2020高考物理一轮总复习 第八章 恒定电流 基础课2 电路的基本规律及应用课件 新人教版

第八章恒定电流电路的基本规律及应用栏目导航123板块一双基巩固板块二考点突破板块三素养培优双基巩固固双基、明易错、强化记忆板块一填一填|——知识体系一、电阻的串联、并联串联电路并联电路电路图电压U＝_______________U＝U1＝U2＝U3电流I＝I1＝I2＝I3I＝______________基本特点总电阻R总＝_______________1R总＝____________U1＋U2＋U3I1＋I2＋I3R1＋R2＋R31R1＋1R2＋1R3二、电动势和内阻1．电动势(1)定义：电源在内部移动电荷过程中，非静电力对电荷做的功与移动电荷的____________的比值．(2)定义式：__________，单位为V.(3)大小：电动势在数值上等于在电源内部____________把1C正电荷从负极移送到正极所做的功．2．内阻：电源内部导体的电阻．电荷量E＝Wq非静电力三、闭合电路的欧姆定律1．闭合电路的欧姆定律(1)内容：闭合电路里的电流跟电源的电动势成____________，跟内、外电阻之和成____________.(2)公式①I＝___________(只适用于纯电阻电路)；②E＝____________(适用于所有电路)．正比反比ER＋rU外＋Ir2．路端电压与外电阻的关系一般情况U＝IR＝ER＋r·R＝E1＋rR，当R增大时，U____________特殊情况(1)当外电路断路时，I＝0，U＝____________(2)当外电路短路时，I短＝_____，U＝0增大EEr判一判|——易混易错(1)电动势的大小反映了电源把电能转化为其他形式的能的本领强弱．()(2)电动势由电源中非静电力的特性决定，与电源的体积无关，与外电路无关．()(3)电动势等于电源的路端电压．()(4)电路中某电阻增大，该电阻的功率一定增大．()(5)闭合电路中外电阻越大，路端电压越大．()×√××√(6)在闭合电路中，外电阻越大，电源的输出功率越大．()(7)电源的输出功率越大，电源的效率越高．()(8)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．()(9)闭合电路中的短路电流无限大．()(10)电源U­I图象上某点纵、横坐标的乘积对应此时的输出功率．()××√×√记一记|——规律结论1．外电路任一处的一个电阻增大，总电阻增大，总电流减小，路端电压增大；外电路任一处的一个电阻减小，总电阻减小，总电流增大，路端电压减小．2．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．3．纯电阻电路，内、外电路阻值相等时电源的输出功率最大，Pm＝E24r；R1R2＝r2时输出功率相等．4．含电容器电路中，电路稳定时电容器是断路，电容器不是电路的组成部分，仅借用与之并联部分的电压．稳定时，与它串联的电阻是虚设，等效为导线．在电路变化时电容器有充、放电电流．考点突破记要点、练高分、考点通关板块二考点一闭合电路的动态分析问题——多维探究|记要点|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．(3)在如图所示分压电路中，滑动变阻器可视为由两段电阻构成，其中一段R并与用电器并联，另一段R串与并联部分串联．A、B两端的总电阻与R串的变化趋势一致．2．电路动态分析的常用“两法”(1)程序判断法：遵循“局部→整体→局部”的思路，按以下步骤分析(2)极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论．|明考向|考向一电阻变化引起的动态分析问题【例1】(多选)如图所示的电路，L1、L2、L3是3只小电灯，R是滑动变阻器，开始时，它的滑片P位于中点位置．当S闭合时，3只小电灯都发光．现使滑动变阻器的滑片P向右移动时，则小电灯L1、L2、L3的变化情况()A.L1变亮B．L2变亮C．L3变暗D．