高三物理精细化复习恒定电流第二部分.doc

高三物理精细化复习讲义第二部分 串、并联电路 电功和电热1.串、并联电路特点 串联电路并联电路电流各处电流相等即电流分配和电阻成反比电压电压分配和电阻成正比各支路两端电压相等总电阻总电阻等于各电阻之和，即总电阻的倒数等于各电阻倒数之和，即功率分配功率分配和电阻成正比，即功率分配和电阻成反比，即3、 2.几个有用的结论（1）串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻，电路中任意一个电阻变大时，串联的总电阻变大。（2）并联电路的总电阻小于电路中任意一个电阻，任意一个电阻变大时，总电阻变大。（3）电阻并联后的总电阻为。（注意并联后总电阻不等于）电功、电功率和电热（1）电功电流做功的实质是电场力对电荷做功。电场力对电荷做功，电荷的电势能减少，电势能转化为其他形式的能。因此电功，这是计算电功普遍适用的公式。（2）电功率单位时间内电流做的功叫电功率。，这是计算电功率普遍适用的公式。（3）焦耳定律（1）电热：由于导体的电阻，使电流流过导体时消耗的电能中转化为内能的那一部分叫电热。（2）计算公式（焦耳定律）：，这是普遍适用的电热计算公式。焦耳定律是电流热效应的实验规律，凡是要计算电热，都应首选焦耳定律。焦耳定律说明了有电阻才能产生电热，如果一段电路上的电阻R=0，这段电路上将无电热产生，如电流流过超导体时。（3）热功率定义：单位时间内电流产生的热量。公式：。纯电阻电路和非纯电阻电路（1）如果一段电路中只含有电阻元件（例如电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁、白炽灯等）称之为纯电阻电路，它有两大基本特点： 遵循欧姆定律；电流通过纯电阻电路时，电流做功所消耗的电能全部转化为内能，电功等于电热，即。（2）如果电路中除了含有电阻外，还包括电动机、电解槽等能够把电能转化为其他形式的能的用电器，这种电路称为非纯电阻电路，其特点是：不遵循欧姆定律，在非纯电阻电路中；电流通过电路时，电流做功消耗的电能除了转化为内能外，还要转化成其他形式的能，如机械能、化学能等，即。【复习巩固题】1、电吹风机中有电动机和电热丝两部分，已知电动机线圈的电阻为，它和阻值为的电热丝串联。设电吹风工作时两端的电压为，通过线圈的电流为，消耗的电功率为，则下列关系式正确的是（ ）A BC D2、在一次研究性学习活动中，研究小组对一幢居民楼的供电设施进行了观察和测量整幢居民楼供电线路可简化为图7-1所示的模型，暂停供电时，用欧姆表测得A、B间电阻为R，恢复供电后，测得A、B间电压为U，进线电流为I则计算该幢居民楼的总功率可以用的公式是： （ ）A P=I2R B C D 以上公式都能用3、（07重庆理综15）.汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图，在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表读数为10 A，电动机启动时电流表读数为58 A，若电源电动势为12.5 V，内阻为0.05 ，电流表内阻不计，则因电动机启动，车灯的电功率降低了 （ ）AM电动机A35.8 W B43.2 W C48.2 W D76.8 WUARSM4、（2008年江苏盐城市第一次调研）如图所示，电阻R=20，电动机的绕组电阻R10当开关打开时，电流表的示数是I，电路消耗的电功率为P。当开关合上后，电动机转动起来。若保持电路两端的电压不变，电流表的示数I 和电路消耗的电功率P 应是 （ ）A I 3I BI3I CP3P DP3P5、电动自行车是一种重要的交通工具，成都市每天有数十万辆电动自行车行驶在大街小巷，形成了一道独特的风景。电动自行车提供能量的装置为装在电池盒内的电池阻，当它给电动机供电时，电动机将带动车轮转动。假设有一辆电动自行车，人和车的总质量为120kg。当该车在水平地面上以5m/s的速度匀速行驶时，它受到的阻力约等于人和车总重的0.02倍，此时电池组加在电动机两端的电压为36V，通过电动机的电流为5A。若连接导线的电阻不计，传动装置消耗的能量不计，g取10。求：（1）电动机输出的机械功率； （2）电动机线圈的电阻。第三部分 电动势 闭合电路欧姆定律 1、 电动势（1）物理意义：反映不同电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。电动势大，说明电源把其他形式的能转化为电能的本领大；电动势小，说明电源把其他形式的能转化为电能的本领小。定义公式为，其单位与电势、电势差相同。该物理量为标量。（2）大小：等于外电路断开时的路端电压，数值上也等于把1C的正电荷从电源负极移到正极时非静电力所做的功。