【高中物理错题集】第9章 稳恒电流错题集.pdf

1、第 九 章 稳 恒 电 流 错 题 集 一 、 主 要 内 容本 章 内 容 包 括 电 流 、 产 生 持 续 电 流 的 条 件 、 电 阻 、 电 压 、 电 动 势 、内 电 阻 、 路 端 电 压 、 电 功 、 电 功 率 等 基 本 概 念 ， 以 及 电 阻 串 并 联 的 特点 、 欧 姆 定 律 、 电 阻 定 律 、 闭 合 电 路 的 欧 姆 定 律 、 焦 耳 定 律 、 串 联 电 路的 分 压 作 用 、 并 联 电 路 的 分 流 作 用 等 规 律 。二 、 基 本 方 法本 章 涉 及 到 的 基 本 方 法 有 运 用 电 路 分 析 法 画 出 等 效

2、电 路 图 ， 掌 握 电路 在 不 同 连 接 方 式 下 结 构 特 点 ， 进 而 分 析 能 量 分 配 关 系 是 最 重 要 的 方法 ； 注 意 理 想 化 模 型 与 非 理 想 化 模 型 的 区 别 与 联 系 ； 熟 练 运 用 逻 辑 推 理方 法 ， 分 析 局 部 电 路 与 整 体 电 路 的 关 系三 、 错 解 分 析在 本 章 知 识 应 用 的 过 程 中 ， 初 学 者 常 犯 的 错 误 主 要 表 现 在 ： 不 对 电路 进 行 分 析 就 照 搬 旧 的 解 题 套 路 乱 套 公 式 ； 逻 辑 推 理 时 没 有 逐 步 展 开 ，企 图 走

3、 “ 捷 径 ” ； 造 成 思 维 “ 短 路 ” ； 对 含 有 电 容 器 的 问 题 忽 略 了 动 态变 化 过 程 的 分 析 。例 1 如 图 9 1所 示 电 路 ， 已 知 电 源 电 动 势 =6.3V， 内 电 阻r=0.5 ， 固 定 电 阻 R1=2 ， R2=3 ， R3是 阻 值 为 5 的 滑 动 变 阻 器 。 按下 电 键 K， 调 节 滑 动 变 阻 器 的 触 点 ， 求 通 过 电 源 的 电 流 范 围 。【 错 解 】将 滑 动 触 头 滑 至 左 端 ， R3与 R1串 联 再 与 R2并 联 ， 外 电 阻再 将 滑 动 触 头 滑 至 右 端

4、 R3与 R2串 联 再 与 R1并 联 ， 外 电 阻【 错 解 原 因 】由 于 平 时 实 验 ， 常 常 用 滑 动 变 阻 器 作 限 流 用 （ 滑 动 变 阻 器 与 用 电 器串 联 ） 当 滑 动 头 移 到 两 头 时 ， 通 过 用 电 器 的 电 流 将 最 大 或 最 小 。 以 至 给人 以 一 种 思 维 定 势 ： 不 分 具 体 电 路 ， 只 要 电 路 中 有 滑 动 变 阻 器 ， 滑 动 头在 它 的 两 头 ， 通 过 的 电 流 是 最 大 或 最 小 。【 分 析 解 答 】 将 图 9 1化 简 成 图 9 2。 外 电 路 的 结 构 是 R

5、 与 R2串联 、 （ R3-R ） 与 R1串 联 ， 然 后 这 两 串 电 阻 并 联 。 要 使 通 过 电 路 中 电 流最 大 ， 外 电 阻 应 当 最 小 ， 要 使 通 过 电 源 的 电 流 最 小 ， 外 电 阻 应 当 最 大 。设 R3中 与 R2串 联 的 那 部 分 电 阻 为 R ， 外 电 阻 R为 因 为 ， 两 数 和 为 定 值 ， 两 数 相 等 时 其 积 最 大 ， 两 数 差 值 越 大 其 积 越小 。当 R2+R =R1+R3-R 时 ， R最 大 ， 解 得因 为 R1=2 R2=3 ， 所 以 当 变 阻 器 滑 动 到 靠 近 R1端

6、点 时 两 部 分 电阻 差 值 最 大 。 此 时 刻 外 电 阻 R最 小 。通 过 电 源 的 电 流 范 围 是 2.1A到 3A。【 评 析 】不 同 的 电 路 结 构 对 应 着 不 同 的 能 量 分 配 状 态 。 电 路 分 析 的 重 要 性 有如 力 学 中 的 受 力 分 析 。 画 出 不 同 状 态 下 的 电 路 图 ， 运 用 电 阻 串 并 联 的 规律 求 出 总 电 阻 的 阻 值 或 阻 值 变 化 表 达 式 是 解 电 路 的 首 要 工 作 。例 2 在 如 图 9 3所 示 电 路 中 ， R1=390 ,R2=230 ， 电 源 内 电 阻r

