选修3-1 第七章 第2讲

1、第2讲 电路 电路的基本规律 知识点知识点 1 1 电阻的串联、并联电阻的串联、并联 电阻的串、并联的比较电阻的串、并联的比较 串串 联联 并并 联联 电流强度电流强度 I= _I= _I= _I= _ 电电 压压 U= _U= _U= _U= _ 电电 阻阻 R= _ R= _ 电压分配电压分配 I I1 1=I=I2 2= =I=In nI I1 1+I+I2 2+ +I+In n U U1 1+U+U2 2+ +U+Un nU U1 1=U=U2 2= =U=Un n R R1 1+R+R2 2+ +R+Rn n 1 2 U = U 1 2 R R Un ,= U n R R 1 = R

2、 12n 111 + RRR 串串 联联 并并 联联 电流分配电流分配 功率分配功率分配 1 2 I = I 2 1 R R 1 I ,= I1 R R 1 2 P P 1 2 R R n P , P n R R 1 2 P P 2 1 R R 1 P , P 1 R R 知识点知识点 2 2 欧姆定律欧姆定律 1.1.欧姆定律欧姆定律 (1)(1)内容内容: :导体中的电流跟导体两端的电压导体中的电流跟导体两端的电压U U成成_,_,跟导体的跟导体的 电阻电阻R R成成_。 (2)(2)公式公式:I= :I= 。 (3)(3)适用条件适用条件: : 金属导体和金属导体和_导电。导电。 _电路

3、。电路。 反比反比 U R 电解液电解液 纯电阻纯电阻 正比正比 2.2.元件的分类元件的分类 (1)(1)线性元件线性元件: :伏安特性曲线为通过坐标原点的伏安特性曲线为通过坐标原点的_的电学元的电学元 件。件。 (2)(2)非线性元件非线性元件: :伏安特性曲线为伏安特性曲线为_的电学元件，即非线性的电学元件，即非线性 元件电流与电压元件电流与电压_。 直线直线 曲线曲线 不成正比不成正比 知识点知识点 3 3 电源的电动势和内阻电源的电动势和内阻 1.1.电动势电动势 (1)(1)定义定义: :电动势在数值上等于电动势在数值上等于_把把1 C1 C的正电荷在电源的正电荷在电源 内部从内部

4、从_移送到移送到_所做的功。所做的功。 (2)(2)物理意义：反映电源把其他形式的能转化为物理意义：反映电源把其他形式的能转化为_的本领大的本领大 小的物理量。小的物理量。 2.2.内阻内阻 电源内部也是由导体组成的，也有电阻电源内部也是由导体组成的，也有电阻r,r,叫做电源的内阻，它叫做电源的内阻，它 是电源的另一个重要参数。是电源的另一个重要参数。 非静电力非静电力 电能电能 负极负极正极正极 知识点知识点 4 4 闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律 1.1.闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律 (1)(1)内容内容: :闭合电路里的电流跟电源的电动势成闭合电路里的电流跟电源的电动势成_,_

5、,跟内、外跟内、外 电阻之和成电阻之和成_。 (2)(2)公式公式: : I=_(I=_(只适用于纯电阻电路只适用于纯电阻电路);); E= _(E= _(适用于所有电路适用于所有电路) )。 正比正比 反比反比 E Rr U U外 外+Ir +Ir 2.2.路端电压路端电压 与外电阻的关系与外电阻的关系: : 一般情况一般情况 当当R R增大时，增大时，U_U_ 特殊情况特殊情况 (1)(1)当外电路断路时，当外电路断路时，I=0,U=_I=0,U=_ (2)(2)当外电路短路时，当外电路短路时，I I短 短= ,U=0 = ,U=0 EE UIRR r Rr 1 R 增大增大 E E E

