLt 由于L为电子移动的总距离，则有：Q＝nSkv3t2 每个电子损失的动能ΔEk0等于阻力做的功，每个电子移动的距离大约为vt，可的损失的动能为： ΔEk0＝fL＝kv×vt＝kv2t 则导体AB中所有电子损失的总动能为： ΔEk＝LSnΔEk0＝nSkv3t2 可得：Q＝ΔEk 答：（1）导体中的电流为neSv；（2）见解析；（3）见解析。 题型三 电路的动态分析 1．闭合电路欧姆定律的公式 2．路端电压U与电流I的关系 图1 (1)关系式：U＝E－Ir. (2)U－I图象如图1所示． ①当电路断路即I＝0时，纵坐标的截距为电源电动势． ②当外电路短路即U＝0时，横坐标的截距为短路电流． ③图线的斜率的绝对值为电源的内阻． 3．电路动态分析的方法 (1)程序法：电路结构的变化→R的变化→→→U端的变化→固定支路→. (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动端分别滑至两个极端去讨论． [模型演练7] （2024•苏州三模）如图所示，闭合开关S后，当滑动变阻器的滑片P向右滑动时，下列说法中正确的是（　　） A．电流表读数变小 B．电源的输出功率减小 C．电源的总功率减小 D．电源的效率变小 【解答】解：A、闭合开关S后，当滑动变阻器的滑片P向右滑动时，R接入电路的阻值减小，电路总电阻减小，总电流变大，则电流表读数变大，故A错误； B、因不确定外电阻与电源内阻的阻值关系，所以不能确定电源的输出功率如何变化，故B错误； C、根据P＝IE可知，I增大，E不变，则电源总功率变大，故C错误； D、总电流变大，内电压增大，则路端电压减小，根据电源的效率η100%100%，可知电源的效率变小，故D正确。 故选：D。 [模型演练8] （2024•湖北模拟）如图所示，光敏电阻A、B与恒压源（输出电压U不变）串联，光敏电阻的阻值随光照强度增大而减小，初始时A、B的光照强度E相同，阻值相等。现保持A的光照强度。EA不变，改变B的光照强度EB，则B消耗的电功率P变化情况为（　　） A．无论EB增大还是减小，P均变小 B．无论EB增大还是减小，P均变大 C．EB增大时，P变大，EB减小时，P变小 D．EB增大时，P变小，EB减小时，P变大 【解答】解：根据电功率的计算公式有 PRB 根据数学方法可知RA＝RB时P最大，所以无论EB增大还是减小，P均变小，故A正确，BCD错误； 故选：A。 [模型演练9] （2024•丰台区一模）如图所示为一个简易的高温报警器原理图。RT为热敏电阻，S为斯密特触发器，其工作特点为当A端电势上升到高电势1.6V时，Y端从高电势跳到低电势0.25V；当A端电势下降到低电势0.8V时，Y端从低电势跳到高电势3.4V。已知蜂鸣器的工作电压为3～5V，下列说法正确的是（　　） A．A端为高电势时蜂鸣器报警 B．温度升高，热敏电阻阻值增大 C．滑片P向b端移动，可提高温度报警器的报警温度 D．若无斯密特触发器，可通过将RP与RT调换位置实现同样的功能 【解答】解：A、由题意：蜂鸣器的工作电压为3～5V，A端为高电势时Y端从高电势跳到低电势0.25V，即蜂鸣器两端电压为0.25V，低于其工作电压的范围，故蜂鸣器不会报警，故A错误； B、高温报警器的温度较高时要报警，即高温时Y端为高电势，则A端为低电势，即热敏电阻RT为两端电压应较小，热敏电阻与滑动变阻器为串联分压的关系，则热敏电阻的阻值应较小。可得到高温时热敏电阻的阻值较小，可知温度升高，热敏电阻阻值减小，故B错误； C、滑片P向b端移动，滑动变阻器接入电路的阻值减小，根据B选项的分析，要使报警器报警，此时热敏电阻阻值要更小，对应的温度就要更高，即提高了温度报警器的报警温度，故C正确； D、在温度变化的过程中斯密特触发器能为蜂鸣器提供稳定的高电压或低电压，若无斯密特触发器，将RP与RT调换位置，随着温度的变化，RT的阻值会变化，蜂鸣器两端的电压会随之变化，不能为蜂鸣器提供稳定的高电压或低电压，故D错误。 故选：C。 题型四 电路中的功率及效率问题 1．电源的总功率 (1)任意电路：P总＝IE＝IU外＋IU内＝P出＋P内． (2)纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝. 2．电源内部消耗的功率：P内＝I2r＝IU内＝P总－P出． 3．电源的输出功率 (1)任意电路：P出＝IU＝IE－I2r＝P总－P内． (2)纯电阻电路：P出＝I2R＝＝. (3)纯电阻电路中输出功率随R的变化关系 ①当R＝r时，电源的输出功率最大为Pm＝. ②当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小． ③当R<r时，随着R的增大输出功率越来越大． ④当P出<Pm时，每个输出功率对应两个外电阻R1和R2，且R1R2＝r2. ⑤P出与R的关系如图5所示． 