高考物理一轮总复习 第七章 第2讲 电路 电路的基本规律配套课件 新人教版.ppt

第2讲电路电路的基本规律 知识点1电阻的串联 并联 电阻的串 并联的比较 i1 i2 in i1 i2 in u1 u2 un u1 u2 un r1 r2 rn 知识点2欧姆定律 1 欧姆定律 1 内容 导体中的电流跟导体两端的电压u成 跟导体的电阻r成 2 公式 i 正比 反比 3 适用条件 金属导体和 导电 电路 2 元件的分类 1 线性元件 伏安特性曲线为通过坐标原点的 的电学元件 2 非线性元件 伏安特性曲线为 的电学元件 即非线性元件电流与电压 电解液 纯电阻 直线 曲线 不成正比 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 流过闭合电路的电流跟电路中电源的电动势成 跟电路中内 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 e 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 4 电源的效率 100 ei i2r ui 思考辨析 1 电路中电阻越多 总电阻越大 2 电路中某电阻大 该电阻的功率不一定大 3 由知 r与u成正比 与i成反比 4 欧姆定律也适用于气体导电 5 闭合电路中外电阻越大 路端电压越大 6 外电阻越大 电源的输出功率越大 7 电源的输出功率越大 电源的效率越高 分析 如果电路中电阻都是并联关系 则电阻越多 总电阻越小 故 1 错 在并联电路中 由可知 电阻越大的支路 消耗的功率越小 故 2 对 导体的电阻是由导体本身决定的 与外加电压无关 故 3 错 欧姆定律仅适用于金属导体和电解液导电 不适用于气体导电 故 4 错 闭合电路外电阻越大 电流越小 由u e ir可知路端电压u越大 故 5 对 当外电阻等于内电阻时 电源的输出功率才最大 故 6 错 当电源的输出功率最大时 r r 电源的效率仅为50 并不高 故 7 错 考点1电路的动态分析 考点解读 1 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 拓展延伸 2 思维流程 典例透析1 如图 e为内阻不能忽略的电池 r1 r2 r3为定值电阻 s0 s为开关 与 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 a 的读数变大 的读数变小b 的读数变大 的读数变大c 的读数变小 的读数变小d 的读数变小 的读数变大 解题探究 试分析s断开后电路的变化 1 总电阻 2 总电流 3 路端电压 增大 减小 增大 解析 选b 当s断开时 外电阻变大 总电流i变小 路端电压变大 所以电压表的示数变大 总电流变小 电阻r1上的电压u1减小 而路端电压变大 则电阻r3上的电压变大 所以电流表的示数变大 所以b项正确 总结提升 电路动态分析的一般步骤 1 明确局部电路变化时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 确定电路的外电阻r外总如何变化 3 根据闭合电路欧姆定律确定电路的总电流如何变化 4 由u内 i总r确定电源的内电压如何变化 5 由u e u内确定路端电压如何变化 6 确定支路两端的电压及通过各支路的电流如何变化 变式训练 如图所示电路 电源内阻不可忽略 开关s闭合后 在变阻器r0的滑动端向下滑动的过程中 a 电压表与电流表的示数都减小b 电压表与电流表的示数都增大c 电压表的示数增大 电流表的示数减小d 电压表的示数减小 电流表的示数增大 解析 选a 在变阻器r0的滑动端向下滑动的过程中 变阻器r0的电阻减小 电路总电阻减小 干路电流增大 内电压增加 路端电压减小 电压表的示数减小 同时 定值电阻r1上的压降也增加 使得定值电阻r2两端电压降低 导致电流表的示数减小 所以a正确 考点2电路的功率和效率问题 考点解读 电路的功率和效率 拓展延伸 典例透析2 2012 上海高考改编 直流电路如图所示 在滑动变阻器的滑片p向右移动时 有关电源的说法错误的是 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 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 减小 减小 增大 解析 选d 当滑片p向右移动时 滑动变阻器连入电路中的有效电阻值变大 使干路中的电流变小 内压变小 故总功率p总 ei减小 选项a正确 效率即 增大 选项b正确 电源内部损耗的功率pr i2r减小 选项c正确 当r r时 输出功率最大 由于不知道滑动变阻器原来的阻值与电源的内阻r的大小关系 所以不能确定输出功率的大小变化情况 选项d错误 故选d 总结提升 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 如图所示 电源的电动势为6v 内阻是0 5 小电动机m的线圈电阻为0 5 电阻r0 3 若理想电压表的示数为3v 试求 1 电源的功率和电源的输出功率 2 