高考物理复习 高效学习方略 72 电路 电路的基本规律课件

【规律方法】 利用电源的UI图线和电阻的UI图线的 组合图象可以快捷地判断路端电压、电源的输出功率等问 题．在分析和应用图象时要明确图线的特点，图线斜率，与 两坐标轴交点的意义．明确图线上任意一点所对应的电压与 电流的比值表示外电路的阻值．
如图所示，甲、乙为两个独立电源的路端电压 与通过它们的电流I的关系图线，下列说法中正确的是( )
二、电源的电动势和内阻
1．电动势
(1)物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能本
领大小的物理量．
(2)大小：在数值上等于非静电力把1 内从 负极 移送到正极 所做的功，即E＝
WC的正电荷在电源 q.
(3)单位： 伏特 (V)，1 V＝1 J/C .
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，它是电源的一个重要参数．
图线上每一点坐标的乘 积UI
表示 输出功率
图I比线值上每一点对应的U、表示 外电阻
1．两个相同的电阻R，将它们串联后接在电动势为E
的电源上，通过一个电阻的电流为I；若将它们并联后仍接
在该电源上，通过一个电阻的电流仍为I，则电源的内阻为
() A．4R
B．R
C.R2
D．无法计算
2. 如 图 所 示 为 测 量 某 电 源 电 动 势 和 内 阻 时 得 到 的 UI 图 线．用此电源与三个阻值均为3 Ω的电阻连接成电路，测得 路端电压为4.8 V．则该电路可能为下图中的( )
A．当路端电压都为U0时，它们的外电阻相等 B．电流都是I0时，两电源的内电压相等 C．电源甲的电动势大于电源乙的电动势
D．电源甲的内阻小于电源乙的内阻
解析 AC 根R＝
U I
，在U-I图线中甲、乙两图线的交点
坐标为(I0，U0)，说明两电源的外电阻相等，
电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无 关，跟外电路也无关．
三、闭合电路的欧姆定律 1．闭合电路
外电压或路端电压
2．闭合电路的欧姆定律 (1)内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成 正比 ， 跟内、外电路的电阻之和成 反比 ．
E (2)公式：I＝ R＋r .
(3)路端电压 U 与外电阻 R 的关系 电源的电动势和内电阻是由电源本身决定的，不随外电 路电阻的变化而变化；而电流、路端电压会随外电路电阻的 变化而变化．
A．把R2的触头向右缓慢移动时，油滴向下运动 B．把R1的触头向右缓慢移动时，油滴向上运动 C．缓慢增大极板A、B间的距离，油滴静止不动 D．缓慢减小极板A、B的正对面积，油滴向上运动 【思路点拨】 解决本题应从以下几方面入手： (1)分析电路特点． (2)由R1和R2滑动触头移动判断对电路的影响． (3)根据电压变化判断电场变化进一步判断油滴运动状态 的变化．
要点二 电源的有关功率和效率
1.电源的总功率 (1)任意电路：P总＝EI＝U外I＋U内I＝P出＋P内． (2)外电路是纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝RE＋2 r. 2．电源内部消耗的功率 P内＝I2r＝U内I＝P总－P出．
⑤P出与R的关系如图所示．
(1)当电源的输出功率最大时，效率并不是最大，只有 50%；当R→∞时，η→100%，但此时P出→0，无实际意义．
③当外电路短路时，R＝0，路端电压U＝0，短路电流
E I短＝ r .
