2020版高考物理总复习 8 第2讲 电路的基本规律和应用课件 新人教版

必考部分第八章恒定电流第2讲电路的基本规律和应用基础·全面落实考点·深度研析素能·专项突破真题·实战演练基础·全面落实教材回扣基础自测一、电路的连接1．串、并联电路的特点电路特点串联电路并联电路电流I＝I1＝I2＝…＝InI＝I1R1＝I2R2＝…＝InRn电压U1R1＝U2R2＝…＝UnRnU1＝总电阻R总＝1R总＝功率分配P1R1＝P1R1＝P2R2＝…＝PnRnI1＋I2＋…＋InU2＝…＝UnR1＋R2＋…＋Rn1R1＋1R2＋…＋1RnP2R2＝…＝PnRn2.几个有用的结论(1)串联电路的总电阻电路中任意一个电阻，电路中任意一个电阻变大时，总电阻。(2)并联电路的总电阻电路中任意一个支路电阻，任意一个电阻变大时，总电阻。(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。大于变大小于变大之和二、闭合电路欧姆定律1．闭合电路(1)组成①电源内部是。②用电器、导线组成。(2)内、外电压的关系：E＝。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，跟内、外电路的电阻之和成。(2)公式：I＝(只适用于纯电阻电路)。内电路外电路U内＋U外正比反比ER＋r3．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EEr4.路端电压跟电流的关系(1)关系式：U＝。(2)用图象表示如图所示，其中纵轴截距为，横轴截距为，斜率的绝对值为。E－Ir电动势短路电流电源内阻(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。()×√√×√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0.5VB．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＝Wq得E＝2V，A项错误；电源的电动势与外电路无关，只由电源自身的性质决定，B项错误，C项正确；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，D项错误。答案C2．(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∶2B．2∶1C．1∶4D．4∶1解析由并联特点可知R1R2＝I2I1＝21，又由串联电路特点可得U1U2＝R1R2＝21，故B项正确。答案B3．(闭合电路欧姆定律)(多选)在如图所示的电路中，当电阻箱R的阻值增加时()A．R两端的电压将增大B．R两端的电压将减小C．通过R的电流将不变D．通过R的电流将减小解析R增大后，电路总电阻增大，即电路总电流减小，根据E＝U＋Ir可知路端电压增大，R1在干路，所以通过R1的电流减小，R1两端的电压减小，由于路端电压是增大的，所以并联电路两端电压增大，即R和R2两端电压增大，通过R2的电流增大，而总电流是减小的，故通过R的电流减小，A、D两项正确。答案AD4.(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＝ER外＋r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U2＝E－I(r＋R1)知，并联电路电压变大，电流表的示数增大，故C项错误；由I＝IA＋I灯，小电灯L通过的电流变小，小电灯变暗，故B项错误；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考点·深度研析核心考点分层突破考点1电路的动态分析考|点|速|通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】(多选)如图所示电路，电源内阻不能忽略，R1阻值小于变阻器的总电阻，初态滑片P位于变阻器的中点，P由中点向上移动到顶端的过程中()A．电源的内功率先减小后增大B．电源的效率先减小后增大C．电流表的示数先减小后增大D．电压表的示数先增大后减小解析因R1阻值小于变阻器的总电阻，则知在滑片P由中点向上移动的过程中，滑动变阻器与R1并联部分的总电阻R并先增大后减小，电路中总电流I总＝ER并＋R2＋R内先减小后增大，电源的内功率P内＝I2总R内先减小后增大，A项正确；电源的效率η＝I2总R并＋R2I2总R并＋R2＋R内＝R并＋R2R并＋R2＋R内＝11＋R内R并＋R2先增大后减小，B项错误；在滑片P由中点向上移动到顶端的过程中，因R1与滑动变阻器上部分电阻之和逐渐减小，由“串反并同”可知，电流表的示数一直增大，C项错误；电压表的示数U＝R并＋R2R并＋R2＋R内E＝E1＋R内R并＋R2先增大后减小，D项正确。答案AD1．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、断使并联的用电器增多时，电路的总电阻减小。题|组|冲|关1.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。S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I′1＝I′×13＝E5R，流过灯泡L2的电流I′2＝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A、B两项错误；总电流变大，电源内阻的发热功率(P＝I2R)变大，C项错误；总电流变大，内电压变大，路端电压变小，电压表示数变小，D项正确。答案D2．(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考点2闭合电路的功率和效率问题考|点|速|通1．电源的输出功率P出＝I2R＝E2r＋R2·R＝E2RR－r2＋4Rr＝E2R－r2R＋4r如图所示。(1)当R＝r时，有最大输出功率Pmax＝E24r。(2)当P出＜Pmax时，每个输出功率值对应两个可能的外电阻阻值R1和R2，且r＝R1R2。(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．电源的效率任意电路：η＝P出P总×100%＝UIEI×100%＝UE×100%纯电阻电路：η＝I2RI2R＋r×100%＝RR＋r×100%＝11＋rR×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%。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＝E24R＝324×2W＝98W。(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′＝E2R0＋r2R0＝321.5＋0.52×1.5W＝278W。答案(1)2Ω98W(2)0278W闭合电路欧姆定律中的功率的最值问题1．定值电阻的功率：P定＝I2RR为定值电阻，P定只与电流有关系，当R外最大时，I最小，P定最小，当R外最小时，I最大，P定最大。2．电源的输出功率：当R外＝r时，P出功率最大，且Pm＝E24r。3．变化电阻的功率的最大值利用等效思想，把除变化电阻之外的其他的定值电阻等效成电源的内阻r′，则变化电阻的功率即为等效以后的电源的输出功率，即当R变＝r′时，P变有最大值。题|组|冲|关1．有一个电动势为3V、内阻为1Ω的电源。下列电阻与其连接后，使电阻的功率大于2W，且使该电源的效率大于50%的是()A．0.5ΩB．1ΩC．1.5ΩD．2Ω解析由闭合电路欧姆定律得I＝ER＋r，电源效率η＝IRIR＋r×100%，电阻的功率P＝I2R。将四个选项代入分析得，只有C项符合题目要求，故C项正确。答案C2.(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，D项正确；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，B项错误；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，C项错误。答案AD考点3含电容器电路的分析和计算考|点|速|通1．电路简化把电容器所处的支路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上。2．电容器的电压(1)电容器两端的