【优化方案】2012高二物理-第2章直流电路本章优化总结课件-教科版

本章优化总结专题归纳整合知识网络构建章末综合检测本章优化总结知识网络构建专题归纳整合串并联电路和电功、电热1．公式选取的灵活性(1)计算电流，除了用I＝UR外，还经常用并联电路总电流和分电流的关系：I＝I1＋I2.(2)计算电压，除了用U＝IR外，还经常用串联电路总电压和分电压的关系：U＝U1＋U2.2．电功和电热(1)对纯电阻而言，电功等于电热：W＝Q＝UIt＝I2Rt＝U2Rt.(2)对非纯电阻电路(如电动机和电解槽)，由于电能除了转化为电热以外还同时转化为机械能或化学能等其他能，所以电功必然大于电热；WQ，这时电功只能用W＝UIt计算，电热只能用Q＝I2Rt计算，两式不能通用．无论串联、并联还是混联，总功率都等于各用电器的功率之和：P＝P1＋P2.实验表明，通过某种金属氧化物制成的均匀棒中的电流I跟电压U之间遵循I＝kU3的规律，其中U表示两端的电势差，k＝0.02A/V3.如图2－1所示，现将该棒与一个可变电阻器R串联在一起后，接在一个内阻可以忽略不计，电动势为6.0V的电源上．求：例1图2－1(1)当串联的可变电阻器阻值R多大时，电路中的电流为0.16A?(2)当串联的可变电阻器阻值R多大时，棒上消耗的电功率是电阻R上消耗电功率的1/5?【思路点拨】熟练掌握串并联电路的公式和功率的计算公式，是解决好本题的基础．【精讲精析】(1)由I＝kU3和I＝0.16A，可求得棒两端电压为2V，因此变阻器两端电压为4V，由欧姆定律得阻值为25Ω.(2)由于棒和变阻器是串联关系，电流相等，由P＝UI知，电压跟功率成正比，棒两端电压为1V，由I＝kU3得电流为0.02A，变阻器两端电压为5V，因此电阻为250Ω.【答案】(1)25Ω(2)250Ω闭合电路的分析与计算1．闭合电路欧姆定律研究闭合电路，主要物理量有E、r、R、I、U，前两个是常量，后三个是变量．闭合电路欧姆定律的表达形式有：(1)E＝U外＋U内(2)I＝ER＋r(I、R间关系)(3)U＝E－Ir(U、I间关系)(4)U＝RR＋rE(U、R间关系)从(3)式看出：当外电路断开时(I＝0)，路端电压等于电动势．当外电路短路时(R＝0，因而U＝0)电流最大为Im＝E/r——短路电流．2．电源的功率和效率(1)功率：①电源的功率(电源的总功率)PE＝EI；②电源的输出功率P出＝UI③电源内部消耗的功率Pr＝I2r(2)电源的效率：η＝PPE＝UE，当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，为Pm＝E24r.3．变化电路的讨论讨论依据是：闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电路的电压关系、并联电路的电流关系．常用规律：(1)变化电阻本身和总电路变化规律相同；(2)总电路上R增大时总电流I减小，路端电压U增大；(3)和变化电阻有串联关系的看电流，即总电流减小时，该电阻的电流、电压都减小；(4)和变化电阻有并联关系的看电压，即路端电压增大时，该电阻的电流、电压都增大．4.闭合电路的U－I图像图2－2中a为电源的U－I图像；b为外电阻的U－I图像．两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率；a的斜率的绝对值表示内阻大小；b的斜率的绝对值表示外电阻的大小；当两个斜率相等时(即内、外电阻相等时)图中矩形面积最大，即输出功率最大．图2－2如图2－3电路中，电源E的电动势为3.2V，电阻R的阻值为30Ω，小灯泡L的额定电压为3.0V，额定功率为4.5W．当开关S接位置1时，电压表读数为3V，那么当开关S接到2时，小灯泡L的发光情况是()例2图2－3A．很暗，甚至不亮B．正常发光C．比正常发光略亮D．有可能被烧坏【思路点拨】小灯泡能否正常发光，关键是看灯泡上的实际功率的大小．【精讲精析】当开关S接1时，回路中电流为I＝UR＝330A＝0.1A.由闭合电路的欧姆定律E＝IR＋Ir，得电源内阻为r＝EI－R＝3.20.1Ω－30Ω＝2Ω.开关S接2时，电路中的电流为I′＝Er＋RL，RL为灯泡的电阻，RL＝U2LPL＝3.024.5Ω＝2Ω，所以I′＝0.8A.灯泡的实际功率P＝I′2·RL＝1.28W＜4.5W.【答案】A电阻的测量1．伏安法原理是欧姆定律．用电流表与电压表测出电阻的电流，根据R＝UI即可求得．2．替代法将待测电压表或电流表看成是一个电阻，与另一个电流表串联，同时使用一个单刀双掷开关，将开关接到一个电阻箱．