高二物理学案 第二章 电路 章末总结 (粤教版选修3-1)

第二章电路章末总结学案（粤教版选修3-1）一、电路的分析和计算1．认清外电路上各元件的串、并联关系，必要时需画出等效电路图帮助分析．要特别注意电流表和电压表所对应的电路．2．闭合电路的动态分析问题闭合电路中由于局部电阻变化(或开关的通断)引起各部分电压、电流(或灯泡明暗)发生变化的问题分析的基本步骤是：(1)认清电路，明确各部分电路的串、并联关系及电流表或电压表的测量对象；(2)由局部电阻变化判断总电阻的变化；(3)由I＝ER＋r判断总电流的变化；(4)据U＝E－Ir判断路端电压的变化；(5)由欧姆定律及串并联电路的规律判断各部分电路电压及电流的变化．3．闭合电路中的功率(1)各部分功率关系分析由EIt＝I2Rt＋I2rt知，EI＝I2R＋I2r其中EI为电源的总功率，I2r为电源内电路消耗功率，I2R为外电路消耗功率，也是电源的输出功率．(2)判断可变电阻的功率变化时，可将可变电阻以外的其他电阻均看做内阻．例1图1电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图1所示的电路，当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，下列说法正确的是( )A．电压表和电流表读数都增大B．电压表和电流表读数都减小C．电压表读数增大，电流表读数减小D．电压表读数减小，电流表读数增大听课记录：图2变式训练1 如图2所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，在平行板电容器C中恰好有一带电粒子处于悬空静止状态，当变阻器R0的滑动端向左移动时，带电粒子将( )A．向上运动B．向下运动C．静止不动D．不能确定运动状态的变化例2 电路图如图3甲所示，图乙中图线是电路中的电源的路端电压随电流变化的关系图象，滑动变阻器的最大阻值为15 Ω，定值电阻R0＝3 Ω.图3(1)当R为何值时，R0消耗的功率最大，最大值为多少？(2)当R为何值时，电源的输出功率最大，最大值为多少？图4变式训练2 如图4所示，直流电动机和电炉并联后接在直流电路中，电源的内阻r＝1 Ω，电炉的电阻R1＝19 Ω，电动机绕线的电阻R2＝2 Ω，当开关S断开时，电源内电路消耗的热功率P＝25 W；当S闭合时，干路中的电流I＝12.6 A．求：(1)电源的电动势E；(2)S闭合后电动机的机械功率．二、电路故障的分析方法电路故障一般是短路或断路，常见的情况有导线断芯、灯泡断丝、灯座短路、电阻器内部断路、接触不良等现象，检查故障的基本方法有两种．1．仪器检测法(1)断点故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中有断点．(2)短路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表示数为零，则该电路被短路，若电压表示数不为零，则该电路没有被短路或不完全被短路．2．假设法已知电路发生某种故障，寻求故障发生在何处时，可将整个电路划分为若干部分，然后假设某部分电路发生故障，运用欧姆定律进行正向推理，推理结果若与题述物理现象不符合，则故障不是发生在这部分电路；若推理结果与题述物理现象符合，则故障可能发生在这部分电路．用此方法，直到找出全部可能发生的故障为止．图5例3 某同学按图5所示电路连接实物，闭合开关后，发现灯泡不亮．他将高内阻的电压表并联在A、C之间时，电压表的读数为U，当并联在A、B之间时，电压表的读数也为U，当并联在B、C之间时，电压表的读数为0，则故障可能是( )A．AB段断路B．BC段断路C．AB段短路D．无法判定听课记录：图6变式训练3 用电压表检查图6电路中的故障，测得U ad＝5.0 V，U cd＝0 V，U ab＝5.0 V，则此故障可能是( )A．L断路B．R断路C．R′断路D．S断路三、实验1．掌握实验问题的基本方法，如电流表的内、外接法，滑动变阻器的限流、分压接法等．2．电路设计(1)设计原则：①安全性；②准确性；③方便性；④经济性．(2)设计思路题干的条件和要求及器材―→确定实验原理―→确定需测量的物理量―→制定实验方案例4 在“测定金属导体的电阻率”的实验中，待测金属导线的电阻R x约为5 Ω.实验室备有下列实验器材：A．电压表(量程3 V，内阻约为15 kΩ)B．电压表(量程15 V，内阻约为75 kΩ)C．电流表(量程3 A，内阻约为0.2 Ω)D．电流表(量程600 mA，内阻约为1 Ω)E．滑动变阻器R1(0～10 Ω，0.6 A)F．滑动变阻器R2(0～2 000 Ω，0.1 A)G．电池E(电动势为3 V，内阻约为0.3 Ω)H．开关S，导线若干(1)为了提高实验精确度，减小实验误差，应选用的实验器材有__________．(填题干中相应英文字母符号)(2)为了减小实验误差，应选用图7中______(填“(a)”、“(b)”或““(c)”)为该实验的电路图，并按所选择的电路图把实物图8用导线连接起来．图7图8听课记录：【即学即练】1.图9如图9所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab ＝2bc.