:高三物理经典例题

:高三物理经典例题
【典型例题1】
如图所示的电路中，当滑线变阻器的滑动触点向b端移动时：

（A）电压表V的读数增大，电流表A的读数减小.
（B）电压表V和电流表A的读数都增大．
（C）电压表V和电流表A的读数都减小．
（D）电压表V的读数减小，电流表A的读数增大．
分析与解：这是一道比较典型的局部电路变化引起全电路中各物理量变化的问题，分析方法就是从局部电阻变化分析全电路（干路）电流变化，再讨论局部各物理量．变化，即从局部到整体，再从整体到局部的方法．此题中变阻器滑动端向b端移动，变阻器电阻增大，与 并联部分电阻增大，再与 串联后外电路总电阻增大，导致全电路电阻增大，电动势不变，因此干路总电流减小，路端电压 : ，总电流减小，端电压增大，故电压表所测路端电压的读数增大．电流表所测电流为通过变阻器电流，由于变阻器电阻变了，两端电压也变了，因此需通过与 的电路连接关系进行讨论，由于 不变，通过 的是总电流，总电流变小，因此: 两端电压由 可知变小，由此可判断出: 与 并联两端电压 是增大的， 不变，电流 也将增大，因此通过 的电流 ，由于I减小， 增大可判断出 将减小．在这个分析过程中，综合运用了全电路、串并联特点等知识，其中最关键的要善于从相互关系中讨论分析问题．此题正确答案应为A．
【典型例题2】
两个定值电阻 串联后接在输出电压U稳定于12V的直流电源上，用一个内阻不是远大于 的电压表接在 两端（如图），电压表示数为8V，如果把此电压表改接在 两端，则电压表的系数将：

（A）小于4V
（B）等于4V
（C）大于4V小于8V
（D）等于或大于8V
分析与解：电压表可视为一特殊的电阻 ，第一， 的阻值较大，一般在几千欧以上，第二，这一电阻的电压值可从表盘上示出．用电压表测量阻值较小电阻的电压时，其分流很小，一般可以不计．但是本题的电阻 不比 小很多． 的分流作用就不容忽略．下面介绍解答本题的两种推理方法．
方法一：当 与 并联后，电压表的示数8V，这是并联电阻 的电压值，由于 所以测量前 电压的真实值大于8V．这表明 的电压真实值小于4V．同理，当电压表（ ）改接在 两端，电压表的示数也应小于 电压的真实值，当然小于4V．选项A正确．
方法二：电压表接在 两端时，示数为8V，此时 两端电压为4V，可知:
，又 ，可知:
．如果把电压表改接在 两端的并联电阻:
，则 ．
根据总电压为12V及串联电阻的分压原理，此时伏特表的示数小于U的1／3，即小于4V．
【典型例题3】
如图所示的电路中，三个电阻的阻值之比为R1:R2:R3 =1：2：3，电流表A1、A2和A3的内电阻均可忽略，它们的读数分别为 I1、I2和I3，则I1:I2:I3 =_______:______:_______．

又，如果把图中的电流表A1和A2换成内阻非常大的电压表V1和V2，则它们的示数U1和U2及总电压U的比值U1:U2:U =_______:______:_______．
分析与解：解答本题的关键是正确分析电路的结构．我们把原图中各结点分别标上字母，如图1所示．由于三个电流表的内阻都可以忽略，可以认为各电流表的两端的电势是相等的，即图中A点与C点电势相等，B点与D点电势相等，为此我们确定三个电阻是并联的，不画电流表的等效电路图如图2所示，画出电流表的等效电路图如图3所示．

从图2可以看出，三电阻是并联在电路中的，因此通过三电阻的电流之比IR1:IR2:IR3 = =6：3：2．从图3可以看出，电流表A1量的是通过R2和R3的电流，电流表A2量的是通过R1和R2的电流，而A3量的是通过干路的总电流，因此I1:I2:I3 =5：9：11．
如果把原图中的电流表A1和A2换成内阻非常大的电压表V1和V2，则三个电阻是串联在电路中的，电压表V1量的是电阻R1和R2两端的电压，而电压表V2量的是电阻R2和R3两端的电压，因此U1:U2:U =3：5：6．
【典型例题4】
如图所示的电路中，已知电容 F，电源电动势 V，内电阻不计， ．则电容器极板 所带的电量为：

（A） C
（B） C
（C） C
（D） C
分析与解：在电路中分析有关点间电势差是一个应掌握的基本方法，这个方法的基本出发点是要选定一个电势零点（公共点）以便找到一个基准，将各有关点与这点进行比较．此题中可选电源负极为电势零点．然后根据串联特点，可以判断出 点与零点电势差，即 两端电压 ：
，
故 V，
同理， 点电势与零点电势差即 两端电压 ：
，
故 V，由此可知：
点电势比 点高4V，电容器 极带正电，带电量 C，答案应为D。
【典型例题5】
如图所示的电路中，电源E的电动势为3.2V，电阻R的阻值为30Ω，小灯泡L的额定电压3.0V，额定功率4.5W，当开关S按位置1时，电压表的读数为3V，那么当开关S接到位置2时，小灯泡L的发光情况是