7、=50 ， 当 K合 在 1时 ， 电 压 表 的 读 数 为 80V； 当 K合 在 2时 ， 电 压 表 的 读数 为 U1=72V， 电 流 表 的 读 数 为 I1=0.18A， 求 ： （ 1） 电 源 的 电 动 势 （ 2）当 K合 在 3时 ， 两 电 表 的 读 数 。【 错 解 】（ 1） 因 为 外 电 路 开 路 时 ， 电 源 的 路 端 电 压 等 于 电 源 的 电 动 势 ， 所 以 =U断 =80V；【 错 解 原 因 】上 述 解 答 有 一 个 错 误 的 “ 替 代 假 设 ” ： 电 路 中 的 电 流 表 、 电 压 表 都是 理 想 的 电 表 。

8、 事 实 上 ， 问 题 并 非 如 此 简 单 。 如 果 进 一 步 分 析 K合 在 2时的 情 况 就 会 发 现 矛 盾 ： I1R1=0.18 390=70.2（ V） 80V， 这 就 表 明 ，电 路 中 的 电 流 表 和 电 压 表 并 非 理 想 的 电 表 。【 分 析 解 答 】（ 1） 由 题 意 无 法 判 断 电 压 表 、 电 流 表 是 理 想 电 表 。 设 RA、 Rv分 别 为电 压 表 、 电 流 表 的 内 阻 ， R 为 电 流 表 与 电 阻 器 R1串 联 后 的 电 阻 ， R 为电 流 表 与 电 阻 器 R2串 联 的 电 阻 。 则

9、K合 在 2时 ：由 上 述 两 式 解 得 ： R1=400 =90V【 评 析 】本 题 告 诉 我 们 ， 有 些 题 目 的 已 知 条 件 隐 藏 得 很 深 。 仅 从 文 字 的 表 面是 看 不 出 来 的 。 只 好 通 过 试 算 的 方 法 判 断 。 判 断 无 误 再 继 续 进 行 解 题 。例 3 如 图 9 4所 示 ， 1=3V， r1=0.5 ， R1=R2=5.5 ， 平 行 板 电容 器 的 两 板 距 离 d=1cm， 当 电 键 K接 通 时 极 板 中 的 一 个 质 量 m=4 10-3g，电 量 为 q=1.0 10-7C的 带 电 微 粒 恰

10、 好 处 于 静 止 状 态 。 求 ： （ 1） K断 开后 ， 微 粒 向 什 么 方 向 运 动 ， 加 速 度 多 大 ？ （ 2） 若 电 容 为 1000pF， K断 开后 ， 有 多 少 电 量 的 电 荷 流 过 R2？【 错 解 】当 电 键 K接 通 电 路 稳 定 时 、 电 源 1和 2都 给 电 容 器 极 板 充 电 ， 所 以充 电 电 压 U=1+ 2。带 电 粒 子 处 于 平 衡 状 态 ， 则 所 受 合 力 为 零 ，F-mg=0 2=U- 1=1(v)当 电 键 K断 开 后 ， 电 容 器 上 只 有 电 源 给 它 充 电 ， U = 2。即 带

11、电 粒 子 将 以 7.5m/s2的 加 速 度 向 下 做 匀 加 速 运 动 。又 Q1=CU=103 10-12 4=4 10 9CQ =CU 103 10-12 1 1 10-9C Q=Q-Q =3 10-9C极 板 上 电 量 减 少 3 10-9C， 也 即 K断 开 后 ， 有 电 量 为 3 10-9C的 电 荷从 R2由 下 至 上 流 过 。【 错 解 原 因 】在 直 流 电 路 中 ， 如 果 串 联 或 并 联 了 电 容 器 应 该 注 意 ， 在 与 电 容 器 串联 的 电 路 中 没 有 电 流 ， 所 以 电 阻 不 起 降 低 电 压 作 用 (如 R2)

12、， 但 电 池 、 电容 两 端 可 能 出 现 电 势 差 ， 如 果 电 容 器 与 电 路 并 联 ， 电 路 中 有 电 流 通 过 。电 容 器 两 端 的 充 电 电 压 不 是 电 源 电 动 势 ， 而 是 路 端 电 压 U。【 分 析 解 答 】(1)当 K接 通 电 路 稳 定 时 ， 等 效 电 路 图 如 图 9 5所 示 。1、 r1和 R1形 成 闭 合 回 路 ， A， B两 点 间 的 电 压 为 ：电 容 器 中 带 电 粒 子 处 于 平 衡 状 态 ， 则 所 受 合 力 为 零 ，F-mg 0在 B， R2， 2， C， A支 路 中 没 有 电 流

