第八章-第2讲 电路的基本规律和应用

3－2.(2017·重庆模拟)两位同学在实验室利用如图甲所示的电 路测定定值电阻 R0、电源的电动势 E 和内电阻 r，调节滑动 变阻器的滑动触头 P 向某一方向移动时，一个同学记录了电 流表 A 和电压表 V1 的测量数据，另一同学记录的是电流表 A 和电压表 V2 的测量数据。根据数据描绘了如图乙所示的两条
E2 4r
②当R > r时，随着R的增大输出功率越来越小．
③当R < r时，随着R的增大输出功率越来越大．
总之，当R越接近 r 时，输出功率越来越大。
④当P出< Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻 R1和R2，且R1·R2＝r2.
⑤P出与R的关系如图所示．
2、电源的总功率：P总＝EI
3、电源内部的发热功率：P内＝I2r.
最大时功率最大，此时应使电路中电阻最小，即当 R＝0 时 R0 上消耗的功率最
大：
P′m＝
E2 R0＋r
2R0＝
32 1.5＋0.5
2×1.5 W＝287
W
答案 (1)2 Ω 9 W 8
(2)0 27 W 8
题组微练 2－1.(多选)在如图所示的电路中，电源的电动势为 E，内阻为 r，灯泡 L 的电阻大于电源的内阻 r。闭合开关 S，在滑动变阻 器的滑片 P 由 a 向 b 移动的过程中，下列各物理量的变化情况
小结;含电容器电路的分析和计算 1．直流电路中的电容：只有当电容器充、放电时，电容器所 在支路中才会有电流；当电路稳定时，电容器对电路的作用是 断路。 2．极板间的电压：电容器跟与它并联的用电器的电压相等， 与电容器串联的电阻不分压，电阻两端电压为零。 3．充放电电流方向：在充、放电时，电容器两根引线上的电 流方向是相同的，所以一般根据正极板电荷变化情况来判断电 流方向。 4．计算带电量的变化：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。
若 R2 所在处出现火情，则( AD)
A．电压表示数变大，灯泡变暗 B．电压表示数变小，灯泡变亮 C．R3 的阻值较小时，电压表示数变化明显 D．R3 的阻值较大时，电压表示数变化明显
微考点2 闭合电路的功率和效率问题
1、闭合电路中的电功率的极值问题
①由当上PR出式＝可rI 2以时R 看， (出电RE：源2Rr的)2 输 出(R功R率rE)22最大4r为：Pm
电路的动态分析
典例微探
【例 1】 如图所示的电路中，电源电动势为 E，内阻为 r。
开关 S 闭合后，电灯 L1、L2 均能发光。现将滑动变阻器 R 的
滑片 P 稍向上移动，下列说法正确的是( B ) A．电灯 L1、L2 均变亮 程序法
B．电灯 L1 变亮，L2 变暗 C．电流表的示数变小
D．电源的总功率变小
并联分流 I →U 端的变化→固定支路 串联分压 U →变化支路． (2)“串反并同”结论法 (3)极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可 将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论．
题组突破
1－1.(多选)如图所示，E 为电源，其内阻不可忽略，RT 为热敏电阻， 其阻值随温度的升高而减小，L 为指示灯泡，C 为平行板电容器，
A.L1和L2的灯丝都断了 B.L1的灯丝断了
C.L2的灯丝断了
D.变阻器R断路
微专场 提技能
2．在如图所示的电路中，开关 S 闭合后，由于电阻元件发生 短路或断路故障，某时刻电压表和电流表的读数都增大，则可
能出现了下列哪种故障( A )
A．R1 短路 B．R2 短路 C．R3 短路 D．R1 断路
电源电动势 E＝18 V，内阻不计。下列说法正确的是( BC)
A．开关 S 断开时，a、b 两点电势相等 B．开关 S 闭合后，a、b 两点间的电流是 2 A C．开关 S 断开时 C1 带的电荷量比开关 S 闭合后 C1 带的电荷 量大 D．不论开关 S 断开还是闭合，C1 带的电荷量总比 C2 带的电荷 量大
表达式：E＝ W 非./q
注意：⑴电源的电动势由电源本身决定。
(2)从能量的转化关系看，电动势和电压是截然不同的物理量
2．内阻
U W电 q
电源内部也是由导体组成的，也有电阻，叫做电源的内阻，它
是电源的另一重要参数．
三.闭合电路欧姆定律
1、闭合电路的欧姆定律 ⑴内容：流过闭合电路的电流跟电 路中电源的电动势成正比，跟电路 中内、外电阻之和成反比． ⑵公式 I E (只适用于纯电阻电路)。
⑸并联电路的功率分配关系是：各个电阻消耗的功率 跟它们的阻值成反比。 P1R1 P2R2 PBaidu NhomakorabeaRn U 2
注意：⑶⑷⑸三个关系只适用于纯电阻电路。
3.三个重要的结论
(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
一个电阻值变大或变小时，串联的总电阻 变大或变小．
(2)并联电路的总电阻 小于电路中任意一个电阻，任意一个电 阻值变大或变小时，电路的总电阻 变大或变小 ． (3)无论电阻怎样连接，每一段电路消耗的电功率 P 总等于各
个电阻消耗的电功率之和．
U
U1
U2
U3
0 R1 1 R2 2 R3 3
I1 I I2
0 I3
R1 R2 R3 1
U
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的物理
量，是电路中电能的提供者．
(2) 从能量的角度说：电源电动势数值上等于将单位正电荷从
电源的负极经电源内部移到正极的过程中非静电力所做的功.
