高考物理大一轮总复习（主干回顾固基础+典例突破知规律+特色培优增素养）72 电路 电路的基本规律课件.ppt

01主干回顾固基础 1 串 并联电路的特点 2 电流表 电压表的改装电流表 电压表都是由小量程的电流表g 表头 改装而成的 它们的改装原理见下表 知识点2欧姆定律 1 内容 导体中的电流跟导体两端的 成正比 跟导体的 成反比 2 表达式 i u r 1 公式中的三个量i u r必须对应着 电路上同一时刻的值 2 在国际单位制中 电压单位用伏特 符号v 电流单位用安培 符号a 电阻单位用欧姆 符号 1a 1v 电压u 电阻r 同一段 3 适用范围 电解液等 对 导体 如日光灯管中的气体 和某些导电元件 如晶体管 并不适用 4 伏安特性曲线 1 定义 在直角坐标系中 用纵轴表示电流i 用横轴表示 画出i u的关系图象 叫做导体的伏安特性曲线 2 线性元件 伏安特性曲线是通过坐标原点的 的电学元件叫做线性元件 如图 甲 所示 金属 气态 电压u 直线 3 非线性元件 伏安特性曲线不是直线的电学元件叫做非线性元件 如图 乙 所示 特别提醒 1 对于非线性元件 欧姆定律不再成立 2 应用图象判断电阻时 要分清是u i图象还是i u图象 知识点3电源的电动势和内阻 1 电动势 1 定义 电动势在数值上等于 把1c的正电荷在电源内部从 移送到 所做的功 2 物理意义 反映电源把其他形式的能转化为 的本领大小的物理量 2 内阻电源内部也是由导体组成的 也有电阻r 叫做电源的内阻 它是电源的另一个重要参数 非静电力 负极 正极 电能 知识点4闭合电路的欧姆定律 1 闭合电路欧姆定律 1 内容 闭合电路里的电流跟电源的电动势成 跟内 外电阻之和成 2 公式 i 只适用于纯电阻电路 e 适用于所有电路 正比 反比 u外 ir 2 路端电压与外电阻的关系 增大 3 电路的功率和效率 1 电源的功率p总 2 电源内部损耗功率p内 3 电源的输出功率p出 ei i2r ui 一 基础知识题组1 对电动势概念的理解 关于电源的电动势 下面正确的叙述是 a 电源的电动势就是接在电源两极间的电压表测得的电压b 同一电源接入不同的电路 电动势就会发生变化c 电源的电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量d 在闭合电路中 当外电阻变大时 路端电压增大 电源的电动势也增大 解析 电源的电动势数值上等于外电路断开时的路端电压 由于电压表有内阻 电压表测得的电压应低于电源电动势 故选项a错 电源的电动势由电源本身构造决定 与其他因素无关 故选项b d均错 只有选项c正确 答案 c 2 导体伏安特性曲线的理解 多选 某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示 则下列说法中正确的是 a 加5v电压时 导体的电阻约是5 b 加11v电压时 导体的电阻约是1 4 c 由图可知 随着电压的增大 导体的电阻不断减小d 由图可知 随着电压的减小 导体的电阻不断减小 答案 ad 3 伏安特性曲线的应用 小灯泡通电后其电流i随所加电压u变化的图线如图所示 p为图线上一点 pn为图线在p点的切线 pq为u轴的垂线 pm为i轴的垂线 则下列说法中错误的是 答案 c 4 闭合电路欧姆定律的应用 一电池外电路断开时的路端电压为3v 接上8 的负载后路端电压降为2 4v 则可以判定电池的电动势e和内阻r为 a e 2 4v r 1 b e 3v r 2 c e 2 4v r 2 d e 3v r 1 答案 b 5 电源的功率和效率的计算 多选 一个微型吸尘器的直流电动机的额定电压为u 额定电流为i 线圈电阻为r 将它接在电动势为e 内阻为r的直流电源的两极间 电动机恰好能正常工作 则 答案 ad 二 规律方法题组6 电路的分析与计算 如图所示 电源电动势为4v 内阻为1 电阻r1 3 r2 r3 4 电流表的内阻不计 闭合s 电路达到稳定状态后 电容器两极间电压为 a 0b 2 3vc 3vd 3 2v 答案 c 1 电路中的功率关系 1 p总 ei p内 p外 i2r ui 2 当r外 r时 电源有最大输出功率 2 电路的动态分析 1 分析直流电路的动态问题时 一般按照 局部 整体 局部 的思路进行 2 先分析电路结构未发生变化的支路 再分析电路结构发生变化的支路 02典例突破知规律 