13、， R2两 端 等 势 将 其 简 化 ， U 2=UAB， 2=U-UAB=1.25V当 K断 开 电 路 再 次 达 到 稳 定 后 ， 回 路 中 无 电 流 电 路 结 构 为 图 9 6所示 。 电 容 器 两 端 电 压 U =2=1.25V即 带 电 粒 子 将 以 6.875m s2的 加 速 度 向 下 做 匀 加 速 运 动 。(2)K接 通 时 ， 电 容 器 带 电 量 为 Q=CU=4 1O-9CK断 开 时 ， 电 容 器 带 电 量 为 Q =CU =1.2 10-9(C) Q Q Q =2.75 10-9C有 总 量 为 2.75 10-9(C)的 电 子 从

14、R2由 下 至 上 流 过 。【 评 析 】本 题 考 查 学 生 对 电 容 器 充 放 电 物 理 过 程 定 性 了 解 程 度 ， 以 及 对 充 电完 毕 后 电 容 所 在 支 路 的 电 流 电 压 状 态 是 否 清 楚 。 学 生 应 该 知 道 电 容 器 充电 时 ， 随 着 电 容 器 内 部 电 场 的 建 立 ， 充 电 电 流 会 越 来 越 小 ， 电 容 器 两 极板 间 电 压 (电 势 差 )越 来 越 大 。 当 电 容 器 两 端 电 压 与 电 容 器 所 并 联 支 路 电压 相 等 时 充 电 过 程 结 束 ， 此 时 电 容 器 所 在 的

15、支 路 电 流 为 零 。根 据 这 个 特 点 学 生 应 该 会 用 等 势 的 方 法 将 两 端 等 势 的 电 阻 简 化 ， 画出 等 效 电 路 图 ， 如 本 题 中 的 图 9 5， 图 9 6， 进 而 用 电 路 知 识 解 决 问题 。例 4 如 图 9 7所 示 ， 电 源 电 动 势 =9V， 内 电 阻 r=0.5 ， 电 阻R1=5.0 、 R2=3.5 、 R3=6.0 、 R4=3.0 ， 电 容 C=2.0 F。 当 电 键 K由 a与 接 触 到 与 b接 触 通 过 R3的 电 量 是 多 少 ？【 错 解 】K接 a时 ， 由 图 9-8可 知流 过

16、 R3的 电 量 为 Q=QC-Q C =3 10 6(C)【 错 解 原 因 】没 有 对 电 容 器 的 充 电 放 电 过 程 做 深 入 分 析 。 图 9 8图 中 电 容 器 的 上极 板 的 电 势 高 ， 图 9 9中 电 容 器 的 下 极 板 的 电 势 高 。 电 容 器 经 历 了 先 放电 后 充 电 的 过 程 。 经 过 R3的 电 量 应 是 两 次 充 电 电 量 之 和 。【 分 析 解 答 】K接 a时 ， 由 图 9 8可 知此 时 电 容 器 带 电 量 QC=CU1=I 10-5(C)K接 b时 ， 由 图 9 9可 知此 时 电 容 器 带 电 量

17、 Q C=CU1=0.7 10-5(C)流 过 R3的 电 量 为 Q=QC Q C=1.7 10 5(C)【 评 析 】对 于 电 容 电 量 变 化 的 问 题 ， 还 要 注 意 极 板 电 性 的 正 负 。 要 分 析 清 电容 器 两 端 的 电 势 高 低 ， 分 析 全 过 程 电 势 变 化 。例 5 在 电 源 电 压 不 变 的 情 况 下 ， 为 使 正 常 工 作 的 电 热 器 在 单 位 时 间内 产 生 的 热 量 增 加 一 倍 ， 下 列 措 施 可 行 的 是( )A、 剪 去 一 半 的 电 阻 丝B、 并 联 一 根 相 同 的 电 阻 丝C、 串 联

18、 一 根 相 同 的 电 阻 丝D、 使 电 热 器 两 端 的 电 压 增 大 一 任 【 错 解 】为 原 来 的 一 半 ， 所 以 选 A、 B。【 错 解 原 因 】忽 略 了 每 根 电 阻 丝 都 有 一 定 的 额 定 功 率 这 一 隐 含 条 件 。【 分 析 解 答 】将 电 阻 丝 剪 去 一 半 后 ， 其 额 定 功 率 减 小 一 半 ， 虽 然 这 样 做 在 理 论 上满 足 使 热 量 增 加 一 倍 的 要 求 ， 但 由 于 此 时 电 阻 丝 实 际 功 率 远 远 大 于 额 定功 率 ， 因 此 电 阻 丝 将 被 烧 坏 。 故 只 能 选 B。

