【备考2022】高考物理一轮复习学案第2讲 电路 电路的基本规律 教案.doc
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1、金版教程高考总复习·物理(新教材)第2讲电路电路的基本规律知识点电阻的串联、并联1串、并联电路的特点串联电路并联电路连接形式电流II1I2InII1I2In电压UU1U2UnUU1U2Un电阻RR1R2Rn电压分配,电流分配,功率分配,2电流表、电压表的改装(1)小量程电流表(表头)工作原理:主要由磁场和放入其中可转动的线圈组成。当线圈中有电流通过时,线圈在安培力作用下带动指针一起偏转,电流越大,指针偏转的角度越大,从表盘上可直接读出电流值。三个参数:满偏电流Ig,表头电阻Rg,满偏电压Ug,它们的关系:UgIgRg。(2)电压表、电流表的改装电流表、电压表都是由小量程的电流表(表头
2、)改装而成的。它们的改装原理见下表:改装成电压表改装成大量程电流表原理串联较大电阻分压并联较小电阻分流改装原理图分压电阻或分流电阻UIg(RgR)所以RRg(n1)RgnIgRg(IIg)·R所以Rn改装后电表内阻RVRgRnRg>Rg(n为量程扩大倍数)RA<Rg(n为量程扩大倍数)知识点电源的电动势和内阻1电动势(1)定义:电源内部非静电力所做的功与所移动的电荷量之比。(2)表达式:E。(3)物理意义:反映电源把其他形式的能转化为电势能的本领大小的物理量。(4)特点:由非静电力的特性决定,跟电源的体积无关,也跟外电路无关。2内阻:电源内部也存在电阻,叫作电源的内阻,常
3、用r表示,它是电源的另一重要参数。知识点闭合电路的欧姆定律1闭合电路的欧姆定律(1)内容:闭合电路的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比。(2)公式I(只适用于纯电阻电路);EU外U内(适用于所有电路)。2路端电压与负载的关系一般情况UIR·R当R增大时,U增大特殊情况当外电路断开时,I0,UE当电源两端短路时,I,U03路端电压跟电流的关系(1)关系式:UEIr。(2)用图像表示如图所示,其中纵轴截距为电动势,横轴截距为短路电流,斜率的绝对值为电源的内阻。4电路的功率和效率(1)电源的功率P总EI。(2)电源内部损耗功率P内I2r。(3)电源的输出功率P出UI。(
4、4)电源的效率×100%×100%。一 堵点疏通1无论是串联电路还是并联电路,只要其中一个电阻变大,总电阻就变大。()2用小量程电流表改装电压表时,串联的电阻越大,改装的电压表的量程越大。()3电源的电动势与外电路无关,由电源中非静电力的性质决定,但与电源的体积有关。()4闭合电路中外电阻越大,路端电压越大。()5外电阻越大,电源的输出功率越大。()6电源的输出功率越大,电源的效率越高。()答案1.2.3.×4.5.×6.×二 对点激活1(多选)下列关于电池的说法正确的是()A同一种干电池,旧电池比新电池的内阻大、容量小B电源电动势E与通过电源
5、的电流I的乘积EI表示电源内部静电力的功率C1号干电池比5号干电池的电动势小、容量大D当通过同样的电荷量时,电动势为2 V的蓄电池比电动势为1.5 V的干电池提供的电能多答案AD解析同一种干电池,不论是1号还是5号,其电动势皆为1.5 V,但体积大的电池容量较大;电池使用时间越长,容量越小,内阻越大,故A正确,C错误。电源的电动势表示的是非静电力做功的本领,也就是电源将其他形式的能转化为电能的本领,非静电力做的功大小等于电源将其他形式的能转化为电能的多少,WEq,电动势越大,通过相同的电荷量时非静电力做的功越多,电源提供的电能越多,电动势E与通过电源的电流I的乘积EI表示在电源内部非静电力的功