6、r 3.3.电路的功率和效率电路的功率和效率 (1)(1)电源的功率电源的功率P P总 总=_ =_。 (2)(2)电源内部损耗功率电源内部损耗功率P P内 内=_ =_。 (3)(3)电源的输出功率电源的输出功率P P出 出=_ =_。 (4)(4)电源的效率电源的效率= = 100%= 100%= 100%100%。 EIEI I I2 2r r UIUI P P 出 总 U E 【思考辨析【思考辨析】 (1)(1)电路中电阻越多，总电阻越大。电路中电阻越多，总电阻越大。( )( ) (2)(2)电路中某电阻大，该电阻的功率不一定大。电路中某电阻大，该电阻的功率不一定大。 ( )( ) (

7、3)(3)由由 知知,R,R与与U U成正比成正比, ,与与I I成反比。成反比。 ( )( ) (4)(4)欧姆定律也适用于气体导电。欧姆定律也适用于气体导电。 ( )( ) (5)(5)闭合电路中外电阻越大，路端电压越大。闭合电路中外电阻越大，路端电压越大。( )( ) (6)(6)外电阻越大，电源的输出功率越大。外电阻越大，电源的输出功率越大。( ( ) ) (7)(7)电源的输出功率越大，电源的效率越高。电源的输出功率越大，电源的效率越高。( )( ) U R I 分析分析: :如果电路中电阻都是并联关系，则电阻越多，总电阻越如果电路中电阻都是并联关系，则电阻越多，总电阻越 小，故小，

8、故(1)(1)错；在并联电路中，由错；在并联电路中，由 可知，电阻越大的支可知，电阻越大的支 路，消耗的功率越小，故路，消耗的功率越小，故(2)(2)对；导体的电阻是由导体本身决对；导体的电阻是由导体本身决 定的，与外加电压无关，故定的，与外加电压无关，故(3)(3)错；欧姆定律仅适用于金属导错；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，故体和电解液导电，不适用于气体导电，故(4)(4)错；闭合电路外错；闭合电路外 电阻越大，电流越小，由电阻越大，电流越小，由U=E-IrU=E-Ir可知路端电压可知路端电压U U越大，故越大，故(5)(5) 对；当外电阻等于内电阻时，电源的输出

9、功率才最大，故对；当外电阻等于内电阻时，电源的输出功率才最大，故(6)(6) 错；当电源的输出功率最大时，错；当电源的输出功率最大时，R=r,R=r,电源的效率仅为电源的效率仅为50%,50%,并不并不 高，故高，故(7)(7)错。错。 2 U P R 考点考点 1 1 电路的动态分析电路的动态分析( (三年三年4 4考考) ) 拓展延伸拓展延伸 【考点解读【考点解读】 1.1.特点特点 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。致电路电压、电流、功率等的变化。 2.2.思维流程思维流程 【典例

10、透析【典例透析1 1】(2011(2011海南高考海南高考) )如图，如图，E E为内阻不能忽略的电为内阻不能忽略的电 池，池，R R1 1、R R2 2、R R3 3为定值电阻，为定值电阻，S S0 0、S S为开关，为开关， 与与 分别为电压分别为电压 表与电流表。初始时表与电流表。初始时S S0 0与与S S均闭合，现将均闭合，现将S S断开，则断开，则( )( ) A. A. 的读数变大，的读数变大， 的读数变小的读数变小 B. B. 的读数变大，的读数变大， 的读数变大的读数变大 C. C. 的读数变小，的读数变小， 的读数变小的读数变小 D. D. 的读数变小，的读数变小， 的读数

11、变大的读数变大 【解题探究【解题探究】试分析试分析S S断开后电路的变化断开后电路的变化: : (1)(1)总电阻总电阻_； (2)(2)总电流总电流_； (3)(3)路端电压路端电压_。 【解析【解析】选选B B。当。当S S断开时，外电阻变大，总电流断开时，外电阻变大，总电流I I变小，路端变小，路端 电压变大，所以电压表的示数变大；总电流变小，电阻电压变大，所以电压表的示数变大；总电流变小，电阻R R1 1上的上的 电压电压U U1 1减小，而路端电压变大，则电阻减小，而路端电压变大，则电阻R R3 3上的电压变大，所以上的电压变大，所以 电流表的示数变大。所以电流表的示数变大。所以B