微考点３ 两类UI图象的比较及应用
U/I
典例微探
【例 3】如图所示，直线 A 为电源 a 的路端电压与电流的关系 图象；直线 B 为电源 b 的路端电压与电流的关系图象；直线 C 为一个电阻 R 两端的电压与电流的关系图象。如果将这个电
阻 R 分别接到 a、b 两电源上，那么有(C )
A．R 接到 a 电源上，电源的效率较高 B．R 接到 b 电源上，电源的输出功率较大 C．R 接到 a 电源上，电源的输出功率较大，但电源效率较低 D．R 接到 b 电源上，电阻的发热功率和电源的效率都较高
Rr 也可以表示为E＝IR＋Ir＝U外＋U内，即电源电动势等
于内、外电压之和．
2、路端电压与外电阻的关系
⑴根据 U=E－Ir 和
I
E R
r
可知，
当R增大时U增大，R减小时U减小 .
⑵外电路断开时，R为无限大，I变为零， U＝E,路端
电压等于电源电动势．
⑶外电路短路时，R＝0，Im
E r
(称为短路电流)，U＝0。
(2)在变阻器的阻值 R 为多大时，定值电阻 R0 上消耗的功率最 大？最大功率为多少？
解析 (1)此种情况可以把 R0 归入电源内电阻，这样变阻器上消耗的功率，
也就是电源的输出功率，即当 R＝r＋R0＝2 Ω时，R 消耗功率最大为：
Pm＝4
E2 r＋R0
＝ 32 4×2
W＝98
W；
(2)定值电阻 R0 上消耗的功率可以表达为：P＝I2R0，因为 R0 不变，当电流
U－I 直线。则图象中两直线的交点表示的物理意义是( B )
A．滑动变阻器的滑动头 P 滑到了最右端 B．电源的输出功率最大 C．定值电阻 R0 上消耗的功率为 1.0 W D．电源的效率达到最大值
微专题 巧突破： 含电容器电路的分析和计算
微专场 提技能 4．(多选)如图所示，C1＝6 μF，C2＝3 μF，R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，
G 为灵敏电流计。闭合开关 S，当环境温度明显升高时，下列说法
正确的是(AD)
A．L 变亮 B．RT 两端电压变大
程序法 “串反并同”
C．C 所带的电荷量保持不变
D．G 中电流方向由 a 到 b
1－2.(多选)某兴趣小组设计了一个火灾报警装置，其电路如图 所示，R1、R3 为定值电阻，热敏电阻 R2 为金属铂制成的热电 阻，通过电压表示数和灯泡亮度变化可监控 R2 所在处的火情。
“串反并同”结论法
(1)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。
(2)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。
适用条件:电源要考虑内阻.