使待测电表与电阻箱先后与另一电流表串联．调节电阻箱使两次电流表示数不变，则电阻箱的读数应等于电表的内阻．此法对电流表、电压表均可．电路如图2－4所示．图2－43．半偏法电路如图2－5所示，测电压表内阻时，用图甲；测电流表内阻用图乙．图2－5主要步骤：(1)将电阻箱调为0，移动滑动变阻器使电表满偏，不再移动其触头．(2)调节电阻箱，使电表示数变为原来的一半，则电阻箱示数等于电表的内阻．4．多用电表法(粗测)选用多用电表的欧姆挡直接测量即可．一阻值约为30kΩ的电阻R，欲用伏安法较准确地测出它的阻值，备选器材有：A．电源(E＝16V，r＝2Ω)B．电源(E＝3V，r＝0.5Ω)C．电压表(量程0～15V，内阻50kΩ)D．电压表(量程0～3V，内阻10kΩ)E．电流表(量程0～500μA，内阻500Ω)F．电流表(量程0～1mA，内阻250Ω)G．滑动变阻器(阻值0～200Ω)H．开关一只，导线若干(1)从上面器材中选出合适的器材________(用字母表示)．(2)画出实验电路图．例3【思路点拨】先估算电路中的电流或待测电阻两端的电压，然后选择合适的器材；根据Rx与电源内阻、滑动变阻器阻值之间的关系，选择合适的测量电路．【精讲精析】(1)先估算最大电流若选A电源，IA≈EAR＝16V30×103Ω≈0.53mA若选B电源，IB≈EBR＝3V30×103Ω＝0.1mAIB使电流表不能达到满刻度的一半，电流表读数误差较大，所以选A电源．由A电源的电动势可知电压表选C.为了多读几组电压和电流值，应选用滑动变阻器G.开关、导线必不可少，故选H.为了使多数电流值在满刻度的13～23之间，应选电流表E.故选择的器材为A、C、E、G、H.(2)由于R≫RA，故选择电流表内接法．又因为被测电阻远大于滑动变阻器的总阻值，若把变阻器接成限流电路，改变其阻值时几乎对电路无影响，故变阻器应接成分压式．实验电路如图2－6所示．图2－6【答案】(1)ACEGH(2)如图2－6所示【规律总结】选择电路和器材的基本原则是：①安全：不能损坏实验器材．②精确：尽可能减小实验误差．③方便：在保证实验正常进行的前提下，选用的电路和器材应便于操作，读得的实验数据便于处理．电路故障的判断1．故障特点(1)断路特点：电路中发生断路，表现为电源电压不为零而电流为零．若外电路中无用电器的任意两点间电压不为零，则这两点间有断点，而这两点与电源连接部分无断点．(2)短路特点：电路中发生短路，表现为有电流通过电路而电压为零．2．故障的分析方法这类题目要从已知条件出发，进行严密的推理，找出故障的原因．具体分为两种方法：(1)仪器检测法：①断点故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中有断点．②短路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表示数为零，则该电路被短路；若电压表示数不为零，则该电路没有被短路或不完全被短路．(2)假设法：已知电路发生某种故障，寻求故障发生在何处时，可将整个电路划分为若干部分，然后假设某部分电路发生故障，运用欧姆定律进行正向推理，推理结果若与题述物理现象不符合，则故障不是发生在这部分电路．若推理结果与题述物理现象符合，则故障可能发生在这部分电路．用此方法，直到找出发生故障的全部可能为止．如图2－7所示的电路中，闭合开关S后，灯泡L1、L2都发光．后来由于某种故障使灯L2突然变亮(未烧坏)，电压表的读数增大，由此可推断，这故障可能是()A．电阻R1断路B．电阻R2短路C．灯L1两接线柱间短路D．电阻R2断路例4图2－7【思路点拨】根据题设条件，电路中的某种故障产生两个后果：一是灯L2突然变亮；二是电压表的读数增大．只有符合这两个条件的故障才是可能的故障．【精讲精析】因为电压表的读数增大，所以路端电压增大，电源内阻上的电压减小，说明总电流减小，电路总电阻增大．若电阻R1断路，会导致总电阻增大，总电流减小，而此时灯L2两端的电压会减小，致使灯L2变暗，故选项A错．若电阻R2短路，灯L2将不亮，选项B错．若灯L1两接线柱间短路，电路的总电阻减小，总电流增大，电压表的读数减小，不符合题意，选项C也错．若电阻R2断路，电路的总电阻增大，总电流减小，电压表的读数增大，符合题意．而总电流减小，导致内电压和灯L1、R1并联部分电压减小，灯L2两端电压增大，灯L2变亮．故选项D正确．【答案】D【规律总结】电路故障的出现有多种可能，可采用提出某种可能，据此进行推理，看结论是否与题设条件相符，这是物理学中重要的思维方法．