（3）电动势的方向：电动势虽是标量，但为了研究电路中电势分布的需要，我们规定由负极经电源内部指向正极的方向（即电势升高的方向）为电动势的方向。特别提醒：（1）电源电动势由电源本身决定，与电路及工作状态无关。（2）电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压，可以用电压表近似测量。对电动势的正确理解（1）电动势是描述电源通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量。例如1节干电池电动势E=1.5V，物理意义是：在闭合电路中，每通过1C的电荷，电池就把1.5J的化学能转化为电能。（2）电动势在数值上等于电路中通过1C的电量时电源所提供的电能。（3）电动势等于电源开路时正、负极间的电势差。（4）电动势等于内、外电路电压之和。2、闭合电路的欧姆定律(1)内、外电路内电路：电源两极(不含两极)以内，如电池内的溶液、发电机的线圈等.内电路的电阻叫做内电阻.外电路：电源两极，用电器和导线等.外电路的电阻叫做外电阻.(2)闭合电路的欧姆定律内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，与内、外电路的电阻之和成反比.适用条件：纯电阻电路.闭合电路欧姆定律的表达形式有：.EU外U内.I(I、R间关系).UEIr(U、I间关系).UE(U、R间关系)2.闭合电路中的电压关系(1)电源电动势等于内、外电压之和.注意：U不一定等于IR.(纯电阻电路中UIR，非纯电阻电路中UIR)(2)路端电压与电流的关系(如图所示).路端电压随总电流的增大而减小.电流为零时，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势E.在图象中，U-I图象在纵轴上的截距表示电源的电动势.路端电压为零时(即外电路短路时)的电流Im (短路电流).图线斜率的绝对值在数值上等于内电阻.(3)纯电阻电路中，路端电压U随外电阻R的变化关系.外电路的电阻增大时，I减小，路端电压升高；外电路断开时，R，路端电压UE；外电路短路时，R0，U0，IImE/r.3.电动势与路端电压的比较：电动势路端电压U物理意义反映电源内部非静电力做功把其他形式能量转化为电能的情况反映电路中电场力做功把电能转化成为其他形式能量的情况定义式E=，W为电源的非静电力把正电荷从电源负极移到正极所做的功U=，W为电场力把正电荷从电源外部由正极移到负极所做的功量度式EIRIrUUUIR测量运用欧姆定律间接测量用伏特表测量决定因素只与电源性质有关与电源和电路中的用电器有关特殊情况当电源开路时路端电压U值等于电源电动势E直流电路的动态分析问题在恒定电路中，常会由于某个因素的变化而引起整个电路中一系列电学量的变化，出现牵一发而动全身的情况，此类问题即为动态电路问题。分析这类问题的常用方法是“程序法 ”，即从阻值变化的部分入手，由串、并联规律判断的变化情况，再由欧姆定律判断和的变化情况，最后由部分电路欧姆定律判定各部分的变化情况。【复习巩固题】1、电动势为，内阻为的电源与定值电阻、及滑动变阻器连接成如图所示的电路，当滑动变阻器的触头由中点滑向端时，下列说法正确的是（ ）A电压表和电流表的读数都增大B电压表和电流表的读数都减小C电压表的读数增大，电流表的读数减小D电压表的读数减小，电流表的读数增大2、（09年广东物理10）如图所示，电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接。只合上开关S1，三个灯泡都能正常工作。如果再合上S2，则下列表述正确的是（ ）A电源输出功率减小 BL1上消耗的功率增大C通过R1上的电流增大 D通过R3上的电流增大3、（2011海南物理卷） 如图所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，V与A分别为电压表与电流表初始时S0与S均闭合，现将S断开，则()AV的读数变大，A的读数变小BV的读数变大，A的读数变大CV的读数变小，A的读数变小DV的读数变小，A的读数变大4、（2011濮阳一模）如图所示，A1、A2是两只完全相同的电流表(内阻不可忽略)，电路两端接恒定电压U，这时A1、A2的示数依次为5 mA和3 mA.若将A2改为和R2串联，仍接在恒定电压U之间，这时电表均未烧坏下列说法正确的是()A通过电阻R1的电流必然增大B通过电阻R2的电流必然增大C通过电流表A1的电流必然增大D通过电流表A2的电流必然增大5、（06天津理综）.如图所示的电路中，电池的电动势为E，内阻为，电路中的电阻、和的阻值都相同。在电键S处于闭合状态上，若将电键S1由位置1切换到位置2，则 （ ） A. 电压表的示数变大 B. 电池内部消耗的功率变大C. 电阻两端的电压变大D. 