19、【 评 析 】考 试 题 与 生 产 、 生 活 问 题 相 结 合 是 今 后 考 试 题 的 出 题 方 向 。 本 题 除了 需 要 满 足 电 流 、 电 压 条 件 之 外 ， 还 必 须 满 足 功 率 条 件 ： 不 能 超 过 用 电器 的 额 定 功 率 。例 6 如 图 9 10所 示 的 电 路 中 已 知 电 源 电 动 势 =36V， 内 电 阻r=2 ， R1=20 ， 每 盏 灯 额 定 功 率 都 是 2W， 额 定 电 压 也 相 同 。 当 K闭 合调 到 R2=14 时 ， 两 灯 都 正 常 发 光 ； 当 K断 开 后 为 使 L2仍 正 常 发 光

20、， 求 R2应 调 到 何 值 ？【 错 解 】设 所 求 电 阻 R 2， 当 灯 L1和 L2都 正 常 发 光 时 ， 即 通 过 灯 的 电 流 达 额定 电 流 I。【 错 解 原 因 】分 析 电 路 时 应 注 意 哪 些 是 恒 量 ， 哪 些 是 变 量 。 图 9 10电 路 中 电 源 电动 势 是 恒 量 ， 灯 L1和 L2正 常 发 光 时 ， 加 在 灯 两 端 电 压 和 通 过 每 个 灯 的电 流 是 额 定 的 。 错 解 中 对 电 键 K闭 合 和 断 开 两 种 情 况 ， 电 路 结 构 差 异 没有 具 体 分 析 ， 此 时 随 灯 所 在 支

21、 路 电 流 强 度 不 变 ， 两 种 情 况 干 路 电 流 强 度是 不 同 的 ， 错 误 地 将 干 路 电 流 强 度 认 为 不 变 ， 导 致 了 错 误 的 结 果 。【 分 析 解 答 】解 法 一 ： 设 所 求 阻 值 R 2， 当 灯 L1和 L2正 常 发 光 时 ， 加 在 灯 两 端 电压 力 额 定 电 压 UL。当 K闭 合 时 ， 1=UL+I1(R1+r+R2)当 K断 开 时 ， 2=UL+I2(R1+r+R 2)，又 1= 2= I1=2I2=2I， (I为 额 定 电 流 )得 = UL 2I(R1 r R2) =USL I(R1 r R 2) -

22、 I(R1 r 2R2-R2 )=0 但 I 0， R1+r 2R2=R 2即 R 2=20+2+2 14=50解 法 二 ： 设 所 求 阻 值 R 2， 当 灯 L1和 L2正 常 发 光 时 ， 加 在 灯 两 端 电压 为 额 定 电 压 UL， 由 串 联 电 路 电 压 分 析 可 得 ：【 评 析 】电 路 中 的 局 部 电 路 (开 关 的 通 断 、 变 阻 器 的 阻 值 变 化 等 )发 生 变 化 必然 会 引 起 干 路 电 流 的 变 化 ， 进 而 引 起 局 部 电 流 电 压 的 变 化 。 应 当 牢 记 当电 路 发 生 变 化 后 要 对 电 路 重

23、新 进 行 分 析 。例 7 如 图 9 11所 示 ， 电 源 电 压 保 持 不 变 ， 变 阻 器 R1的 最 大 值 大 于R2的 阻 值 ， 在 滑 片 P自 右 向 左 滑 动 过 程 中 ， R1的 电 功 率 如 何 变 化 ？【 错 解 】采 用 “ 端 值 法 ” ， 当 P移 至 最 左 端 时 ， R1 0， 则 Rl消 耗 的 电 功 率 变为 0， 由 此 可 知 ， 当 滑 片 P自 右 向 左 滑 动 过 程 中 ， R1的 电 功 率 是 变 小 的 。【 错 解 原 因 】由 于 题 中 R1 R2， 所 以 用 端 值 法 只 假 设 R1=0是 不 够

24、的 。【 分 析 解 答 】因 此 ， 在 这 两 种 情 况 时 ， R1的 电 功 率 都 是 P1 U2/4R， 且 不 难 看 出 ，Rl与 R2差 值 越 大 ， P1越 小 于 U2 4R。综 上 所 述 ， 本 题 答 案 应 是 滑 片 P自 右 向 左 移 动 时 ， Rl的 电 功 率 逐 渐 变大 ； 当 R1=R2时 R1的 电 功 率 最 大 ； 继 续 沿 此 方 向 移 动 P时 ， R1的 电 功 率 逐渐 变 小 。【 评 析 】电 路 中 某 电 阻 消 耗 的 功 率 ， 不 止 是 由 本 身 电 阻 决 定 ， 还 应 由 电 路 的结 构 和 描 述

