高考物理一轮复习 第八章 恒定电流 第2讲 电路 电路的基本规律学案.doc

第2讲电路电路的基本规律板块一主干梳理夯实基础【知识点1】电阻的串联、并联1.串、并联电路的特点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，表头内阻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g(表头)改装而成的。它们的改装原理见下表：【知识点2】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非静电力把1 c的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功。(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：大小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：电源内部也是由导体组成，也有电阻，叫做电源的内阻，常用r表示，它是电源的另一重要参数。【知识点3】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ir(适用于所有电路)。2.路端电压与外电阻的关系3.路端电压跟电流的关系(1)关系式：ueir。(2)用图象表示如图所示，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)电源的效率100%100%。板块二考点细研悟法培优考点1电路的动态分析拓展延伸1.电路的动态变化断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻增大或减小会导致电路电压、电流、功率等的变化。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，从而得出结论。例1(多选)如图所示，四个电表均为理想电表，当滑动变阻器的滑动触头p向左端移动时，下列说法中正确的是()a电压表v1的读数减小，电流表a1的读数增大b.电压表v1的读数增大，电流表a1的读数减小c.电压表v2的读数减小，电流表a2的读数增大d.电压表v2的读数增大，电流表a2的读数减小画出等效电路。提示：尝试解答选bc。当滑动变阻器的滑动触头p向左端移动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，电路中的总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可知，干路中的电流减小，电源内阻及r1分的电压减小，电压表v1的读数增大，电流表a1的读数减小，a错误，b正确；由于电压表v1的读数增大，由部分电路欧姆定律可得通过r3的电流增大，则电流表a2的读数增大，由i1ir3ir2可知通过r2的电流减小，则电压表v2的读数减小，c正确，d错误。总结升华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变化。(3)根据闭合电路欧姆定律i总，确定电路总电流的变化。(4)由u内i总r确定电源内电压的变化。(5)由ueu内确定路端电压的变化。(6)确定支路两端的电压及通过各支路的电流的变化。如图所示，电源电动势为e，内阻为r。当滑动变阻器的滑片p从左端滑到右端时，理想电压表v1、v2示数变化的绝对值分别为u1和u2，干路电流为i，下列说法正确的是(灯泡电阻不变)()a.小灯泡l1、l3变暗，l2变亮b.u1与i的比值不变c.u1r时，随着r的增大输出功率越来越小。当rr时，随着r的增大输出功率越来越大。当p出c2，由qcu知此时q1q2，当s闭合时，稳定状态下c1与r1并联，c2与r2并联，电路中电流i2 a，此时两电阻两端电压分别为u1ir16 v、u2ir212 v，则此时两电容器所带电荷量分别为q1c1u13.6105 c、q2c2u23.6105 c，对电容器c1来说，s闭合后其两端电压减小，所带电荷量也减小，故b、c正确，d错误。总结升华含容电路的分析方法(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。弄清电路结构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，要抓住初、末两稳定状态，如果变化前后极板所带电荷的电性相同，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；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。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电容、电量、电压等相关知识进行分析求解。如图所示，电源电动势e6 v，内阻r1 ，电阻r12 ，r23 ，r37.5 ，电容器的电容c4 f。开关s原来断开，现在合上开关s到电路稳定，试问这一过程中通过电流表的电荷量是多少？答案1.92105 c解析s断开，c相当于断路，r3中无电流，c两端电压即r2两端电压u2r23 v。qcu212106 c，且a板带正电，b板带负电。s闭合，c两端电压即r1两端电压，由电路分析：u1r外1.8 v。qcu17.2106 c，且a板带负电，b板带正电。故通过电流表的电荷量qqq1.92105 c。