电动机消耗的功率和电动机输出的机械功率 解析 1 流过电源的电流为电源的功率pe ei 6 1w 6w电源内部消耗功率pr i2r 12 0 5w 0 5w电源的输出功率p出 pe pr 5 5w 2 电动机两端电压为um e ir uv 2 5v电动机消耗的功率pm umi 2 5w电动机的热功率为p i2rm 0 5w电动机输出的机械功率为p 出 pm p 2w答案 1 6w5 5w 2 2 5w2w 变式备选 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 解析 不计电热器电阻随温度的变化 则每只电热器的电阻每只电热器的额定电流 1 要使电热器正常工作 必须使电热器两端的实际电压等于额定电压200v 因此干路电流而每只电热器额定电流为5a 则电热器的只数为 只 2 要使发电机输出功率最大 必须使外电阻等于内电阻 由此可得电热器总电阻为r r r1 r2 3 1 1 1 故有 3 要使电热器加热物体最快 就必须使电热器得到的电功率最大 把r1 r2视为等效 电源 内电阻 要使电热器的总功率最大 必须使其总电阻为r r1 r2 r 1 1 3 5 所以 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电源u i图线与电阻u i图线 考点解读 两种图线的比较 对比分析 典例透析3 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 1 计算电源效率的表达式为 2 图线上a b两个状态对应的效率取决于 解析 选d 电源电动势为e 电源的效率为根据图像可知所以故d正确 a b状态的电压 ua和ub 互动探究 1 对应a b状态下 电源的输出功率之比为多少 2 设a b状态下外电阻分别为ra rb 电源内电阻为r 试证明ra rb r2 解析 1 设电源电动势为e 短路电流为i0 则状态a b对应的电压 电流分别为则输出功率之比为 2 由于而所以得证 答案 1 1 1 2 见解析 总结提升 u i图像的一般分析思路 1 明确纵 横坐标的物理意义 2 明确图像的截距 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 资源平台 含电容电路的综合问题如图所示的电路中 电源电动势e 6 0v 其内阻可忽略不计 电阻的阻值分别为r1 2 4k r2 4 8k 电容器的电容c 4 7 f 闭合开关s 待电流稳定后 用电压表测r1两端电压 其稳定值为1 5v 1 该电压表的内阻为多大 2 由于电压表的接入 电容器的带电荷量变化了多少 规范解答 1 设电压表内阻为rv 2 电压表接入电路前 电容器上电压为q cuc 1 88 10 5c电压表接入电路后 电容器上电压为u c 4 5vq cuc 2 115 10 5c所以电容器上电荷量增加了 q q q 2 35 10 6c答案 1 4 8k 2 2 35 10 6c 1 由欧姆定律导出u ir和下列叙述中错误的是 a 由知 r u b 导体的电阻由导体本身的性质决定 跟导体两端的电压及流过导体的电流的大小无关c 对于确定的导体 其两端的电压和流过它的电流的比值等于它的电阻值d 一定的电流流过导体 电阻越大 导体两端的电压越大 解析 选a 导体的电阻由导体本身的性质决定 跟导体两端的电压及流过导体的电流的大小无关 故a错误 b正确 由可知c正确 由u ir知流过导体的电流一定时 电阻越大 电压越大 d正确 故选a 2 电源的电动势和内阻都保持一定 在外电路的电阻逐渐变小的过程中 下列说法正确的是 a 干路电流一定变小b 路端电压一定逐渐变小c 电源内部消耗的电功率一定逐渐变小d 电源的输出功率一定逐渐变小 解析 选b 外电阻减小 总电阻减小 干路电流增大 a错误 又由p i2r知电源内部消耗的电功率逐渐变大 c错误 根据u e ir知路端电压逐渐变小 b正确 由于外电阻与内电阻的关系未知 所以当外电阻增大时 电源的输出功率如何变化无法判断 d错误 3 某同学用如图所示的电路来测量电源的电动势与内电阻 但由于某种原因 只找到一只不带刻度的电流表 当他把电阻箱的电阻r由2 变为6 时 电流强度减小为原来的一半 则他所测定的电源的电动势与内电阻分别为 a 无法测定4 b 6v8 c 12v6 d 无法测定2 解析 选d 由闭合电路欧姆定律得e i r 2 联立求解得r 2 两式比值正好把e与i同时约掉 所以即使多测几组数据也不能测出电动势 故选d 4 如图所示电路中 闭合电键s 当滑动变阻器的滑动触头p从最高端向下滑动时 a 电压表v读数先变大后变小 电流表a读数变大b 电压表v读数先变小后变大 电流表a读数变小c 电压表v读数先变大后变小 电流表a读数先变小后变大d 电压表v读数先变小后变大 电流表a读数先变大后变小 解析 选a 电路的串并联关系是这样的 滑动变阻器的上下两部分电阻并联再与电阻r串联 当上下两部分电阻相等时 并联电路阻值最大 干路电流最小 路端电压最高 即电压表读数经历了先增大后减小的过程 所以只有a c选项可能正确 当滑动变阻器的滑动触头p在最高端时