高三物理一轮复习 第八章 恒定电流 第2讲 电路 电路的基本规律课件.ppt

第2讲电路电路的基本规律 知识梳理 知识点1电阻的串 并联的特点1 特点 i1 i2 in i1 i2 in u1 u2 un u1 u2 un r1 r2 rn 正比 反比 正比 反比 2 几个有用的结论 1 串联电路的总电阻 电路中任意一个电阻 电路中任意一个电阻变大时 总电阻 2 并联电路的总电阻 任意一个电阻 任意一个电阻变大时 总电阻 3 电路中无论电阻怎样连接 该电路消耗的电功率p总 各个电阻消耗的电功率之和 大于 变大 小于 变大 等于 知识点2电压表 电流表的改装1 电压表的改装 1 电压表是根据 电路的分压作用 在表头上 一个分压电阻 并在表头的刻度上标出相应的数值后改装而成的 2 若改装后的电压表量程为u 则由u ug r得 r 串联 串 联 2 电流表的改装 1 电流表是根据 电路的分流作用 在表头上 一个分流电阻 并在表头的刻度上标出相应的数值后改装而成的 2 若改装后电流表量程为i 则由igrg i ig r得r 并联 并 联 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的正电荷在电源内从 移送到 所做的功 2 表达式 e 单位 v 3 物理意义 反映电源把 转化为 的本领大小的物理量 非静电力 负极 正极 其他形式的能 电能 2 内阻 电源内部也是由导体组成的 也有电阻r 叫作电源的 它是电源的另一个参数 内阻 知识点4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 跟内 外电路的电阻之和成 2 公式 1 i 只适用于纯电阻电路 2 e 适用于所有电路 正比 反比 u外 ir 3 路端电压u与电流i的关系 1 关系式 u e ir 2 电源的u i图象 斜率为负值的倾斜直线 电源电动势 短路电流 电源内阻 易错辨析 1 电路中某电阻的阻值最大 该电阻的功率不一定最大 2 电路中只有一个电阻增大时 电路的总电阻不一定增大 3 电流表改装时 并联的电阻越小 改装后的量程越大 4 电动势就是电源两极间的电压 5 闭合电路中的电流跟电源电动势成正比 跟整个电路的电阻成反比 6 闭合电路中的短路电流无限大 7 电源u i图象上某点纵 横坐标的乘积对应此时的输出功率 提示 1 电阻串联时 功率与各电阻的阻值成正比 电阻大 电阻的功率就大 电阻并联时 功率与各电阻的阻值成反比 电阻大 电阻的功率反而小 2 无论串联电路还是并联电路 电路中任意一个电阻变大时 总电阻变大 3 电流表改装时 并联的电阻越小 分流越大 改装后的量程越大 4 电动势的大小等于电路内 外电压之和 5 根据闭合电路欧姆定律可知此说法正确 6 当闭合电路短路时 有i 并不是无限大 7 电源u i图象的纵 横坐标分别是路端电压 干路电流 根据p ui 纵 横坐标的乘积对应此时的输出功率 考点1电路的动态分析 核心要素精讲 电路动态分析的方法1 程序法 1 判断电阻的变化情况 当外电路的任何一个电阻增大 或减小 时 电路的总阻值一定随之增大 或减小 当开关的通 断使串联的用电器增多时 电路的总电阻增大 当开关的通 断使并联的支路增多时 电路的总电阻减小 2 判断总电流 路端电压的变化情况 根据闭合电路欧姆定律i 分析电路的总电流如何变化 根据u e ir分析路端电压如何变化 3 分析各部分的电压 电流变化情况 先分析干路中各部分上电压 电流的变化情况 方法一 根据总电流的变化规律并结合欧姆定律分析 方法二 根据串联分压的规律分析 再分析支路中各部分上电压 电流的变化情况 方法一 根据支路总电压的变化规律结合欧姆定律分析 方法二 根据并联分流的规律分析 2 并同串反结论法 1 所谓 串反 即某一元件电阻增大 或减小 时 根据串联分压的规律 该元件上的电压增大 或减小 与它串联或间接串联的元件上的电压减小 或增大 进而导致电流 电功率也减小 或增大 2 所谓 并同 即某一元件电阻增大 或减小 时 根据串联分压的规律 该元件上的电压增大 又根据并联电路的电压特点 与它并联或间接并联的元件上的电压也增大 或减小 进而导致电流 电功率都增大 或减小 即 3 特殊点分析法 因滑动变阻器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端及中间位置 