电池的效率变大伏安特性曲线与路端电压和回路电流的图线（1）如图所示，图1为导体的伏安特性曲线。纵坐标和横坐标分别代表了某一电阻两端的电压和流过该电阻的电流，和的比值表示该电阻的阻值；图2是路端电压和回路电流的图线。纵坐标和横坐标分别代表了路端电压和流过电源的电流，图线斜率的绝对值表示电源的内阻。（2）从图线的意义上来看，图1表示导体的性质；图2表示电源的性质。由图1可以求出电阻的阻值，由图2可以求出电源的电动势和电源的内阻。（3）图线1对应的函数表达式为；图线2对应的函数表达式为。【复习巩固题】1、如图所示，直线A为电源的U-I图线，曲线B为灯泡电阻的U-I图线，用该电源和小灯泡组成闭合电路时，电源的输出功率和电路的总功率分别是( )A4W、8WB2W、4WC4W、6WD2W、3W2、在如图所示电路中，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P 向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用I、U1、U2和U3表示下列比值正确的是（ ） A、U1/I不变，U1/I不变 B、U2/I变大，U2/I变大 C、U2/I变大，U2/I不变 D、U3/I变大，U3/I不变3、如图所示电路中，电源内阻不能忽略，两个电压表均为理想电表。当滑动变阻器R2的滑动触头p移动时，关于两个电压表V1与V2的示数，下列判断正确的是（ ）V1V2SR1R2pabErA. p向a移动，V1示数增大、V2的示数减小B. p向b移动，V1示数增大、V2的示数减小C. p向a移动，V1示数改变量的绝对值小于V2示数改变量的绝对值D. p向b移动，V1示数改变量的绝对值大于V2示数改变量的绝对值电源的输出功率随外电阻的变化规律（1）对于纯电阻电路，电源的输出功率P出I2R()2R由上式可以看出，当外电阻等于电源内电阻(Rr)时，电源输出功率最大，其最大输出功率为Pm.当Rr时，即IE/2r时，电源的输出功率最大，P出.P出-R图象如右图所示.由图象可知，对应于电源的非最大输出功率P可以有两个不同的外电阻R1和R2，不难证明r.由图象还可以看出，当Rr时，若R增大，则P出减小.注意：对于内、外电路上的固定电阻，其消耗的功率仅取决于电路中的电流大小.说明：上面的结论都是在电源的电动势的内电阻r不变的情况下适用。在电源的内阻不变时，电源的输出功率（即外电阻上消耗的功率）随外电阻的变化不是单调的，存在极值：当外电阻等于内电阻时，输出功率达到最大值。如果一个电路的外电阻固定不变，当电源的内电阻发生变化时，电源的输出功率随内电阻的变化是单调的，内电阻减小，输出功率增大，当内电阻最小时，输出功率最大。特别提醒：（1）外电阻越向靠近内阻方向变化，电源输出功率越大。（2）判断可变电阻的功率，方法与此相似，只要把其余电阻看成内电阻处理即可。（2）电源效率电源效率：指电源的输出功率与电源的功率之比，即。对纯电阻电路：，所以当R增大时，效率提高，当时，电源有最大输出功率，效率仅为50%，效率并不高。【复习巩固题】1、如图所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图象；直线B为电源b的路端电压与电流的关系图象；直线C为一个电阻R的两端电压与电流关系的图象。将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么 （ ）AR接到a电源上，电源的效率较高 BR接到b电源上，电源的输出功率较大CR接到a电源上，电源的输出功率较大，但电源效率较低DR接到b电源上，电阻的发热功率和电源的效率都较高2、某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在同一坐标系中，如图中的a、b、c所示.则下列说法正确的是( )A.图线b表示输出功率PR随电流I变化的关系B.图中a线最高点对应的功率为最大输出功率 C.在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，这三点的纵坐标一定满足关系PAPBPC D.b、c线的交点M与a、b线的交点N的横坐标之比一定为12，纵坐标之比一定为143、（2010新课标）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、.由图可知、的值分别为（ ）A、 B、 C、 D、4、如图所示，已知电源电动势为6 V，内阻为1 ，保护电阻R00.5 ，求：(1)当电阻箱R读数为多少时， 电源输出功率P出最大，并求这个最大值.(2)当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R消耗的功率PR最大，并求这个最大值. (3)当电阻箱R读数为多少时，保护电阻R0消耗的功率最大， 并求这个最大值.