高考物理讲义选修31第8讲电路基础教师版.docx

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高考物理讲义选修31第8讲电路基础教师版

电路基础

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1.掌握电流的微观解释

2.掌握电动势

3.掌握串并联的识别和特点

1．形成电流的条件

（1）导体中有能够自由移动的电荷。

（2）导体两端存在电压。

2．电流的方向

与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反。

电流虽然有方向，但它是标量。

3．电流

（1）定义式：

I＝

。

（2）微观表达式：

I＝nqSv。

（3）单位：

安培（安），符号A,1A＝1C/s。

4.电动势：

电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量。

定义式为：

。

要注意理解：

是由电源本身所决定的，跟外电路的情况无关。

的物理意义：

电动势在数值上等于电路中通过1库仑电量时电源所提供的电能或理解为在把1库仑正电荷从负极（经电源内部）搬送到正极的过程中，非静电力所做的功。

注意区别电动势和电压的概念。

电动势是描述其他形式的能转化成电能的物理量，是反映非静电力做功的特性。

电压是描述电能转化为其他形式的能的物理量，是反映电场力做功的特性。

5.

（1）串联电路及分压作用

a：

串联电路的基本特点：

电路中各处的电流都相等；电路两端的总电压等于电路各部分电压之和。

b：

串联电路重要性质：

总电阻等于各串联电阻之和，即R总=R1+R2+…+Rn；串联电路中电压与电功率的分配规律：

串联电路中各个电阻两端的电压与各个电阻消耗的电功率跟各个电阻的阻值成正比，即：

；

c：

给电流表串联一个分压电阻，就可以扩大它的电压量程，从而将电流表改装成一个伏特表。

如果电流表的内阻为Rg，允许通过的最大电流为Ig，用这样的电流表测量的最大电压只能是IgRg；如果给这个电流表串联一个分压电阻，该电阻可由

或

计算，其中

为电压量程扩大的倍数。

（2）并联电路及分流作用

a：

并联电路的基本特点：

各并联支路的电压相等，且等于并联支路的总电压；并联电路的总电流等于各支路的电流之和。

b：

并联电路的重要性质：

并联总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和，即

；并联电路各支路的电流与电功率的分配规律：

并联电路中通过各个支路电阻的电流、各个支路电阻上消耗的电功率跟各支路电阻的阻值成反比，即，

；

c：

给电流表并联一个分流电阻，就可以扩大它的电流量程，从而将电流表改装成一个安培表。

如果电流表的内阻是Rg，允许通过的最大电流是Ig。

用这样的电流表可以测量的最大电流显然只能是Ig。

将电流表改装成安培表，需要给电流表并联一个分流电阻，该电阻可由

计算，其中

为电流量程扩大的倍数。

类型一：

电流的微观解释

例1.如图所示，一根截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为（　　）

A．vq　　　　　　　　B.

C．qvSD.

解析：

　在电荷的运动方向上假设有一截面，则在t时间内通过截面的电荷量为Q＝vt·q，则等效电流为I＝

＝vq，故选项A正确。

答案：

A

类型二：

串并联的识别和等效电路

例2.如图12—4—2所示，A、B两端电压不变，将变阻器R2的滑动端P向左移动，B、C间的等效电阻将_________，电阻R1上的电压将_________，灯泡L会_________。

解析：

在L和R2的并联电路中，变阻器滑动端P向左移动，变阻器的使用电阻变小，即并联电路某一支路电阻变小，总电阻变小，故B、C间的等效电阻变小。

L和R2并联再和R1串联的电路中，由于A、B两端电压不变，R1不变，RBC变小，所以R1分得的电压变大，RBC分得的电压变小，灯泡L变暗。

或者利用R总减小，I=U/R增大，所以UAC=IR1增大，UCB减小。

用极限法分析：

设P滑到R2的最左端，则R2的使用电阻为零，L被短路，立即可得出：

BC间电阻为零，灯泡L不发光，R1上的电压等于总电压。

答案：

变小，增大。

不发光

例3：

如图12—4—3所示，设R1=R2=R3=R4=R，求电键K闭合和开启时，A、B两端电阻之比。

解析：

用分支法简化电路：

由A经R1为第一支路到B，（原则上最简便直观）；由A取第二支路经R2经C到B；由A取第三支路经R3到D再经R4到B；CD间接有K，如图12—4—4所示。

K闭合：

R4短路，相当于R1、R2、R3并联，故RAB=R/3

K开启：

相当于R3、R4串联后再和R1、R2并联，故：

；

R/AB=

，所以RAB∶R/AB=5∶6

答案：

RAB∶R/AB=5∶6

例4：

如图12—4—5所示，M、N两点间电压为18V，R1=6Ω，R2=3Ω，C1=6μF，C2=3μF；当电键K断开时，A、B两点间的电压UAB为_______伏，当K闭合时，电容器C1的电量变化了_______库。

解析：

直流电不能通过C1、C2，所以当电键K开启时，全电路无电流，B、C等势，A、D等势，UAB=UCD=18V，此时电容C1的带电量Q1=C1UAC=C1UDC=6×10-6×18=1.08×104（库）。

当电键K闭合时，电路R1、R2导通，相当于R1、R2串联，C1、C2分别和R1、R2并联，所以C1电压等于R1上两端电压，

（伏）

电容器C1带电量Q/1=C1U/AB=6×10-6×12=0.72×10-4（库）

电容器C1上电量变化：

ΔQ=Q/1-Q1=0.72×10-4-1.08×104=-0.36×10-4（库）

负号表示电量减小。

答案：

12伏，-0.36×10-4（库）

例5：

一个分压电阻为R1串联到电压表上，使电压表的量程扩大为原来的n倍，另一个分压电阻R2串联到同一电压表上，量程扩大到原来的m倍，如果把这两个电阻并联之后再串联到电压表上，此时电压表的量程扩大了几倍？

