高三物理一轮复习 第7章 恒定电流 2 电路的基本规律及应用课件.ppt

第七章恒定电流 第二单元电路的基本规律及应用 知识点一电阻的串联 并联 想一想 将两个分别标有 220v 40w 220v 60w 字样的灯泡l1和l2分别进行并联 串联接入220v的电路中 如图所示 试分析两种接法灯泡的亮暗情况 提示 两灯泡并联接入电路 60w的灯泡比40w的亮 若串联接入电路 40w的灯泡比60w的亮 填一填 1 串 并联电路的特点 i1 i2 in u2 un r1 r2 rn 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 电路中任意一个电阻 任意一个电阻变大时 总电阻 3 某电路中无论电阻怎样连接 该电路消耗的电功率p总等于各个电阻消耗的电功率之和 大于 变大 小于 变大 练一练 电阻r1与r2并联在电路中 通过r1与r2的电流之比为1 2则当r1与r2串联后接入电路中时 r1与r2两端电压之比u1 u2为 a 1 2b 2 1c 1 4d 4 1 知识点二闭合电路欧姆定律 想一想 有人说 外电路断开时 i 0 路端电压u ir外 0 而外电路短路 短路电流将无穷大 这种说法对吗 内电路 外电路 正比 反比 3 路端电压与外电阻的关系 增大 e 4 路端电压跟电流的关系 1 关系式 u 2 用图像表示如图所示 其中纵轴截距为 横轴截距为 斜率的绝对值为 e ir 电动势 短路电流 电源内阻 练一练 神舟 十号飞船的发射 回收成功 标志着我国航空技术达到了世界先进水平 飞船在太空飞行时用太阳能电池供电 太阳能电池由许多片电池板组成 某电池板开路电压是800mv 短路电流为40ma 若将该电池板与阻值为60 的电阻器连成一闭合电路 则它的路端电压是 a 0 20vb 0 40vc 0 60vd 0 80v 考向一电路的动态分析问题1 电路的动态分析问题 是指由于断开或闭合开关 滑动变阻器滑片的滑动等造成电路结构发生了变化 某处电路变化又引起其他电路的一系列变化 对它们的分析要熟练掌握闭合电路欧姆定律 部分电路欧姆定律 串 并联电路中电压和电流的关系 2 极限法即因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题 可将变阻器的滑动片分别滑至两个极端去讨论 3 特殊值法对于某些电路问题 可以采取代入特殊值法判定 从而得出结论 典例1 2015 西安六中高三调研 在如图所示的电路中 e为电源电动势 r为电源内阻 r1和r3均为定值电阻 r2为滑动变阻器 当r2的滑片在a端时合上开关s 此时三个电表 a1 a2和 v的示数分别为i1 i2和u 现将r2的滑片向b端移动 则三个电表示数的变化情况是 a i1增大 i2不变 u增大b i1减小 i2增大 u减小c i1增大 i2减小 u增大d i1减小 i2不变 u减小 解析 由电路结构可知 当r2的滑片向b端移动时 电路的总电阻减小 闭合电路中总电流增大 电源内电压u内 ir增大 路端电压u e u内 e ir减小 定值电阻r3两端电压增大 r1 r2的并联部分电压减小 电流i1减小 因总电流增大 故i2 i总 i1增大 故选项b正确 答案 b 名师点睛 在分析电路的动态变化时 首先要搞清电路的结构及各仪表的用途 其次判断总电阻的变化 从而判断出总电流的变化 确定内电压的变化 再去确定其他元件的电流及电压变化情况 原则上是先判断定值电阻的电流 电压的变化 再根据串 并联结构去确定变化电阻的电流及电压的变化 针对训练 1 巨磁电阻 gmr 电流传感器可用来准确检测大容量远距离直流输电线路中的强电流 其原理利用了巨磁电阻效应 巨磁电阻效应是指某些磁性材料的电阻r在一定磁场作用下随磁感应强度b的增加而急剧减小的特性 如图所示检测电路 设输电线路电流为i 不是gmr中的电流 gmr为巨磁电阻 r1 r2为定值电阻 已知输电线路电流i在巨磁电阻gmr处产生的磁场的磁感应强度b的大小与i成正比 下列有关说法正确的是 a 如果i增大 电压表v1示数减小 电压表v2示数增大b 如果i增大 电流表a示数减小 电压表v1示数增大c 如果i减小 电压表v1示数增大 电压表v2示数增大d 如果i减小 电流表a示数减小 电压表v2示数减小 解析 如果i增大 输电线路电流i在巨磁电阻gmr处产生的磁场的磁感应强度b增大 gmr电阻值减小 回路中电流增大 