2019版高考物理一轮复习第八章恒定电流第2讲电路的基本规律和应用学案.doc

第2讲电路的基本规律和应用微知识1 电路的连接1串、并联电路的特点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时，总电阻变大。(2)并联电路的总电阻小于电路中任意一个支路电阻，任意一个电阻变大时，总电阻变大。(3)某电路中无论电阻怎样连接，该电路消耗的电功率P总等于各个电阻消耗的电功率之和。微知识2 闭合电路欧姆定律1闭合电路(2)内、外电压的关系：EU内U外。2闭合电路欧姆定律(1)内容：闭合电路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。(2)公式：I(只适用于纯电阻电路)。3路端电压与外电阻的关系4路端电压跟电流的关系(1)关系式：UEIr。(2)用图象表示如图所示，其中纵轴截距为电动势，横轴截距为短路电流，斜率的绝对值为电源内阻。一、思维辨析(判断正误，正确的画“”，错误的画“”。)1电动势是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无论是串联电路还是并联电路，只要其中某一个电阻的阻值变大，总电阻就变大。()3闭合电路中外电阻越大，路端电压越大，电源输出功率越大。()4电源的输出功率越大，电源的效率越高。()5含电容器的直流电路稳定时，电容器所在的电路为断路状态。()二、对点微练1(电动势)下列关于电源电动势的说法正确的是()A在某电池的电路中，每通过2 C的电荷量，电池提供的电能是4 J，那么这个电池的电动势是0.5 VB电源的路端电压增大时，其电源提供的电能一定也增大C无论内电压和外电压如何变化，其电源的电动势一定不变D电源的电动势越大，电源所能提供的电能就越多解析根据电动势定义，由E得E2 V，选项A错误；电源的电动势与外电路无关，只由电源自身的性质决定，选项B错误，选项C正确；电源的电动势大，所提供的能量不一定大，电源提供的电能等于通过电源的电荷量与电动势之积，选项D错误。答案C2(串、并联电路)电阻R1与R2并联在电路中，通过R1与R2的电流之比为12，则当R1与R2串联后接入电路中时，R1与R2两端电压之比U1U2为()A12B21 C14D41解析由并联特点可知，又由串联电路特点可得，故B项正确。答案B3(闭合电路欧姆定律)一电池外电路断开时的路端电压为3 V，接上8 的负载后路端电压降为2.4 V，则可以判定电池的电动势E和内阻r为()AE2.4 V，r1 BE3 V，r2 CE2.4 V，r2 DE3 V，r1 解析外电路断开时的路端电压即为电源的电动势E3 V，又由闭合电路欧姆定律EU外Ir，故32.4r，则r2 ，选项B正确。答案B4(电源的功率和效率)(多选)在如图所示的电路中，当滑动变阻器R的滑片P向下移动时，以下判断正确的是 ()A电源内部发热功率变小B小电灯L变亮C电流表的示数变小D电源的效率提高解析由题图可知，当滑动变阻器R的滑片P向下移动时，意味着外电路的电阻增大，由闭合电路的欧姆定律I知，干路电流I 减小，由PI2r知，电源内部发热功率变小，故A项正确；由UEIr知，路端电压变大，电流表的示数增大，故C项错；由IIAI灯，小电灯L通过的电流变小，小电灯变暗，故B项错；电动势不变，路端电压变大，电源的效率提高，故D项正确。答案AD见学生用书P120微考点1电路的动态分析核|心|微|讲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(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。3极限法因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或电阻为零去讨论。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()A电灯L1、L2均变亮 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【解题导思】(1)滑片向上移动，电阻R的阻值如何变化？答：减小。(2)电路是怎样连接的？(串、并联关系)答：变阻器R与灯泡L2并联，再与L1串联。 解析将滑动变阻器R的滑片P稍向上移动，电流表的示数变大，电灯L1变亮，L2变暗，电源的总功率变大，B项正确，A、C、D项错误。答案B题|组|微|练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，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()AL变亮BRT两端电压变大CC所带的电荷量保持不变DG中电流方向由a到b解析环境温度明显升高时，RT的阻值减小，电路电流增大，灯泡L变亮，所以A项正确；RT的阻值减小，根据串联电路的分压规律，RT的电压减小，所以B项错误；外电路的电阻减小，故路端电压减小，电容器的电压减小，电量减少，所以C项错误；电容器的电量减少，发生放电现象，故G中电流方向由a到b，所以D项正确。