考点1电路的动态分析考点解读 动态分析特点断开或闭合开关 滑动变阻器的滑片移动 电阻增大或减小导致电路电压 电流 功率等的变化 1 程序法 2 串反并同 结论法 1 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 2 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 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 可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论 此时要注意是否出现极值情况 即变化是否是单调变化 4 特殊值法对于某些电路问题 可以代入特殊值进行判定 从而得出结论 典例透析 解题探究 试分析s断开后电路的变化 1 总电阻 提示 变大 2 总电流 提示 减小 3 路端电压 提示 增大 尝试解答 选b 当s断开 r总变大 由闭合电路欧姆定律 可判断相关量的变化 故b正确 变式训练 半导体材料的导电性能受外界条件的影响很大 有的半导体在温度升高时其电阻减小得非常迅速 利用这种半导体材料可以制成体积很小的热敏电阻 如图所示是火警报警系统的部分电路 其中rt为热敏电阻 电流表a为值班室的显示器 a b之间接报警器 当热敏电阻rt所在处出现火情时 电流表a的电流i 报警器两端的电压u的变化情况是 a i变大 u变大b i变大 u变小c i变小 u变大d i变小 u变小 答案 d 考点2电路的功率和效率问题考点解读 1 电源的总功率p总 ei u外i u内i p出 p内 若外电路是纯电阻电路 则有p总 i2 r r 2 电源内部消耗的功率p内 i2r u内i p总 p出 2 电源内部消耗的功率p内 i2r u内i p总 p出 3 电源的输出功率p出 ui ei i2r p总 p内 若外电路是纯电阻电路 则有 由上式可以看出 2 当r r时 随着r的增大输出功率越来越小 3 当r r时 随着r的增大输出功率越来越大 4 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 r2 r2 5 p出与r的关系如下图所示 4 电源的效率因此r越大 越大 当r r时 电源有最大输出功率 效率仅为50 典例透析 2012 上海高考 直流电路如图所示 在滑动变阻器的滑片p向右移动时 电源的 a 总功率一定减小b 效率一定增大c 内部损耗功率一定减小d 输出功率一定先增大后减小 解题探究 1 当外电阻增大时 试分析以下物理量如何变化 电源总功率 电源的内部损耗功率 电源的效率 提示 减小 减小 增大 2 当外电阻多大时 电源的输出功率最大 提示 当外电阻等于电源的内阻时 输出功率最大 尝试解答 选abc 对闭合电路功率的两点新认识 1 闭合电路是一个能量转化系统 电源将其他形式的能转化为电能 内外电路将电能转化为其他形式的能 ei p内 p外就是能量守恒定律在闭合电路中的体现 2 外电阻的阻值向接近内阻的阻值方向变化时 电源的输出功率变大 变式训练 1 如图所示 电源电动势e 3v 内电阻r 3 定值电阻r1 1 滑动变阻器r2的最大阻值为10 思考1 1 电路中定值电阻消耗的功率由哪些因素决定 2 此时电源的效率是多少 思考3 1 进一步分析当r2为多少时 电源输出功率最大 尝试计算最大功率是多少 2 此时电源效率是多少 解析 思考1 1 决定定值电阻消耗功率的因素有两个 流过它的电流和自身的电阻值 答案 思考1 1 流过它的电流和自身的电阻 2 r2 00 56w思考2 1 r2 4 约0 56w 2 62 5 思考3 r2 2 0 75w 2 50 2 如图所示电路中 直流发电机输出电压e 250v r 3 r1 r2 1 电热器组中装有50只完全相同的电热器 每只电热器的额定电压为200v 额定功率为1000w 其他电阻不计 并且不计电热器电阻随温度的变化 问 1 当接通几只电热器时 实际使用的电热器都能正常工作 2 当接通几只电热器时 发电机输出功率最大 3 当接通几只电热器时 电热器加热物体最快 4 当接通几只电热器时 电阻r1 r2上消耗的功率最大 4 要使r1 r2上消耗功率最大 必须使通过的电流最大 由此得电路中总电阻必须最小 即当50只电热器全接通时 可满足要求 