模拟卷电路分析问题的解释
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第1篇一、基本概念与原理1. 请简述基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律,并举例说明它们在实际电路中的应用。
2. 什么是电路的节点?什么是电路的支路?请举例说明。
3. 什么是电路的等效电路?等效电路的目的是什么?4. 请解释电路的串并联关系,并说明它们在电路分析中的作用。
5. 什么是电路的功率?电路的功率可以分为哪几种?6. 什么是电路的阻抗?什么是电路的导纳?它们之间的关系是什么?7. 什么是电路的欧姆定律?请用公式表示。
8. 什么是电路的诺顿定理和戴维南定理?它们在电路分析中的应用是什么?9. 什么是电路的频率响应?请解释电路的幅频特性和相频特性。
10. 什么是电路的稳定性?请说明稳定性的重要性。
二、电路元件与特性1. 请简述电阻、电容和电感的基本特性及其在电路中的作用。
2. 什么是电阻的串联和并联?它们在电路分析中的影响是什么?3. 什么是电容的串联和并联?它们在电路分析中的影响是什么?4. 什么是电感的串联和并联?它们在电路分析中的影响是什么?5. 请解释电阻、电容和电感的损耗特性,并说明它们在实际电路中的应用。
6. 什么是电路的无源元件和有源元件?请举例说明。
7. 什么是电路的放大器?请简述放大器的分类和作用。
8. 什么是电路的滤波器?请简述滤波器的分类和作用。
9. 什么是电路的稳压器?请简述稳压器的原理和作用。
10. 什么是电路的保护元件?请举例说明。
三、电路分析与设计1. 请解释电路的时域分析和频域分析,并说明它们在电路分析中的区别。
2. 什么是电路的节点电压法?请举例说明其应用。
3. 什么是电路的回路电流法?请举例说明其应用。
4. 什么是电路的戴维南定理和诺顿定理?请举例说明其应用。
5. 请解释电路的等效电路变换,并说明其在电路设计中的作用。
6. 什么是电路的灵敏度分析?请举例说明其应用。
7. 什么是电路的稳定性分析?请举例说明其应用。
8. 请简述电路的反馈原理,并说明其在电路设计中的作用。
电路模拟分析专项练习题
问题一
在一个简单的直流电路中,有一块电源以6伏的电压提供电流。
电源连接一个10欧姆的电阻。
请计算通过电路的电流大小。
解答一
根据欧姆定律,我们可以使用以下公式来计算通过电路的电流:
I = V / R
其中,I是电流,V是电压,R是电阻。
将给定的数值代入公式中,得到:
I = 6伏 / 10欧姆 = 0.6安
所以,通过电路的电流大小为0.6安。
问题二
在问题一中的电路中,假设电源的电压保持不变,现在连接一
个额外的20欧姆的电阻。
请计算通过电路的新电流大小。
解答二
根据欧姆定律,我们可以使用相同的公式来计算通过电路的电流:
I = V / R
将给定的数值代入公式中,得到:
I = 6伏 / (10欧姆 + 20欧姆) = 6伏 / 30欧姆 = 0.2安
所以,通过电路的新电流大小为0.2安。
问题三
在问题二中的电路中,假设现在将电源的电压调整为12伏。
请计算通过电路的新电流大小。
解答三
根据欧姆定律,我们可以使用相同的公式来计算通过电路的电流:
I = V / R
将给定的数值代入公式中,得到:
I = 12伏 / 30欧姆 = 0.4安
所以,通过电路的新电流大小为0.4安。
以上为电路模拟分析专项练习题的解答。
.实用文档..试题库一、填空题1、电流所经过的路径叫做 电路 ,通常由 电源 、 负载 和 中间环节 三局部组成。
〔新参考书里的内容〕2、实际电路按功能可分为电力系统的电路和电子技术的电路两大类,其中电力系统的电路其主要功能是对发电厂发出的电能进行 传输 、 分配 和 转换 ;电子技术的电路主要功能那么是对电信号进行 传递 、 变换 、 存储 和 处理 。
3、实际电路元件的电特性 单一 而 确切 ,理想电路元件的电特性那么 多元 和 复杂 。
无源二端理想电路元件包括 电阻 元件、 电感 元件和 电容 元件。
4、5、大小和方向均不随时间变化的电压和电流称为 稳恒直流 电,大小和方向均随时间变化的电压和电流称为 交流 电,大小和方向均随时间按照正弦规律变化的电压和电流被称为 正弦交流 电。
6、 电压 是电路中产生电流的根本原因,数值上等于电路中 两点电位 的差值。
7、 电位 具有相对性,其大小正负相对于电路参考点而言。
8、衡量电源力作功本领的物理量称为 电动势 ,它只存在于 电源 内部,其参考方向规定由 电源正极高 电位指向 电源负极低 电位,与 电源端电压 的参考方向相反。
9、电流所做的功称为 电功 ,其单位有 焦耳 和 度 ;单位时间内电流所做的功称为 电功率 ,其单位有 瓦特 和 千瓦 。
10、通常我们把负载上的电压、电流方向称作 关联 方向;而把电源上的电压和电流方向称为 非关联 方向。
11、 欧姆 定律表达了线性电路元件上电压、电流的约束关系,与电路的连接方式无关; 基尔霍夫 定律那么是反映了电路的整体规律,其中 KCL 定律表达了电路中任意结点上聚集的所有 支路电流 的约束关系, KVL 定律表达了电路中任意回路上所有 元件上电压 的约束关系,具有普遍性。