答案AD2(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。若R2所在处出现火情，则()A电压表示数变大，灯泡变暗B电压表示数变小，灯泡变亮CR3的阻值较小时，电压表示数变化明显DR3的阻值较大时，电压表示数变化明显解析热敏电阻R2为金属铂制成的热电阻，若R2所在处出现火情，则R2的阻值增大，总电阻增大，干路电流减小，所以灯泡变暗，R1及电源内电压减小，根据闭合电路的欧姆定律知，电压表示数增大，所以A项正确，B项错误；当R3的阻值较小时，并联电路的总电阻最接近小电阻，故当R2的阻值增大时，总电阻变化不明显，所以电压表示数变化不明显，同理，R3的阻值较大时，电压表示数变化明显，所以C项错误，D项正确。答案AD微考点2闭合电路的功率和效率问题核|心|微|讲1电源的输出功率P出I2RR如图所示。(1)当Rr时，有最大输出功率Pmax。(2)当P出Pmax时，每个输出功率值对应两个可能的外电阻R1和R2，且r。(3)由图象还可以看出：当Rr时，若R增大，则P出增大；当Rr时，若R增大，则P出减小。应注意：对于内外电路上的固定电阻，其消耗的功率取决于电路中电流的大小。2电源的效率100%100%100%对于给定的电源，内阻一定，效率随外电阻的增大而单调增加。当Rr时，50%；当R0时，0；当R时，100%。 特别提醒(1)当外电阻变化时，外电阻越向靠近内阻方向变化，电源输出功率越大。(2)判断可变电阻的功率，运用等效的方法，只要把其余的定值电阻看成电源的内电阻处理即可。典|例|微|探【例2】如图所示，电路中E3 V，r0.5 ，R01.5 ，变阻器的最大阻值R10 。(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？(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？【解题导思】(1)能否用等效思想将R0看成电源的内阻，分析变阻器消耗的最大功率？答：可以，这样可使问题简化。(2)当RR0r时，定值电阻R消耗的功率最大，你认为对吗？为什么？答：不对，通过定值电阻的电流越大，其消耗的功率越大。 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RrR02 时，R消耗功率最大为Pm W W。(2)定值电阻R0上消耗的功率可以表达为PI2R0，因为R0不变，当电流最大时功率最大，此时应使电路中电阻最小，即当R0时R0上消耗的功率最大：PmR01.5 W W答案(1)2 W(2)0 W题|组|微|练3.(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正确的是()A电流表的读数一直减小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解析滑动变阻器的右半部分与电流表A串联，再与左半部分并联，并联部分与灯泡串联后再与电压表并联，电压表测路端电压。滑片P向左滑动，当两支路电阻相等时RARaRb时，并联路段电阻最大，因此并联路段的电阻先增大后减小，外电路总电阻先增大后减小，由串联分压可知路端电压先增大后减小，选项D正确；电流表刚开始测干路电流，随着P由a向b移动，电流表示数逐渐变小，P滑到b端，电阻R和电流表被短路，电流表示数为零，A项正确；外电路电阻增大时，流过灯泡的电流减小，灯泡分压减小，灯泡变暗，选项B错误；外电路电阻越接近电源内阻，电源输出功率越大，由于灯泡电阻大于电源内阻，因此外电路电阻总大于电源内阻，外电阻先增大后减小，所以电源的输出功率先减小后增大，选项C错误。答案AD4.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确的是()AL1灯丝突然短路BL2灯丝突然烧断C电源的输出功率一定变小D电容器C上电荷量减小解析当L1灯丝突然短路时，电路的外电阻减小，根据I得，电流表读数增大，A项错；当L2灯丝突然烧断时，电路的外电阻增大，电流表读数变小，由UEIr得电压表读数增大，B项对；电源的输出功率大小由电路的外电阻与内电阻的关系决定，所以C项错；当L2灯丝突然烧断时，电容器两端的电压增大，所以电容器会充电，D项错。答案B微考点3电源的UI图象和电阻的UI图象对比核|心|微|讲两种图象的比较典|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()AR接到a电源上，电源的效率较高BR接到b电源上，电源的输出功率较大CR接到a电源上，电源的输出功率较大，但电源效率较低DR接到b电源上，电阻的发热功率和电源的效率都较高【解题导思】(1)比较电源a和b的电动势和内阻的关系？答：EaEb，rarb。(2)图线A与C交点的物理意义？答：交点的纵坐标即指路端电压，又指电阻R两端电压；横坐标即指通过电源的电流，又是通过电阻的电流。 解析由题图判断电源a的内阻大，在纯电阻电路中电源效率100%，内阻越大，效率越低；电源的输出功率PUI对应图线交点坐标的乘积，只有C项正确。答案C题|组|微|练5.