解析：

设原电压表的内阻为RV，原来的量程为U，满偏电流为I，则有：

U=IRV

串联上分压电阻R1时，有：

I（R1+RV）=nU

串联上分压电阻R2时，有：

I（R2+RV）=mU

R1、R2并联后再串联到电压表上时，有：

把I=

代入得：

R1=（n-1）RV，R2=（m-1）RV，

由以上方程可解得：

答案：

类型三：

电动势

例6．由于摩托车等燃油放出的尾气对环境有一定的影响，所以电动自行车已是许多家庭的首选．已知电动自行车的电源是18组蓄电池，当正常行驶时，电路中电流为5A，在10min内电源做功1.08×105J，则每组蓄电池的电动势为多少？

（串联电池组的电动势等于各个电池的电动势之和）

解析：

由q＝I·t得q＝5×600C＝3000C

18组蓄电池的总电动势为

E＝

＝

V＝36V

故每组蓄电池的电动势为

＝2V.

答案：

2V

基础演练

1．把“1.5V，0.3A”的电珠接到6V电源上，为使正常发光，需串联一个________Ω的电阻。

答案：

15

2．电阻R1=60Ω，它和电阻R2串联后，R2上的电压是总电压的2/3，那么，如果已知总电压为18V，R2阻值为_______Ω，两端电压为_______V，电流为________A。

答案：

120；12；0.1

3．实验室常用的电压表是由小量程电流表,再______联一电阻而组成,这是应用了_______________的原理制成的,这样做既扩大了表的量程,同时使整个电压表的内阻___________,使得测量时对电路的影响减小.

答案：

串；电阻分压；增大

4.现有一个灵敏电流计,它的满偏电流为Ig=1mA,内阻Rg=200Ω,若要将它改装成量程为5A的电流表,应______一个_________Ω的电阻,改装后的电流表测量电流时,指针指在表盘上原来0.2mA处,则被测电流的大小是______________.

答案：

并；0.04Ω；1A

5.现有一个灵敏电流计,它的满偏电流为Ig=5mA,内阻Rg=500Ω,若要将它改装成量程为15V的电压表,应______一个_________Ω的电阻,改装后的电压表测量电压时,指针指在表盘上原来0.5mA处,则被测电压的大小是______________.

答案：

串；2500Ω；1.5V

6．下列说法正确的是（）

A．一个电阻和一根无电阻的理想导线并联，总电阻为零

B．并联电路任一支路的电阻都大于电路的总电阻

C．并联电路任一支路的电阻增大（其它支路不变），则总电阻也增大

D．并联电路任一支路的电阻增大（其它支路不变），则总电阻一定减小

答案：

ABC

7．如图12—4—9所示，A、B间的电压是30V，改变滑动变阻器触头的位置，可以改变CD间的电压，UCD的变化范围是（）

A．0～10VB．0～20VC．10～20VD．20～30V

答案：

C

8．如图12—4—10所示，当ab端接入100V电压时，cd两端为20V；当cd两端接入100V时，ab两端电压为50V，则R1∶R2∶R3之比是（）

A．4∶1∶2B．2∶1∶1C．3∶2∶1D．以上都不对

答案：

A

9．如图12—4—11所示是将滑动变阻器作分压器用的电路，A、B为分压器的输出端，若把变阻器的滑动片放在变阻器中央，下列判断正确的是（）

A．空载时输出电压为UAB=UCD/2

B．当接上负载R时，输出电压UAB

C．负载R越大，UAB越接近UCD/2

D．负载R越小，UAB越接近UCD/2

答案：

ABC

10．如图12—4—12中AB之间的总电阻为：

甲图RAB=____Ω；乙图K断开时RAB=____Ω，K闭合时R/AB=______Ω；丙图K断开时RAB=____Ω，K闭合时R/AB=______Ω。

答案：

0；4；2；3；3

巩固提高

1．（2014·济宁模拟）如图4所示的电路中，灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的，现在突然灯泡A比原来变暗了些，灯泡B比原来变亮了些，则电路中出现的故障可能是（　　）

A．R3断路

B．R1短路

C．R2断路

D．R1、R2同时短路

答案：

C

2．电源电动势为E，内阻为r，外电阻为R，则路端电压U随R变化的函数式是U=______。

当R增大时，U将______，当R=∞时，即外电路______，此时U=______。

当R减小时，U将______，当R=0时，即外电路______，此时U=______，I=______。

答案：

ER/（R+r），增大，开路，E，减小，短路，零，E/r

　　3．在图5中，E=9V，r=3Ω，R=15Ω。

当K断开时，UABC=______，UAC______，VBC=______；当K接通时，UABC＝______，UAC＝______，UBC______。

答案：

9V，0，9V，7.5V，7.5V，0

4．在图6中，E=3.5V，r=1Ω，R1=R2=4Ω，R3=2Ω，则当K1、K2都接通时，R1上消耗的功率与K2接通K1断开时，R1上消耗功率之比为______。

答案：

49∶100

　　5．在图7中，R1=R2=R3=1Ω，当K接通时，电压表读数为1V，K断开时，电压表读数为0．8V，则电源电动势为______。

　　答案：

2V

　　6．在图9所示的电路中，若把R的阻值由2Ω增大到6Ω，电流将减为原来的一半，则电源的内阻为______Ω。

答案：

2

　　7．如图10所示，