图5 4．电源的效率 (1)任意电路：η＝×100%＝×100%. (2)纯电阻电路：η＝×100%＝×100% 因此在纯电阻电路中R越大，η越大；当R＝r时，电源有最大输出功率，效率仅为50%. [模型演练10] （2023•昌平区模拟）在如图所示的U﹣I图象中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图象，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源与电阻R组成闭合电路。由图象判断错误的是（　　） A．电源的电动势为3 V，内阻为0.5Ω B．电阻R的阻值为1Ω C．电源的效率为80% D．电源的输出功率为4 W 【解答】解：A、根据闭合电路欧姆定律得U＝E﹣Ir，当I＝0时，U＝E，由读出电源的电动势E＝3V，内阻等于图线的斜率大小，则r＝||Ω＝0.5Ω．故A正确。 B、电阻RΩ＝1Ω．故B正确。 C、电源的效率η66.7%．故C错误。 D、两图线的交点表示该电源直接与电阻R相连组成闭合电路时工作状态，由图读出电压U＝2V，电流I＝2A，则电源的输出功率为P出＝UI＝4W．故D正确。 本题选择错误的，故选：C。 [模型演练11] （2022•金山区二模）如图（a）所示电路，R1为滑动变阻器，R2为定值电阻。从左向右移动变阻器的滑片，根据电表数据得到U﹣I图像如图（b）所示，则（　　） A．R1的最大功率为4W B．R2的最大功率为3W C．电源的最大输出功率为4W D．电源的输出功率先增大后减小 【解答】解：根据欧姆定律可知 所以图（b）中斜率为正的图线反映R2的伏安特性。 设电源电动势为E，内阻为r。 根据闭合电路欧姆定律有U3＝E﹣Ir， U1＝E﹣I（r+R2）， 所以， ， 所以图（b）中斜率为负的两条图线中，斜率绝对值较大的图线反映了V1表示数随I的变化，则r+R2＝4Ω 斜率绝对值较小的图线反映了V3表示数随I的变化，则r＝1Ω，E＝4V A、R1的输出功率为 根据数学知识可知当R1＝R2+r时，P1有最大值为P1max＝1W，故A错误； B、当电路中电流最大时，R2的功率最大，此时R1接入电路的阻值为零，所以，故B正确； CD、电源的输出功率为 从左向右移动变阻器的滑片，R1增大，根据数学知识可知当R1+R2＞r时，P随R1的增大而减小，当R1＝0时，P有最大值为Pmax＝P2max＝3W，故CD错误。 故选：B。 [模型演练12] （多选）将一直流电源的总功率P总、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr，随电流I变化的图线画在同一坐标系中，如图所示．则下列说法正确的是（　　） A．图线b表示电源内部的发热功率Pr 随电流I变化的关系 B．M点对应的功率为最大输出功率 C．在图线A、B、C三点的纵坐标一定满足关系PA＜PB+PC D．两个图线交点M与N的横坐标之比一定为1：4，纵坐标之比一定为1：2 【解答】解：A、由电源消耗功率和电源内部消耗功率表达式PE＝EI，Pr＝I2r，可知，a是直线，表示的是电源消耗的总电功率，b是抛物线，表示的是电源内电阻上消耗的功率，c表示外电阻的功率即为电源的输出功率PR，所以A正确； B、当内电阻和外电阻相等时，电源输出的功率最大，M点对应的就是内阻和外电阻相等的时刻，所以M点对应的功率为最大输出功率，故B正确； C、在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，因为直流电源的总功率PE等于输出功率PR和电源内部的发热功率Pr的和，所以这三点的纵坐标一定满足关系PA＝PB+PC，所以C错误； D、当内电阻和外电阻相等时，电源输出的功率最大，此时即为b、c线的交点M时的电流，此时电流的大小为，功率的大小为，a、b线的交点N表示电源的总功率PE和电源内部的发热功率Pr相等，此时只有电源的内电阻，所以此时的电流的大小为，功率的大小为，所以横坐标之比为1：2，纵坐标之比为1：4，所以D错误。 故选：AB。 