6、率,故B错误,D正确。2.(人教版必修第三册·P71·T4改编)如图是有两个量程的电压表,当使用a、b两个端点时,量程为010 V,当使用a、c两个端点时,量程为0100 V。已知电流表的内阻Rg为500 ,满偏电流Ig为1 mA,则电阻R1、R2的值为()A9500 90000 B.90000 9500 C9500 9000 D.9000 9500 答案A解析接a、b时,由串联电路特点有R总R1Rg,得R1Rg9500 。接a、c时,同理有R总R1R2Rg,得R2RgR190000 ,A正确。3一个电源接8 电阻时,通过电源的电流为0.15 A,接13 电阻时,通过电源的
7、电流为0.10 A,则电源的电动势和内阻分别为()A2 V1.5 B.1.5 V2 C2 V2 D.1.5 V1.5 答案B解析由闭合电路欧姆定律得EI1(R1r),EI2(R2r),代入数据联立得r2 ,E1.5 V,B正确。4如图所示的三个电路图,_是串联电路,_是并联电路。答案AB、C解析判断电路是串联的还是并联的,最好的办法是从图中电源的正极出发,用铅笔轻轻地沿电流的路径“走”上一圈,回到电源的负极。在这一圈中,如果一直没有“分岔”,即出现支路,则为串联电路;如果“分岔”,各支路电流汇合后又流回负极,则为并联电路。5(人教版必修第三册·P88·T5改编)用电动势为1
8、.5V、内阻为1.0 的干电池5节串联,给一个“6.0 V0.6 W”的用电器供电。(1)求该用电器的额定电流;(2)若要使该用电器在额定电压下工作,电路中还需要串联一个阻值多大的电阻?(提示:串联电池组的电动势等于各个电池的电动势之和;串联电池组的内阻等于各个电池内阻之和。)答案(1)0.1 A(2)10 解析(1)用电器的额定电流I0 A0.1 A。(2)设5节干电池串联,总电动势为E,总内阻为r,串联的电阻阻值为R,其两端电压为U,则E5E05×1.5 V7.5 V,r5r05×1 5 ,根据闭合电路欧姆定律得EI0(Rr)U0,代入数据解得R10 。考点 1电路的动
9、态分析1判定总电阻变化情况的规律(1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时,电路的总电阻一定增大(或减小)。(2)若开关的通、断使串联的用电器增多时,电路的总电阻增大;若开关的通、断使并联的支路增多时,电路的总电阻减小。(3)在如图甲所示分压电路中,滑动变阻器可视为由两段电阻构成,其中一段R并与用电器并联,另一段R串与并联部分串联。A、B两端的总电阻与R串的变化趋势一致。(4)在一个定值电阻R和一个可变电阻R0组成的如图乙所示的电路中,若R0R,则当两个并联支路的电阻值相等时,a、b两端的总电阻最大;若R0<R,则两支路电阻值越接近,a、b间的总电阻越大。即“阻差小,总阻大;阻差大,总
10、阻小”。2电路动态分析的方法(1)程序法电路结构的变化R的变化R总的变化I总的变化U端的变化固定支路变化支路。(2)“串反并同”结论法所谓“串反”,即某一电阻增大时,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,反之则增大。所谓“并同”,即某一电阻增大时,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,反之则减小。即:R(3)极限法对于因滑动变阻器的滑片滑动引起电路变化的问题,可分析将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端情况,此时还要注意滑片移动引起的电路变化是否是单调变化,滑片移动过程中是否有极值情况出现。(4)特殊值法对于某些电路问题,可以代入特殊值进行判定,从而得出
11、结论。例1如图所示电路,当滑动变阻器R1的滑片向上滑动时,下列说法正确的是()AR2的功率增大BR3两端的电压减小C电流表的示数变大DR1的电流增大 (1)判断电路结构常用哪些方法?提示:电流路径法、节点法。(2)试画出等效电路图。提示:尝试解答选C。当滑动变阻器R1的滑片向上滑动时,其接入电路的电阻增大,外电路总电阻增大,则干路电流I减小,路端电压U增大,R3两端的电压等于路端电压,则R3两端的电压增大,通过R3的电流I3增大,通过R2的电流I2II3,I减小,I3增大,则I2减小,故R2的功率减小,电压U2也减小;R1、R4的并联电压U并UU2,U增大,U2减小,则U并增大,故通过电流表的