12、理想电压源输出的 电压 值恒定,输出的 电流值 由它本身和外电路共同决定;理想电流源输出的 电流 值恒定,输出的 电压 由它本身和外电路共同决定。
模拟电路常见故障的诊断及处理分析一、引言模拟电路是电子技术中的一个重要领域,其应用范围广泛,包括通信系统、传感器、放大器、滤波器等多种电子设备和系统。
在模拟电路中,由于电子元件的特性、外部环境因素以及制程工艺等多种因素的影响,常常会出现各种故障现象。
对模拟电路的常见故障进行准确的诊断和处理分析,是保障电子设备和系统正常运行的关键。
本文将针对模拟电路中常见的故障进行分析,并介绍其诊断和处理方法,以期帮助电子工程师和技术人员更好地解决实际应用中的故障问题。
二、常见故障及诊断方法1. 漏电流故障漏电流故障是模拟电路中常见的故障之一,其主要表现为电路中出现未预期的电流流动。
漏电流故障的诊断方法包括使用万用表或示波器对电路中的电流进行测量,通过测量结果判断漏电流的大小和方向,并进一步查找故障元件或连接部件。
处理方法:首先应检查电路中各个元件和连接部件的接触情况,确保连接紧固可靠;其次可以通过逐步断开电路中的元件或连接部件,逐一检查每个部件的工作状态,从而定位并解决漏电流故障。
2. 干扰故障干扰故障是指由于外部电磁场、电压突变或其他原因导致电路中的异常信号波形。
诊断方法主要是通过示波器对电路中的信号进行观测,分析波形变化情况,从而确定干扰源和干扰传播路径。
处理方法:可以通过在电路中增加滤波器、隔离器等器件,对外部干扰进行屏蔽和抑制;合理的布局和设计电路板也可以减少外部干扰对电路的影响。
3. 温度故障温度故障一般是由于电路元件在工作过程中产生过热现象而引起的。
诊断方法主要是通过红外热像仪等设备对电路元件进行实时监测,发现过热元件并及时采取措施进行降温。
处理方法:对于常见的过热元件,可以考虑适当增加散热器或风扇进行散热;也可以通过合理地设计电路布局和安装位置,减少元件间的热量传导。
4. 噪声故障噪声故障是指电路中出现不期望的高频干扰信号。
诊断方法主要是通过示波器或频谱分析仪对电路中的信号进行频谱分析,确定噪声信号的频率和幅度,并进一步查找噪声源和传播路径。
专题11电路的识别、设计与故障分析模型构建|真题试炼|模拟演练|题组通关|||模型01串并联电路的识别【例1】(2023·四川巴中·中考真题)在如图所示的电路中,下列说法正确的是()A.当闭合开关S1、S2、S3时,电源短路B.当只闭合开关S1、S2时,L1、L2并联C.当只闭合开关S2、S3时,L1、L2串联D.当只闭合开关S1、S3时,L1、L2串联【变式1-1】(2024·陕西西安·模拟预测)如图是某次实验电路图。
下列说法中正确的是()A.只闭合S1时,只有灯L1发光,流过电流表A1、A2的电流大小相等B.闭合S1、S2时,A2测流过L2的电流C.闭合S1、S2时,若L2断路,则电流表A1有示数,A2无示数D.利用该实验探究电路中电流的关系时,应选用相同规格的两灯进行实验【变式1-2】(2024·湖北武汉·一模)如图所示的电路中,开关都闭合后两只灯泡都被短接的是()A.B.C.D.【变式1-3】(多选)(2024·云南·模拟预测)如图所示,电源电压保持不变,以下说法正确的是()A.闭合开关S和1S,电阻0R和1R串联,电压表测量电源电压B.闭合开关S和2S,电阻2R的电流等于电阻0R的电流C.闭合开关S和1S和2S,滑片P移至最左端,电阻1R和2R的电压相等D.闭合开关S和1S和2S,滑片P移至最右端,电流表示数等于电阻1R和2R的电流之和模型02家庭电路【例2】(2023·辽宁鞍山·中考真题)在符合安全用电原则的前提下,请将带有保险丝的三孔插座及电灯接入电路中。
(其中部分电路已连接完成且要求开关只控制电灯)【变式2-1】(2024·陕西西安·一模)如图是电水壶工作的示意图,请用笔画线代替导线,将电水壶的三条接线按照安全用电的原则对应连接好。
【变式2-2】(2024·广东佛山·一模)如图甲是小明家的插座面板,其内部有三孔插座,USB供电模块及开关。
2023年中考物理模似试卷考生请注意:1.答题前请将考场、试室号、座位号、考生号、姓名写在试卷密封线内,不得在试卷上作任何标记。
2.第一部分选择题每小题选出答案后,需将答案写在试卷指定的括号内,第二部分非选择题答案写在试卷题目指定的位置上。
3.考生必须保证答题卡的整洁。
考试结束后,请将本试卷和答题卡一并交回。
一、本大题包括10小题,每小题3分,共30分.在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求.1.关于家庭电路和安全用电的说法正确的是A.检查和维修电路时,必须首先切断电源B.使用测电笔时,手不能接触笔上任何金属体C.只有大功率用电器才需使用三孔插座D.家庭电路中,电能表是用来测量电功率的仪表2.如图所示,对于图片中所描述的物理现象或过程,下列分析中正确的是A.图甲:司南静止时,它的长柄指向南方,说明长柄是N极B.图乙:匝数一定时,增大电流,电磁铁吸引曲别针的数目会增加C.图丙:使用试电笔时,用指尖抵住上端的金属帽会发生触电事故D.图丁:当电流过大时,保险丝先熔断,所以家庭电路中可以用铜丝代替保险丝3.如图所示,在烧杯和试管中都装着水,给烧杯加热使杯中水沸腾,继续加热,则()A.