新高考物理二轮复习——直流电路的分析与计算学案

这是一份新高考物理二轮复习——直流电路的分析与计算学案，共6页。

热点突破
命题点1 动态电路
考题示例1 [生产生活类]
（2024·河北·模拟题）（多选）图甲为交警正在用气体酒精浓度测试仪查酒驾的情景，图乙为气体酒精浓度测试仪的原理图，R1为气敏电阻，其阻值随气体中酒精浓度的增大而减小，R0为报警器的电阻（阻值不变），R0大于电源内阻，当报警器两端的电压达到一定值时，报警器报警测试仪使用前应先调零，即当气体中酒精浓度为0时，调节滑动变阻器R2的滑片，使电压表示数为U0，调零后R2的滑片位置保持不变。测试时，当气体酒精浓度达到酒驾指定浓度时，电压表示数增大为U，报警器报警。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法正确的是（ ）
A．当R1两端的电压减小U－U0时，报警器开始报警
B．电源的输出功率增大
C．移去电压表，报警时气体酒精浓度比指定的浓度小
D．若不小心将R2的滑片向下移了一些，报警时气体酒精浓度比指定的浓度大
答案：BC
解析：A．根据题意可知R1、R2及电源内阻总的电压减小U－U0时，报警器才开始报警，A错误；
B．当外电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，R1变小，由于R0大于电源内阻，因此外电阻减小，电源的输出功率变大，B正确；
C．移去电压表，报警器部分的电阻变大，两端要达到报警时的电压，传感器的电阻必须更大，因此报警时气体酒精浓度比指定的浓度小，C正确；
D．若不小心将R2的滑片向下移了一些，则报警时传感器的电阻比正常设计报警时的电阻大，报警时气体酒精浓度比指定的浓度小，D错误。
故选BC。
跟踪训练1
（2025·山东·联考题）（多选）如图所示，电源电动势为E、内阻为r，R0为定值电阻，且r＜R0，电容器的电容为C，灯泡电阻也为R0且保持不变，电表均为理想电表。闭合开关S，电流稳定时，灯泡正常发光，电压表示数为U，电流表示数为I，向右调节滑动变阻器滑片P到特定位置，待电路稳定，该过程电压表示数的变化量的绝对值为ΔU，电流表示数的变化量的绝对值为ΔI，则（ ）
A．＝r B．电压表、电流表示数均变大，灯泡变亮
C．通过R0的电荷量为CΔU D．电源的输出功率减小，总功率增大
答案：AC
解析：A．由闭合回路欧姆定律知E＝U＋Ir，整理得U＝E－Ir，由题意可知为U－I图像的斜率的绝对值，即＝r，故A正确；
B．滑动变阻器滑片P向右滑动，滑动变阻器接入电路中的阻值减小，电路中总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可得电流表示数增大，电源内压增大，则路端电压减小，电压表示数变小，通过灯泡的电流增大，灯泡变亮，故B错误；
C．通过R0的电荷量为ΔQ＝CΔU，故C正确；
D．电源的输出功率P＝，当R＝r时电源输出功率最大，由于r＜R0，滑动变阻器接入电路中的电阻减小时，电源的外阻依然大于内阻，但更接近内阻，电源的输出功率增大；电源的总功率P总＝EI增大，故D错误。
故选AC。
反思提升
1．电路动态分析问题常用的“三法”
（1）程序判断法：遵循“局部→整体→部分”的思路，按以下步骤分析：
（2）“串反并同”结论法（应用条件：电源内阻不为零，非恒压、恒流电路）
①所谓“串反”，即某一电阻增大（减小）时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小（增大）。
②所谓“并同”，即某一电阻增大（减小）时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大（减小）。
即：