12、B项正确。项正确。 增大增大 减小减小 增大增大 【总结提升【总结提升】 电路动态分析的一般步骤电路动态分析的一般步骤 (1)(1)明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的变化。明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的变化。 (2)(2)根据局部电路电阻的变化，确定电路的外电阻根据局部电路电阻的变化，确定电路的外电阻R R外总 外总如何变 如何变 化。化。 (3)(3)根据闭合电路欧姆定律根据闭合电路欧姆定律 确定电路的总电流如确定电路的总电流如 何变化。何变化。 (4)(4)由由U U内 内=I =I总 总r r确定电源的内电压如何变化。 确定电源的内电压如何变化。 (5)(5)由由U=E-

13、UU=E-U内 内确定路端电压如何变化。 确定路端电压如何变化。 (6)(6)确定支路两端的电压及通过各支路的电流如何变化。确定支路两端的电压及通过各支路的电流如何变化。 E I, Rr 外 总 总 【变式训练】【变式训练】(2011(2011北京高考北京高考) )如图所示电路，电源内阻不可如图所示电路，电源内阻不可 忽略。开关忽略。开关S S闭合后，在变阻器闭合后，在变阻器R R0 0的滑动端向下滑动的过程中的滑动端向下滑动的过程中 ( ( ) ) A.A.电压表与电流表的示数都减小电压表与电流表的示数都减小 B.B.电压表与电流表的示数都增大电压表与电流表的示数都增大 C.C.电压表的示数

14、增大，电流表的示数减小电压表的示数增大，电流表的示数减小 D.D.电压表的示数减小，电流表的示数增大电压表的示数减小，电流表的示数增大 【解析【解析】选选A A。在变阻器。在变阻器R R0 0的滑动端向下滑动的过程中，变阻的滑动端向下滑动的过程中，变阻 器器R R0 0的电阻减小，电路总电阻减小，干路电流增大，内电压增的电阻减小，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，定值电阻加，路端电压减小，电压表的示数减小；同时，定值电阻R R1 1上上 的压降也增加，使得定值电阻的压降也增加，使得定值电阻R R2 2两端电压降低，导致电流表的两端电压降低，导致电

15、流表的 示数减小，所以示数减小，所以A A正确。正确。 考点考点 2 2 电路的功率和效率问题电路的功率和效率问题( (三年三年3 3考考) ) 拓展延伸拓展延伸 【考点解读【考点解读】电路的功率和效率电路的功率和效率 电源总功率电源总功率 任意电路任意电路:P:P总 总=EI=P =EI=P出 出+P +P内 内 纯电阻电路纯电阻电路:P:P总 总=I =I2 2(R+r)=(R+r)= 电源内部电源内部 消耗的功率消耗的功率 P P内 内=I =I2 2r=Pr=P总 总-P -P出 出 2 E Rr 电源的电源的 输出功率输出功率 任意电路任意电路:P:P出 出=UI=P =UI=P总

16、总-P -P内 内 纯电阻电路纯电阻电路:P:P出 出=I =I2 2R=R= P P出 出与外电阻 与外电阻 R R的关系的关系 电源的效率电源的效率 任意电路任意电路: : 纯电阻电路纯电阻电路: : 2 2 E R Rr PU 100%100% PE 出 总 R 100% Rr 【典例透析【典例透析2 2】(2012(2012上海高考上海高考) )直流电路如图所示，在滑动直流电路如图所示，在滑动 变阻器的滑片变阻器的滑片P P向右移动时，电源的向右移动时，电源的( )( ) A.A.总功率一定减小总功率一定减小 B.B.效率一定增大效率一定增大 C.C.内部损耗功率一定减小内部损耗功率一

17、定减小 D.D.输出功率一定先增大后减小输出功率一定先增大后减小 【解题探究【解题探究】(1)(1)当外电阻增大时，试分析以下物理量如何变化：当外电阻增大时，试分析以下物理量如何变化： 电源总功率电源总功率_。 电源的内部损耗功率电源的内部损耗功率_。 电源的效率电源的效率_。 (2)(2)当外电阻多大时，电源的输出功率最大？当外电阻多大时，电源的输出功率最大？ 提示：提示：当外电阻等于电源的内阻时，输出功率最大。当外电阻等于电源的内阻时，输出功率最大。 减小减小 减小减小 增大增大 【解析【解析】选选A A、B B、C C。当滑片。当滑片P P向右移动时，滑动变阻器连入电向右移动时，滑动变阻