试管中的水将沸腾B.试管中的水温能达到沸点,但不能沸腾C.试管中的水达不到沸点,不能沸腾D.以上三种情况都可能发生4.在“探究电流与电阻的关系”实验中,小榕设计了如图所示的电路图.实验中电源两端电压保持6V不变,定值电阻R的阻值分别为5Ω、10Ω和20Ω,电压表示数保持2V不变.为完成实验,应选取的滑动变阻器的规格为A.10Ω 2A B.20Ω 1A C.30Ω 2A D.50Ω 1A5.如图所示,在试管内用塞子密封有少量的水,用酒精灯进行加热,下列说法正确的是A.塞子跳出前,发现水已沸腾,这时水的沸点为100℃B.塞子跳出前,水的温度升高,是通过做功改变了它的内能C.塞子跳出时,看到试管口处有白雾,这是汽化现象D.塞子被推出试管口的过程与内燃机做功冲程的能量转化情况相同6.小华用透镜观察书上的字,看到如图所示情景,以下说法正确的是()A.图中成的是虚像B.图中成像规律可应用于投影仪C.图中的透镜制成的眼镜可以用于矫正近视眼D.图中透镜远离书本,所成的像变大7.有甲、乙、丙三个带电的泡沫塑料小球,甲带正电.先用甲靠近乙,发现乙被排斥;再用乙靠近丙,丙被吸引(如图).则下列判断正确的是()A.乙带正电,丙带正电B.乙带负电,丙带负电C.乙带负电,丙带正电D.乙带正电,丙带负电8.下列关于声现象的说法中,正确的是A.只要物体振动,我们就能听到声音B.把正在响铃的闹钟放在密闭玻璃罩内,抽出其中的空气,听到的声音大小保持不变C.我们常说声音“震耳欲聋”,是指声音响度的大小D.高速路部分路段两侧设置透明板墙是在声源处减弱噪声9.我国电力供电系统全球领先,为国家经济建设和人民生活提供了强有力的保障.如果使用不当也会给我们带来危害,下列做法符合安全用电要求的是A.手机充电器永久地插在插座上B.使用测电笔时,手直接接触它的笔尖C.断开电源后,再更换灯泡D.开关接在零线和灯泡之间10.下列说法中与实际情况不相符的是()A.小明同学在1分钟内骑自行车行驶了300mB.一位中学生的体重正常情况下约为500NC.一盏家用日光灯正常工作的电流约为3AD.人体感觉最适宜的温度约为23℃二、填空题(本大题包括7小题,每小题2分,共14分)11.如图,软吸管插在塑料袋中,塑料袋平铺放在水平桌面上,袋口封闭不漏气.甲乙两个材料和厚度均相同的正方形硬纸板放在塑料袋上,甲边长是乙的2倍.现在甲中央放3个一元硬币,乙中央放1个一元硬币,然后慢慢用吸管向袋中吹气,则_______(选填“甲”或“乙”)纸板首先会被塑料袋“抬”起来.如要使甲乙同时被“抬”起来,则甲上所放硬币个数是乙的_______倍.12.如图所示.将重1N正方体物块放在标有刻度的水平桌面上静止.则该物块的边长为____________cm.物块对染面的压强为_________________Pa.13.如图所示,当牛顿看到苹果从树上掉落下来的现象后,经过思考得出下落原因是苹果受到了地球的吸引力作用且力的方向指向地球.小龙和小红同学就苹果从树上掉落下来的现象进行了讨论和交流,一致认为苹果的高度下降了且苹果的速度越来越大.请你根据所学的物理知识,对苹果的高度和速度的变化分别做出合理的解释:(1)苹果高度下降的原因是_________ ;(2)苹果速度越来越大的原因是__________.14.我国首台自主设计研发的深海载人深潜器“蛟龙号”.“蛟龙号”进行了7000m级海试,最大下潜深度达7062m,此处海水产生的压强约为7×107Pa,以此数据计算:海水对“蛟龙号”每0.5m2外表面产生的压力为_____N;“蛟龙号”在海里加速上升的过程中,所受海水的压强大小将_____.15.2018年10月24日上午9时港珠澳大桥正式通车(如图),大桥路线总为55 km,设计时速为100~120 km/h.某汽车通过大桥全程用时40 min,则该车平均速度为_________km/h;当该车加速超越另一辆车时,以另一辆车为参照物,该车是_________的(选填“运动”“静止”).16.汽车在转向前,为起到安全警示的作用,死机会拨动动方向盘边的横杆,汽车同侧的前后两个转向灯就会同时闪亮、同时熄灭,若一个灯泡坏了,另一个还能发光,这两个转向灯在电路中的连接方式为______________;司机所拨动的这根横杆相当于电路中的______________. 家庭电路中传输电流的导线在导线芯外面包有一层橡胶或塑料,是因为橡胶和塑料是______________体,使用时比较安全;白炽灯用久了灯丝变细,则灯丝电阻会______________(选填“变大”“变小”或“不变”).17.如图所示,电源电压保持不变,小灯泡L标有“6V 0.6W”的字样,R为定值电阻,闭合S1,断开S2,小灯泡正常发光;若再闭合S2,发现电流表示数变化了0.3A,则R的阻值为_____Ω,此时灯泡L和电阻R消耗的功率之比是______.三、作图、实验与探究题(本大题包括5小题,共34分)18.如图,请作出凸透镜的入射光线和从空气进入水中的折射光线。