题型五 对电源U-I图像的理解和应用 图象上的特征 物理意义 电源U－I图象 电阻U－I图象 图形 图象表述的物理量变化关系 电源的路端电压随电路电流的变化关系 电阻两端电压随电阻中的电流的变化关系 图线与坐标轴交点 与纵轴交点表示电源电动势E，与横轴交点表示短路电流 过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零 图线上每一点坐标的乘积UI 表示电源的输出功率 表示电阻消耗的功率 图线上每一点对应的U、I比值 表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同 每一点对应的比值均等大，表示此电阻的大小不变 图线斜率的 绝对值大小 内电阻r 电阻大小 [模型演练13] 如图所示，a、b分别为某电源的U﹣I图像和某电阻的U﹣I图像，下列说法中正确的是（　　） A．电源的电动势约为2.0V B．电源的内阻随着电流的增大而增加 C．电阻的电阻值随着电流的增大而增加 D．将电源和电阻组成闭合回路，电阻消耗功率约为0.6W 【解答】解：AB．根据闭合电路欧姆定律可得 U＝E﹣Ir 由图线a可知，当电流I＝0时，电源的电动势为 E＝3.6V 根据斜率的大小 由图线a可知，图像的斜率的绝对值越来越大，故电源的内阻随着电流的增大而增加，故A错误，B正确； C．根据图线b可知，图像的斜率不变，故电阻的电阻值随着电流的增大而保持不变，故C错误； D．将电源和电阻组成闭合回路，根据图中交点可知，电阻消耗功率为 P＝UI＝2×0.2W＝0.4W 故D错误。 故选：B。 [模型演练14] 如图所示为某一电源的U﹣I图像，由图可知（　　） A．电源电动势为2V B．电源内阻为0.3Ω C．电源短路时电流为3A D．路端电压为1.2V时，电路中的外电阻为2Ω 【解答】解：AB、由闭合电路欧姆定律得：U＝E﹣Ir，当I＝0时，U＝E，由图读出电源电动势E＝2.0V，电源的内阻r＝||Ω＝0.4Ω，故A正确，B错误； C、电源短路时电流为I短A＝5A，故C错误； D、电路路端电压为1.2V时，代入U＝E﹣Ir，得I＝2.0A，根据U＝IR，解得R＝0.6Ω，故D错误。 故选：A。 [模型演练15] 在如图所示的U﹣I图像中，直线I为某一电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻R的U﹣I图线。用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路，下列说法错误的是（　　） A．电源的电动势为3V，内阻为0.5Ω B．电阻R的阻值为1Ω C．电源的输出功率为4W D．电源的总功率为9W 【解答】解：A、根据闭合电路欧姆定律得U＝E﹣Ir，图像中直线I表示电源的路端电压与电流的关系图线，可知当I＝0时，U＝E，由电源的U﹣I图像可知电源的电动势E＝3V，图线的斜率大小表示电源的内阻，则电源的内阻为Ω＝0.5Ω，故A正确； B、根据欧姆定律U＝IR可知，电阻的伏安特性曲线的斜率表示其阻值，则电阻RΩ＝1Ω，故B正确； C、图线的交点表示该电源直接与电阻R相连组成闭合电路时工作状态，由图读出电压U＝2V，电流I＝2A，则电源的输出功率为P出＝UI＝2×2W＝4W，故C正确； D、电源的总功率为P＝EI＝3×2W＝6W，故D错误。 本题选错误的， 故选：D。 题型六 含电容器电路的分析 1．电路的简化：不分析电容器的充、放电过程时，把电容器所处的支路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上． 2．电路稳定时电容器的处理方法：电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻不起降低电压的作用，与电容器串联的电阻视为等势体．电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压． 3．电容器所带电荷量的变化的计算：(1)如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过所连导线的电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量之差；(2)如果变化前后极板带电的电性相反，那么通过所连导线的电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量之和． [模型演练16] （2024春•镇海区校级期末）如图所示，D是一支理想二极管（正向电阻为零，可视为短路；反向电阻无穷大，可视为断路），C是极板水平放置的平行板电容器，初始时不带电。当S接1且稳定后，处于两极板间P点的一带电油滴能保持静止状态。