(4)路端电压跟电流的关系 ①关系式：U＝ E－Ir . ②用图象表示如图所示．
图象
物理意义
图线与纵轴交点
表示电动势
图线的斜率大小
表示电源的 内阻
图中U 图中U′
表示外电压 表示内电压
U＋U′＝ E
图线与横坐标交点
表示 短路电流
一、串、并联电路 1．串、并联电路及其特点
R1＋R2＋R3＋…＋Rn
R1 ＝
1 ＋ 1 ＋ 1 ＋…＋ 1
R1 R2 R3
Rn
UR11＝UR22＝…＝URnn
U1＋U2＋…＋Un RP11＝RP22＝…＝RPnn
I1＋I2＋I3＋…＋In
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或变小时，串联的总电阻变大 或 变小 ． (2)并联电路的总电阻 小于 总电路中任意一个电阻，任 意一个电阻变大或变小时，总电阻会 变大 或 变小 ． (3)无论电阻怎样连接，每一段电路的总电功率P总等于 各个电阻的电功率 之和 ．
E ①当外电阻 R 增大时，根据 I＝ R＋r 可知电路中的电 流 减小 ，根据 U＝E－Ir 可知路端电压 增大 ．
1高、纪效律学是集习体方的面略貌，集物体理的声音，集体的动作，集体的表情，集体的信念。
2、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。
第七章 恒定电流
3、反思自我时展示了勇气，自我反思是一切思想的源泉。
3．在电源一定的电路里，下面说法正确的是( ) A．外电阻增加一倍，路端电压也增加一倍 B．电源电动势等于内电压与外电压之和 C．外电路短路时，路端电压等于电源电动势 D．路端电压一定大于内电压
4．如图所示，甲、乙两个电路都是由一个灵敏电流表 G和一个变阻器R组成的，下列说法正确的是( )
A．甲表是安培表，R增大时量程增大 B．甲表是安培表，R增大时量程减小 C．乙表是伏特表，R增大时量程增大 D．乙表是伏特表，R增大时量程减小 解析 BC 甲表是安培表，R增大，R的分流作用减 小，故安培表量程减小，A错误，B正确；乙表为伏特表，R 增大，R的分压作用增大，故伏特表的量程增大，C正确，D 错误．
(4)由U内＝I总r确定电源的内电压如何变化． (5)由U外＝E－U内确定电源的外电压如何变化． (6)由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的电 压如何变化． (7)确定支路两端的电压如何变化以及通过各支路的电流 如何变化． 由以上步骤可以看出，解决此类问题，基本思路是“局 部→整体→局部”，同时要灵活地选用公式，每一步推导都 要有确切的依据．
(2)对于内、外电路上的固定电阻，其消耗的功率根据P ＝I2R来判断，与输出功率大小的判断方法不同．
【例2】 (2011·盐城模拟)如图所示，电阻R1＝2 Ω，小 灯泡L上标有“3 V,1.5 W”，电源内阻r＝1 Ω，滑动变阻器的
最大阻值为R0(大小未知)，当触头P滑动到最上端a时，电流 表的读数为1 A，小灯泡L恰好正常发光，求：
(2)如图乙所示，将两个这样的电灯并联后再与10 Ω的 定值电阻串联，接在电动势为8 V的电源上，求通过电流表 的电流值及各电灯的电阻值．
解析 (1)由于三个电灯完全相同，所以每个电灯两端的 电压 UL＝12 V/3＝4 V．在图甲中画出 U＝4 V 的直线，得到 和曲线的交点坐标为(4 V，0.42 A)，所以流过电灯的电流为 0.42 A，此时每个电灯的电阻值为 R＝UILL＝9.5 Ω.
要点一 三种图象的比较
E r
【例1】 如图甲所示为一个电灯两端的电压与通过它 的电流的变化关系曲线，可见两者不成线性关系，这是由于 焦耳热使灯丝的温度发生了变化．参考该曲线，回答下列问 题(不计电流表和电源的内阻)：
甲
乙
(1)若把三个这样的电灯串联后，接到电动势为12 V的电 源上，求流过电灯的电流和每个电灯的电阻．
5．(2011·莱芜模拟)如图所示，R3＝6 Ω，电源内阻r为1 Ω，当S合上且R2为2 Ω时，电源的总功率为16 W，而电源的 输出功率为12 W，灯泡发光，求：
(1)电灯的电阻及功率； (2)S断开时，为使灯泡正常发光，R2的阻值应调到多少 欧？
解析 (1)由P总＝IE，P总＝P输＋I2r 可得：I＝2 A，E＝8 V 电源的路端电压U＝E－Ir＝6 V IR3＝RU3＝1 A
图中电源的的电动势为6 V，内阻为1 Ω，R1为 2 Ω，R2全阻值为3 Ω，下列说法错误的是( )
A．当R2为1 Ω时，R1消耗的功率最大 B．通过改变R2的阻值，路端电压的最大值为5 V，最小 值为4 V
C．R2的阻值越小，R1消耗的功率越大 D．当R2的阻值为3 Ω时，R2消耗的功率最大
要点三 电路的动态分析 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．
(1)滑动变阻器的最大阻值R0. (2)当触头P滑动到最下端b时，求电源的总功率及输出 功率．
解析 (1)当触头 P 滑动到最上端 a 时，流过小灯泡 L 的电流为：IL＝UPLL＝13.5 A＝0.5 A
流过滑动变阻器的电流： I0＝IA－IL＝1 A－0.5 A＝0.5 A 故：R0＝UI0L＝6 Ω.