微专题65含电容器电路分析问题【核心考点提示】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.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.分析和计算含有电容器的直流电路时,关键是准确判断和求出电容器两端的电压,其具体方法是:(1)确定电容器和哪个电阻并联,该电阻两端电压即为电容器两端电压.(2)当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时,此电路两端电压即为电容器两端电压.(3)当电容器与电源直接相连,则电容器两极板间电压即等于电源电动势.【微专题训练】(2016·全国卷Ⅱ,17)阻值相等的四个电阻、电容器C 及电池E (内阻可忽略)连接成如图所示电路。
开关S 断开且电流稳定时,C 所带的电荷量为Q 1;闭合开关S ,电流再次稳定后,C 所带的电荷量为Q 2。
Q 1与Q 2的比值为()A.25B.12C.35D.23【解析】S 断开时等效电路如图甲所示。
图甲电容器两端电压为U 1=E R +23R ×23R ×12=15E ;S 闭合时等效电路如图乙所示。
图乙电容器两端电压为U 2=E R +12R ×12R =13E ,由Q =CU 得Q 1Q 2=U 1U 2=35,故选项C 正确。
【答案】C【变式】(多选)如图所示,C 1=6μF ,C 2=3μF ,R 1=3Ω,R 2=6Ω,电源电动势E =18V ,内阻不计,下列说法正确的是()A .开关S 断开时,a 、b 两点电势相等B .开关S 闭合后,a 、b 两点间的电流是2AC .开关S 断开时C 1带的电荷量比开关S 闭合后C 1带的电荷量大D .不论开关S 断开还是闭合,C 1带的电荷量总比C 2带的电荷量大【解析】S 断开时外电路处于断路状态,两电阻中均无电流通过,电阻两端电势相等,由题图知a 点电势与电源负极电势相等,而b 点电势与电源正极电势相等,A 错误.S 断开时两电容器两端电压都等于电源电动势,而C 1>C 2,由Q =CU 知此时Q 1>Q 2.当S 闭合时,稳定状态下C 1与R 1并联,C 2与R 2并联,电路中电流I =E R 1+R 2=2A ,此时两电阻两端电压分别为U 1=IR 1=6V 、U 2=IR 2=12V ,则此时两电容器所带的电荷量分别为Q 1′=C 1U 1=3.6×10-5C 、Q 2′=C 2U 2=3.6×10-5C ,对电容器C 1来说,S 闭合后其两端电压减小,所带的电荷量也减小,故B 、C 正确,D 错误.【答案】BC【巩固习题】1.(2014·天津·2)如图所示,电路中R1、R2均为可变电阻,电源内阻不能忽略,平行板电容器C的极板水平放置,闭合电键S,电路达到稳定时,带电油滴悬浮在两板之间静止不动.如果仅改变下列某一个条件,油滴仍能静止不动的是()A.增大R1的阻值B.增大R2的阻值C.增大两板间的距离D.断开电键S【解析】增大R1的阻值,稳定后电容器两板间的电压升高,带电油滴所受电场力增大,将向上运动,A错误.电路稳定后,电容器相当于断路,无电流通过电阻R2,故R2两端无电压,所以,增大R2的阻值,电容器两板间的电压不变,带电油滴仍处于静止状态,B正确.增大两板间的距离,两板间的电压不变,电场强度减小,带电油滴所受电场力减小,将向下运动,C错误.断开电键S后,两板间的电势差为0,带电油滴只受重力作用,将向下运动,D错误.【答案】B2.如图所示电路中,电源的电动势为E,内阻为r,R1、R3为定值电阻,R2为滑动变阻器,C 为平行板电容器,开关S闭合后,电容器两板正中央有一个带电液滴恰好静止.电流表和电压表都可以视为理想电表.当滑动变阻器滑片P向b端滑动过程中,下述说法中正确的是()A.电压表示数变大,电流表示数变小B.电压表示数变小,电流表示数变大C.电容器C所带电荷量增加,液滴向上加速运动D.电容器C所带电荷量减小,液滴向下加速运动【解析】当滑动变阻器滑片P向b端滑动过程中,接入电路的电阻减小,R2与R3并联的电阻减小,总电阻减小,则总电流增大,R1两端电压增大,则电压表示数变大;R2与R3并联的电压减小,通过R3电流减小,则电流表示数变大,故A、B错误;R2与R3并联的电压减小,电容器板间的电压减小,板间场强减小,液滴所受的电场力减小,则液滴将向下加速运动,故C错误,D正确.【答案】D3.在如图所示的电路中,R 1=11Ω,r =1Ω,R 2=R 3=6Ω,当开关S 闭合且电路稳定时,电容器C 带电荷量为Q 1;当开关S 断开且电路稳定时,电容器C 带电荷量为Q 2,则()A .Q 1∶Q 2=1∶3B .Q 1∶Q 2=3∶1C .Q 1∶Q 2=1∶5D .Q 1∶Q 2=5∶1【解析】当开关S 闭合时,电容器两端电压等于R 2两端的电压,U 2=ER 2R 1+R 2+r =E 3,Q 1=E 3C ;当开关S 断开时,电容器两端电压等于电源电动势,U =E ,Q 2=EC ,所以Q 1∶Q 2=1∶3,选项A 正确.【答案】A4.如图所示,E 为内阻不计的电源,MN 为同种材料制成的粗细均匀的长电阻丝,C 为电容器。
专项一 电路故障分析1.(2021·天津)如图所示电路,闭合开关后,小灯泡L 1和L 2均不发光,电流表指针几乎不动,电压表指针有明显偏转。