（3）极限法：因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑片分别滑至两个极端，使电阻最大或电阻为零去讨论。
2．求解功率最值问题的两点技巧
（1）定值电阻的功率：P＝I2R
（2）电源的输出功率：P出＝I2R＝＝
①根据如图所示图象可知：随着外电阻的增大，输出功率先增大后减小，即
②当R＝r时，输出功率最大，为Pm＝。
③P出＜Pm时，每个输出功率对应两个不同的外电阻R1和R2，且满足R1R2＝r2，因此需要注意题目可能出现多解的情况。
命题点2 电路中能量的转化
考题示例2 [生产生活类]
（2025·山东·历年真题）一辆电动小车上的光伏电池，将太阳能转换成的电能全部给电动机供电，刚好维持小车以速度v匀速运动，此时电动机的效率为50%。已知小车的质量为m，运动过程中受到的阻力f＝kv（k为常量），该光伏电池的光电转换效率为η，则光伏电池单位时间内获得的太阳能为（ ）
A．B．C．D．
答案：A
解析：小车做匀速运动，由平衡条件有F＝f＝kv，则小车的机械功率P机＝Fv＝kv2
因电动机的效率为50%，即η电＝＝＝50%，解得P电＝2kv2
该光伏电池的光电转换效率为η，即η＝，
解得P太阳＝＝，即单位时间内获得的太阳能，故选A。
跟踪训练2
（2022·浙江·历年真题）某节水喷灌系统如图所示，水以v0＝15 m/s的速度水平喷出，每秒喷出水的质量为2.0 kg。 喷出的水是从井下抽取的，喷口离水面的高度保持H＝3.75 m不变。水泵由电动机带动，电动机正常工作时，输入电压为220 V，输入电流为2.0 A。不计电动机的摩擦损耗，电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率。已知水泵的抽水效率（水泵的输出功率与输入功率之比）为75%，忽略水在管道中运动的机械能损失，则（ ）
A．每秒水泵对水做功为75 JB．每秒水泵对水做功为225 J
C．水泵输入功率为440 WD．电动机线圈的电阻为10 Ω
答案：D
解析：AB．每秒喷出水的质量为m0＝2.0 kg，抽水增加了水的重力势能和动能，
则每秒水泵对水做功为：W＝m0gH＋＝300 J，故AB错误；
C．水泵的输出能量转化为水的机械能，则：P出＝＝300 W，
而水泵的抽水效率（水泵的输出功率与输入功率之比）为75%，
则P入＝＝400 W，故C错误；
D．电动机的输出功率等于水泵的输入功率，则电动机的机械功率为：P机＝P入＝400 W
而电动机的电功率为：P电＝UI＝440 W
由能量守恒可知：P电＝I2R＋P机
联立解得：R＝10 Ω，故D正确。
故选D。
反思提升
1．纯电阻电路与非纯电阻电路的比较
2．无论是纯电阻还是非纯电阻，电功均可用W＝UIt，电热均可用Q＝I2Rt来计算。
3．判断是纯电阻电路还是非纯电阻电路的方法：一是根据电路中的元件判断；二是看消耗的电能是否全部转化为内能。
4．计算非纯电阻电路时，要善于从能量转化和守恒的角度，利用“电功＝电热＋其他能量”寻找等量关系求解。
5．在涉及电动机的力电综合性问题时，要注意电动机的输出功率等于电动机对物体做功的机械功率。
命题点
考频统计
命题特点
核心素养
动态电路
2025年：
浙江1月T1
山东T5
2024年：广西T6
海南T17
2023年：
全国乙T7
海南T7
综合高考试卷来看，本专题单独出题并不多。动态电路部分主要考查电路分析及相关变化规律，能量转化主要考查非纯电阻电路等问题。这部分题目涉及闭合电路欧姆定律、能量守恒定律、焦耳定律等知识。
物理观念：
理解闭合电路欧姆定律、功能关系等物理规律，能正确分析电路动态变化问题和能量转化问题。
科学思维：
能对综合性电路问题进行分析和推理，获得结论。
电路中能量的转化