L1、L2、L3均变亮[解析]当滑动变阻器的滑片向右移动时，变阻器的有效电阻变大，导致外电路的总电阻增大，由闭合电路的欧姆定律I＝ER外＋r知，总电流I总减小，路端电压U路＝E－I总r将增大，因此，通过L1灯的电流IL1变小，L1灯变暗；U路＝UL1＋UL2，得L2灯两端的电压变大，L2灯变亮，而IL1＝IL2＋IL3，通过L1灯的电流IL1变小，通过L2灯的电流IL2变大，则通过L3灯的电流IL3变小，L3灯变暗．由以上分析可知，选项B、C正确．[答案]BC考向二电键变化引起的动态分析【例2】如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为R.L1和L2为相同的灯泡，每个灯泡的电阻和定值电阻阻值均为R.电压表为理想电表．K为单刀双掷开关，当开关由1位置掷到2位置时，下列说法中正确的()A.L1亮度不变，L2将变暗B．L1将变亮，L2将变暗C．电源内阻的发热功率将变小D．电压表示数将变小[解析]开关掷到位置1时，灯泡L1和L2并联，并联电阻R并＝R×RR＋R＝R2，电路总电阻R总＝R＋R＋R2＝5R2，干路电流I＝ER总＝2E5R，根据并联电路电流与电阻成反比可得流过灯泡L1和L2的电流相等，即I1＝I2＝E5R.开关掷到2位置，灯泡L1与定值电阻R串联，然后与灯泡L2并联，并联电阻为R并′＝R＋R×RR＋R＋R＝2R3，电路总电阻R总′＝R＋2R3＝5R3，干路电流I′＝ER总′＝3E5R，根据并联电路电流与电阻成反比可得流过灯泡L1的电流I1′＝I′×13＝E5R，流过灯泡L2的电流I2′＝I′×23＝2E5R.据此判断，开关由1位置掷到2位置，流过灯泡L1的电流大小不变，灯泡亮度不变，流过灯泡L2的电流变大，灯泡变亮，所以选项A、B错；总电流变大，电源内阻的发热功率(P＝I2R)变大，选项C错；总电流变大，内电压变大，路端电压变小，电压表示数变小，选项D对．[答案]D考向三含容电路的动态分析【例3】(多选)(2018届河南郑州第二次质量预测)如图所示的电路中，电表均为理想电表，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P向右移动至某一位置，与移动前相比，下列说法正确的是()A.电流表读数变小，电压表读数变大B．小灯泡L变亮C．电源的输出功率一定变大D．电容器所带的电荷量减少[解析]闭合开关，将滑动变阻器的滑片P向右滑动，滑动变阻器接入电路中的阻值减小，根据闭合电路欧姆定律，总电流增大，路端电压减小，电流表读数增大，小灯泡变亮，电压表读数减小，选项A错误，B正确；由于不知内阻与滑动变阻器接入电路中阻值的大小关系，故不能判断出电源输出功率的变化情况，选项C错误；由于小灯泡中电流增大，小灯泡两端电压增大，而路端电压减小，所以电容器两极板之间的电压一定减小，由C＝QU可知，电容器所带的电荷量Q减少，选项D正确．[答案]BD|反思总结|含电容器电路的分析技巧(1)确定电容器和哪个电阻并联，该电阻两端电压即为电容器两端电压．(2)当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时，此电路两端电压即为电容器两端电压．(3)当电容器与电源直接相连，则电容器两极板间电压即等于电源电动势．|练高分|1.(多选)如图所示电路中，电源内阻忽略不计．闭合开关，电压表示数为U，电流表示数为I；在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中()A．U先变大后变小B．I先变小后变大C．U与I比值先变大后变小D．U变化量与I变化量比值等于R3解析：选BC据题意，由于电源内阻不计，电压表的示数总是不变，故选项A错误；滑片滑动过程中，变阻器R1的等效阻值R1′先增大后减小，又R1′、R2两端总电压不变，且R2＋R1′＝UI，所以电流表示数先减小后增大，故选项B、C正确；由于电压表示数没有变化，故选项D错误．2.(2018届湖南五校高三联考)如图所示电路中，电源电动势E恒定，内阻r＝1Ω，两电表均为理想电表，定值电阻R3＝5Ω.当开关K断开与闭合时，ab段电路消耗的电功率相等．则下列说法正确的是()A．开关K断开时电源的效率比闭合时高B．