高考物理一轮复习 第八章 恒定电流 8.2 电路 电路的基本规律课件.ppt

第2讲电路电路的基本规律 知识导图 非静电力 负极 正极 其他形式的能 电能 内阻 正比 反比 电源电动势 电源内阻 短路电流 v 微点拨 闭合电路的三点注意 1 由能量转化和守恒er r定律可知 电源 产生 的电能应当等于在内阻上和负载上 消耗 的电能之和 即iet iut i2rt 可得e u ir 当负载为纯电阻时 可写成i 2 电路的动态分析 含容电路问题都需要闭合电路欧姆定律的灵活应用 3 要区别电源总功率 电源内部消耗的功率 电源的输出功率 电源的效率等概念 慧眼纠错 1 电动势是反映电源把电能转化为其他形式能的本领强弱的物理量 纠错 2 电动势就等于电源两极间的电压 纠错 把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量 只有电路断开时 电动势等于电源两极的电压 3 闭合电路中外电阻越大 路端电压越小 纠错 4 在闭合电路中 外电阻越大 电源的输出功率越大 纠错 5 电源的输出功率越大 电源的效率越高 纠错 闭合电路中外电阻越大 路端电压越大 当外电阻等于内阻时 电源输出功率最大 当外电阻等于内阻时 电源输出功率最大 而外 电阻越大效率越高 考点1电路的动态分析 典题探究 典例1 2018 西安模拟 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 和的示数分别为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 导学号04450173a 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 题眼直击 r2的滑片向b端移动 电路总电阻 干路总电流 减小 增大 解析 选b 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 i1增大 故b正确 通关秘籍 1 解决电路动态变化的基本思路 先总后分 先判断总电阻和总电流如何变化 先干后支 先分析干路部分 再分析支路部分 先定后变 先分析定值电阻所在支路 再分析阻值变化的支路 2 电路动态分析的三种常用方法 1 程序法 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 串并关系 流过该电阻的电流也流经其他电阻 则其他电阻与该电阻是串联关系 流过该电阻的电流不流经其他电阻 则其他电阻与该电阻是并联关系 3 极限法 因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题 可将变阻器的滑片分别滑至两个极端 让电阻最大或为零再讨论 考点冲关 1 多选 2018 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 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 a d正确 2 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 导学号04450174a v的读数变大 a的读数变小b v的读数变大 a的读数变大c v的读数变小 a的读数变小d v的读数变小 a的读数变大 解析 选b s断开 相当于外电阻变大 由闭合电路欧姆定律知电路中总电流减小 则路端电压增大 v的示数变大 r1的电压减小 故r3的电压增大 故电流表示数变大 b正确 3 2018 福州模拟 如图是一同学将变阻器与一只 6v8w 的小灯泡l及开关s串联后接在6v的电源e上 当s闭合时 发现灯泡发亮 按此图的接法 当滑片p向右滑动时 灯泡将 a 变暗b 变亮c 亮度不变d 可能烧坏灯泡 解析 选b 由题图可知 变阻器接入电路的是p的右侧电阻丝 当滑片p向右滑动时 接入电路中的电阻丝变短 电阻减小 根据欧姆定律得知 电路中电流增大 则灯泡变亮 故a c错误 b正确 由于灯泡的额定电压等于电源电压 所以不可能烧坏灯泡 故d错误 加固训练 2018 衡水模拟 在某控制电路中 需要连成如图所示的电路 主要由电动势为e 内阻为r的电源与定值电阻r1 r2及电位器 滑动变阻器 r连接而成 l1 l2是红 绿两个指示灯 当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a端时 下列说法中正确的是 a l1 l2两个指示灯都变亮b l1 l2两个指示灯都变暗c l1变亮 l2变暗d l1变暗 l2变亮 解析 选b 根据电路图可知电位器的触头逆时针从中点开始滑向a端的过程中 其连入电路的阻值变小 则可以判断总电阻变小 干路电流变大 内阻分担电压变大 路端电压变小 则l1支路电流i1变小 l1变暗 r1所在支路中电流变大 r1两端电压变大 那么l2 r2两端电压变小 l2变暗 综上所述 a c d错误 b正确 考点2电源的功率和效率问题 典题探究 典例2 如图所示 已知电源电动势为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 求这个最大值 导学号04450175 解题探究 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为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 8w 答案 08w 迁移训练 迁移1 求电阻箱r的最大功率例题中条件不变 求当电阻箱r读数为多少时 电阻箱r消耗的功率pr最大 并求这个最大值 解析 这时要把保护电阻r0与电源内阻r算在一起 据以上结论 当r r0 r即r 0 5 1 1 5 时 prmax i2r r 1 5w 6w 答案 1 