25、 电 路 的 各 个 物 理 量 决 定 。 求 功 率 的 公 式 中 出 现 二 次 函 数 ， 二次 函 数 的 变 化 不 一 定 单 调 变 化 的 ， 所 以 在 求 解 这 一 类 问 题 时 ， 千 万 要 作定 量 计 算 或 者 运 用 图 像 进 行 分 析 。例 8 如 图 9 12所 示 电 路 ， 当 电 键 K依 次 接 a和 b的 位 置 时 ， 在 (1)R1 R2(2) Rl=R2(3) R1 R2三 种 情 况 时 ， R1、 R2上 消 耗 的 电 功 率 哪 个大 ？ 【 错 解 】(l)根 据 P=I2R可 知 ， 当 R1 R2时 ， P1 P2；

26、 当 R1=R2时 ， P1=P2； 当 Rl R2时 ， P1 P2。当 R1 R2时 ， P1 P2； 当 R1=R2时 ， P1=P2； 当 R1 R2时 ， P1 P2。【 错 解 原 因 】错 误 在 于 认 为 电 路 改 变 时 其 路 端 电 压 保 持 不 变 ， U1=U2， 应 该 分 析 当电 键 K接 不 同 位 置 时 ， 电 路 的 结 构 不 同 ， 电 路 结 构 改 变 但 ， r不 变 。【 分 析 解 答 】当 电 键 K接 不 同 位 置 时 ， 电 路 的 结 构 不 同 。(l)当 R1 R2时 ， 若 r2=R1R2 P1-P2=0所 以 P1=

27、P2； 若 r2 R1R2 P1-P2 0所 以 P1 P2； 若 r2 RlR2 P1-P2 0所 以 P1 P2(2)当 R1 R2时 ， 若 r2=R1R2 P1-P2=0， 所 以 P1=P2； 若 r2 R1R2P1-P2 0所 以 P1 P2； 若 r2 R1R2【 评 析 】解 决 电 路 问 题 先 审 题 ， 审 题 过 后 有 的 同 学 头 脑 中 出 现 许 多 公 式 ， 他从 中 选 择 合 适 的 公 式 ， 有 的 同 学 则 从 头 脑 中 搜 寻 以 前 做 过 的 题 目 ， 看 有没 有 与 本 题 相 似 的 题 目 ， 如 果 有 相 似 的 题 目

28、 ， 就 把 那 道 题 的 解 题 方 法 照搬 过 来 。 这 些 方 法 不 一 定 错 ， 但 是 一 旦 问 题 比 较 复 杂 ， 或 者 题 目 叙 述 的是 一 个 陌 生 的 物 理 情 境 ， 这 些 方 法 就 不 好 用 了 。 所 以 ， 规 范 化 的 解 题 步骤 是 必 不 可 少 的 。例 9 如 图 9 13所 示 电 路 中 ， r是 电 源 的 内 阻 ， R1和 R2是 外 电 路 中 的电 阻 ， 如 果 用 Pr， P1和 P2分 别 表 示 电 阻 r， R1， R2上 所 消 耗 的 功 率 ， 当R1=R2=r时 ， Pr P1 P2等 于

29、A、 1 l 1 B、 2 1 1C、 1 4 4 D、 4 l 1【 错 解 】因 为 R1=R2=r， r与 R1， R2并 联 ， 它 们 电 压 相 同 ，【 错 解 原 因 】认 为 电 源 的 两 端 就 是 外 电 路 的 两 端 ， 所 以 内 外 电 阻 是 并 联 关 系 ， 即认 为 r与 R1， R2并 联 ， Ur=U1-U2， 这 一 看 法 是 错 误 的 ， Ur不 等 于 U1，Ur= -U1。【 分 析 解 答 】在 图 9-13电 路 中 ， 内 电 阻 上 通 过 的 电 流 与 外 电 路 的 总 电 流 相 同 ， 内电 阻 与 外 电 阻 是 串

30、联 关 系 ， (不 能 认 为 内 电 阻 与 外 电 阻 并 联 )但 R1与 R2是并 联 的 ， 因 R1=R2， 则 I1=I2=I，Ir=I1+I2=2I。Pr P1 P2=Ir2r I12R1 I22R2 =4 1 1。 ， 所 以 是 正 确 的 。【 评 析 】单 凭 直 觉 就 对 电 路 的 串 并 联 关 系 下 结 论 ， 太 草 率 了 。 还 是 要 通 过 电流 的 分 合 ， 或 电 势 的 高 低 变 化 来 做 电 路 分 析 。例 10 如 图 9 14所 示 ，已 知 电 源 电 动 势 =20V， 内 阻 r=1 ， 当 接 入 固 定 电 阻 R=