若电路中只有一处故障,则可能是( )A .L 1短路B .L 1断路C .L 2短路D .L 2断路 2.(2019·天津)如图所示的电路中,两个小灯泡的规格相同.闭合开关后,只有一个小灯泡发光,电压表指针偏转明显.则故障原因可能是( )A .1L 短路B .1L 断路C .2L 短路D .2L 断路1.(2021·天津九年级二模)如图所示。
小明利用该电路检验并联电路干路电流是否等于各支路电流之和,在导线①、②、③、④中,有一根导线接错了,接错的是( )A .导线①B .导线②C .导线③D .导线④2.(2021·天津九年级二模)如图所示的电路中,两个小灯泡的规格相同。
闭合开关后,两个小灯泡都不发光,电压表指针偏转明显,接近电源电压。
如果电路中只有一处故障,则故障原因是( )A .1L 短路B .1L 断路C .2L 短路D .2L 断路 3.(2021·天津九年级二模)如图所示,闭合开关S ,发现灯泡L 1亮,L 2不亮.调节变阻器滑片P ,L 1变亮,L 2始终不亮,出现这一现象的原因可能是( )A .滑动变阻器断路B .滑动变阻器短路C .灯泡L 2短路D .灯泡L 2断路 4.(2021·天津九年级二模)如图所示,是探究串联电路中小灯泡两端的电压与电源两端电压关系的电路图。
已知电源电压为4.5V ,L 1、L 2为两个不同规格的小灯泡,当闭合开关S 后两灯都不亮。
用电压表进行测量时,测出A 、B 两点之间的电压为4.5V ,B 、C 两点之间的电压为零。
则下列判断中正确的是( )A .灯泡L 1的灯丝断了B .灯泡L 2的灯丝断了C .开关接触不良D .灯泡L 2被短路5.(2021·天津九年级二模)如图所示电路,闭合开关S ,小灯泡1L 、2L 均不发光,电压表指针有明显偏转,电流表示数为零。
模拟电子技术重难点讲解分析
因而必须指明本课程是一门技术基础课,着重技术二字。
在定性分析,搞清概念的基础上,进行定量估算。
由于半导体器件参数的分散性,存在较大的偏差,电阻、电容等元件一般有±5%以上的误差,有的甚至更大。
因此,盲目追求严格的计算,意义不大。
所以在本课程中,要特别注意进行近似计算和处理工程问题方法的训练。
此外,本课程是一门实践性较强的课程,因此,必须特别强调实验课的重要性,要把理论与实践紧密结合,加强电子技术实践能力和实验研究能力的培养。
一、放大电路基础
作为本课程的基础,由于课程刚入门,概念较多,又要初步培养分析、计算能力,因此,必须放慢进度,保证足够的学时。
关于半导体的物理基础部分,因物理和化学两课中一般都已讲过,本课程不必重复,可从晶体的共价键结构讲起。
PN结是重点内容,要求用物理概念讲清PN结的单向导电性,三极管的电流分配及放大原理。
重点掌握二极管与三极管的特性和主要参数。
常州市高三物理研讨会材料江苏省华罗庚中学物理组Using the research method of literature, means of observation, behavioral approach, conceptual analysis and the pattern of information-seeking of local and overseas were analyzed and compared, Basic patternstrategies of technology information-seeking电路分析问题江苏省华罗庚中学物理组 2007年11月一、复习建议本章内容是在初中学过的“电流的定律”和“电功、电功率”的基础上的加深和扩展,主要讨论了电源的作用,电路的组成和结构,有关电流的规律,电流、电压和功率的分配以及电路中的能量转化关系等内容。
其中电流、电压、电阻、电动势等物理概念以及部分电路欧姆定律、闭合电路欧姆定律、电阻的串并联规律等物理规律,既是电磁学的基础,也是处理电路问题应用频率最高的知识点,在复习中必须深入理解,熟练掌握。
在本章复习中要讲究分析、解决问题的方法,比如充分利用定量动态分析、等效法的运用,模型的转化,非电学量的转化,以及极限法、赋值法等运用,都是学会、学活本章所需的。
复习中还要注意能量的转化问题,要从能量转化和守恒的角度去解决这些问题。
二、对新课标的解读1.要求学生掌握欧姆定律的应用.多用电表有测电流、测电压与测电阻等档位,而多用电表的原理又是建立在分流、分压电路与欧姆定律基础上的,对这一部分知识要结合多用电表原理适当拓宽与加深,但不需要解决繁难的电路计算题.2.要掌握电源的电动势和内阻.电源电动势和内阻是重要的物理概念,这部分侧重于实验考查,如考查实验基础知识、器材连接、仪器选择、电路设计、误差分析等,题型灵活多变,是历年高考热点、重点内容之一.3.对闭合电路欧姆定律、焦耳定律、电阻定律、电阻的串联和并联等会基本的应用.4.在电路分析上,会对简单电路进行电路结构识别,及等效变换.5.通过对测定金属的电阻率、描绘小电珠的伏安特性曲线、测定电源的电动势和内阻等实验的研究和分析培养分析问题和解决问题能力、动手能力、实验能力,学会如何获取知识、发展思维的能力.近年来,特别重视对实验能力的考查,命题已不局限于规定的实验项目,而更注重考查研究方法和创新思维.6.本章内容高考中侧重点一般不在对基本概念的理解、辩析方面,而重在知识的应用,重在分析问题能力方面的考查.三、重点与难点解析1.