2013年高考“电路模块”预测

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  “电路” 是电学知识的基础,也是电学的核心内容,它能与电磁感应、力学知识紧密联系,是高考考查的又一重点和热点.该部分试题题型全面,既有选择题,也有非选择题,涉及知识点多、多为中档题、但变化灵活,应该给予足够的重视
  考点一电路的动态分析问题
  【考点解读】在电路中,常会由于某个因素的变化而引起整个电路中一系列电学量的变化,出现牵一发而动全身的情况,此类问题即为动态电路问题.比较好地考查了电路基本规律的应用.分析这类问题的常用方法是“程序法 ”,即从变化的部分入手,由串、并联规律判断R总的变化情况,再由闭合电路的欧姆定律判断I总和U外的变化情况,最后由部分电路欧姆定律判定各部分的变化情况.并要注意思维的变换,分析电压不行时分析电流.
  【走势及展望】动态电路的分析问题在近几年的高考中经常出现,试题类型为选择题,难度适中.预计在2013年的高考中,此类问题还会在某些省市的高考试卷中出现.如2010上海卷第5题, 2011海南卷第2题,2011北京卷第17题,2012上海卷第17题,2012海南卷第2题.
  图1预测题1电动势为E,内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图1所示的电路,当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时,下列说法正确的是( )
  (A) 电压表和电流表的读数都增大
  (B) 电压表和电流表的读数都减小
  (C) 电压表的读数增大,电流表的读数减小
  (D) 电压表的读数减小,电流表的读数增大
  图2预测题2在某控制电路中,需要连成如图2所示的电路,主要由电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及电位器(滑动变阻器)R连接而成,L1、L2是红绿两个指示灯,当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a端时,下列说法中正确的是( )
  (A) L1、L2两个指示灯都变亮
  (B) L1、L2两个指示灯都变暗
  (C) L1变亮,L2变暗 (D) L1变暗,L2变亮
  考点二含容电路的分析问题
  【考点解读】电容器是一个储能元件,在恒定电路中,电容器在充电、放电时会形成充、放电电流,当电路稳定后,电容器相当于一个电阻无穷大的元件,与电容器串联的电路是断路.对含容电路的分析,关键是弄清电路的结构,确定电容器两极板间电压值的变化,有时还必须分析电容器两极板极性的变化.
  【走势及展望】电容器与电路结合在一起的问题,在高考中频繁出现.最近几年高考对此类问题主要考查了极板上的带电性、带电量或带电粒子在电容器极板间的运动.题型灵活多样,难度中等.该类问题将运动学、力学和电学知识有机的融合在一起,很好的考查了学生综合分析和灵活应用的能力.因此,在复习时,对此类问题要特别关注.如2010安徽卷第18题,2010北京卷第18题,2011天津卷第5题.
  图4预测题4在如图4所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,两板的距离d=40 cm.电源电动势E=24 V,内阻r=1 Ω,电阻R=15 Ω.闭合开关S,待电路稳定后,将一带正电的小球从B板小孔,以初速度v0=4 m/s竖直向上射入板间.若小球带电量q=1×10-2 C,质量m=2×10-2 kg,不计空气阻力.那么,滑动变阻器接入电路的阻值为多大时,小球恰能到达A板?此时电源的输出功率是多大?( g=10 m/s2)
  考点三电路故障分析问题
  【考点解读】电路故障分析是综合考查学生电路知识、电流表、电压表特点以及电路中的物理量的规律等知识的一种类型题.电路故障,常见的情况是断路和短路.电路故障的分析判断方法:用电压表测量电路中两点间的电压,若电压表有读数,说明这两点(电压表)与电源之间的连线是通路,断路故障点就在这两点之间;若电压表无读数,说明这两点(电压表)与电源之间的连线是断路,断路故障点就在这两点与电源的连线上.逐渐缩小测量范围,不难找出断路故障点.短路的表现为电流不为零而两点之间电压为零.
  【走势及展望】电路故障分析来源于生产生活实际,意义重大,因而是考试中必不可少的题型.预计在2013年的高考中,此类题型出现可能性很大.如2009全国卷22题,2010山东卷第23题.