31、4 时 ， 电路 中 标 有 “ 3V 4.5W” 的 灯 泡 L和 内 阻 r =0.5 的 小 型 直 流 电 动 机 恰 能正 常 工 作 ， 求 (1)电 路 中 的 电 流 强 度 ？ (2)电 动 机 的 额 定 工 作 电 压 ？ (3)电 源 的 总 功 率 ？【 错 解 】由 灯 泡 的 额 定 电 压 和 额 定 功 率 可 求 得 灯 泡 的 电 阻串 联 电 路 中 电 路 中 的 电 流 强 度电 动 机 额 定 工 作 电 压 U=I r=2.7 0.5=l.35(V)电 源 总 功 率 P=I =2.7 20=54(W)【 错 解 原 因 】此 电 路 是 非 纯

32、 电 阻 电 路 ， 闭 合 电 路 欧 姆 定 律 =IR总 不 适 用 ， 所 以 电【 分 析 解 答 】(1)串 联 电 路 中 灯 L正 常 发 光 ， 电 动 机 正 常 工 作 ， 所 以 电 路 中 电 流 强度 为 灯 L的 额 定 电 流 。电 路 中 电 流 强 度 I 1.5A。(2)电 路 中 的 电 动 机 是 非 纯 电 阻 电 路 。 根 据 能 量 守 恒 ， 电 路 中 =UR+UL+Ur+UmUm= -UR-UL-Ur -I(R+RL+r)=20-1.5 (2 4 1)=9.5(3)电 源 总 功 率 P总 =I =1.5 20=30(W)。【 评 析 】

33、要 从 能 量 转 化 与 守 恒 的 高 度 来 认 识 电 路 的 作 用 。 一 个 闭 合 电 路 中 ，电 源 将 非 静 电 能 转 化 为 电 能 ， 内 外 电 路 又 将 电 能 转 化 为 其 他 形 式 的 能 。 =U内 +U外 则 是 反 映 了 这 个 过 程 中 的 能 量 守 恒 的 关 系 。例 11 电 动 机 M和 电 灯 L并 联 之 后 接 在 直 流 电 源 上 ， 电 动 机 内 阻 r =1 ， 电 灯 灯 丝 电 阻 R=10 ， 电 源 电 动 势 =12V， 内 阻 r=1Q， 当 电 压表 读 数 为 10V时 ， 求 电 动 机 对 外

34、 输 出 的 机 械 功 率 。【 错 解 】流 与 其 电 阻 成 反 比 ，【 错 解 原 因 】上 述 错 解 过 程 中 有 两 处 致 命 的 错 误 ： 一 是 将 电 动 机 视 为 纯 电 阻 处 理了 ， 电 动 机 不 属 于 纯 电 阻 ， 而 是 将 电 能 转 化 为 机 械 能 ， 错 解 中 利 用 了 并联 电 路 中 支 路 电 流 与 电 阻 成 反 比 的 结 论 是 不 恰 当 的 ， 因 为 该 结 论 只 适 用于 纯 电 阻 电 路 ， 二 是 不 明 确 电 动 机 的 输 入 功 率 PM入 与 输 出 功 率 PM出 的 区别 ， IM2r

35、是 电 动 机 内 阻 发 热 功 率 。 三 者 的 关 系 是 ： PM入 =PM出 +IM2r 。【 分 析 解 答 】根 据 题 意 画 出 电 路 图 ， 如 图 9 15所 示 。 由 全 电 路 欧 姆 定 律 = U+Ir得 出 干 路 电 流由 已 知 条 件 可 知 ： 流 过 灯 泡 的 电 流电 动 机 的 输 出 功 率 的 另 一 种 求 法 ： 以 全 电 路 为 研 究 对 象 ， 从 能 量 转化 和 守 恒 的 观 点 出 发 P源 =P路 。 本 题 中 电 路 中 消 耗 电 能 的 有 ： 内 电 阻 、 灯泡 和 电 动 机 ， 电 动 机 消 耗

36、的 电 能 又 可 分 为 电 动 机 输 出 的 机 械 能 和 电 动 机自 身 消 耗 的 内 能 。 即 I =I2r+IL2R+PM出 +IM2r 。PM出 I -(I2r+IL2R+IM2r )=9(W)【 评 析 】站 在 能 量 转 化 与 守 恒 的 高 度 看 电 路 各 个 部 分 的 作 用 。 就 可 以 从 全 局的 角 度 把 握 一 道 题 的 解 题 思 路 ， 就 能 比 较 清 醒 地 分 清 公 式 规 律 的 适 用 范围 和 条 件 。例 12 如 图 9 16， 外 电 路 由 一 个 可 变 电 阻 R和 一 个 固 定 电 阻 R0串 联构 成