下列说法正确的是（　　） A．保持S接1，减小C两极板的正对面积，油滴会向上移动 B．保持S接1，将C的下极板上移，油滴会向下移动 C．将S从1掷到2，油滴将向下运动 D．将S从1掷到2，同时将下极板上移，油滴将向下运动 【解答】解：A、保持S接1，减小C两极板的正对面积，根据电容的决定式知电容C减小，由得Q＝CU，U不变，电容器的带电量要减小，但二极管具有单向导电性，使得Q不能减少，所以实际过程为Q不变，U增大，根据U＝Ed及d不变，知E增大，所以油滴受到向上的电场力增大，电场力将大于重力，油滴会向上移动，故A正确； B、保持S接1，将C的下极板上移，根据，知d减小，C增大，U不变，Q增大，电容器充电，根据知E增大，油滴受到向上的电场力增大，将向上运动，故B错误； C、将S从1掷到2，断开开关，不能放电，油滴受力情况不变，故油滴不动，故C错误； D、将S从1掷到2，同时将下极板上移，d减小，根据知C增大，断开开关，Q不变，根据、U＝Ed联立得，E不变，则油滴不动，故D错误。 故选：A。 [模型演练17] （2024•郫都区校级模拟）如图所示的电路中，两平行金属板之间的带电液滴处于静止状态，电流表和电压表均为理想电表，由于某种原因灯泡L的灯丝突然烧断，其余用电器均不会损坏，电压表和电流表变化量绝对值分别为ΔU、ΔI，则下列说法正确的是（　　） A．电流表的读数变小、电压表的读数变大 B．R2 C．液滴将向下运动 D．电源的输出功率变大 【解答】解：C.当L的灯丝突然烧断后电路中总电阻增大，由闭合电路的欧姆定律可知，流过电源的电流减小，电源的内电压和R1两端的电压减小，则电容器C两端的电压增大，电容器两极板间场强增大，带电液滴所受的电场力增大，则该液滴将向上运动，故C错误； A.电容器两端的电压等于电阻R2和R3的总电压，由于电容器两端的电压增大，故R2与R3中的电流增大，则电流表、电压表的读数均变大，故A错误； B.电压表和电流表分别测量的是电阻R2的电压和电流，根据欧姆定律可知，R2，故B正确； D.根据电源的输出功率与外电阻的关系可知，当外电阻等于电源内阻时电源的输出功率最大，由于外电阻与电源内阻的关系未知，不能判断电源的输出功率如何变化，故D错误。 故选：B。 [模型演练18] （2024•德阳模拟）如图所示的电路中，电源的电动势E＝12V，内阻不计，电阻R1＝10Ω，R2＝20Ω，滑动变阻器的最大阻值R＝30Ω，电容器MN的电容C＝12μF，现将滑动触头L置于最左端a点，合上开关S，经过一段时间电路处于稳定，此时一带电油滴恰好静止在MN之间的P点，下列说法正确的是（　　） A．油滴带负电 B．若断开开关S，则通过R1的电荷量为4×10﹣5C C．若滑动触头L向右滑动，则油滴将向上加速运动 D．若从a点向右移动滑动触头L，至aL间电阻为20Ω时，则下极板N的电势降低了4V 【解答】解：A、滑动变阻器的滑动触头置于最左端a点，电容器的下极板N与电源正极相连，则N板电势高于M板，两板间的电场方向竖直向上，油滴恰好静止在MN之间，根据平衡条件，可知其受到的电场力竖直向上，与电场方向相同，故油滴带正电，故A错误； B、开关闭合时，电容器两端的电压等于电阻R1两端电压，根据串并联电路的性质可得电容器两端的电压为： ，解得：U1＝4V 电容器所带的电量为： S断开后电容器通过两个支路放电，一个是电阻R1所在的支路，另一个是电阻R2和滑动变阻器R的串联支路，根据并联电路的电流关系可知，两支路的电阻之比为10：（20+30）＝1：5，则电流之比为5：1。可知通过R1的电量为，解得：Q1＝4×10﹣5C，故B正确； C、若滑动触头向右滑动，电容器两板间电压先减少后增大，下极板N先带正电后带负电，根据E，可知两板间的电场强度先竖直向上减小，后竖直向下增大，油滴受到的电场力先竖直向上减小，后始终向下增大，电场力始终不大于重力，油滴所受合力始终竖直向下，则油滴将向下加速运动，故C错误； D、滑动触头在a点时，N板电势为：φa＝U1＝4V a、L间电阻为20Ω时，a到L的电势差为： 解得：φL＝﹣4V，即此时N板电势为﹣4V，故下极板N的电势由4V变为了﹣4V，降低了8V，故D错误。 故选：B。 [模型演练19] （2024•台州二模）自2015年起，中国新能源汽车产销量已经连续9年位居全球第一。下表为某品牌新能源汽车的部分参数，下列说法正确的是（　　） 整车质量 1285kg 充电电压交流 220V 最高车速 150km/h 平均充电功率 7kW 0﹣50km/h加速时间 3.9s 充电时间 7h 电池容量 43kWh 电机最大功率 70kW A．平均充电电流约为3.2A B．