18、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 总功率总功率P P总 总=EI =EI减小，选项减小，选项A A正确；效率正确；效率 即即增大，选项增大，选项B B正确；电源内部损耗的功率正确；电源内部损耗的功率P Pr r=I=I2 2r r减小，选项减小，选项 C C正确；当正确；当R=rR=r时，输出功率最大，由于不知道滑动变阻器原来时，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的阻值与电源的内阻r r的大小关系，所以不能确定输出功率的大的大小关系，所以不能确定输出功率的大 小变化情况，选项小变化情况

19、，选项D D错误。错误。 IUU 100%100% IEE ， 【总结提升【总结提升】对闭合电路功率的两点新认识对闭合电路功率的两点新认识 (1)(1)闭合电路是一个能量转化系统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，电能。内外电路将电能转化为其他形式的能，EI=PEI=P内 内+P +P外 外就是 就是 能量守恒定律在闭合电路中的体现。能量守恒定律在闭合电路中的体现。 (2)(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。功率变大。 【变式训

20、练【变式训练】(2013(2013深圳模拟深圳模拟) )如图所示，电源的电动势为如图所示，电源的电动势为 6 V,6 V,内阻是内阻是0.5 ,0.5 ,小电动机小电动机M M的线圈电阻为的线圈电阻为0.5 ,0.5 ,电阻电阻R R0 0= = 3 ,3 ,若理想电压表的示数为若理想电压表的示数为3 V,3 V,试求试求: : (1)(1)电源的功率和电源的输出功率。电源的功率和电源的输出功率。 (2)(2)电动机消耗的功率和电动机输出的机械功率。电动机消耗的功率和电动机输出的机械功率。 【解析【解析】(1)(1)流过电源的电流为流过电源的电流为 电源的功率电源的功率P PE E=EI=6=

21、EI=61 W=6 W1 W=6 W 电源内部消耗功率电源内部消耗功率P Pr r=I=I2 2r=1r=12 20.5 W=0.5 W0.5 W=0.5 W 电源的输出功率电源的输出功率P P出 出=P =PE E-P-Pr r=5.5 W=5.5 W (2)(2)电动机两端电压为电动机两端电压为U UM M=E-Ir=E-Ir-U-UV V=2.5 V=2.5 V 电动机消耗的功率电动机消耗的功率P PM M=U=UM MI=2.5 WI=2.5 W 电动机的热功率为电动机的热功率为P=IP=I2 2r rM M=0.5 W=0.5 W 电动机输出的机械功率为电动机输出的机械功率为P P出

22、 出= =P PM M-P=2 W-P=2 W 答案答案: :( (1)6 W 5.5 W (2)2.5 W 2 W1)6 W 5.5 W (2)2.5 W 2 W V 0 U3 I A1 A R3 【变式备选【变式备选】如图所示电路中如图所示电路中, ,直直 流发电机输出电压流发电机输出电压E=250 V, E=250 V, r=3 ,Rr=3 ,R1 1=R=R2 2=1 ,=1 ,电热器组中装电热器组中装 有有5050只完全相同的电热器只完全相同的电热器, ,每只电每只电 热器的额定电压为热器的额定电压为200 V,200 V,额定功率额定功率 为为1 000 W,1 000 W,其他电

23、阻不计其他电阻不计, ,并且不并且不 计电热器电阻随温度的变化。问计电热器电阻随温度的变化。问: : (1)(1)当接通几只电热器时当接通几只电热器时, ,实际使用的电热器都能正常工作实际使用的电热器都能正常工作? ? (2)(2)当接通几只电热器时当接通几只电热器时, ,发电机输出功率最大发电机输出功率最大? ? (3)(3)当接通几只电热器时当接通几只电热器时, ,电热器加热物体最快电热器加热物体最快? ? (4)(4)当接通几只电热器时当接通几只电热器时, ,电阻电阻R R1 1、R R2 2上消耗的功率最大上消耗的功率最大? ? 【解析【解析】不计电热器电阻随温度的变化，不计电热器电阻