12、电流IA增大,电流表的示数变大,通过R1的电流I1I2IA,I2减小,IA增大,则I1减小,故只有C正确。电路动态分析的一般步骤(1)弄清局部电路变化所引起的局部电路电阻的变化。(2)根据局部电路电阻的变化,确定整个电路的外电阻如何变化。(3)根据闭合电路欧姆定律I总,确定电路总电流如何变化。(4)由U内I总r确定电源内电压如何变化。(5)由UEU内确定路端电压如何变化。(6)确定支路两端的电压及通过各支路的电流如何变化。变式11(2020·江苏省徐州市第一次质量抽测)(多选)智能手机屏幕的光线过强会对眼睛有害,因此手机都有一项可以调节亮度的功能,该功能既可以自动调节,也可以手动调节
13、。某兴趣小组为了模拟该功能,设计了如图所示的电路。闭合开关,下列说法正确的是()A仅光照变强,小灯泡变亮B仅光照变弱,小灯泡变亮C仅将滑片向a端滑动,小灯泡变亮D仅将滑片向b端滑动,小灯泡变亮答案AC解析仅光照变强,光敏电阻的阻值变小,则总电阻变小,由闭合电路的欧姆定律可知总电流变大,则灯泡的功率变大,灯泡变亮,A正确;仅光照变弱,光敏电阻的阻值变大,则总电阻变大,由闭合电路的欧姆定律可知总电流变小,则灯泡的功率变小,灯泡变暗,B错误;仅将滑片向a端滑动,滑动变阻器接入电路的有效阻值变小,则总电阻变小,电路中电流变大,灯泡的功率变大,灯泡变亮,C正确;仅将滑片向b端滑动,滑动变阻器接入电路的有
14、效阻值变大,则总电阻变大,电路中电流变小,灯泡的功率变小,灯泡变暗,D错误。变式12(2020·河北省高三第二次省际调研)(多选)如图所示,电路中定值电阻R的阻值大于电源内阻r的阻值,开关S闭合,将滑动变阻器滑片向下滑动,理想电压表V1、V2、V3的示数变化量的绝对值分别为U1、U2、U3,理想电流表示数变化量的绝对值为I,下列说法正确的是()A理想电压表V2的示数增大BU3>U1>U2C电源的输出功率减小DU3与I的比值不变答案BD解析由图可知,定值电阻R与变阻器串联,电压表V1、V2、V3分别测量R的电压、路端电压和变阻器两端的电压。当滑动变阻器滑片向下滑动时,滑动变
15、阻器接入电路的电阻减小,电路中电流增大,内电压增大,路端电压减小,则V2的示数减小,故A错误;当内外电阻阻值相等时,电源的输出功率最大,故当滑动变阻器滑片向下滑动时,外电阻阻值减小且越来越接近内阻r,故电源的输出功率在增大,故C错误;根据闭合电路欧姆定律得U2EIr,则得r,而R,据题:Rr,则得U1U2,同理U3EI(Rr),则Rr,保持不变,同时得到U3U1U2,故B、D正确。考点2电路的功率和效率问题1.电源的总功率P总EIU外IU内IP出P内。若外电路是纯电阻电路,则有P总I2(Rr)。2电源内部消耗的功率P内I2rU内IP总P出。3电源的输出功率(1)对任意电路:P出UIEII2rP
16、总P内。(2)对纯电阻电路,则有:P出I2R。由上式可以看出当Rr时,电源的输出功率最大,Pm。当R>r时,随着R的增大输出功率越来越小。当R<r时,随着R的增大输出功率越来越大。当P出<Pm时,每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2,且R1·R2r2。P出与R的关系如图所示。4电源的效率(1)任意电路×100%×100%(2)纯电阻电路×100%×100%因此R越大,越大;当Rr时,电源有最大输出功率,效率仅为50%。例2(2020·浙江省杭州高级中学12月仿真模拟)如图所示,已知电源的内阻为r,外电路的固定电
17、阻R0r,可变电阻Rx的总电阻为2r,在Rx的滑动触头从A端滑向B端的过程中()ARx消耗的功率变小B电源输出的功率减小C电源内部消耗的功率减小DR0消耗的功率减小 (1)电源的输出功率何时达到最大?提示:外电阻等于内阻时,即Rx0时。(2)Rx消耗的功率何时最大?提示:RxR0r时。尝试解答选A。当外电阻与电源内阻相等时电源的输出功率最大;将R0等效为电源的内阻,则电源的等效内阻为2r,当Rx的阻值为2r时,Rx消耗的功率最大;在Rx的滑动触头从A端滑向B端的过程中,电阻Rx从2r减小到零,则Rx消耗的功率变小,A正确。Rx的滑动触头从A端滑向B端的过程中,外电路电阻从3r减小到r,则电源的