  答案:
  预测题1(C)当滑动变阻器触点向b端移动时,滑动变阻器的电阻R增大,则R和R2的并联电阻增大,回路外电阻R外增大,由闭合电路欧姆定律可知I总=ER外+r可知,干路电流减小.由U=E-I总r可知,路端电压增大,故电压表读数增大;R1两端的电压U1=I总R1,R2两端的电压U2=U-U1,所以加在R2两端电压U2增大,流过R2的电流增大,流过电流表的电流 I3=I总-I2,故电流表的读数变小.综上所述可知,选项(C)正确.
  预测题2(B)当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a端时,电位器接入电路的电阻减小,根据串并联电路特点可知电路中总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可得干路电流增大,内阻分担电压增大,路端电压减小,L1灯变暗,通过其电流减小;由U1=I2R1及I2=I-I1可知R1分担电压增大,L2及R2两端电压减小,L2功率减小而变暗,选项(B)正确.
  预测题3(B)电阻R1、R2、R3连接后电路总电阻R=(R2+R3)R1R2+R3+R1=8 Ω,则路端电压U=RR+rE=2.4 V,R3两端电压U3=R3R2+R3U=1.8 V=UC,因此断开开关前电容器带电荷量q=CUC=1.8×10-4 C,断开开关后,R1与R2串联后再与 R3并联,所以有I1(R1+R2)=I3R3,q1=I1t,q3=I3t,q1q3=R3R1+R2,q1+q2=q解得q1=1.08×10-4 C,(B)选项正确.
  预测题48 Ω,23 W 解析:小球进入板间后,受重力和电场力作用,做匀减速直线运动,且到A板时速度为零.设两板间的电压为UAB,则由动能定理得:-mgd-qUAB=0-12mv20,所以滑动变阻器两端的电压U滑=UAB=8 V.设通过滑动变阻器的电流为I,则由欧姆定律得:I=E-U滑R+r=1 A,所以滑动变阻器接入电路的阻值R滑=U滑I=8 Ω.此时,电源的输出功率P=I2(R+R滑)=23 W.   预测题5(A)(D)本题中电阻和灯泡串联,电压表V1测总电压,读数和电源电压相等且保持不变,所以是电压表V2读数变小.V2测的是电阻R两端电压,根据分压关系,它两端电压变小,L可视为定值电阻,V2的读数只能变为零,则电灯L两端电压必变大,而变大的原因只能是R发生短路,或L发生断路.对照题中选项,可判断出(A)(D)正确.
  预测题6(B)(C)假设R1短路,发生故障后总电阻减小,干路电流增大,与R1并联支路电流减小,与R1串联电路电流增大,故A、B两灯都将变亮,与题设现象不同.所以(A)选项错误;假设R2断路,则电路中总电阻增大,总电流减小,A灯变暗,同时B灯两端电压增大,B灯变亮,表现与题设现象相同,所以选项(B)正确,假设R3断路,同理推知A灯变暗,B灯变亮,选项(C)正确;假设R4短路,可推知A、B灯都变亮,选项(D)不正确.
  考点四正弦交流电的问题
  【考点解读】正弦交流电的问题比较好地考查对基本规律的理解和对实际问题的应用.将一个平面线圈置于匀强磁场中,并使它绕垂直于磁感线的轴匀速转动,线圈中就会产生出正弦式交变电流.正弦式交变电流的图象是正弦曲线,由交变电流的图象可知交变电流的周期和最大值.交变电流的有效值是根据同时间、同电阻、产生相同热量的直流电流的数值来确定的.
  【走势及展望】正弦交流电的产生、图象、有效值、峰值、周期和频率是高考考查的重点和热点,试题类型多为选择题,难度中等.预计在2013年的高考中,此类题型还会出现.2010广东卷第19题,2011天津卷第4题,2011四川卷第20题,2012广东卷第19题.