24、随温度的变化， 则每只电热器的电阻则每只电热器的电阻 每只电热器的额定电流每只电热器的额定电流 (1)(1)要使电热器正常工作要使电热器正常工作, ,必须使电热器两端的实际电压必须使电热器两端的实际电压 等于额定电压等于额定电压200 V,200 V,因此干路电流因此干路电流 而每只电热器额定电流为而每只电热器额定电流为5 A,5 A,则电热器的只数为则电热器的只数为 ( (只只) )。 2 0 200 R 40 , 1 000 0 1 000 I A5 A 200 。 0 12 EU250200 IA10 A rRR3 1 1 。 1 0 I n2 I (2)(2)要使发电机输出功率最大要使

25、发电机输出功率最大, ,必须使外电阻等于内电阻必须使外电阻等于内电阻, ,由此由此 可得电热器总电阻为可得电热器总电阻为 R=r-(RR=r-(R1 1+R+R2 2)=)=3-(1+1)3-(1+1) =1 =1 。 故有故有 ( (只只) )。 (3)(3)要使电热器加热物体最快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就必须使电热器得到的电功率最 大。把大。把R R1 1、R R2 2视为等效视为等效( (电源电源) )内电阻，要使电热器的总功率最内电阻，要使电热器的总功率最 大，必须使其总电阻为大，必须使其总电阻为R=RR=R1 1+R+R2 2+r=(1+1+3)=5

26、+r=(1+1+3)=5 。 所以所以 ( (只只) )。 0 2 R n40 R 0 3 R n8 R (4)(4)要使要使R R1 1、R R2 2上消耗功率最大上消耗功率最大, ,必须使通过的电流最大，由此必须使通过的电流最大，由此 得电路中总电阻必须最小，即当得电路中总电阻必须最小，即当5050只电热器全接通时，可满足只电热器全接通时，可满足 要求，所以要求，所以n n4 4=50=50只。只。 答案答案: :(1)2(1)2只只 (2)40(2)40只只 (3)8(3)8只只 (4)50(4)50只只 考点考点 3 3 电源电源U-IU-I图线与电阻图线与电阻U-IU-I图线图线(

27、(三年三年2 2考考) ) 对比分析对比分析 【考点解读【考点解读】两种图线的比较两种图线的比较 图像上图像上 的特征的特征 物理意义物理意义 电源电源U-IU-I图像图像 电阻电阻U-IU-I图像图像 图图 形形 图像表述的物图像表述的物 理量变化关系理量变化关系 电源的路端电压随电电源的路端电压随电 路电流的变化关系路电流的变化关系 电阻中的电流随电阻两电阻中的电流随电阻两 端电压的变化关系端电压的变化关系 图像上图像上 的特征的特征 物理意义物理意义 电源电源U-IU-I图像图像 电阻电阻U-IU-I图像图像 图线与坐标轴图线与坐标轴 交点交点 与纵轴交点表示电源与纵轴交点表示电源 电动

28、势电动势E,E,与横轴交点与横轴交点 表示电源短路电流表示电源短路电流 过坐标轴原点过坐标轴原点, ,表示没表示没 有电压时电流为零有电压时电流为零 图线上每一点坐图线上每一点坐 标的乘积标的乘积UIUI 表示电源的输出功率表示电源的输出功率 表示电阻消耗的功率表示电阻消耗的功率 图线上每一点对图线上每一点对 应的应的U U、I I比值比值 表示外电阻的大小表示外电阻的大小, , 不同点对应的外电阻不同点对应的外电阻 大小不同大小不同 每一点对应的比值均等每一点对应的比值均等 大大, ,表示此电阻的大小表示此电阻的大小 图线的斜率的图线的斜率的 大小大小 内电阻内电阻r r 电阻大小电阻大小

