高中电路总复习

第2讲电路闭合电路的欧姆定律考点一电阻的串、并联特点1．串、并联电路的特点串联电路并联电路连接形式电流关系I＝I1＝I2＝…＝InI＝I1＋I2＋…＋In电压关系U＝U1＋U2＋…＋UnU＝U1＝U2＝…＝Un电阻关系R＝R1＋R2＋…＋Rn1R＝1R1＋1R2＋…＋1Rn电压(流)分配U1U2＝R1R2I1I2＝R2R1，I1I＝RR1功率分配P1P2＝R1R2P1P2＝R2R12.小量程电流表G(表头)的改装原理改装为电压表(量程为U)改装为大量程的电流表(量程为I)原理串联电阻分压并联电阻分流改装原理图分压或分流电阻由U＝Ig(Rg＋R)得R＝UIg－Rg由IgRg＝(I－Ig)R得R＝IgRgI－Ig改装后电表内阻RV＝Rg＋R＞RgRA＝RRgR＋Rg＜Rg[思维诊断](1)串联电阻的总阻值大于电路中任意一个电阻。()(2)并联电阻的总阻值大于电路中任意一个电阻。()(3)电流表改装时，并联的电阻越小，改装后的量程越大。()答案：(1)√(2)×(3)√[题组训练]1．[电阻的串、并联](多选)一个T形电路如图所示，电路中的电阻R1＝10Ω，R2＝120Ω，R3＝40Ω。另有一测试电源，电动势为100V，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40ΩB．当a、b端短路时，c、d之间的等效电阻是40ΩC．当a、b两端接通测试电源时，c、d两端的电压为80VD．当c、d两端接通测试电源时，a、b两端的电压为80V解析：当c、d端短路时，等效电路如图甲所示，R123＝R1＋R2R3R2＋R3＝40Ω。A正确，同理B错误。当a、b两端接通测试电源时，等效电路如图乙所示，根据欧姆定律得：I＝ER1＋R3＝10010＋40A＝2A，所以Ucd＝IR3＝80V，故C正确，同理D错误。答案：AC2．[电压表、电流表改装](多选)有一灵敏电流计，其表头内阻Rg＝1000Ω，满偏电流Ig＝100μA，以下说法正确的是()A．把它改成量程为1.5V的电压表，应串联一个15kΩ的电阻B．把它改成量程为1.0A的电流表，应并联一个1Ω的电阻C．把它改成量程为1.0A的电流表，测量某电流时读数为0.5A，此时流过表头的电流为50μAD．把它改成量程为1.5V的电压表，测量某电压时读数为1.5V，此时流过表头的电流为100μA解析：把它改成量程为1.5V的电压表，应串联的电阻R满足U＝Ig(Rg＋R)，可得R＝14kΩ，选项A错误；把它改成量程为1.0A的电流表，应并联的电阻R满足I＝Ig＋IgRgR，可得R＝0.1Ω，选项B错误；电流读数为量程一半时，流过表头的电流为满偏电流的一半即50μA，选项C正确；电压读数为满量程时，流过表头的电流为满偏电流即100μA，选项D正确。答案：CD3．[对基本电路的认识](多选)如图所示，A、B、C、D四个电路中，电源电动势为E，电阻为r，定值电阻为R0，当滑动变阻器R的滑片P从a向b滑动时，电压表示数将变大的电路是()解析：显然，在电路A、B中，当滑动变阻器R的滑片P从a向b滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻变小。对电路A，电压表测量的是路端电压，由于外电路电阻减小，使路端电压随之减小，不符合题意；对电路B，电压表测量的是定值电阻R0两端的电压，由欧姆定律知此时电路电流变大，则电压表示数将变大，符合题意；对电路C，由于电压表位置的特殊性，其示数将不变；而电路D，实际上可认为是一个分压电路，尽管电路电流不变，但当滑动变阻器R的滑片P从a向b滑动时，电压表测量的电阻增加，则电压表示数将变大。答案：BD考点二闭合电路的欧姆定律及动态分析1．电源的电动势和内阻(1)电动势①电源：电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化成电势能的装置。②电动势：非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值，E＝Wq，单位：V。③电动势的物理含义：电动势表示电源把其他形式的能转化成电势能本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。(2)内阻：电源内部也是由导体组成的，也有电阻r，叫做电源的内阻，它是电源的另一重要参数。2．闭合电路的欧姆定律(1)闭合电路①组成内电路：电源内部的电路。