电池的内阻约为6.9Ω C．该汽车的充电效率约为88% D．该汽车的最大续航里程约为92km 【解答】解：A、平均充电电流约为： 故A错误； B、充电过程中电池内阻产生的热量为Q＝（7×7﹣43）kW•h＝6kW•h 由A选项可知充电电流为 I＝31.8A 根据Q＝I2rt 得电池内阻约为 r≈0.85Ω 故B错误； C、该汽车的充电效率约为η%≈88% 故C正确； D、电池最大的供电时间为 考虑到电池有输出效率，故该汽车的最大续航里程应满足 ，故D错误； 故选：C。 [模型演练20] （2024•香坊区校级四模）在如图所示的电路中，D是一只理想二极管，平行板电容器AB内部有一带电小球Q处于静止状态。闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P滑动时，四个理想电表的示数都发生变化。电流表A、电压表V1、电压表V2、电压表V3的示数分别用I、U1、U2和U3表示，它们的示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示。闭合开关S，下列说法正确的是（　　） A．当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，I变小、U2变大，U3变小、带电小球Q向下运动 B．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，不变，减小 C．若滑动变阻器的滑动触头P不动时，当两极板A和B稍错开一些（两极板仍平行），Q仍静止不动 D．若滑动变阻器的滑动触头P不动时，当两极板A和B的间距稍增大一些（两极板仍平行），Q仍静止不动 【解答】解：A、当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时，其接入电路的电阻变大，外电路总电阻变大，则I变小，U1变小。 由闭合电路欧姆定律得U2＝E﹣I（R1+r） U3＝E﹣Ir 可知U2变大，U3变大。 U1变小，电容器板间电压减小，电容器要放电，但由于A板带正电，B板带负电，二极管具有单向导电性，所以电容器不能放电，则电容器的带电量不变，板间场强不变，带电小球Q受到的电场力不变，则Q仍静止不动，故A错误； B、当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1，不变 由闭合电路欧姆定律得U2＝E﹣I（R1+r） 可得R1+r，不变，故B错误； C、若滑动变阻器的滑动触头P不动时，当两极板A和B稍错开一些，两极板正对面积减小，电容器的电容C减小，而电容器的电压不变，由Q＝CU知，电容器的带电量将要减小，但由于二极管单向导电性，所以电容器不能放电，带电量Q不变。根据C、C、E可得电容器板间场强E，可知，电容器板间场强增大，所以Q受到的电场力增大，Q将向上加速运动，故C错误； D、若滑动变阻器的滑动触头P不动时，当两极板A和B的间距稍增大一些，电容器的电容C减小，而电容器的电压不变，由Q＝CU知，电容器的带电量将要减小，但由于二极管单向导电性，所以电容器不能放电，带电量Q不变。根据E可知，电容器板间场强不变，Q所受的电场力不变，仍静止不动，故D正确。 故选：D。 题型七 电路故障分析 1．故障特点 (1)断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零． (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它两端电压为零． 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)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，一定要注意电流表的极性和量程． (3)欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处断路，当测量值很小或为零时，表示该处短路．在运用欧姆表检测时，电路一定要切断电源． (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． [模型演练21] （2024•碑林区模拟）如图，电池、开关和灯泡组成串联电路。当闭合开关时，发现灯泡不发光。在不能拆开电路的前提下，现使用一多用电表对故障电路进行检测：选择直流电压挡，闭合开关S，红、黑表笔分别接在接线柱E、F上，电压表示数为1.5V；断开开关S，选择欧姆×1k挡，红、黑表笔分别同时接E、F，指针不偏转。