所以n4 50只 答案 1 2只 2 40只 3 8只 4 50只 考点3含电容器电路的分析考点解读 1 电容器的简化处理 简化电路时可以把电容器处电路作为断路 简化电路时可以去掉 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 若电压降低 电容器将通过与它连接的电路放电 可由 q c u计算电容器上电荷量的变化 4 直流电路中的电容和电阻 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 所以电阻不起降压作用 但电容器两端可能出现电势差 如果电容器与电源并联 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e 而是路端电压u 5 电容器的极性判断 在含电容器电路中 当电路发生变化时 除了要判断和计算电容器两端的电压外 还必须要判断电容器极板上极性的变化 防止出现电容器先放电后反向充电的现象 典例透析 2014 东北三校月考 多选 如图所示 c1 6 f c2 3 f r1 3 r2 6 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c1带的电荷量比开关s闭合后c1带的电荷量大d 不论开关s断开还是闭合 c1带的电荷量总比c2带的电荷量大 解题探究 关键词 内阻不计 s断开 s闭合 s断开时电路简化为 s闭合时电路简化为 提示 尝试解答 选bc 1 稳态含容直流电路电容器处于稳定状态时 相当于断路 此时的电路具有以下两个特点 电容器所在支路无电流 与电容器直接串联的电阻相当于一根无电阻导线 电容器上的电压就是与含有电容器的那条支路并联部分电路的电压 分析清楚电路中各元件的连接方式 把握电路在稳定状态时所具有的上述两个特点 是解决稳态含容直流电路问题的关键 2 动态含容直流电路若直流电路结构发生改变 电容器两端的电压往往会产生相应的变化 从而在电路中产生短暂的充放电现象 使电容器的电荷量发生改变 试题通常要求求出这个电容器所带电荷的电荷量的改变量及充 放电电流的方向 对于这类问题 只要抓住初 末两稳定状态电容器极板上电压的变化情况 根据 q c u来分析即可 若是电荷量连续变化的动态问题 可以利用微元法 分析极短时间 t内的电压变化量 u 3 解答含电容器电路问题的步骤 应用电路的有关规律分析出电容器两极板间的电压及其变化情况 根据平行板电容器的相关知识进行分析求解 变式训练 多选 如图所示电路中 电源电动势为e 内阻为r r0为定值电阻 电容器的电容为c 闭合开关s 增大可变电阻r的阻值 电压表示数的变化量的绝对值为 u 电流表示数的变化量的绝对值为 i 则 a 变化过程中 u和 i的比值保持不变b 电压表示数u和电流表示数i的比值不变c 电阻r0两端电压减小 减少量为 ud 电容器的带电荷量增加 增加量为c u 解析 闭合开关s 增大可变电阻r的阻值 电流表示数减小 电压表示数增大 变化过程中 u和 i的比值等于定值电阻r0与电源内阻r之和 保持不变 电压表示数u和电流表示数i的比值 等于可变电阻r的阻值 增大 选项a正确 b错误 电阻r0两端的电压减小 减少量小于 u 选项c错误 电容器的带电荷量增加 增加量为c u 选项d正确 答案 ad 考点4与电路相关的图象问题的分析与计算考点解读 两种图线的比较 典例透析电源的效率 定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比 在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图所示 图中u为路端电压 i为干路电流 a b为图线上的两点 相应状态下电源的效率分别为 a b 由图可知 a b的值分别为 解题探究 电源的输出功率p1 电源的功率p2 电源的效率 尝试解答 选d u i图象的一般分析思路 1 明确纵 横坐标的物理意义 2 明确图象的截距 斜率及交点的意义 3 找出图线上对应状态的参量或关系式 4 结合相关概念或规律进行分析 计算 变式训练 1 多选 某同学将一直流电源的总功率pe 输出功率pr和电源内阻的发热功率pr随电流i变化的图线画在同一坐标系内 如图所示 根据图线可知 a 反映pr变化的图线是cb 电源电动势为8vc 电源内阻为2 d 当电流为0 