29、E r 【典例透析【典例透析3 3】电源的效率电源的效率定义为外电路电阻消耗的功率与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，图中实验图线如图所示，图中U U为路端电压为路端电压,I,I为干路电流为干路电流,a,a、b b为图为图 线上的两点，相应状态下电源的效率分别为线上的两点，相应状态下电源的效率分别为a a、b b。由图可。由图可 知知a a、b b的值分别为的值分别为( )( ) A. B. C. D. A. B. C. D. 3 1 4 4 、 1 2 3 3 、 1

30、1 2 2 、 2 1 3 3 、 【解题探究【解题探究】(1)(1)计算电源效率的表达式为计算电源效率的表达式为_。 (2)(2)图线上图线上a a、b b两个状态对应的效率取决于两个状态对应的效率取决于_ _。 【解析【解析】选选D D。电源电动势为。电源电动势为E,E,电源的效率为电源的效率为 根据图像根据图像 可知可知 所以所以 故故D D正确。正确。 UIU EIE a a、b b状态的电压状态的电压 U , E ab 21 UE,UE, 33 ab 21 , 33 U Ua a和和U Ub b 【互动探究【互动探究】(1)(1)对应对应a a、b b状态下状态下, ,电源的输出功率

31、之比为多少电源的输出功率之比为多少? ? (2)(2)设设a a、b b状态下外电阻分别为状态下外电阻分别为R Ra a、R Rb b, ,电源内电阻为电源内电阻为r,r,试证明试证明 R Ra aRRb b=r=r2 2。 【解析【解析】(1)(1)设电源电动势为设电源电动势为E,E,短路电流为短路电流为I I0 0, ,则状态则状态a a、b b对应对应 的电压、电流分别为的电压、电流分别为 则输出功率则输出功率 之比为之比为 (2)(2)由于由于 而而 所以所以 得证。得证。 答案答案: :(1)11 (2)(1)11 (2)见解析见解析 0 aabb0 I2E2 UE,I;U,II 3

32、333 。 aa a bb b PU I1 PU I1 。 ab ab a0b0 UU2EE R,R, III2I 0 E r I 22 ab 0 E RR()r I ， 【总结提升【总结提升】U-IU-I图像的一般分析思路图像的一般分析思路 (1)(1)明确纵、横坐标的物理意义。明确纵、横坐标的物理意义。 (2)(2)明确图像的截距、斜率及交点的意义。明确图像的截距、斜率及交点的意义。 (3)(3)找出图线上对应状态的参量或关系式。找出图线上对应状态的参量或关系式。 (4)(4)结合相关概念或规律进行分析、计算。结合相关概念或规律进行分析、计算。 【典例透析】【典例透析】(2013(2013

33、合肥模拟合肥模拟) )如图所示如图所示 的电路中的电路中, ,电源电动势电源电动势E=6.0 V,E=6.0 V,其内阻可其内阻可 忽略不计。电阻的阻值分别为忽略不计。电阻的阻值分别为R R1 1=2.4 k,=2.4 k, R R2 2=4.8=4.8 k k, ,电容器的电容电容器的电容C=4.7 FC=4.7 F。闭。闭 合开关合开关S,S,待电流稳定后，用电压表测待电流稳定后，用电压表测R R1 1两端电压，其稳定值两端电压，其稳定值 为为1.5 V1.5 V。 (1)(1)该电压表的内阻为多大？该电压表的内阻为多大？ (2)(2)由于电压表的接入，电容器的带电荷量变化了多少？由于电压

34、表的接入，电容器的带电荷量变化了多少？ 考查内容考查内容含电容电路的综合问题含电容电路的综合问题 【备选例题【备选例题】 【规范解答【规范解答】(1)(1)设电压表内阻为设电压表内阻为R RV V R RV V=4.8 k=4.8 k (2)(2)电压表接入电路前，电容器上电压为电压表接入电路前，电容器上电压为 Q=CUQ=CUC C=1.88=1.881010-5 -5 C C 电压表接入电路后电压表接入电路后, ,电容器上电压为电容器上电压为U UC C=4.5 V4.5 V Q=CUQ=CUC C=2.1152.1151010-5 -5 C C 所以电容器上电荷量增加了所以电容器上电荷量