电流表a示数增大 电压表v1示数减小 电压表v2示数增大 选项a正确 选项b错误 如果i减小 输电线路电流i在巨磁电阻gmr处产生磁场的磁感应强度b减小 gmr电阻值增大 回路中电流减小 电流表a示数减小 电压表v1示数增大 电压表v2示数减小 选项d正确 选项c错误 答案 ad 考向二电路中的功率及效率问题 典例2 2015 兰州高三模拟 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 解题引路 名师点睛 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 针对训练 2 如图所示 已知电源电动势e 5v 内阻r 2 定值电阻r1 0 5 滑动变阻器r2的阻值范围为0 10 求 1 当滑动为阻器r2的阻值为多大时 电阻r1消耗的功率最大 最大功率是多少 2 当滑动变阻器的阻值为多大时 滑动变阻器消耗的功率最大 最大功率是多少 3 当滑动变阻器的阻值为多大时 电源的输出功率最大 最大功率是多少 考向三电路故障问题分析1 故障特点 1 断路特点 电路中某一部分发生断路 表现为电源电压不为零 而电流为零 2 短路的特点 电路中某一部分发生短路 表现为有电流通过电路而该电路两端电压为零 2 故障的分析方法 1 电压表检测法 断路故障的判断 用电压表与电源并联 若有电压时 再逐段与电路并联 若电压表指针偏转 则该段电路中有断路 短路故障的判断 用电压表与电源并联 若有电压时 再逐段与电路并联 若电压表示数为零 则该电路被短路 2 假设法 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某种故障 运用部分电路或闭合电路欧姆定律进行正向推理 典例3如图所示的电路 闭合开关 灯l1 l2正常发光 由于电路出现故障 突然发现l1变亮 l2变暗 电流表的读数变小 根据分析 发生的故障可能是 a r1断路b r2断路c r3短路d r4短路 解题引路 在电路复杂不易直接分析的情况下 可以先优化直观的电路图 从电流角度考虑 l1电流变大 l2电流变小 通过的电流减小 从电压角度考虑 l1两端电压变大 l2两端电压变小 尝试解题 解析 等效电路如图所示 若r1断路 总外电阻变大 总电流减小 路端电压变大 l1两端电压变大 l1变亮 ab部分电路结构没变 电流仍按原比例分配 总电流减小 通过l2 r4的电流都减小 故a项正确 若r2断路 总电阻变大 总电流减小 ac部分电路结构没变 电流仍按原比例分配 r1 l1中电流都减小 与题意相矛盾 故b项错 若r3短路或r4短路 总电阻减小 总电流增大 a中电流变大 与题意相矛盾 故c d项错 正确选项只有a 名师点睛 电路的故障分析电路出现的故障有两个原因 短路 断路 包括接线断路或者接触不良 电器损坏等情况 一般检测故障用电压表 如果电压表示数为0 说明电压表上无电流通过 可能在并联路段之外有断路 或并联段内有短路 如果电压表有示数 说明电压表上有电流通过 则在并联段之外无断路 或并联段内无短路 针对训练 3 2015 龙岩高三模拟 某同学按如图电路进行实验 电压表内阻看作无限大 电流表内阻看作零 实验中由于电路发生故障 发现两电压表示数相同了 但不为零 若这种情况的发生是由用电器引起的 则可能的故障原因是 a r3短路b rp短路c r3断开d r2断开 解析 由电路分析可知 若r3短路 则rp r2被短路 这时 电压表v2示数为零 a错 若rp短路 电压表v2两端电压 即为r3两端电压 和电压表v1示数应相同 b对 若r3断开 电压表v2所测量的为r2两端电压 而电压表v1所测量的为r2和rp两端电压 故c错 若r2断开 电压表v2和v1都测量r3两端电压 故d对 答案 bd 考向四电源u i图像与电阻u i图像的比较 典例4在如图所示的u i图像中 直线 为某一电源的路端电压与电流的关系图线 直线 为某一电阻r的u i图线 用该电源直接与电阻r相连组成闭合电路 由图像可知 a 电源的电动势为3v 内阻为0 5 b 电阻r的阻值为1 c 电源的输出功率为4wd 电源的效率为50 尝试解题 针对训练 4 如图所示 直线a为电源a的路端电压与电流的关系图像 直线b为电源b的路端电压与电流的关系图像 直线c为一个电阻r的两端电压与电流的关系图像 如果将这个电阻r分别接到a b两电源上 那么有 a r接到a电源上 