分析这几个位置的电阻大小 并分析电阻的变化规律 然后分析其他物理量的变化规律 高考命题探究 典例1 多选 2017 怀化模拟 如图所示 图中的四个电表均为理想电表 当滑动变阻器滑片p向右端移动时 下面说法中正确的是 世纪金榜导学号42722173 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 解析 选a d 滑动变阻器滑片p向右端移动 使得rp变小 总电阻变小 总电流变大 即电流表a1的读数增大 内电压变大 r1所分电压变大 并联电路电压即电压表v1的读数变小 即r3两端电压变小 通过r3的电流变小 即电流表a2的读数减小 由于总电流增大 所以经过另外一个支路即经过r2的电流变大 r2两端电压变大 即电压表v2的读数增大 选项a d正确 强化训练 1 某同学做电学实验 电源内阻r不能忽略 通过改变滑动变阻器电阻大小 观察到电压表和电流表的读数同时变大 则他所连接的电路可能是图中的 解析 选c a b d图中电路的电压表读数变大 表示电源 或等效电源 的路端电压变大 则内电压变小 电流表的读数一定减小 与题目已知条件相矛盾 可排除 c图中电压表示数为定值电阻两端的电压 由欧姆定律可以判断电流 电压可以同时增大 选项c正确 2 2017 绍兴模拟 如图所示的电路中 电源电动势为e 内电阻为r 开关s闭合后 电灯l1 l2均能发光 现将滑动变阻器r的滑片p稍向上移动 下列说法正确的是 a 电灯l1 l2均变亮b 电灯l1变亮 l2变暗c 电流表的示数变小d 电源的总功率变小 解析 选b 将滑动变阻器r的滑片p稍向上移动 根据 并同串反 的结论 电流表的示数变大 电灯l1变亮 l2变暗 将滑动变阻器r的滑片p稍向上移动时 电阻变小 总电流变大 所以电源的总功率p ei变大 选项b正确 a c d错误 3 某实物投影机有10个相同的强光灯l1 l10 24v200w 和10个相同的指示灯x1 x10 220v2w 将其连接在220v交流电源上 电路图如图所示 若工作一段时间后l2灯丝烧断 则 a x1的功率减小 l1的功率增大b x1的功率增大 l1的功率增大c x2的功率增大 其他指示灯的功率减小d x2的功率减小 其他指示灯的功率增大 解析 选c 显然l1和x1并联 l2和x2并联 然后它们再串联接在220v交流电源上 l2灯丝烧断 则总电阻变大 电路中电流i减小 又l1和x1并联的电流分配关系不变 则x1和l1的电流 功率都减小 同理可知 l2断路后 除x2外各灯功率都减小 选项a b错 由于i减小 各并联部分的电压都减小 交流电源电压不变 则x2上电压增大 根据p 可知 x2的功率变大 c正确 d错误 规律总结 程序法应用技巧 1 一定要遵循 部分 整体 部分 的程序 逐一判断 2 尽量先分析串联电阻 后分析并联电阻 先分析定值电阻 后分析可调电阻 3 既要关心每个电阻的电压 又要关心其电流 加固训练 在如图所示的电路中 闭合开关s后 a b c三盏灯均能发光 电源电动势e恒定且内阻r不可忽略 现将变阻器r的滑片向上滑动一些 三盏灯亮度变化的情况是 a a灯 b灯和c灯都变亮b a灯和c灯变亮 b灯变暗c a灯 b灯和c灯都变暗d a灯和b灯变暗 c灯变亮 解析 选b 由闭合电路欧姆定律知 电路总电阻减小 总电流增大 故a灯变亮 c d错 ub减小 则b灯变暗 故b对 a错 考点2电源的功率和效率问题 核心要素精讲 1 电源的功率 2 纯电阻电路中 p出与外电阻r的关系 输出功率随r的变化关系 当r r时 电源的输出功率最大 为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r1r2 r2 p出与r的关系如图所示 3 电源的效率 1 任意电路 可见 对于某一个电源 路端电压越大 电源的效率越高 2 纯电阻电路中 可见 对于某一个电源 外电阻越大 电源的效率越高 高考命题探究 典例2 如图所示 已知电源的电动势为6v 内阻为1 保护电阻r0 0 5 求当电阻箱r读数为多少时 保护电阻r0消耗的电功率最大 并求这个最大值 世纪金榜导学号42722174 思考探究 1 电阻箱增大 或减小 时 电路中的电流如何变化 提示 电阻箱增大 