考点4与电路相关的图象问题的分析与计算对比分析两种图象的比较例4(多选)如图所示的ui图象中，直线为某电源的路端电压与电流的关系图线，直线为某一电阻r的ui图线，用该电源直接与电阻r连接成闭合电路，由图象可知()a.r的阻值为1.5 b.电源电动势为3 v，内阻为0.5 c.电源的输出功率为3.0 wd.电源内部消耗功率为1.5 w(1)如何从电阻的ui图线中求阻值r？提示：求斜率。(2)从电源的路端电压与电流的关系图线中如何求e和r？提示：根据ueir，与纵轴的截距表示电动势e，斜率的绝对值表示电源的内阻r。尝试解答选ad。电源的路端电压与电流的关系图线的斜率的绝对值等于电源内阻，r1.5 ；电阻r的ui图线的斜率等于电阻r的阻值，r1.5 ，选项a正确，b错误；电源的路端电压与电流的关系图线和电阻r的ui图线交点纵、横坐标的乘积表示电源的输出功率，电源的输出功率为pui1.51.0 w1.5 w，选项c错误；由eippr解得电源内部消耗的功率为preip3.01.0 w1.5 w1.5 w，选项d正确。总结升华ui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。2017郑州模拟(多选)在图甲所示电路中，r1、r2均为定值电阻，且r1100 ，r2的阻值未知，r3是一滑动变阻器，在其滑片从最左端滑至最右端的过程中，测得电源的路端电压u随干路电流i的变化图线如图乙所示，其中图线上的a、b两点是滑片在变阻器上的两个不同端点时分别得到的，则()a电源的电动势为20 v、内电阻为20 b.定值电阻r2的阻值为5 c.定值电阻r2消耗的最大功率为16 wd.滑动变阻器r3的最大阻值为300 答案abd解析取ua16 v、ia0.2 a，ub4 v，ib0.8 a，利用euir，解得：e20 v，r20 ，a正确；当滑片滑到最右端时，r3、r1均被短路，此时外电阻为r2且对应图中b点，则r2 5 ，此时r2上功率最大，p2ubib3.2 w，故b正确，c错误；当滑片位于r3最左端时，r3最大，此时外电阻为r 80 。又因为rr2，解得r3300 ，d正确。考点5电路故障问题分析拓展延伸电路故障一般是短路或断路，常见的情况有导线断芯、灯泡断丝、灯座短路、电阻器内部断路、接触不良等现象，检查故障的基本方法有两种：1.仪表检测法(1)电压表检测：如果电压表示数为零，说明电压表上无电流通过，则可能在并联路段之外有断路，或并联路段内有短路。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。(2)电流表检测：当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分析，可以确定故障的位置。在运用电流表检测时，一定要注意电流表的正负极和量程。(3)欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处断路；当测量值很小或为零时，表示该处短路。在运用欧姆表检测时，外电路一定要切断电源。2.假设法已知电路发生某种故障，寻找故障发生在何处时，可将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理。推理结果若与题述物理现象不符合，则故障不是发生在这部分电路；若推理结果与题述物理现象符合，则故障可能发生在这部分电路，直到找出发生故障的全部可能为止，此方法亦称排除法。例5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10 v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ddf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dd、e间导线断路(1)红表笔接_，由图知_电势高。提示：高电势a点(2)电压表有示数，说明什么？电压表无示数说明什么？提示：并联路段之外无断路或并联路段内无短路并联路段有断路或并联路段内有短路。尝试解答(1)a_d_(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点接电源正极，电势高于b点电势，所以红表笔应接触a。由表1可知，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；d、f间有示数，则dca干电池bf间无断路，故d、f段断路，选项d正确。(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。总结升华电路中断路与短路的故障判定首先，认真分析题意，弄清所用的仪表、仪器，然后用“假设推理法”。假设一个故障现象存在，然后根据电路的串、并联规律进行分析、推理，若能得到相应的现象或题目中所给的数据(如本例中表格中的测量结果)，就说明这个故障现象存在。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，电压表和电流表的读数都增大，则可能出现了下列哪种故障 ()a.r1短路br2短路c.r3短路dr1断路答案a解析若r1短路，则r2被短路，外电路只有电阻r3接在电源两端，电流表测量干路电流，电压表测量路端电压，两表示数均增大，a符合题意；若r2短路，则r1被短路，电流表示数为零，b不符合题意；若r3短路，则电压表示数为零，c不符合题意；若r1断路，则电流表示数为零，d不符合题意。故正确答案为a。(12分)如图所示，电源电动势e15 v，内阻r10 ，定值电阻r90 ，r0为可变电阻，在r0的阻值由零增大到400 的过程中，求：(1)可变电阻r0上消耗的电功率