电源的效率较高b r接到b电源上 电源的输出功率较大c r接到a电源上 电源的输出功率较大 但电源效率较低d r接到b电源上 电阻的发热功率和电源的效率都较高 特色专题之 含容电路的分析与计算 电容器是一个储存电能的元件 在直流电路中 当电容器充放电时 电路里有充放电电流 一旦电路达到稳定状态 电容器在电路中就相当于一个阻值无限大 只考虑电容器是理想的不漏电的情况 的元件 在电容器处电路看做是断路 简化电路时可去掉它 简化后若要求电容器所带电荷量时 可在相应的位置补上 例如图所示的电路中 电源的电动势e 6v 内阻r 1 电阻r1 3 r2 6 电容器的电容c 3 6 f 二极管d具有单向导电性 开始时 开关s1闭合 s2断开 解题引路 名师点睛 解决含电容器的直流电路问题的一般方法 1 通过初末两个稳定的状态来了解中间不稳定的变化过程 2 只有当电容器充 放电时 电容器支路中才会有电流 当电路稳定时 电容器对电路的作用是断路 3 电路稳定时 与电容器串联的电路中没有电流 同支路的电阻相当于导线 即电阻不起降低电压的作用 与电容器串联的电阻为等势体 电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压 4 在计算电容器的带电荷量变化时 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始末状态电容器电荷量之差 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始末状态电容器电荷量之和 迁移训练 2015 宁波模拟 如图所示 r1 r2 r3 r4均为可变电阻 c1 c2均为电容器 电源的电动势为e 内阻r 0 若改变四个电阻中的一个阻值 则 a 减小r1 c1 c2所带的电量都增加b 增大r2 c1 c2所带的电量都增加c 增大r3 c1 c2所带的电量都增加d 减小r4 c1 c2所带的电量都增加 解析 r1上没有电流流过 r1是等势体 故减小r1 c1两端电压不变 c2两端电压不变 c1 c2所带的电量都不变 选项a错误 增大r2 c1 c2两端电压都增大 c2 c2所带的电量都增加 选项b正确 增大r3 c1两端电压减小 c2两端电压增大 c1所带的电量减小 c2所带的电量增加 选项c错误 减小r4 c1 c2两端电压都增大 c1 c2所带的电量都增加 选项d正确 答案 bd 名校模题 1 2015 江苏名校检测 如图所示电路中 电流表a和电压表v均可视为理想电表 现闭合开关s后 将滑动变阻器滑片p向左移动 正确的是 a 电流表a的示数变小 电压表v的示数变大b 小灯泡l变亮c 电容器c上电荷量减小d 电源的总功率变大 解析 将滑动变阻器滑片p向左移动 电阻r2接入电路部分电阻增大 电流表a的示数变小 电压表v的示数变大 选项a正确 电源输出电流减小 小灯泡l中电流变小 小灯泡l变暗 选项b错误 电容器两端电压增大 电容器c上电荷量增大 选项c错误 电源输出电流减小 电源的总功率变小 选项d错误 答案 a 2 2015 上海黄浦质检 如图所示 直线a b分别为电源a b的路端电压与电流的关系图线 设两个电源的内阻分别为ra和rb 若将一定值电阻r0分别接到a b两电源上 通过r0的电流分别为ia和ib 则 a ra rbb ia ibc r0接到a电源上 电源的输出功率较大 但电源的效率较低d r0接到b电源上 电源的输出功率较小 电源的效率较低 解析 在电源路端电压与电流的关系图像中斜率表示电源内阻 ra rb a正确 在图像中作出定值电阻r0的伏安特性曲线 与电源的伏安特性曲线交点表示电路工作点 ia ib b正确 r0接到a电源上 电源的输出功率较大 但电源的效率较低 r0接到b电源上 电源的输出功率较小 但电源的效率较高 c正确 d正确 答案 abc 必纠错题 3 闭合电路的电源电动势为e 内阻为r 如图所示 闭合电键s 当滑动变阻器的滑片p从右端滑到左端时 下列说法中正确的是 a 小灯泡l1 l3变亮 l2变暗b 小灯泡l3变暗 l1 l2变亮c 电压表v1示数变化量较小d 电压表v2示数变化量较小 错解 易错选a或c 错因分析 错解1没有按正常程序进行分析 认为当滑动变阻器的滑片p从右端滑到左端时 其阻值减小 则l1变亮 两端电压升高 l3变亮 则l2两端电压降低 变暗 错选a项 错解2不根据闭