35、增加了 Q=Q-Q=2.35Q=Q-Q=2.351010-6 -6 C C 答案答案: : ( (1)4.8 K1)4.8 K (2)2.35 (2)2.351010-6 -6 C C VV 1V2 111 U ()EU RRR 2 C 12 R UE4 V RR “等效电源法等效电源法”的应用的应用 1.1.方法概述方法概述 等效法是把复杂的物理现象、物理过程转化为简单的物理现象、等效法是把复杂的物理现象、物理过程转化为简单的物理现象、 物理过程来研究和处理的一种科学思想方法。物理过程来研究和处理的一种科学思想方法。 2.2.常见类型常见类型 (1)(1)物理量的等效：如等效电阻、等效电源、

36、等效长度、等效物理量的等效：如等效电阻、等效电源、等效长度、等效 力等。力等。 (2)(2)过程的等效：如平抛运动可等效为水平方向的匀速直线运过程的等效：如平抛运动可等效为水平方向的匀速直线运 动和竖直方向上的自由落体运动。动和竖直方向上的自由落体运动。 3.3.解题思路解题思路 (1)(1)分析所研究的问题是否属于等效问题。分析所研究的问题是否属于等效问题。 (2)(2)确定该问题属于哪一类等效问题。确定该问题属于哪一类等效问题。 (3)(3)分析问题等效后的求解思路。分析问题等效后的求解思路。 【典例】【典例】如图所示，如图所示，R R1 1为定值电阻为定值电阻,R,R2 2为可变电阻为可

37、变电阻,E,E为电源电动为电源电动 势势,r,r为电源内电阻为电源内电阻, ,以下说法中正确的是以下说法中正确的是( )( ) A.A.当当R R2 2=R=R1 1+r+r时，时，R R2 2上获得最大功率上获得最大功率 B.B.当当R R2 2=R=R1 1+r+r时，时，R R1 1上获得最大功率上获得最大功率 C.C.当当R R2 2=0=0时时,R,R1 1上获得最大功率上获得最大功率 D.D.当当R R2 2=0=0时时, ,电源的输出功率最大电源的输出功率最大 【深度剖析【深度剖析】选选A A、C C。在讨论。在讨论R R2 2的电功率时的电功率时, ,可将可将R R1 1视为电

38、视为电 源内阻的一部分，即将原电路等效为外电阻源内阻的一部分，即将原电路等效为外电阻R R2 2与电动势为与电动势为E E、 内阻为内阻为(R(R1 1+r)+r)的电源的电源( (等效电源等效电源) )连成的闭合电路，如图所示，连成的闭合电路，如图所示， R R2 2的电功率是等效电源的输出功率的电功率是等效电源的输出功率, , 显然当显然当R R2 2=R=R1 1+r+r时时,R,R2 2获得的电功率获得的电功率 最大最大, ,选项选项A A正确。在讨论正确。在讨论R R1 1的电功的电功 率时率时, ,由由 及及P P1 1=I=I2 2R R1 1可知可知, , 12 E I RRr

39、 R R2 2=0=0时时,R,R1 1获得的电功率最大获得的电功率最大, ,故选项故选项B B错误，选项错误，选项C C正确。当正确。当 R R1 1+R+R2 2=r=r时，电源的输出功率最大时，电源的输出功率最大, ,由于题目没有给出由于题目没有给出R R1 1和和r r的具的具 体数值体数值, ,所以当所以当R R2 2=0=0时时, ,电源输出功率并不一定最大电源输出功率并不一定最大, ,故选项故选项D D错错 误。误。 【名师指津【名师指津】“等效法等效法”解题的两原则解题的两原则 (1)(1)要有等效的依据要有等效的依据, ,即等效后能经得住物理规律的检验。即等效后能经得住物理规

40、律的检验。 (2)(2)能使问题简化并且易于求解。能使问题简化并且易于求解。 【变式训练【变式训练】如图所示如图所示, ,已知蓄电池的电动势已知蓄电池的电动势E=6 V,E=6 V,内阻内阻 r=2 ,Rr=2 ,R1 1=2 ,R=2 ,R2 2为一可变电阻为一可变电阻, ,则则R R2 2为何值时为何值时,R,R2 2上消耗的上消耗的 功率最大功率最大? ?并求此时的最大功率值。并求此时的最大功率值。 【解析【解析】用图中虚线框所围的部分用图中虚线框所围的部分 替代电源时替代电源时, ,其电动势也相应地替换。其电动势也相应地替换。 等效电动势等效电动势EE等于其负载电阻等于其负载电阻 R