当将A 与B 接入电压U(V )的电路中时，电流为I ；若将C 与D 接入电压为U(V )的电路中，则电流为( )A ．4IB ．2IC .12ID .14I 2.图10如图10所示的电路中，电源的电动势E 和内阻r 恒定不变，电灯L 恰能正常发光，如果变阻器的滑片向b 端滑动，则( ) A ．电灯L 变亮，电流表的示数减小 B ．电灯L 变亮，电流表的示数增大 C ．电灯L 变暗，电流表的示数减小 D ．电灯L 变亮，电流表的示数不变 3.图11如图11所示中的图线a 是某电源的特性曲线，图线b 是电阻R 的伏安特性曲线．这个电源的内阻等于______Ω.用这个电源和两个电阻串联形成闭合电路，电源的输出功率为________W .图124．如图12所示，一只黑箱有A 、B 、C 三个接线柱，已知黑箱内的电器元件只有两个，某同学利用多用电表电压档测量，各接线柱间电压均为零，利用欧姆档依次进行6次测量，将每次红黑表笔的位置、测得的阻值都填入表中．试画出黑箱中的电路图．参考答案知识体系构建ρl S 电压U 电流I E R ＋r 闭合电路欧姆定律 电阻 二极管 故障 UIt I 2Rt U 内I U 外I 解题方法探究例1 A [由电路图可知，滑动变阻器的触头向b 端滑动时，其连入电路的阻值变大，导致整个电路的外电阻R 外增大，由U ＝E R 外＋r·R 外＝E1＋r R 外知路端电压即电压表的读数变大，而R 1的分压U R 1＝E R 外＋r·R 1减小，故R 2两端的电压U R 2＝U －U R 1增大，再据I ＝U R 2R 2可得通过R 2的电流即电流表的读数增大，所以A 项正确．] 变式训练1 B 例2 见解析解析 (1)电源的电动势和内阻为：E ＝20 V ，r ＝7.5 Ω由题图甲分析知道，当R ＝0时，R 0消耗的功率最大，最大为P ＝(E R 0＋r )2R 0＝(203＋7.5)2×3W ≈10.9 W(2)当r ＝R ＋R 0时，即R ＝4.5 Ω时，电源的输出功率最大，最大值为P ＝(E R 0＋R ＋r )2(R 0＋R )＝(203＋4.5＋7.5)2×(3＋4.5) W ≈13.3 W.变式训练2 (1)100 V (2)571.2 W解析 (1)S 断开时，由P ＝I 20r 得：I 0＝ P r ＝ 251A ＝5 A. 由闭合电路欧姆定律得：E ＝I 0(R 1＋r )＝5×(19＋1) V ＝100 V.(2)S 闭合后，内电压U 1＝Ir ＝12.6×1 V ＝12.6 V故电路的路端电压：U 2＝E －U 1＝(100－12.6) V ＝87.4 V.通过电炉的电流：I 1＝U 2R 1＝87.419A ＝4.6 A通过电动机的电流：I 2＝I －I 1＝(12.6－4.6) A ＝8.0 A.电动机消耗的热功率：P 1＝I 22R 2＝8.02×2 W ＝128 W. 输送给电动机的电功率：P 2＝U 2I 2＝87.4×8.0 W ＝699.2 W.故电动机输出的机械功率：P 3＝P 2－P 1＝(699.2－128) W ＝571.2 W.例3 A [可采用“验证法”分析．若A 对，即AB 段断路，符合题目所述的故障现象；若B 对，即BC 段断路，电路中无电流，不可能有U AB ＝U ；若C 对，即AB 段短路，则U AB ＝0，不合题意．]变式训练3 B [用“验证法”分析，若A 对，即L 断路，则U ad ＝0，不合题意；若C 对，即R ′断路，则U ad ＝0，不合题意；若D 对，即S 断路，则U ad ＝0，也不合题意．] 例4 (1)ADEGH (2)(b) 实物连接如下图所示解析 (1)E ＝3 V ，电压表选A ；I m ＝ER x＝0.6 A ，电流表选D ；因I m ＝0.6 A ，而I R 2＝0.1 A ，所以滑动变阻器选E.故应选用的实验器材为ADEGH.(2)R 1＝2R x ，故为限流式接法；R x ＜R A R V ，故采用电流表外接法． 即学即练1．A [设沿AB 方向的横截面积为S 1，沿CD 方向的横截面积为S 2，则有S 1S 2＝12，AB 接入电路时电阻为R 1，CD 接入电路时电阻为R 2，则有R 1R 2＝ρl ab S 1ρl bc S 2＝41，电流之比I 1I 2＝R 2R 1＝14，I 2＝4I 1＝4I .]2．A [滑片向b 端滑动，电阻R 1增大，则R 外增大，由I ＝ER 外＋r得I 减小，故电流表示数减小．R 外增大，则路端电压增大，由I L ＝U 路端R L可知I L 增大，所以电灯L 变亮，A 正确．]3．2 2.88解析 从电源的特性曲线a 可知，该电源的电动势：E ＝6.0 V内阻：r ＝|ΔU ΔI |＝63Ω＝2 Ω从电阻R 的伏安特性曲线b 可知：R ＝UI＝4 Ω用两个电阻R 串联跟电源组成闭合电路，电路中电流I ＝E 2R ＋r ＝62×4＋2A ＝0.6 A电源的路端电压U ＝I ·2R ＝0.6×2×4 V ＝4.8 V 电源的输出功率：P ＝UI ＝4.8×0.6 W ＝2.88 W. 4．见解析解析 用电压表测量电压判断出电路中无电源．欧姆档在反接阻值不同，说明存在二极管．A 、C 正反接阻值相同，说明其间属于纯电阻．由于二极管正向电阻是非线性的，因此R BC ≠R BA ＋R AC ，电路图如图所示．。