小结：电路的动态分析
1.电路动态分析类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，一处变化又引起了一 系列的变化． 2．电路动态分析的方法 (1)程序法：电路结构的变化→R 的变化→R 总的变化→I 总的变化
高三物理第一轮总复习
第八章 恒定电流
第二讲 电路的基本规律和应用
微考点1 电路的动态分析 一.串、并联电路的性质和特点
1.串联电路特点
⑴电流处处相同；I1 = I2 = I3‥‥‥=In
⑵总电压等于各部分电路电压之和
U
U=U1+U2+‥‥‥+Un ⑶总电阻等于各部分电路电阻之和
U1
U2
U3
0 R1 1 R2 2 R3 3
微考点 4“电桥”模型的分析及应用 电路如图．当电流表中无电流通过时，
R1＝R2，称作“电桥平衡”．因此可以 R3 R4 通过调节“电桥平衡”来计算未知电
阻和研究导体导电性能．
配餐作业(二十三)
3．用如图所示的电路可以测量电阻的阻值。图中 Rx 是待测电
阻，R0 是定值电阻，G 是灵敏度很高的电流表，MN 是一段均
确的是( B ) 电路故障问题
A．L1 灯丝突然短路 B．L2 灯丝突然烧断 C．电源的输出功率一定变小 D．电容器 C 上电荷量减小
〖周测48〗.如图所示，电源电动势为6 V，当开关接通
时，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分电压是
Uad=0，Ucd=6 V，Uab=6 V，由此可以断定( C )
正 A．确电的流是表(A的D读) 数一 极直限减法小，程序法
B．灯泡 L 变亮 C．电源输出功率先增大后减小 D．电压表的读数先增大后减小
2－2.如图所示的电路中，闭合电键后元件处于正常工作状态， 当某灯泡突然出现故障时，电流表读数变小，电压表读数变大。 下列关于故障原因或故障后其他物理量的变化情况的说法正
R R1 R2 Rn
⑷串联电路的电压分配关系是：各电阻两端的电压跟
它们的阻值成正比。 U1 U2 Un I
R1 R2
Rn
⑸串联电路的功率分配关系是：各个电阻消耗的功率
跟它们的阻值成正比。 P1 P2 Pn I 2
R1 R2
Rn
注意：⑶⑷⑸三个关系只适用于纯电阻电路。
2.并联电路的特点
3、路端电压跟电流的关系
路端电压跟电流的关系是U＝E－Ir，
用图象表示如图所示
此图象的物理意义是：
⑴图线与纵轴的交点对应的电压等于电源的电动势。
⑵图线斜率的大小表示电源的内电阻，若图线的纵轴
不从零开始时，直线的斜率 k r U 。 I
⑶图中Im代表短路电流，
Im
E r
R
U I
⑷图线上每一点对应的U、I比值为此时电路的外电阻。
(5)图线上每一点坐标的乘积UI，表示电源的输出功率。
题组微练
3－1.(多选)在如图所示的图象中，直线Ⅰ为某一电源的路端电 压与电流的关系图象，直线Ⅱ为某一电阻 R 的伏安特性曲线。
用该电源直接与电阻 R 相连组成闭合电路。由图象可知(ABD)
A．电源的电动势为 3 V，内阻为 0.5 Ω B．电阻 R 的阻值为 1 Ω C．电源的输出功率为 2 W D．电源的效率为 66.7%
(1)总电流等于各支路的电流之和 I = I1 + I2 +‥‥‥+ In
I1 I I2
0 I3
R1 R2 R3 1
(2)各支路的电压相等：U1=U2=‥‥‥=Un
U
⑶总电阻R的倒数等于各支路电阻的倒数之和
111 1
R R1 R2
Rn
⑷并联电路的电流分配关系是：通过各个支路电阻的
电流跟它们的阻值成反比。 I1R1 I2R2 InRn U
4、电源的输出功率：P出＝UI.
、三者的关系：P总＝P内＋P出．即EI＝I2r＋UI
5、电源的效率：
P出 P总
100%
U E
100%
在纯电阻电路中当外电路总电阻为R时
， R
100%
.
Rr
R越大，η越大；当R＝r时，电源有最大输出功率时， 但电源的效率仅为50%.
典例微探
【例 2】如图所示，电路中 E＝3 V，r＝0.5 Ω，R0＝1.5 Ω，变 阻器的最大阻值 R＝10 Ω。 (1)在变阻器的阻值 R 为多大时，变阻器上消耗的功率最大？最 大功率为多少？
匀的电阻丝。闭合开关，改变滑动头 P 的位置，当通过电流表