届一轮复习人教版电路的基本规律和应用学案.docx

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届一轮复习人教版电路的基本规律和应用学案

第2讲　电路的基本规律和应用

见学生用书P120

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：

E＝U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：

U＝E－Ir。

（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2C的电荷量，电池提供的电能是4J，那么这个电池的电动势是0.5V

B．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E＝2V，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　C　

2．（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1∶2，则当R1与R2串联后接入电路中时，R1与R2两端电压之比U1∶U2为（　　）

A．1∶2　　　B．2∶1

C．1∶4　　　D．4∶1

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　B　

3．（闭合电路欧姆定律）一电池外电路断开时的路端电压为3V，接上8Ω的负载后路端电压降为2.4V，则可以判定电池的电动势E和内阻r为（　　）

A．E＝2.4V，r＝1ΩB．E＝3V，r＝2Ω

C．E＝2.4V，r＝2ΩD．E＝3V，r＝1Ω

解析　外电路断开时的路端电压即为电源的电动势E＝3V，又由闭合电路欧姆定律E＝U外＋Ir，故3＝2.4＋r，则r＝2Ω，选项B正确。

答案　B　

4．（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P＝I2r知，电源内部发热功率变小，故A项正确；由U＝E－Ir知，路端电压变大，电流表的示数增大，故C项错；由I＝IA＋I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（　　）

A．L变亮

B．RT两端电压变大

C．C所带的电荷量保持不变

D．G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　AD　

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。

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

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

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＝I2R＝·R＝＝如图所示。

（1）当R＝r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R＜r时，若R增大，则P出增大；当R＞r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

η＝×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R＝r时，η＝50；当R→0时，η→0；当R→∞时，η→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E＝3V，r＝0.5Ω，R0＝1.5Ω，变阻器的最大阻值R＝10Ω。

（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R＝R0＋r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R＝r＋R0＝2Ω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P＝I2R0，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R＝0时R0上消耗的功率最大：

Pm′＝R0＝×1.5W＝W

答案　

（1）2Ω　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RA＋Ra＝Rb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　AD　

4.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（　　）

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

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U＝E－Ir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U－I图象和电阻的U－I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（　　）

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

【解题导思】

（1）比较电源a和b的电动势和内阻的关系？

答：

Ea>Eb，ra>rb。

（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η＝×100，内阻越大，效率越低；电源的输出功率P＝UI对应图线交点坐标的乘积，只有C项正确。

答案　C

题|组|微|练