5 6w 迁移2 求电阻箱r的最大功率 但电阻箱r的范围限定在例题中 若电阻箱r的最大值为3 r0 5 求 当电阻箱r读数为多少时 电阻箱r的功率最大 并求这个最大值 解析 把r0 5 当作电源内阻的一部分 则等效电源内阻r等为6 而电阻箱r的最大值为3 小于6 p 则不能满足r r等 当电阻箱r的电阻取3 时 r消耗功率最大 最大值为 p 答案 3 w 迁移3 求电源的最大输出功率例题中条件不变 求电源的最大输出功率 解析 由电功率公式p出 r外 当r外 r时 p出最大 即r r r0 0 5 时 p出max 9w 答案 9w 迁移4 把外电路由串联改为并联如图所示 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 最大值为多少 解析 解法一pr 根据闭合电路欧姆定律 路端电压u e 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 解法二采用等效电源法分析 把定值电阻等效到电源的内部 即把电源和定值电阻看作电动势e e 内阻为r 的等效电源 当r r 时 电源对外电路r的输出功率最大prmax 把数值代入各式得 e等 e r r等 r 所以 prmax w 答案 w 通关秘籍 电源的功率和效率 加固训练 多选 如图甲所示 电源电动势e 6v 闭合开关 将滑动变阻器的滑片p从a端滑至b端的过程中 得到电路中的一些物理量的变化如图乙 丙 丁所示 其中图乙为输出功率与路端电压的关系曲线 图丙为路端电压与 总电流的关系曲线 图丁为电源效率与外电路电阻的关系曲线 不考虑电表 导线对电路的影响 则下列关于图中a b c d点的坐标值正确的是 a a 4v 4 5w b b 4 8v 2 88w c c 0 6a 4 5v d d 8 80 解析 选b d 由题图丙可知短路电流为i短 3a 由i短 得r 2 电源的效率最大时 滑动变阻器接入电路的电阻最大 由题图丁可知电源的最大效率为 80 由 解得r 8 滑动变阻器的滑片p在最右端b时 分别对应b c d三点 当输出功率达到最大时外电路电阻r1 r 2 此时路端 电压为u1 3v 故可得a点 u1 3v pm 4 5w 坐标为a 3v 4 5w b点 c点 r 8 i a 0 6a u2 e ir 6 0 6 2 v 4 8v p2 u2i 4 8 0 6w 2 88w 所以b点的坐标为b 4 8v 2 88w c点的坐标为c 0 6a 4 8v d点的坐标为d 8 80 b d正确 考点3含容电路的分析与计算 典题探究 典例3 2016 全国卷 阻值相等的四个电阻 电容器c及电池e 内阻可忽略 连接成如图所示电路 开关s断开且电流稳定时 c所带的电荷量为q1 闭合开关s 电流再次稳定后 c所带的电荷量为q2 q1与q2的比值为导学号04450176 解题探究 1 电容器和电阻并联 如何确定电容器两端电压 提示 该电阻两端电压即为电容器两端电压 2 当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时 如何确定电容器两端电压 提示 电路两端电压即为电容器两端电压 3 当电容器与电源直接相连 如何确定电容器两端电压 提示 电容器两极板间电压即等于电源电动势 解析 选c 由于电池的内阻可以忽略 所以路端电压u不变 当开关s断开且电流稳定时 可等效为图甲所示电路 所以c两端的电压与其并联的电阻两端的电压相等 根据串并联电路中电压的分配关系可知 电容器 两端的电压为 闭合开关s 电流再次稳定后 可等效为图乙所示电路 同理可知 c两端的电压为 根据q uc 所以q1与q2的比值为 故选项c正确 通关秘籍 含有电容器的直流电路的分析与计算 1 电路稳定后 由于电容器所在支路无电流通过 所以此支路中的电阻上无电压降 可以把与电容器串联的电阻看成导线 电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压 2 在计算出电容器的带电量后 必须同时判定两板的极性 并标在图上 3 在充放电时 电容器两根引线上的电流方向总是相同的 所以要根据正极板电荷变化情况来判断电流方向 4 如果变化前后极板带电的电性相同 那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差 如果变化前后极板带电的电性改变 那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和 考点冲关 1 在如图所示的电路中 电容器的电容c 2 f 电源电压为12v且恒定不变 r1 r2 r3 r4 1 2 6 3 则电容器极板a所带电荷量为 a 8 10 6cb 4 10 6cc 4 10 6cd 8 10 6c 解析 选d 设r1 r2 r3 r4的电阻分别为r 2r 6r 3r 电路稳定后 电容器所在支路无电流 左右两个支路构成并联电路 其中r1和r2支路中电流i1 r3和r4支路中电流i3 令电源正极的电势 0 则 a i1r1 4v b i3r3 8v 得uab a b 4v 即电容器极板a带正电荷 电荷量q cuab 8 10 6c d正确 2 如图所示的电路中 电源的电动势为e 内阻不计 电容器电容为c 电阻r1 r2 r3 r4 3 2 1 1 开关s断开 现将s闭合 由s闭合到电路稳定的过程中通过r3的电量是 解析 选d s断开时 c与r2并联 u e 上正下负 s闭合 c与r1并联 u e 上负下正 所以 u e q c u ce 故选d 加固训练 2018 大庆模拟 如图所示电路中 电源电动势e 10v 内电阻不计 电阻r1 14 r2 6 0 r3 2 0 r4 8 0 r5 10 电容器的电容c 2 f 求 1 电容器所带的电荷量 并说明电容器哪个极板带正电 2 若r2突然断路 将