  图7预测题7如图7所示,面积为S、匝数为N、电阻为r的线圈与阻值为R的电阻构成闭合回路,理想交流电压表并联在电阻R的两端.线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的转动轴以角速度ω匀速转动.设线圈转动到图示位置的时刻t=0,则( )
  (A) 在t=0时刻,线圈处于中性面,流过电阻R的电流为0,电压表的读数也为0
  (B) 1秒钟内流过电阻R的电流方向改变ωπ次
  (C) 在电阻R的两端再并联一只电阻后,电压表的读数将减小
  (D) 在电阻R的两端再并联一只电容较大的电容器后,电压表的读数不变
  预测题8一个闭合的矩形线圈放在匀强磁场中匀速转动,角速度为ω时,线圈中产生的交变电动势的最大值为E0,周期为T0,外力提供的功率为P0.若使线圈转动的角速度变为2ω,线圈中产生的交变电动势的最大值为E,周期为T,外力提供的功率为P,则E、T和P的大小为 ( )
  (A) E=2E0,T=12T0,P=2P0
  (B) E=E0,T=12T0,P=2P0
  (C) E=2E0,T=T0,P=2P0
  (D) E=2E0,T=12T0,P=4P0
  考点五变压器和传感器的问题
  【考点解读】变压器问题主要是考查它的原理、电压、电流、功率的关系.对于变压器,要求理解输入电压与输出电压、输出功率与输入功率之间的决定关系.传感器是能够把它感受到的力、温度、光、声、磁、化学等非电学量按照一定规律转化为电压、电流等电学量.高考对传感器的单独考查难度不大,与其它知识综合考查的难度较大.
  【走势及展望】变压器是高考考查的重点和热点,考查变压器与图象试题一般为选择题,也可能为计算题,难度中等.2011新课标理综第17题,2011浙江理综卷第16题, 2011广东理综第19题, 2011年江苏物理第13题,2012山东卷第18题.若单独考查传感器一般为选择题,难度不大;考查传感器与其它知识综合的为计算题,计算题常常以压轴题出现,综合性强、难度大、分值高、区分度大.预计在2013年的高考中,此类问题可能会在某些省市的高考试卷中出现.如2011江苏物理第6题、2010北京理综的24题,2012安徽卷第23题.
  图8预测题9理想变压器的原线圈连接一个电流表,副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节,如图8所示,在副线圈上连接了定值电阻R0和滑动变阻器R,P为滑动变阻器的滑动触头.原线圈两端接在电压为U的交流电源上,则( )
  (A) 保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表的读数变大
  (B) 保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表的读数变小
  (C) 保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表的读数变大
  (D) 保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表的读数变小
  预测题10下面哪些技术涉及到传感器的应用 ( )
  (A) 宾馆的自动门
  (B) 工厂、电站的静电除尘
  (C) 家用电饭煲的跳闸和保温
  (D) 声控开关
  答案:
  预测题7(B)(C)图示位置为中性面,但由于产生的是正弦式电流,故流过电阻的瞬时电流是零,电压表的读数为其有效值,不是0,故(A)错;线圈每转过一圈,电流方向改变2次,故1秒内电流方向改变的次数为2f=2×ω2π=ωπ,(B)正确;R两端再并联电阻时,干路电流增大,路端电压减小,故电压表读数减小,(C)正确;并上电容后,由于电路与交变电源相连,电容反复充电放电,该支路有电流通过,故电压表的读数也减小,(D)错误.
  预测题8(D)设线圈为N匝,面积为S,所在区域磁感应强度为B,当角速度为ω时,产生的最大感应电动势E0=NBSω,周期T0=2πω,外力提供的功率P0=E2有R=((NBSω)2(2)2R=N2B2S2ω22R,当角速度为2ω时,产生的最大感应电动势E=2NBSω=2E0,周期T=2π2ω=12T0,外力提供的功率P=(NBS2ω)2(2)2R=4N2B2S2ω22R=4P0,故选项(D)对.
  预测题9(B)(C)根据理想变压器原、副线圈上电压、电流的决定关系知:在输入电压U1不变的情况下,U2不变.当保持Q的位置不动,滑动头P向上滑动时,副线圈上的电阻增大,电流减小,故输入电流I亦随着减小,即电流表的示数变小,(A)错误,(B)正确;当保持P的位置不动,将Q向上滑动时,由U1U2=n1n2知,副线圈上匝数增大,引起副线圈上电压增大,即副线圈上电流增大,故原线圈上的电流亦随着增大,故电流表的示数增大,(C)正确,(D)错误.
  预测题10(A)(C)(D)宾馆的自动门采用了光电传感器,故选项(A)对;家用电饭煲的跳闸和保温采用了热电传感器,故选项(C)对;声控开关采用了声电传感器,故选项(D)对.
  [江西省南康市南康中学 341400 ]
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