5a时 外电路的电阻为6 解析 电源的总功率pe ie 功率与电流成正比 由pr i2r知电源内阻的发热功率与电流的平方成正比 则可知a为pe随电流i变化的图线 b为pr随电流i变化的图线 c为rr随电流i变化的图线 a正确 电流为2a时电源的总功率与发热功率相等 可得出电源电动势为4v 内阻为2 当电流为0 5a时 根据闭合电路欧姆定律可得出外电路的电阻为6 c d正确 答案 acd 2 如图甲所示的电路中 r1 r2均为定值电阻 且r1 100 r2阻值未知 r3为一滑动变阻器 当其滑片p从左端滑至右端时 测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化的图线如图乙所示 其中a b两点是滑片p在滑动变阻器的两个不同端点得到的 则下列说法正确的是 a 该电源的电动势为16vb 定值电阻r2的阻值为10 c 滑动变阻器的最大阻值为300 d 在滑动变阻器的滑片p从左端滑至右端的过程中 该电源的最大输出功率为10w 答案 c 解后反思 如何求解有关电路的图象问题 在解决图象问题时往往需要搞清图象的物理意义和图象中所给的隐含条件 找出必要的信息 图象问题才可得到突破 如在本题中 图线ab延长线与坐标轴相交后的纵轴截距 横轴截距 a点 b点坐标及图象斜率的意义等是问题得以解决的关键 考点5电路故障问题的分析考点解读 电路故障分析 典例透析如下图是某同学连接的实验实物图 a b灯都不亮 他采用下列两种方法进行故障检查 1 应用多用电表的直流挡进行检查 选择开关置于10v挡 该同学测试结果如表1所示 在测试a b间直流电压时 红表笔应接触 填a或b 根据测试结果 可判定故障是 a 灯a短路b 灯b短路c cd段断路d df段断路 2 多选 将开关断开 再选择欧姆挡测试 测量结果如表2所示 那么检查出的故障是 a 灯a断路b 灯b短路c 灯a b都断路d d e间导线断路 尝试解答 1 ad 2 bd 1 应用多用电表判断电路故障 首先要正确使用多用电表 对多用电表而言 电流应从红表笔流入该表内 由题图能看出a点电势高于b点电势 知红表笔应接触a 由表1条件可知 d f间有示数 则d c a 干电池 b f间无断路 故d f段断路 选项d正确 若灯a短路或灯b短路 不会造成a b灯都不亮 选项a b错误 若cd段断路 则d f间不会有示数 选项c错误 2 由表2可知 c d间有一定的电阻但不是很大 灯a既不短路也不断路 选项a c错误 d e间存在很大电阻 表明d e间导线断路 选项d正确 e f间电阻为零 则灯b短路 选项b正确 电路中断路与短路的故障分析方法判断电路故障时 实际上就是以动态电路的分析为基础 只是问题变得更加复杂 不再局限于某个电阻增大还是减小引起的电路动态变化 而是多个电阻或元件的电阻值 电压或电流的变化造成电路结构性的变化 遇到此类电路故障判断问题 首先要确定是哪个部分出现了什么问题 如果是短路则直接当成一根导线处理 如果是断路则直接像开关一样断开该条线路 由于电路结构破坏 需要重新绘画电路图 然后运用动态电路分析方法去分析 但要注意电路破坏后电表从支路转为干路还是干路转为支路 分析时要有理有据 常用的有欧姆定律以及电阻的串并联的变化等 变式训练 1 在如图所示的电路中 开关s闭合后 由于电阻元件发生短路或断路故障 电压表和电流表的示数都增大 则可能出现下列哪种故障 a r1短路b r2短路c r3短路d r1断路 解析 若r1短路 则电路中电流表将处于干路上 电压表测量r3的电压 外电路只有r3一个电阻 外电路总电阻变小 故干路电流增大 r3电流增大 电压表示数增大 电流表从支路变为干路 电流表示数增大 a正确 若r2短路 同理可得电压表示数增大 而电流表被r2短路 故电流表示数减小为零 b错 若r3短路 电压表示数将减小为零 由于外电路电阻减小 干路电流增大 r1支路电流也会增大 电流表示数将增大 c错 若r1断路 则电流表示数将减小为零 而外电路电阻因r1断路而增大 干路电流减小 通过r3的电流减小 电压表示数减小 故d错 答案 a 2 如图所示的电路中 灯泡a和b原来都是正常发光 忽然灯泡b比原来变暗了些 而灯泡a比原来变亮了些 试判断电路中什么元件出现断路的故障 设只有一处出现了故障 解析 1 先判断总电阻 总电流 路端电压的变化情况 2 再逐一分析各元件可能出现的情况 某处断路