电动势与电压的区别这两个物理量虽然有相同的单位和相似的计算式,而且都是描述电路中能量转化的物理量,但在以能量转换方式上有着本质的区别:电动势是表示电源非静电力做功,将其他形式的能量转化为电能本领的物理量,在数值上等于非静电力在电源内部把单位正电荷从负极移送到正极所做的功.而电压是描述电能转化为其他形式能量的物理量,在数值上等于电场力移送单位正电荷所做的功.电动势在工作过程中是不变的,而路端电压将随外电阻的减小而减小.电动势的大小主要决定于组成电源的材料的性质,而路端电压本质上就是电势差,它决定于电场的性质.2.串并联电路特点和部分电路欧姆定律[例1]有一只电流计,已知其I g=500μA,R g=100Ω,现欲改装成量程为6V的电压表,则应该联Ω的电阻;由于所用电阻不准,当改装表与标准表比较时,发现当标准值为3V时,改装电压表读数为3.2V,则实际所用的电阻值偏(填“大”或“小”)Ω.解析:因为是改装电压表,要扩大量程,需采用串联电阻分压(如图①)根据串联电路的特点和欧姆定律ggg RUI=RUUI gg-=得Ω=-=11900ggggg RRIRIUR当改装表与标准表比较(如图②),标准表为3V时,改装电压表显示却是3.2V,说明通过表头的电流偏大串联电阻R上的电压偏小,R的阻值偏小.设显示3.2V时电压表的电流为I′,有VVIIg62.3='串联电阻为R′,有I′(R′+R g)=3V解得R′=11150Ω故实际所用电阻比原来减少R- R′=11900Ω-11150Ω=750Ω答案:串,11900,小,750点评:本题将欧姆定律应用到电表的改装上,要理解电表改装的原理.求解第2个问题时,要知道电流表、电压表的面板刻度是均匀的,并以此找出关系VVIIg62.3=',这是解这个问关键地方.3.各种功率(1) 与电源相关的几种功率①电源的功率:P = IE ②电源内部消耗的功率:P内= I2r③电源的输出功率:P出= IU端④三种功率间的关系:P = P内+ P出⑤电源的最大输出功率:当R= r时,电源有最大输出功率rEREP4422max==(2) 实际功率和额定功率用电器在额定电压下的功率叫做额定功率:P额= I额U额用电器在实际电压下的功率叫做实际功率:P实= I实U实实际功率并不一定等于额定功率.“用电器在额定电压下”是实际功率与额定功率相等的情况.用电器在不使用时,实际功率是0,而额定功率仍然是它的额定值.(3) 电功率和热功率①电功率:P电= IU ②热功率:P热= I2R③在纯电阻电路中,电功率和热功率相等:RURIIUPP22====热电④在非纯电阻电路中,电功率和热功率不相等:P电≠P热[例2]有一电源,电动势E=30V,内阻r=1Ω,将它与一盏额定电流U L=6V,额定功率P L=12W的①②常州市高三物理研讨会材料 江苏省华罗庚中学物理组 小灯泡及一台内阻r 1=2Ω的电动机串联成闭合电路,小灯泡刚好正常发光,问电动机的输出功率是多少?解析:小灯泡正常发光,则A A U P I L L L 2612===此即为闭合电路中的电流电源的总功率:W W IE P 60302=⨯==总 W P r r I P L 2412)21(2)(212=++⨯=++=损电动机的输出功率W P P P M 362460=-=-=损总 答案:P M = 36W点评:本题常见的错解是:先求灯泡的电阻Ω=Ω==312622L L L P U R ,再根据闭合电路欧姆定律求出电流A A r r R E I L 5213301=++=++=.造成这种错误的原因:生搬硬套地使用闭合电路欧姆定律,将电动机作为纯电阻处理;没有抓住题目中的关键条件“小灯泡刚好正常发光”.4.电路的简化和识别 (1) 电路化简原则①无电流的支路化简时可去除; ②等电势的各点化简时可合并; ③理想导线可任意长短、变形;④理想电流表可认为短路,理想电压表可认为断路; ⑤电压稳定时电容器可认为断路. (2) 常用等效化简方法①电流分支法:a .先将各结点用字母标上;b .判定各支路元件的电流方向(若电路原无电流,可假设在总电路两端加上电压后判断);c .按电流流向,自左到右将各元件、结点、分支逐一画出;d .将画出的等效图加工整理.[例3]将图①所示电路进行等效变换(S 未接通)解析:假设电流从A 流入,R 1是干路,第1支路从C 经R 3到B ,第2支路从C 经R 2到B ,第3条支路从C 经R 4和R 5到B 。
这3条支路并联再与R 1串联。
变换成如图②所示电路。
在变换过程中,我们可用切断电路的方法认,变换成如图②所示电路。
在变换过程中,我们可用切断电路的方法认识串并联关系:若切断R 1,整个电路不通,说明它在干路上;若切断R 4,则R 5随之不通,而其它电路仍是通的,说明R 4与R 5是串联,而与R 2、R 3是并联的。
等势点排列法:a .将各结点用字母标上;b .判定各结点电势的高低(若原电路未加电压,可先假设加上电压);c .将各结点电势高低自左到右排列,再将各结点之间支路画出;d .将画出的等效图加工整理.一般可将以上两种方法结合使用,效果更好.[例4]将图①所示电路进行等效变换解析:假设电流从左端流入,把等势点标上不同字母(A 、B 、C ),如图②所示,在草图上画出三个节点,如图③所示,然后把原电路图中的电阻画入这几个节点之间(只要认准原电阻两端的点即可)如图④所示。
原电路最终可变换成图⑤所示等效电路。