41、R2 2断开时断开时A A、B B两点间的电压两点间的电压, , 故故 内电阻为内电阻为 当外电路电阻等于等效电源内阻时当外电路电阻等于等效电源内阻时, ,电源输出功率最大电源输出功率最大, ,故故 R R2 2=1 =1 时时,R,R2 2上消耗的功率最大。上消耗的功率最大。R R2 2上消耗的最大功率上消耗的最大功率 答案答案: : 1 2.25 W1 2.25 W 1 1 R2 EE6 V3 V, Rr22 1 1 rR r1 ; rR 22 2max E3 P W2.25 W 4r4 1 。 【双基题组【双基题组】 1.1.由欧姆定律由欧姆定律 导出导出U=IRU=IR和和 , ,下列

42、叙述中正确的下列叙述中正确的 是是( )( ) A.A.由由 知知,RU,RU、RR B.B.导体的电阻由导体本身的性质决定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跟导体两端的电压及流 过导体的电流的大小无关过导体的电流的大小无关 C.C.对于确定的导体对于确定的导体, ,其两端的电压和流过它的电流的比值等于其两端的电压和流过它的电流的比值等于 它的电阻值它的电阻值 D.D.一定的电流流过导体一定的电流流过导体, ,电阻越大电阻越大, ,导体两端的电压越大导体两端的电压越大 U I R U R I U R I 1 I 【解析【解析】选选B B、C C、D D。导体的电阻由导体本

43、身的性质决定，跟导。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，故体两端的电压及流过导体的电流的大小无关，故A A错误，错误，B B正确；正确； 由由 可知可知C C正确；由正确；由U=IRU=IR知流过导体的电流一定时，电阻越大，知流过导体的电流一定时，电阻越大， 电压越大，电压越大，D D正确。正确。 U R I 2.2.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，下列说法正确的是过程中，下列说法正确的是( )( ) A.A.干路电流一定变小干路电流一定变小 B.B.路端电压一定逐渐

44、变小路端电压一定逐渐变小 C.C.电源内部消耗的电功率一定逐渐变小电源内部消耗的电功率一定逐渐变小 D.D.电源的输出功率一定逐渐变小电源的输出功率一定逐渐变小 【解析【解析】选选B B。外电阻减小，总电阻减小，干路电流增大，。外电阻减小，总电阻减小，干路电流增大，A A错错 误；又由误；又由P=IP=I2 2r r知电源内部消耗的电功率逐渐变大，知电源内部消耗的电功率逐渐变大，C C错误；根错误；根 据据U=E-IrU=E-Ir知路端电压逐渐变小，知路端电压逐渐变小，B B正确；由于外电阻与内电阻的正确；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关系未知，

45、所以当外电阻增大时，电源的输出功率如何变化无法 判断，判断，D D错误。错误。 3.(20133.(2013南京模拟南京模拟) )金属铂的电阻值对温度的高低非常金属铂的电阻值对温度的高低非常“敏感敏感”， 图中的图中的I-UI-U图像中能表示金属铂电阻情况的是图像中能表示金属铂电阻情况的是( )( ) 【解析【解析】选选C C。在。在I-UI-U图像中，图像的斜率表示电阻的倒数，由于图像中，图像的斜率表示电阻的倒数，由于 铂的电阻率随温度的升高而变大，故铂的电阻率随温度的升高而变大，故I-UI-U图像斜率应减小。因此图像斜率应减小。因此, , 能反映金属铂电阻情况的图像为能反映金属铂电阻情况的图像为C C。 4.(20134.(2013泰州模拟泰州模拟) )某同学用如图所示的电路来测量电源的电某同学用如图所示的电路来测量电源的电 动势与内电阻动势与内电阻, ,但由于某种原因但由于某种原因, ,只找到一只不带刻度的电流表只找到一