则下列判断可能正确的是（　　） A．灯泡短路 B．灯泡断路 C．导线DE断开 D．导线BF断开 【解答】解：选择直流电压挡，闭合开关S，红、黑表笔分别接在接线柱E、F上，电压表示数为1.5V，说明E、F两端电压等于电源电动势； 断开开关S，选择欧姆×1k挡，红、黑表笔分别同时接E、F，指针不偏转，说明E、F断开，故故障是灯泡断路，故B正确，ACD错误。 故选：B。 [模型演练22] （2023秋•西城区期末）如图所示，电池、开关和灯泡组成串联电路。当闭合开关时，发现灯泡不发光。某同学为了判断究竟是什么原因造成了这种现象，在闭合开关且不拆开导线的情况下，用多用电表2.5V直流电压挡进行检测。他将红表笔与接线柱A接触并保持不动，用黑表笔分别接触接线柱B、C、D、E、F。他发现，当黑表笔接触B、C、D时，示数为1.50V；当黑表笔接触E、F时，示数为0。若该电路中只存在一个问题，则灯泡不发光的原因可能是（　　） A．电池没电了 B．灯泡灯丝断了 C．导线DE断了 D．开关接触不良 【解答】解：A.若电池没电了，则AB间电压应为0，故A错误； B.若灯泡灯丝断了，A、D电势相等，则AD间电压应为0，故B错误； C.若导线DE断了，A、E、F电势相等，B、C、D电势相等，AE、AF间电压应为0，AB、AC、AD间电压应为1.5V，故C正确； D.若开关接触不良，A、F电势相等，B、C、D、E电势相等，则AE间电压应为1.5V，故D错误。 故选：C。 [模型演练23] （2024•万州区校级开学）如图所示的电路中，闭合电键S，灯泡L1、L2均能正常发光，由于电路中某处断路，结果灯泡L1变亮，L2变暗，电压表和电流表（均为理想电表）的示数均变小，则此故障可能是（　　） A．R1断路 B．R2断路 C．R3断路 D．R4断路 【解答】解：A.若R1断路，相当于R1电阻变为无穷大，根据“串反井同“可知，灯泡L1变亮，L2变暗，电压表和电流表的示数均变小，故A正确； B.若R2断路，相当于R2电阻变为无穷大，则灯泡L1，L2熄灭，电压表的示数变大，电流表的示数变小，故B错误； C.若R3断路，相当于R3电阻变为无穷大，根据“串反并同“可知，灯泡L1变暗，L2熄灭，电压表的示数变大，电流表的示数变大，故C错误； D.若R4断路，相当于R4电阻变为无穷大，根据“串反并同“可知，灯泡L1变暗，L2变亮，电流表的示数变小，同理得R2两端的电压减小，R3两端电压增大，而电压表是测两个电阻的总电压，由于不知电路中电阻的具体阻值，故无法判断电压表示数的变化，故D错误。 故选：A。 [模型演练24] （2022秋•滁州期末）如图所示的电路，开关闭合后小灯泡甲和乙均正常发光，电流表的示数不为零；突然两灯均熄灭且电流表的示数也变为零。将电压表与甲、乙两灯泡并联，电压表有示数，电压表与甲灯并联，电压表无示数。则下列说法正确的是（　　） A．甲灯短路 B．电流表烧断 C．甲灯烧断 D．乙灯烧断 【解答】解：A．开关闭合后，两灯突然熄灭且电流表的示数也变为零，说明电路存在断路，而不是甲灯短路，故A错误； B．将电压表与甲、乙两灯泡并联电压表有示数，可知除了甲、乙两灯泡之外的电路是正常的，即开关、电流表、电源均正常，故B错误； CD．电压表与甲灯并联电压表无示数，结合前述分析，说明甲灯正常，乙灯烧断，故C错误，D正确。 故选：D。 [模型演练25] （2023秋•海淀区校级期中）如图是“测量电源的电动势和内电阻”实验的电路图。某同学在实验中，闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数且不变，电流表始终没有示数。为查找故障，在其它连接不变的情况下，他将电压表连接a位置的导线端分别试触b、c、d三个位置，发现试触b、c时，电压表有示数；试触d时，电压表没有示数。若电路中仅有一处故障，则下面选项中正确的是（　　） A．导线ab断路 B．滑动变阻器断路 C．导线cd断路 D．滑动变阻器短路 【解答】解：AB.开始时电压表有读数，说明a到电源负极，电压表右端点与电源正极之间是导通的，后来用a位置的导线端试触b、c时，电压表仍然有读数，说明c到电源负极之间完全是导通的，故AB错误； C.试触d没有示数，说明cd之间有断路，故C正确； D.如果滑动变阻器短路，电流表应该有读数，故D错误。 故选：C。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 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