(多选)在如图所示的图象中，直线为某一电源的路端电压与电流的关系图象，直线为某一电阻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()A电源的电动势为3 V，内阻为0.5 B电阻R的阻值为1 C电源的输出功率为2 WD电源的效率为66.7%解析图线与纵轴的交点表示电源电动势E为3 V，图线的斜率的绝对值表示电源内阻r为0.5 ，A项正确；图线的斜率表示电阻R的阻值为1 ，B项正确；由、图线的交点坐标可知电流I2 A，路端电压U2 V，电源输出功率PUI4 W，C项错误；电源效率100%100%66.7%，D项正确。答案ABD6两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UI直线。则图象中两直线的交点表示的物理意义是()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 WD电源的效率达到最大值解析由图乙可得，电源的电动势E1.5 V，r1 ，交点位置：RR02 ，R02 ，R0，滑动变阻器的滑动头P滑到了最左端，A项错误；当电路中外电阻等于内电阻时，电源输出功率最大，但本题R0r，改变滑动变阻器时无法达到电路中内、外电阻相等，此时当外电阻越接近内电阻时，电源输出功率最大，B项正确；R0消耗的功率PIU20.5 W，C项错误；电源的效率，电流越小效率越大，可见滑动变阻器的滑动头P滑到最右端时效率最大，D项错误。答案B见学生用书P122含电容器电路的分析和计算素能培养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。经典考题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()A.B. C.D.解析电路中四个电阻阻值相等，开关S断开时，外电路的连接等效为图甲，由于不计电池的内阻，设每个定值电阻的阻值为R，根据串并联电路的特点可知，电容器两端的电压为U1EE；当开关S闭合后，外电路的连接等效为图乙，则电容器两端的电压为U2EE，由QCU可知，C项正确。答案C对法对题1在如图所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E、内阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C为电容器，A、V为理想电流表和电压表。在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，下列说法正确的是()A电压表示数变小B电流表示数变小C电容器C所带电荷量增多Da点的电势降低解析在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，电阻R3变小，并联电阻R23变小，总电阻R总rR1R23变小，总电流I变大，电压表测量R1电压U1IR1变大，选项A错；并联电路电压U23EI(R1r)减小，电容器电压等于并联电压，所以电容器电荷量QCU23减少，选项C错；通过R2的电流I2变小，根据干路电流等于各支路电流之和得通过R3的电流即电流表示数I3II2变大，选项B错；由于电源负极接地即电势为0，那么并联电压U23a0，电压减小，所以a点的电势降低，选项D对。答案D2如图所示，R3是光敏电阻，a、b两点间接一电容，当开关S闭合后，在没有光照射时，电容上、下极板上电量为零，当用光线照射电阻R3时，下列说法正确的是()AR3的电阻变小，电容器上极板带正电，电流表示数变大BR3的电阻变小，电容器上极板带负电，电流表示数变大CR3的电阻变大，电容器上极板带正电，电流表示数变小DR3的电阻变大，电容器上极板带负电，电流表示数变小解析光敏电阻在光的照射下阻值迅速变小，a的电势降低，电容器上极板带负电，电路中总电阻变小，总电流变大，B项对。答案B见学生用书P1231(多选)一个T形电路如图所示，电路中的电阻R110 ，R2120 ，R340 ，另有一测试电源电动势为100 V，内阻忽略不计。则()A当c、d端短路时，a、b之间的等效电阻是40 B当a、b端短路时，c、d之间的等效电阻是40 C当a、b两端接通测试电源时，c、d两端的电压为80 VD当c、d两端接通测试电源时，a、b两端的电压为80 V解析当cd端短路时，R2与R3并联，总电阻为30 ，后与R1串联，a、b间等效电阻为40 ，A项正确；当a、b端短路时，R1与R3并联，总电阻为8 ，后与R2串联，c、d间等效电阻为128 ，B项错；当a、b两端接通测试电源时，电阻R2未接入电路，c、d两端的电压即为R3两端的电压，为Ucd100 V80 V，C项对；当c、d两端接通测试电时，电阻R1未接入电路，a、b两端的电压即为R3两端的电压，为Uab100 V25 V，D项错。所以正确选项为AC。答案AC2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()AR1短路 BR2短路CR3短路 DR1断路解析若电路正常，则电流表测量流过R1的支路电流，电压表测量R3两端的电压。若R1短路，则R2被短路，外电路只有电阻R3接在电源两端，电流表测量干路电流，电压表测量路端电压，两表示数均增大，A项正确；若R2