解析 B
如图所示的电路中，闭合开关S，灯泡L1和L2 均正常发光，由于某种原因灯泡L2灯丝突然烧断，其余用电 器均不会损坏，则下列结论正确的是( )
A．电流表读数变大，电压表读数变小 B．灯泡L1变亮 C．电容器C上电荷量减小 D．电源的输出功率可能变大 解析 D 灯泡L2灯丝突然烧断后，电路总电阻将增 大，总电流减小，内电压减小，外电压将增大，A错误；灯 泡L1电流减小，将变暗，B错误；电阻R上的电压增大，电 容器C上电压也增大，电荷量将增大；由P＝UI知，外电压U 增大，而电流I减小，所以电源的输出功率可能变大.
在含容电路中，当电路发生变化时，除了要判断和计算 电容器两端的电压外，还必须要判断电容器极板上极性的变 化，防止出现电容器先放电后反向充电的现象．
【例4】 如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为 r，电阻R3为定值电阻，R1、R2为滑动变阻器，A、B为电容 器两个水平放置的极板．当滑动变阻器R1、R2的滑动触头处 于图示位置时，A、B两板间的带电油滴静止不动．则下列 说法中正确的是( )
要点四 含电容器电路的分析与计算 1.电路的简化：不分析电容器的充、放电过程时，把电 容器处的电路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时 再在相应位置补上． 2．电路稳定时电容器的处理方法：电路稳定后，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，但电容器两端可能出现电势差．
选项A正确．图线与U轴交点的坐标值表示电动势的大 小，与I轴交点的坐标值表示电路中的短路电流，图线的斜 率大小表示电源内电阻的大小(电动势与短路电流的比值)， 由图线可知，甲与U轴交点的坐标值比乙的大，表明甲的电 动势大于乙的电动势；甲与I轴交点的坐标值比乙的小，表 明甲的短路电流小于乙的短路电流；图线甲的斜率大于图线 乙的斜率，表明甲的内阻大于乙的内阻，可见选项C正确， 选项D错误．电源的内电压等于通过电源的电流与电源内阻 的乘积，即U内＝Ir，因为甲的内阻较乙的内阻大，所以当电 流都为I0时，甲电源的内电压较大，选项B错误.
4、在教师手里操着幼年人的命运，便操着民族和人类的命运。一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。
5、诚实比一切智谋更好，而且它是智谋的基本条件。
6、做老师的只要有一次向学生撒谎撒漏了底，就可能使他的全部教育成果从此为之失败。2022年1月2022/1/302022/1/302022/1/301/30/2022
7、凡为教者必期于达到不须教。对人以诚信，人不欺我;对事以诚信，事无不成。2022/1/302022/1/30January 30, 2022
8、教育者，非为已往，非为现在，而专为将来。2022/1/302022/1/302022/1/302022/1/30
栏目
②当外电路断开时，R＝∞，路端电压U＝ E .
电路的动态分析问题还可以用极限法来分析，即遇到因 变阻器滑动触头滑动引起电路变化的问题时，可将变阻器的 滑动触头分别滑至两个极端去讨论．
【例3】 (2011·海南单科)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，○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 ()
3．电压变化带来的电容器的变化：电路中电流、电压 的变化可能会引起电容器的充、放电．若电容器两端电压升 高，电容器将充电；若电压降低，电容器将通过与它连接的 电路放电，可由ΔQ＝C·ΔU计算电容器上电荷量的变化．
4．含电容器电路的处理方法：如果电容器与电源并 联，且电路中有电流通过，则电容器两端的电压不是电源电 动势E，而是路端电压U.