内电阻所降落的电压称为内电压。外电路：电源外部的电路。其两端电压称为外电压或路端电压。②内、外电压的关系：E＝U外＋U内。(2)闭合电路的欧姆定律①内容：闭合电路中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＝ER＋r只适用于纯电阻电路E＝U外＋U内适用于任何电路③路端电压与外电阻的关系a．负载R增大―→I减小―→U内减小―→U外增大，外电路断路时(R→无穷)，I＝0，U外＝E。b．负载R减小―→I增大―→U内增大―→U外减小，外电路短路时(R＝0)，I＝Er，U内＝E。[思维诊断](1)闭合电路中的电流跟电源电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比。()(2)电动势是电源两极间的电压。()(3)当外电阻增大时，路端电压也增大。()(4)闭合电路中的短路电流无限大。()答案：(1)√(2)×(3)√(4)×[题组训练]1．[电表读数变化类的动态分析](多选)如图所示，当开关S闭合时，以下正确的判断是()A．电压表的读数变小B．电流表的读数变小C．电压表的读数变大D．电流表的读数变大解析：当开关S闭合时，并联电阻减小，外电路总电阻减小，路端电压，即电压表的读数减小。根据I＝ER＋r，电路的总电流增大，则电阻R1及内阻r两端电压增大，并联电路两端，即R3两端电压减小，故电流表的读数减小。选项A、B正确。答案：AB2．[功率变化类的动态分析](多选)(2016·长春调研)如图所示的电路中，电源内阻不可忽略，L1、L2两灯均正常发光，R1为定值电阻，R为一滑动变阻器，P为滑动变阻器的滑片，若将滑片P向下滑动，则()A．L1灯变亮B．L2灯变暗C．R1上消耗的功率变大D．电源内部消耗的功率变大解析：由闭合电路欧姆定律可得，滑片P向下滑动，电路总电阻减小，总电流增大，路端电压减小，所以L1、L2变暗，R1上消耗的功率变大，由P内＝I2r知电源内部消耗的功率变大，A错误，B、C、D正确。答案：BCD3．[电压、电流的变化量分析]如图所示，电源电动势为E，内电阻为r，理想电压表V1、V2示数为U1、U2，其变化量的绝对值分别为ΔU1和ΔU2；流过电源的电流为I，其变化量的绝对值为ΔI。在滑动变阻器的触片从右端滑到左端的过程中(灯泡电阻不变化)()A．小灯泡L1、L3变暗，L2变亮B．ΔU1ΔU2C.ΔU1ΔI增大D．ΔU2ΔI不变解析：滑动变阻器滑片P向左端移动，RP变小，总电阻变小，总电流变大，灯泡L2变亮，电压表V2示数U2和内电压U内变大，L3所分电压U1＝E－U2－U内减小，则通过L3的电流变小，L3变暗，通过L1的电流I1＝I－I3变大，即L1变亮，选项A错误；由闭合电路欧姆定律有，ΔU内＋ΔU2＝ΔU1，则ΔU2ΔU1，选项B错误；由欧姆定律有，ΔU1ΔI＝ΔU内＋ΔU2ΔI＝r＋R2大小不变，选项C错误；ΔU2ΔI＝R2大小不变，选项D正确。答案：D规律方法1.判定总电阻变化情况的规律1当外电路的任何一个电阻增大或减小时，电路的总电阻一定增大或减小。2若开关的通、断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增大；若开关的通、断使并联的支路增多时，电路的总电阻减小。2.电路动态分析的方法1程序法①基本思路：“部分→整体→部分”。②一般步骤(2)极限法因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将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。考点三电源的功率和效率问题1．电源的总功率(1)任意电路：P总＝EI＝U外I＋U内I＝P出＋P内。(2)纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝E2R＋r。2．电源内部消耗的功率：P内＝I2r＝U内I＝P总－P出。3．电源的输出功率(1)任意电路：P出＝UI＝EI－I2r＝P总－P内(2)纯电阻电路P出＝I2R＝E2RR＋r2＝E2R－r2R＋4r。输出功率随R的变化关系：①当R＝r时，电源的输出功率最大，为Pm＝E24r；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；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R1R2＝r2；⑤P出与R的关系如图所示。