18、输出功率逐渐变大,B错误。Rx的滑动触头从A端滑向B端的过程中,总电阻逐渐减小,则电流逐渐变大,则根据PI2R可知,电源内部消耗的功率以及R0消耗的功率均变大,C、D错误。闭合电路欧姆定律中功率的最值问题(1)定值电阻的功率:P定I2RR为定值电阻,P定只与电流有关系,当R外最大时,I最小,P定最小,当R外最小时,I最大,P定最大。(2)电源的输出功率:当R外r时,P出最大,Pm。(3)变化电阻的功率的最大值利用等效思想,把除变化电阻之外的其他的定值电阻等效成电源的内阻r,则变化电阻的功率即为等效以后的电源的输出功率,即当R变r时,P变有最大值。变式21(2020·河北省张家口市第一
19、学期阶段测试)在如图所示的电路中,电源内阻不能忽略,当移动滑动变阻器滑片时,电流表示数变大,则()A滑片一定向左移动B电源的输出功率一定增大C当滑片滑到最左端时,电阻R1消耗的功率最大D电源的效率一定减小答案D解析假设滑动变阻器的滑片向左移动,变阻器接入电路的电阻增大,并联部分电阻增大,外电路总电阻R增大,由闭合电路欧姆定律得知:EI(rR)IrU外,则干路电流I减小,内电压减小,路端电压增大,电路中并联部分的电压:U并EI(rR1),可知U并增大,R2中的电流增大,电流表的示数:IAII2,变小,由题意,电流表示数变大,所以可知滑动变阻器的滑片一定向右移动,故A错误;当滑动变阻器的滑片向右移
20、动时,外电阻减小,由于电源的内阻与外电阻的关系未知,所以不能判断电源的输出功率如何变化,故B错误;根据P1I2R1,当流过R1的电流最大时,R1消耗的功率最大,此时回路中电阻最小,故滑片在最右端,而不是最左端,故C错误;电源的效率:,根据A选项分析过程可知滑动变阻器的滑片向右移动时,路端电压U减小,电动势E不变,所以电源的效率一定减小,故D正确。变式22(2020·浙江省杭州第二中学3月月考)如图甲所示电路中,R为电阻箱,电源的电动势为E,内阻为r。图乙为电源的输出功率P与电流表示数I的关系图像,其中功率P0分别对应电流I1、I2,外电阻R1、R2。下列说法中正确的是()AI1I2&
21、gt; B.I1I2C.> D.<答案B解析由闭合电路欧姆定律得UEIr,则电源的输出功率为PUIEII2r,故EI1IrEI2Ir,整理得I1I2,A错误,B正确;根据电功率表达式P0IR1IR2,且I,则有:R1R2,整理得,C、D错误。考点3含电容器电路的分析1.电容器的简化处理:电路稳定后,简化电路时可以把电容器所处电路作为断路,简化电路时可以将该断路去掉,求电荷量时在相应位置再补上。2电阻的简化处理:电路稳定后,与电容器同支路的电阻相当于导线。3电荷变化量的计算:电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电。若电容器两端电压升高,电容器将充电;若电容器两端电压降低,电
22、容器将通过与它连接的电路放电。(1)由QCU计算电容器上电荷量的变化。(2)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。(3)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。例3(2020·山东省威海市二模)如图所示的电路中,R1、R2、R3为阻值相同的电阻,C为电容器,电源的电动势为E,内阻为r。先将开关S闭合,电路稳定后,流过电源的电流为I1,电源的效率为1,电容器的带电量为Q1;再将S断开,电路稳定后,流过电源的电流为I2,电源的效率为2,电容器的带电量为Q2,则下列说法正确的是()AI
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