含有电容器电路的分析与计算方法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：（1）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阻导线；（2）电容器上的电压就是含有电容器的那条支路并联部分电路的电压。分析清楚电路中各电阻元件的连接方式，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、放电电流，使电容器的电荷量发生改变，试题通常要求分析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电压的变化情况，根据来分析即可；若是电荷量连续变化的动态问题，可以利用微元法，分析极短时间内的电压变化量。【复习巩固题】1、在如图所示的闪光灯电路中，电源的电动势为E，电容器的电容为C.当闪光灯两端电压达到击穿电压U时，闪光灯才有电流通过并发光，正常工作时，闪光灯周期性短暂闪光，则可以判定()A.电源的电动势E一定小于击穿电压UB.电容器所带的最大电荷量一定为CEC.闪光灯闪光时，电容器所带的电荷量一定增大ESR0R1R2MND.在一个闪光周期内，通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等2、（2010安徽）如图所示，M、N是平行板电容器的两个极板，R0为定值电阻，R1、R2为可调电阻，用绝缘细线将质量为、带正电的小球悬于电容器内部。闭合电键S，小球静止时受到悬线的拉力为F。调节R1、R2，关于F的大小判断正确的是A保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变大B保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变小C保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变大D保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变小3、如图所示电路中，电源电动势为E、内阻为r，电阻R2、R3为定值电阻，R1为滑动变阻器，A、B为电容器的两个极板。当滑动变阻器R1处于某位置时，A、B两板间的带电油滴静止不动。则下列说法中正确的是 ( )A仅把R1的触头向右滑动时，电流表读数减小，油滴向下运动 B仅把R1的触头向右滑动时，电流表读数减小，油滴向上运动 C仅把两极板A、B间距离增大，油滴向下运动，电流表读数不变 D仅把两极板A、B间相对面积减小，油滴向下运动，电流表读数不变4、（北京顺义区2008届期末考）在图所示电路中，电容器C的上极板带正电，为了使该极板带正电且电量增大，下列办法中可行的是 （ ）A、增大R1，其它电阻不变B、增大R2，其它电阻不变C、增大R3，其它电阻不变D、增大R4，其它电阻不变5、如图所示的电路中，4个电阻的阻值均为R，E为直流电源，其内阻可以不计，没有标明哪一极是正极.平行板电容器两极板间的距离为d.在平行极板电容器的两个平行极板之间有一个质量为m,电量为q的带电小球.当电键K闭合时，带电小球静止在两极板间的中点O上.现把电键打开，带电小球便往平行极板电容器的某个极板运动，并与此极板碰撞，设在碰撞时没有机械能损失，但带电小球的电量发生变化.碰后小球带有与该极板相同性质的电荷，而且所带的电量恰好刚能使它运动到平行极板电容器的另一极板.求小球与电容器某个极板碰撞后所带的电荷.电路故障分析1.常见的故障现象断路：是指电路两点间(或用电器两端)的电阻无穷大，此时无电流通过，若电源正常时，即用电压表两端并联在这段电路(或用电器)上，指针发生偏转，则该段电路断路.如电路中只有该一处断路，整个电路的电势差全部降落在该处，其他各处均无电压降落.短路：是指电路两点间(或用电器两端)的电阻趋于零，此时电路两点间无电压降落，用电器实际功率为零(即用电器不工作或灯不亮，但电源易被烧坏). 2.检查电路故障的常用方法电压表检查法：当电路中接有电源时，可以用电压表测量各部分电路上的电压，通过对测量电压值的分析，就可以确定故障.在用电压表检查时，一定要注意电压表的极性正确和量程符合要求. 电流表检查法：当电路中接有电源时，可以用电流表测量各部分电路上的电流，通过对测量电流值的分析，就可以确定故障.在用电流表检查时，一定要注意电流表的极性正确和量程符合要求. 欧姆表检查法：当电路中断开电源后，可以利用欧姆表测量各部分电路的电阻，通过对测量电阻值的分析，就可以确定故障.在用欧姆表检查时，一定要注意切断电源. 试电笔检查法：对于家庭用电线路，当出现故障时，可以利用试电笔进行检查.在用试电笔