4．电源的效率(1)任意电路：η＝P出P总×100%＝UE×100%。(2)纯电阻电路：η＝RR＋r×100%＝11＋rR×100%。在纯电阻电路中R越大，η越大；当R＝r时，电源有最大输出功率，电源的效率仅为50%。[题组训练]1．[有关电源的功率分析](多选)直流电路如图所示，在滑动变阻器的滑片P向右移动时，电源的()A．总功率一定减小B．效率一定减小C．内部损耗功率一定减小D．输出功率一定先增大后减小解析：滑片P向右移动时外电路电阻R外增大，由闭合电路欧姆定律知总电流减小，由P总＝EI可得P总减小，故选项A正确；根据η＝R外R外＋r＝11＋rR外可知选项B错误；由P内＝I2r可知，选项C正确；由P输－R外图象，因不知道R外的初始值与r的关系，所以无法判断P输的变化情况，选项D错误。答案：AC2．[电源的P－R图象问题]将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线如图所示，由此可知()A．电源最大输出功率可能大于45WB．电源内阻一定等于5ΩC．电源电动势为45VD．电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率大于50%解析：由于题述将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，电阻箱所消耗功率P等于电源输出功率。由电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线可知，电阻箱所消耗功率P最大为45W，所以电源最大输出功率为45W，选项A错误；由电源输出功率最大的条件可知，电源输出功率最大时，外电路电阻等于电源内阻，所以电源内阻一定等于5Ω，选项B正确；由电阻箱所消耗功率P最大值为45W可知，此时电阻箱读数为R＝5Ω，电流I＝PR＝3A，电源电动势E＝I(R＋r)＝30V，选项C错误；电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率为50%，选项D错误。答案：B3．[含有电动机的闭合电路的分析](多选)如图所示，电源电动势E＝3V，小灯泡L标有“2V0.4W”，开关S接1，当滑动变阻器调到R＝4Ω时，小灯泡L正常发光，现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作。则()A．电源内阻为1ΩB．电动机的内阻为4ΩC．电动机正常工作电压为1VD．电源效率约为93.3%解析：小灯泡正常工作时的电阻RL＝U2P＝10Ω，流过小灯泡的电流I＝PU＝0.2A，当开关S接1时，R总＝EI＝15Ω，电源内阻r＝R总－R－RL＝1Ω，A正确；当开关S接2时，电动机M两端的电压UM＝E－Ir－U＝0.8V，C错误；电动机对外功率未知，不能求出电动机的电阻，选项B错误；电源的效率η＝E－IrE＝2.8V3V＝93.3%，D正确。答案：AD考点四电源U­I图象和电阻U­I图象的应用电源U­I图象和电阻U­I图象的比较图象上的特征物理意义电源U­I图象电阻U­I图象图形图象表述的物理量变化关系电源的路端电压随电路电流的变化关系电阻中的电流随电阻两端电压的变化关系图线与坐标轴交点与纵轴交点表示电源电动势E，与横轴交点表示电源短路电流Er过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零图线上每一点坐标的乘积UI表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率图线上每一点对应的U、I比值表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同每一点对应的此值均等大，表示此电阻的大小图线的斜率的大小内电阻r电阻大小[题组训练]1．[电源U­I图象的理解]如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图象，下列结论正确的是()A．电源的电动势为6.0VB．电源的内阻为12ΩC．电源的短路电流为0.5AD．电流为0.3A时的外电阻是18Ω解析：U­I图象在纵轴上的截距等于电源的电动势，即E＝6.0V，因为该电源的U­I图象的纵轴坐标不是从零开始的，所示横轴上的截距0.5A并不是