5.动态电路的分析方法(1)对于电路的动态变化问题,按局部→全局→局部的逻辑思维进行分析推理.一般步骤: ①确定电路的外电阻,外电阻R 外总如何变化;②根据闭合电路欧姆定律rR E I +=外总总,确定电路的总电流如何变化;③由r I U 内内=,确定电源的内电压如何变化;④由内外U E U -=,确定电源的外电压(路端电压)如何变化;⑤由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的电压如何变化;⑥确定支路两端的电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化. (2)电路的故障分析电路出现的故障有两个原因:①短路;②断路(包括接线断路或者接触不良、电器损坏等情况). 一般检测故障用电压表.①如果电压表示数为0,说明电压表上无电流通过,则可能电压表所在支路有断路,或并联路段内有短路.②如果电压表有示数,说明电压表上有电流通过,则在并联路段之外无断路,或并联路段内无短路.[例5] 如图所示的电路中,闭合电键,灯L 1、L 2正常发光.由于电路出现故障,突然发现灯L 1变亮,灯L 2变暗,电流表的读数变小,根据分析,发生的故障可能是A. R 1断路B. R 2断路C. R 3短路D. R 4短路 解析:把原电路改画为如图所示的电路,才便于分析.由于电流表示数减小、灯L 2变暗,可推知电路中的总电流减小,路端电压增大,表明外电阻增大,可排除R 3、R 4短路的可能. 又灯L 1变亮、灯L 2变暗,表明灯L 1两端电压增大、灯L 2两端电压减小,由欧姆定律可判断:只能是R 1发生断路.答案:A 点评:对于复杂的电路,首先要理清电路的连接方式(应用等势法、分支法),并画出串、并联关系明显的规范电路,便于分析.对于电路的动态变化问题,按局部(R 的变化)→全局(I 总、U 端的变化)→局部(U 分、I 分的变化)的逻辑思维进行分析推理.本题电路动态变化的逆向推理.6.含容电路的分析R 4R R图① 图②图① 图② 图③图④图⑤(1)解决这类问题的一般方法:通过稳定的两个状态来了解不稳定中间变化过程.(2)只有当电容器充、放电时,电容器支路中才会有电流,当电路稳定时,电容器对电路的作用是断路.(3)电路稳定时,与电容器串联的电阻为等势体,电容器的电压为与之并联的电阻电压.[例6] 在如图所示的电路中,电源的电动势E =3.0V ,内阻r =1.0Ω;电阻R 1=10Ω,R 2=10Ω,R 3=30Ω,R 4=35Ω;电容器的电容C =100μF .电容器原来不带电.求接通电键K 后流过R 4的总电量.解析:闭合电路的总电阻为()r R R R R R R R ++++=321321 由欧姆定律得,通过电源的电流 REI =路端电压U =E -Ir 电阻R 3两端电压U R R R U 323+='通过R 4的总电量就是电容器的带电量Q =CU / 由以上各式并代入数据解得 Q =2.0×10-4C 答案:Q =2.0×10-4C点评:本题考查含电容器电路的分析与计算.在直流电路中,当电路稳定后,含电容器的支路无电流,R 4两端等势,R 3两端电压等于电容器两端电压.理解这一点,是解这类题的关键.四、专题训练1、在如图所示电路图中的电源电动势和内阻未知,R 1=8Ω,R 2=5Ω,当电键S 接在“1”时,电压表的读数为2.0V ,则当电键S 接到“2”时,下面提供的电压表读数中,可能的是( ) A. 2.1V B. 1.2V C. 2.0V D. 1.5V解:根据闭合电路欧姆定律知 E rR RIR U +== 当S 接1时有:E r U +=881 ……… ① 当S 接2时有:E rU +=552 ……… ②讨论:当r →0时,由U 1=2.0V ,得E =2.0V ,U 2=U 1=2.0V当r →∞时,由①/②简化得181558855821++⋅=++⋅=rrr r U U则05→r ,08→r∴V U U 25.18512==故U 2可能范围是:1.25V < U 2 < 2V 答案:D2、如图所示是双量程电流表电路图,当使用a 、b 两端点时量程为1A ,使用a 、c 两端点时量程为0.1A ,已知表头内阻为200Ω,满偏电流为2mA ,求电阻R 1和电阻R 2的阻值.解:使用a 、b 两端时有 I g (R g +R 2) = (I 1 –I g )R 1使用a 、c 两端时有 I g R g = (I 1 - I g ) (R 1 +R 2 )联立两式并代入数据得:R 1=0.41Ω R 2=3.7Ω3、如图所示的电路中,电源电动势E =10V ,内阻r =1Ω,电容器的电容C =40μF ,电阻R 1=R 2=4Ω,R 3=5Ω.接通电键S ,待电路稳定后,求:(1)理想电压表V 的读数; (2)电容器的带电量.解:(1)电路稳定后,电容器和电压表所在支路可认为是断路,可得R 2上无电流通过,R 2两端电势相等,其等效电路如图所示根据闭合电路欧姆定律,得电路的电流A A r R R E I 11541031=++=++= 电压表的读数 V V IR U 5513=⨯==(2)电容器两端电压为 V V IR U C 4411=⨯== 电容器的带电量C C CU Q 46106.141040--⨯=⨯⨯==4、如图所示,变阻器R 2的最大电阻是10Ω,R 3=5Ω,电源的内电阻r =1Ω,当电键S 闭合,变阻器的滑片在中点位置时,电源的总功率为16W ,电源的输出功率为12W .