或减小 时 电路中的电流减小 或增大 2 保护电阻r0上消耗的电功率与哪些因素有关 提示 根据p i2r 电阻r0上消耗的电功率与电路中的电流和固定电阻的阻值有关 解析 保护电阻消耗的功率p0 因r0和r是常量 而r是变量 所以r最小时 p0最大 即r 0时 p0max 答案 08w 迁移训练 迁移1 分析电阻箱消耗的功率 典例2 中条件不变 求当电阻箱r读数为多少时 电阻箱r消耗的功率最大 并求这个最大值 解析 这时将电源与保护电阻看作内电路 将电阻箱看作外电路 当r r0 r即r 1 0 5 1 5 时 prmax答案 1 5 6w 迁移2 分析电源的输出功率 典例2 中条件不变 求当电阻箱r读数为多少时 电源的输出功率最大 并求这个最大值 解析 当r外 r时 p出最大 即r r0 r时 pmax 可得 r 0 5 时 pmax 9w答案 0 5 9w 迁移3 改变电阻箱与保护电阻的连接方式如图所示 电源电动势e 2v 内阻r 1 电阻r0 2 可变电阻的阻值范围为0 10 求可变电阻为多大时 r上消耗的功率最大 最大值是多少 解析 根据闭合电路欧姆定律 路端电压又因为pr 所以pr 代入数据整理得pr 当r 时 r上消耗的功率最大 prmax w答案 w 加固训练 如图所示 直线a是电源的路端电压和电流的关系图线 直线b c分别是电阻r1 r2的两端电压与电流的关系图线 若将这两个电阻分别接到这个电源上 则 a r1接在电源上时 电源的效率高b r2接在电源上时 电源的效率高c r1接在电源上时 电源的输出功率大d 电源的输出功率一样大 解析 选a 电源的效率 效率与路端电压成正比 r1接在电源上时路端电压大 效率高 故a正确 b错误 由图线的交点读出 r1接在电源上时u u0 i i0 电源的输出功率p1 ui u0i0 r2接在电源上时u u0 i i0 电源的输出功率p2 ui u0i0 故c d均错误 考点3含电容器电路的分析方法 核心要素精讲 1 稳定状态的电容器 当含有电容器的直流电路达到稳定状态时 电容器处可视为断路 与之串联的电阻中无电流 不起降压作用 2 电容器的电压 1 电容器电压等于与之并联的电阻的电压 2 电容器 或串联一个电阻 接到某电源两端时 电容器的电压等于路端电压 3 电压变化时的电容器 1 电容器电压变化时 将会引起电容器的充 放电 如果电容器电压升高 电容器将充电 如果电压降低 电容器将通过与它连接的电路放电 2 在计算充放电时电容器所带电荷量的变化时 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 高考命题探究 典例3 多选 2017 沧州模拟 如图所示的电路中 电源电动势e 3v 内电阻r 1 定值电阻r1 3 r2 2 电容器的电容c 100 f 则下列说法正确的是世纪金榜导学号42722175 a 闭合开关s 电路稳定后电容器两端的电压为1 5vb 闭合开关s 电路稳定后电容器所带电荷量为3 0 10 4cc 闭合开关s 电路稳定后电容器极板a所带电荷量为1 5 10 4cd 先闭合开关s 电路稳定后断开开关s 通过电阻r1的电荷量为3 0 10 4c 解析 选a c 闭合开关s 电路稳定后电流i 0 5a 电容器两端的电压为u ir1 1 5v 选项a正确 电路稳定后电容器带电荷量为q cu 100 10 6 1 5c 1 5 10 4c 选项b错误 c正确 先闭合开关s 电路稳定后断开开关s 电容器c通过电阻r1放电 通过电阻r1的电荷量为1 5 10 4c 选项d错误 强化训练 如图所示电路中 电源电动势为e 内阻为r r1 r2为定值电阻 r3为可变电阻 c为电容器 在可变电阻r3由较小逐渐变大的过程中 下列说法中正确的是 世纪金榜导学号42722176 a 电容器的带电荷量在逐渐减小b 流过r2的电流方向是由上向下c 电源的输出功率变大d 电源内部消耗的功率变大 解析 选b 可变电阻阻值由小变大的过程中 电路中总电阻增大 由闭合电路欧姆定律可知电路中总电流减小 内电压及r1两端的电压均减小 则r3两端的电压增大 电容器两端的电压增大 电容器的带电荷量增大 故电容器充电 则有由上向下的电流通过r2 由于内 外电阻的关系未知 不能确定电源输出功率如何变化 由p i2r可知 电源内部消耗的功率变小