37、 ， 电 源 电 动 势 为 ， 电 源 内 阻 为 r，问 ： R调 到 什 么 时 候 ， R0上 将 得 到 最 大 功 率 。【 错 解 】把 可 变 电 阻 R看 成 电 源 内 阻 的 一 部 分 ， 即 电 源 内 阻 r =r+R。 利 用 电源 输 出 功 率 最 大 的 条 件 是 R r 得 R0=R r， 即 R=R0-r， 所 以 把 可 变 电阻 调 到 R=R2-r时 ， 电 路 中 R0上 得 到 最 大 功 率 ， 其 大 小 为【 错 解 】 可 变 电 阻 R上 得 到 的 功 率 ， 决 定 于 可 变 电 阻 的 电 流 和 电 压 ， 也 可 以用

38、电 源 输 出 功 率 最 大 时 的 条 件 ， 内 外 电 阻 相 同 时 电 源 有 最 大 输 出 功 率 来计 算 。 但 是 题 目 要 求 讨 论 定 值 电 阻 R0上 的 输 出 功 率 ， 则 不 能 生 搬 硬 套 。定 值 电 阻 R0上 的 功 率 ， 决 定 于 流 过 电 阻 R0的 电 流 强 ， 这 与 讨 论 可 变 电 阻R上 的 功 率 不 同 。【 分 析 解 答 】电 流 经 过 电 阻 R0， 电 流 能 转 换 成 内 能 ， R0上 功 率 决 定 于 电 流 强 度 大小 和 电 阻 值 ， 即 P=I2R0， 所 以 当 电 流 强 度 最

39、 大 时 ， R0上 得 到 最 大 功 率 。由 纯 电 阻 的 闭 合 电 路 欧 姆 定 律 ， 有固 定 电 阻 R0上 有 最 大 输 出 功 率 ， 其 大 小 为【 评 析 】 在 讨 论 物 理 问 题 时 选 择 研 究 对 象 是 重 要 的 一 环 。 研 究 对 象 选 错 了 ，就 要 犯 张 冠 李 戴 的 错 误 。 明 明 题 目 中 要 我 们 计 算 定 值 电 阻 的 功 率 ， 有 人却 套 用 滑 动 变 阻 器 的 结 论 。 所 以 认 真 审 题 找 出 研 究 对 象 ， 也 是 提 高 理 解能 力 的 具 体 操 作 步 骤 。例 13 输

40、 电 线 的 电 阻 共 计 10 ， 输 送 的 电 功 率 是 100kw， 用 400V的 低压 送 电 ， 输 电 线 上 发 热 损 失 的 功 率 是 多 少 kw？ 改 用 10kV的 高 压 送 电 ， 发热 功 率 损 失 又 是 多 少 kw？【 错 解 】 【 错 解 原 因 】 错 解 一 是 对 欧 姆 定 律 使 用 不 当 ， 输 送 电 压 是 加 在 输 电 线 电 阻 和 负 载上 的 ， 如 果 把 它 考 虑 成 输 电 线 上 的 电 压 求 电 流 强 度 当 然 就 错 了 。 错 解 二注 意 到 了 负 载 的 作 用 ， 所 求 出 的 损

41、失 功 率 P1是 正 确 的 ， 然 而 在 高 压 送 电电 路 中 ， 负 载 都 是 使 用 了 变 压 器 而 错 解 二 把 它 当 作 纯 电 阻 使 P2解 错 。 【 分 析 解 答 】输 送 电 功 率 100kw， 用 400V低 压 送 电 ， 输 电 线 上 电 流输 电 线 上 损 失 功 率若 用 10kV高 压 送 电 输 电 线 上 电 流输 电 线 上 损 失 功 率 P2=I22r=102 1=0.1(kw)【 评 析 】 一 道 很 简 单 的 题 目 做 错 了 ， 有 些 人 将 错 解 原 因 归 结 为 ： 粗 心 、 看 错了 题 目 。 其

42、实 真 正 的 原 因 是 解 题 不 规 范 。 如 果 老 老 实 实 地 画 出 电 路 图 标出 各 个 物 理 量 ， 按 图 索 骥 就 可 以 避 免 所 谓 的 “ 粗 心 ” 的 错 误 。例 14 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 电功 率 有 没 有 可 能 反 而 小

43、于 2.0W？ 你 如 果 认 为 不 可 能 ， 试 说 明 理 由 ， 如 果认 为 可 能 ， 试 求 出 用 电 器 B实 际 消 耗 的 电 功 率 小 于 2.0W的 条 件 (设 电 阻 不随 温 度 改 变 )【 错 解 】 将 “ 10V 2.0W” 的 用 电 器 与 电 源 连 接 ， 用 电 器 正 常 工 作 说 明 用 电器 两 端 电 压 为 10V， 现 将 “ 10V 5.0W” 的 用 电 器 B与 电 源 连 接 ， 用 电 器两 端 电 压 是 10V， B也 能 正 常 工 作 ， 实 际 功 率 是 5.0W， 所 以 用 电 器 的 实 际功 率