此时电灯R 1正常发光,求: (1)电灯阻值R 1(设R 1阻值恒定不变);(2)当电键S 断开时,要使电灯正常工作,应使变阻器的电阻改变多少? 解:(1)由电源总功率为16W ,输出功率为12W ,可得,电源内阻消耗功率P 内 =(16-12)W = 4W 又P 内 = I 2r 干路电流A A r P I 214===内 路端电压V V IP U 6212===出3ER 3RR 3R流经R 3的电流A A R U I 2.15633===流经R 1、R 2的电流I 12 = I -I 3 =(2-1.2)A = 0.8A 电灯的阻值 Ω=Ω⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-=5.258.0622121R I U R (2)当电键S 断开时,要使灯泡正常工作,由(1)知此时干路电流I ′= 0.8A由(1)可求出电源电动势E = U + Ir = 8VS 断开时,滑动变阻器的阻值 Ω=Ω⎪⎭⎫⎝⎛--=--'='5.65.218.0812R r I ER 滑动变阻器阻值要增加 Ω=-'=∆5.1222R R R5、如图所示,电源的电动势为50V ,电源内阻为1.0Ω,定值电阻R =14Ω,M 为直流电动机,电枢电阻R ′=2.0Ω,电动机正常运转时,电压表读数为35V ,求在100s 时间内电源做的功和电动机上转化为机械能的部分是多少? 解:内阻和电阻R 上的电压为 V V U E U V 15)3550(=-=-= 由欧姆定律得电路电流为 A A r R U I 111415=+=+=在100s 内电源做的功 J J IEt W 3100.5100501⨯=⨯⨯== 在100s 内电动机转化为机械能的部分有J J t R I IU W V 322103.3100)21351()(⨯=⨯⨯-⨯='-='6、三只灯泡L 1、L 2和L 3的额定电压分别为1.5 V 、1.5 V 和2.5 V ,它们的额定电流都为0.3 A .若将它们连接成图1、图2所示电路,且灯泡都正常发光.(1)试求图1电路的总电流和电阻R 2消耗的电功率; (2)分别计算两电路电源提供的电功率,并说明哪个电路更节能.解:(1)在图1电路中,灯泡都正常发光电路的总电流 I 总 = I L1 + I L2 + I L3 = 0.9A 电阻R 2两端电压 U R2 = E -U L3 -I 总r = 0.05V 电阻R 2中通过的电流 I R2=I 总=0.9A电阻R 2消耗功率 P R2 = I R2U R2 = 0.045W (2)图1电源提供的电功率 P 总 = I 总E = 0.9×3W = 2.7W图2电源提供的电功率 P 总′= I 总′E ′= 0.3×6W = 1.8W由于灯泡都正常发光,两电路有用功率相等,而P 总′< P 总,所以,图2电路比图1电路节能.7、如图所示的电路中,两平行金属板A 、B 水平放置,两板间的距离d =40 cm .电源电动势E =24V ,内电阻r =1Ω,电阻R =15Ω.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v 0 = 4m/s 竖直向上射入板间.若小球带电量为q =1×10-2C ,质量为m =2×10-2 kg ,不考虑空气阻力.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?(取g =10 m/s 2)解:(1)小球进入板间后,受重力和电场力作用,且到A 板时速度为零. 设两板间电压为U AB由动能定理得 -mgd -qU AB =0-2021mv ① ∴滑动变阻器两端电压 U 滑=U AB =8 V ② 设通过滑动变阻器电流为I ,由欧姆定律得I =A rR U E 1=+-滑③ 滑动变阻器接入电路的电阻 Ω 8==滑滑I U R ④ (2)电源的输出功率 P 出 = I 2( R + R 滑) = 23 W ⑤8、电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器,他们一般具有加热和保温功能,其工作原理大致相同.图①为某种电热式电器的简化电路图,主要元件有电阻丝R 1、R 2和自动开关.(1)当自动开关S 闭合和断开时,用电器分别处于什么状态? (2)用电器由照明电路供电(U =220V ),设加热时用电器的电功率为400W ,保温时用电器的电功率为40W ,则R 1和R 2分别为多大?(3)若将图①中的自动开关S 换成理想的晶体二极管D ,如图②所示,其它条件不变,求该用电器工作1小时消耗的电能. 解:(1)S 闭合,处于加热状态;S 断开,处于保温状态 (2)由电功率公式得121R U P = ……… ① 2122R R U P +=……… ② 联立①②得 R 1=121Ω R 2=1089Ω21图3R 2图①②(3))1092.7(22.022521J h kW tP t P W ⨯⋅=+=或。