(8.高考物理易错题宝典：稳恒电流.docVIP

第八单元：稳恒电流 　　[内容和方法] 　　本单元内容包括电流、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。 　　本单元涉及到的基本方法有运用电路分析法画出等效电路图，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 　　[例题分析] 　　在本单元知识应用的过程中，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“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，ε1=3V，r1=0.5Ω，R1=R2=5.5Ω，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？ 　　【错解分析】错解： 当电键K接通电路稳定时、电源ε1和ε2都给电容器极板充电，所以充电电压U=ε1+ε2。 　　带电粒子处于平衡状态，则所受合力为零， F－mg = 0 　　ε2=U－ε1=1(v) 　　当电键K断开后，电容器上只有电源 给它充电，U′=ε2。 　　 　　即带电粒子将以7.5m/s2的加速度向下做匀加速运动。 　　又Q1=CU=103×10-12×4=4×10－9C 　　Q′=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。 　　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)，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ε，而是路端电压U。 　　【正确解答】 　　 (1)当K接通电路稳定时，等效电路图如图9－2所示。 　　ε1、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，ε2，C，A支路中没有电流，R2两端等势将其简化， U＋ε2=UAB，ε2=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9－3所示。电容器两端电压U′=ε2=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-9C 　　K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R2由下至上流过。 　　【小结】 　　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9－2，图9－3，进而用电路知识解决问题。 　　例2 如图9－4所示，电源电动势ε=9V，内电阻r=0.5Ω，电阻R1=5.0Ω、R2=3.5Ω、R3=6.0Ω、R4=3.0Ω，电容C=2.0μF。当电键K由a与接触到与b接触通过R3的电量是多少？ 　　【错解分析】错解：K接a时，由图9-5可知 　 　　 　　流过R3的电量为△Q=QC－QC′=3×10－6(C) 　　没有对电容器的充电放电过程做深入分析。图9－5图中电容器的上极板的电势高，图9－6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。 　　【正确解答】 　　K接a时，由图9－5可知 　　 　　此时电容器带电量QC=CU1=1×10-5(C) 　　K接b时，由图9－6可知 　　 　　此时电容器带电量Q′C=CU1=0.7×10-5(C) 　　流过R3的电量为△Q=QC＋Q′C=1.7×10－5(C) 　　【小结】 　　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3 如图9－7所示