44、不 会 小 于 2.0W。【 错 解 原 因 】 把 路 端 电 压 与 电 源 电 动 势 混 为 一 谈 ， 认 为 路 端 电 压 是 恒 定 的 ， 不 随外 电 路 改 变 而 改 变 。 【 分 析 解 答 】越 大 ， U也 越 大 ， 所 以 与 不 同 ， U不 是 恒 定 的 。以 当 B连 入 时 ， 用 电 器 两 端 的 电 压 将 小 于 10V， 它 消 耗 的 实 际 功 率 将小述 条 件 时 ， B的 实 际 功 率 小 于 2.0W。 【 评 析 】根 据 电 源 最 大 输 出 功 率 的 条 件 做 出 输 出 功 率 与 外 电 阻 图 (P R图

45、如图 9 17所 示 )做 定 性 分 析 ， 也 可 以 得 到 同 样 的 结 果 。 由 题 意 可 知 RA接 入电 路 时 ， 若 电 源 的 输 出 功 率 达 到 最 大 输 出 功 率 ， 则 RB接 入 电 路 时 ， 电 源的 输 出 功 率 肯 定 小 于 最 大 输 出 功 率 2W。 若 电 源 的 输 出 功 率 没 有 达 到 最 大输 出 功 率 ， RB接 入 电 路 时 ， 电 源 的 输 出 功 率 有 可 能 小 于 RA接 入 电 路 时 输出 功 率 2W。例 15 有 四 个 电 源 ， 电 动 势 均 为 8V， 内 阻 分 别 为 1 、 2

46、、 4 、8 ， 今 要 对 R=2 的 电 阻 供 电 ， 问 选 择 内 阻 为 多 大 的 电 源 才 能 使 R上 获得 的 功 率 最 大 ？A、 1 B、 2C、 4 D、 8【 错 解 】 依 “ 外 电 阻 等 于 内 电 阻 (R=r)时 ， 外 电 路 上 的 电 功 率 有 最 大 值 ” 可知 ， 应 选 内 阻 2 的 电 源 对 R供 电 ， 故 选 B。【 错 解 分 析 】上 述 错 解 的 根 源 在 于 滥 用 结 论 。 事 实 上 ， 确 定 的 电 源 有 最 大 的 输 出功 率 和 确 定 的 外 电 路 上 获 得 最 大 功 率 的 条 件 是

47、 不 同 的 。 “ 外 电 阻 等 于 内电 阻 (R=r)时 ， 外 电 路 上 的 电 功 率 有 最 大 值 ” 只 适 用 于 电 源 确 定 而 外 电阻 可 选 择 的 此 形 ， 而 本 题 实 属 外 电 阻 确 定 而 电 源 可 选 的 情 况 ， 两 者 意 义不 同 ， 不 可 混 为 一 谈 。 【 分 析 解 答 】P是 r的 单 调 减 函 数 ， 所 以 就 题 设 条 件 而 言 ， r取 1 时 P有 最 大 值 ， 应选 A。【 评 析 】 物 理 学 的 任 何 规 律 结 论 的 成 立 都 是 有 条 件 的 ， 都 有 其 适 用 范 围 。 有

48、的 同 学 做 题 比 较 多 ， 习 惯 于 套 用 一 些 熟 悉 题 目 的 解 题 路 子 。 这 种 方 法 有它 合 理 的 一 面 ， 也 有 其 造 成 危 害 的 一 面 。 关 键 是 要 掌 握 好 “ 条 件 和 范围 ” 。例 16 图 9 18所 示 ， 为 用 伏 安 法 测 量 一 个 定 值 电 阻 阻 值 的 实 验 所 需要 的 器 材 实 物 图 ， 器 材 规 格 如 下 ： (1)待 测 电 阻 RX(约 100 )(2)直 流 毫安 表 (量 程 0 10mA， 内 阻 50 )(3)直 流 电 压 表 (量 程 0 3V， 内 阻 5k )(4)直 流 电 源 (输 出 电 压 4V， 允 许 最 大 电 流 1A)(5)滑 动 变 阻 器 (阻 值 范 围 0 15 ， 允 许 最 大 电 流 1A)(6)电 键 一 个 ， 导 线 若 干 条 。 根 据 器 材 的 规 格和 实 验 要 求 ， 在 本 题 的 实 物 图 上 连 线 。【 错 解 】 错 解 一 ： 如 图 9 19所 示 ， 此 种 连 法 错 在 变 阻 器 的 右 下 接 线 柱