A．很暗，甚至不亮
B．正常发光
C．比正常发光略亮
D．有可能被烧坏
分析与解：当开关接到1时，回路中电流
（A）
电源内阻
当开关接2时，回路中 ，
其中小灯泡的电阻 A
此时小灯泡实际消耗的功率 W W
∴此时小灯泡L很暗，甚至不亮．答案应选择A．
【典型例题6】
如图为一电路板的示意图，a b c d为接线柱，a，d与220V的交流电源连接，ab间bc间，cd间分别连接一个电阻，现发现电路中设有电流，为检查电路故障，用一交流电压表分别　  测得b，d间及a，c两点间电压均为220V，由此可知

A．ab间电路通，cd间电路不通
B．ab间电路不通，bc间电路通
C．ab间电路通，bc间电路不通
D．bc间电路不通，cd间电路通
分析与解：
首先应明确二个问题：
1、电路中无电流即 时，任何电阻两端均无电压．
2、若电路中仅有一处断路，则哪里断，横跨断路处任两点间的电压均是电源电压，由题意，bd间电压220V，说明断路必在bd之间；ac之间电压为220V说明断路点又必在ac间；两者共同区域是bc．答案是：C、D．
【典型例题7】
如图所示，已知电源的电动势E=10V，内电阻r=1Ω，定值电阻R0=4Ω，滑动变阻器的总阻值R=10Ω．求：

电源的最大输出功率多大？
定值电阻R0消耗的功率的最大值是多大？
滑动变阻器上消耗的功率的最大值是多大？
分析与解：（1）电源的输出功率应出现在外电路内电阻相等的时候，但现在有定值电阻在，这个条件已不可能满足，只有在滑动变阻器的电阻为0时，输出功率才最大，即
P出max= =5.76W．
（2）定值电阻R0消耗的功率的最大值与上一问相等，即P0 max=5.76W．
（3）滑动变阻器的阻值改变时，通过它的电流、两端电压及它的电阻都在改变，但我们有一个简易的方法解决这个问题：定值电阻合并到电源内阻中，即认为电源内r’=5Ω，则当个电阻R=r’=5Ω时，电源有最大输出功率，即为滑动变阻器上消耗的最大功率．
PR max= =1.8W．
【典型例题8】
如图所示，直流电动机和电炉并联后接在直流电源上，已知电源的内阻 ．电炉的电阻 ，电动机绕组的电阻 ，当开并断开时，电炉的功率是475W，当开关S闭合时电炉的功率是402.04W．求：
（1）直流电路的电动势E；
（2）开关S闭合时，电动机的机械功率多大？

分析与解：
S断开时，电炉的功率 代入已知数据P、 、r．解出 V．
S闭合时，有电动机的支路较复杂，且不能求欧姆定律求解，故先分析电炉所在支路．设该支路的电流强度 ，电炉的功率 ． 代入 数值求出 A　两端电压也就是端电压 V，设干路电流I，由闭合电路欧姆定律 　∴ A
通过电动机的电流强度： A
由已求出 和 （也是电机两端电压），可求出电机消耗功率（电功率）：
W
电机消耗的热功率：
W
由能量守恒可知，通过电动机转化成机械功率的是：
W

注意：通过此题，可体会到对于非纯电阻的用电器，功率 ，但 ，热功率用 计算，转化成其它形式能的部分用能量守恒 来计算．
【典型例题9】
图1、图2所示的两种电路中，电源相同，各电阻器值相等，各电流表的内阻相等且不可忽略不计．电流表 和 读出的电流值分别为 和 ．下列关系式中正确的是
（A）
（B）
（C）
（D）
分析与解：设电源内阻为r，电流表电阻为 ．图1　  电路的总电阻较图2电路的总电阻大，电路中的总电流因而较小，即 ，（D）正确．图1中流过 的电流小于总电流的 ，图2中流过 的电流等于总电流的一半，所以， ，（B）正确．
【典型例题10】
来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为800kV的直线加速器加速，　形成电流为1mA的细柱质子流．已知质子电荷 C．这束质子流每秒打到靶上的质子数为_________．假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距l和4l的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为 和 ，则 ．
分析与解：按照又 ，即 从微观角度看， ，q是粒子电量， 是粒子速度，n是单位时间内通过电流截面的粒子数．细柱形质子流各处的电流相等，与质子源相距l和4l两处电流相等．
∴
加速质子的电场是匀强的，质子作初速为零的匀加速运动：
∴
∴
【典型例题11】
把一个“10V，2.0W”的用电器A（纯电阻）接到某一电动势和内阻都不变的电源上，用电器A实际消耗的功率是2.0W；换上另一个“10V，5.0W”的用电器B（纯电阻）接到这一电源上，用电器B实际消耗的功率有没有可能反而小于2.0W？你如果认为不可能，试说明理由．可能则求出用电器B实际消耗的功率小于2.0W的条件．（设电阻不随温度改变）
分析与解：给出了用电器额定电压与额定功率，就是给出了用电器（纯电阻）的电阻，用电器A电阻为 ，用电器B的电阻为 ．根据全电路规律，电流 随R减小而增大，但路端电压 却随电流增大而减小．用电器B接入电源， ，电流 ，但端电压 ，功率 有可能小于 ．
由题意： W
换上B后，
联立以上两式可解出
， V，