电阻R1、R2可能分别为3Ω、6ΩC．开关K断开时电压表的示数一定小于开关K闭合时的示数D．开关K断开与闭合时，电压表示数变化量大小与电流表示数变化量大小之比一定等于1Ω解析：选A电源的效率η＝P外P总×100%＝I2R外I2R外＋R内×100%＝I2I21＋R内R外×100%，可知等效内阻确定时，外电阻越大，电源的效率越高，故选项A正确；据题意，开关K断开与闭合时，ab段电路消耗的电功率相等，开关K闭合时R2被短路，则有ER1＋R2＋R3＋r2(R1＋R2)＝ER1＋R3＋r2R1，将R1＝3Ω、R2＝6Ω代入，方程不成立，故选项B错误；开关K断开时外电路总电阻大于开关K闭合时外电路总电阻，则开关K断开时电路中电流较小，电源与R3分压较小，电压表的示数较大，故选项C错误；根据闭合电路欧姆定律得U＝E－I(R3＋r)，则电压表的示数变化量大小与电流表的示数变化量大小之比为ΔUΔI＝R3＋r＝6Ω，故选项D错误．3.如图所示，电源电动势为E，内阻为r，平行板电容器两金属板水平放置，开关S是闭合的，两板间一质量为m、电荷量为q的油滴恰好处于静止状态，G为灵敏电流计．则以下说法正确的是()A．在将滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，油滴向上加速运动，G中有从b到a的电流B．在将滑动变阻器滑片P向下移动的过程中，油滴向下加速运动，G中有从b到a的电流C．在将滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，油滴仍然静止，G中有从a到b的电流D．在将S断开后，油滴仍保持静止状态，G中无电流通过解析：选A滑片P向上移动，接入电路的电阻增大，总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可知，干路电流减小，因U＝E－I(r＋R1)，可知电容器极板间电压变大，油滴受到的静电力增大，油滴向上运动，极板间电压变大，说明电容器充电，G中电流方向从b到a，A正确，B、C错误；将S断开后，电容器放电，G中有电流，电压减小，静电力减小，油滴向下运动，D错误．考点二闭合电路的功率和效率问题——师生共研|记要点|1．电源的功率及效率问题任意电路：P总＝EI＝P出＋P内电源总功率纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝E2R＋r电源内部消耗的功率P内＝I2r＝P总－P出任意电路：P出＝UI＝P总－P内电源的输出功率纯电阻电路：P出＝I2R＝E2RR＋r2任意电路：η＝P出P总×100%＝UE×100%电源的效率纯电阻电路：η＝RR＋r×100%2.纯电阻电路中电源的输出功率P出与外电阻R的关系(1)表达式：P出＝I2R＝E2RR＋r2＝E2R－r2R＋4r(2)关系图象①如图所示图象可知：随着外电阻的增大，输出功率先增大后减小，即：a.当Rr时：R↑→P出↑b.当Rr时，R↑→P出↓②当R＝r时，输出功率最大，为Pm＝E24r.③P出Pm时，每个输出功率对应两个不同的外电阻R1和R2，且满足R1R2＝r2，因此需要注意题目可能出现多解的情况．|析典例|【例】(2019届西安模拟)如图所示，E＝8V，r＝2Ω，R1＝8Ω，R2为变阻器接入电路中的有效阻值，问：(1)要使变阻器获得的电功率最大，则R2的取值应是多大？这时R2的功率是多大？(2)要使R1得到的电功率最大，则R2的取值应是多大？R1的最大功率是多大？这时电源的效率是多大？(3)调节R2的阻值，能否使电源以最大的功率E24r输出？为什么？[解析](1)将R1和电源(E，r)等效为一新电源，则新电源的电动势E′＝E＝8V内阻r′＝r＋R1＝10Ω，且为定值利用电源的输出功率随外电阻变化的结论知，当R2＝r′＝10Ω时，R2有最大功率，即P2max＝E′24r′＝824×10W＝1.6W.(2)因R1是定值电阻，所以流过R1的电流越大，R1的功率就越大．当R2＝0时，电路中有最大电流，即Imax＝ER1＋r＝0.8AR1的最大功率P1max＝Imax2R1＝5.12W这时电源的效率η＝R1