物理-人教版-一輪復(fù)習(xí)-22版:第2講 閉合電路歐姆定律(創(chuàng)新設(shè)計(jì))-第八章 恒定電流-課件_第1頁
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文檔簡介

第2講閉合電路歐姆定律第八章

恒定電流一、串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)1.特點(diǎn)對(duì)比

串聯(lián)并聯(lián)電流I=I1=I2=…=InI=______________________電壓U=U1+U2+…+UnU=______________________電阻R=R1+R2+…+RnI1+I(xiàn)2+…+I(xiàn)nU1=U2=…=Un2.幾個(gè)常用的推論(1)串聯(lián)電路的總電阻______其中任一部分電路的總電阻。(2)并聯(lián)電路的總電阻______其中任一支路的總電阻,且小于其中最小的電阻。(3)無論電阻怎樣連接,每一段電路的總耗電功率P總是等于各個(gè)電阻耗電功率之和。(4)無論電路是串聯(lián)還是并聯(lián),電路中任意一個(gè)電阻變大時(shí),電路的總電阻變大。大于小于B 【自測(cè)1】

一個(gè)量程為0~150V的電壓表,內(nèi)阻為20kΩ,把它與一個(gè)大電阻串聯(lián)后接在110V電路的兩端,電壓表的讀數(shù)是5V。這個(gè)外接電阻是(

) A.240Ω B.420kΩ C.240kΩ

D.420Ω二、電源閉合電路的歐姆定律1.電源②物理含義:電動(dòng)勢(shì)表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成______本領(lǐng)的大小,在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓。(2)內(nèi)阻:電源內(nèi)部導(dǎo)體的電阻。電能2.閉合電路歐姆定律(1)內(nèi)容:閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成______,跟內(nèi)、外電阻之和成______。正比反比①電勢(shì)降落表達(dá)式:E=U外+U內(nèi)或E=U外+______。②功率表達(dá)式:IE=IU+I(xiàn)2r。Ir3.路端電壓與外電阻的關(guān)系C 【自測(cè)2】

電源的電動(dòng)勢(shì)為4.5V、外電阻為4.0Ω時(shí),路端電壓為4.0V,若在外電路中分別并聯(lián)一個(gè)6.0Ω的電阻和串聯(lián)一個(gè)6.0Ω的電阻,則兩種情況下的路端電壓分別約為(

) A.4.3V

3.72V

B.3.73V

4.3V C.3.72V

4.3V D.4.2V

3.73V三、電路中的功率1.電源的總功率(1)任意電路:P總=______=________+I(xiàn)U內(nèi)=P出+P內(nèi)。(2)純電阻電路:P總=_______IEIU外I2(R+r)

2.電源內(nèi)部消耗的功率 P內(nèi)=______=IU內(nèi)=P總-P出。I2r3.電源的輸出功率 (1)任意電路:P出=______=IE-I2r=P總-P內(nèi)。(3)純電阻電路中輸出功率隨R的變化關(guān)系IU【自測(cè)3】

(2020·北京市密云區(qū)第一次測(cè)試)如圖1所示,R為變阻箱,電壓表為理想電壓表,電源電動(dòng)勢(shì)E=6V,當(dāng)變阻箱阻值為R=4Ω時(shí),閉合開關(guān)后,電壓表讀數(shù)U=4V,求:(1)電路中的電流I和電源內(nèi)阻r;(2)電源的輸出功率P和效率η;(3)試推導(dǎo)說明當(dāng)R為多大時(shí),電源的輸出功率最大。圖1答案(1)1A

(2)4W

66.67%

(3)見解析(2)電源的輸出功率P輸=I0U=1×4W=4W(3)電源的輸出功率為研透命題點(diǎn)命題點(diǎn)二電路中的功率及效率問題命題點(diǎn)一電路的動(dòng)態(tài)分析命題點(diǎn)三對(duì)電源U-I圖線的理解和應(yīng)用命題點(diǎn)四含電容器電路的分析命題點(diǎn)五電路故障分析命題點(diǎn)一電路的動(dòng)態(tài)分析1.動(dòng)態(tài)電路的特點(diǎn)

斷開或閉合開關(guān)、滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)、電阻增大或減小,導(dǎo)致電路電壓、電流、功率等的變化。2.電路動(dòng)態(tài)分析的兩種方法(2)極限法:即因滑動(dòng)變阻器滑片滑動(dòng)引起的電路變化問題,可將滑動(dòng)變阻器的滑片分別滑至兩個(gè)極端去討論。【例1】

(多選)(2020·江蘇蘇北四市第一次調(diào)研)智能手機(jī)屏幕的光線過強(qiáng)會(huì)對(duì)眼睛有害,因此手機(jī)都有一項(xiàng)可以調(diào)節(jié)亮度的功能,該功能既可以自動(dòng)調(diào)節(jié),也可以手動(dòng)調(diào)節(jié)。某興趣小組為了模擬該功能,設(shè)計(jì)了如圖2所示的電路。閉合開關(guān),下列說法正確的是(

)A.僅光照變強(qiáng),小燈泡變亮B.僅光照變?nèi)?,小燈泡變亮C.僅將滑片向a端滑動(dòng),小燈泡變亮D.僅將滑片向b端滑動(dòng),小燈泡變亮圖2AC 解析僅光照變強(qiáng),光敏電阻的阻值變小,則總電阻變小,由閉合電路歐姆定律可知總電流增大,燈泡的功率變大,燈泡變亮,A正確;同理分析,僅光照變?nèi)?,燈泡變暗,B錯(cuò)誤;僅將滑片向a端滑動(dòng),接入電路的有效阻值變小,則總電阻變小,總電流增大,燈泡的功率變大,燈泡變亮,C正確;同理分析,僅將滑片向b端滑動(dòng),燈泡變暗,D錯(cuò)誤。BC 【變式1】

(多選)[2020·陜西渭南市教學(xué)質(zhì)量檢測(cè)(Ⅰ)]如圖3所示,電流表示數(shù)為I,電壓表示數(shù)為U,定值電阻R2消耗的功率為P,電容器C所帶的電荷量為Q,電源內(nèi)阻不能忽略。當(dāng)變阻器滑動(dòng)觸頭向右緩慢滑動(dòng)時(shí),下列說法正確的是(

)A.U增大、I減小

B.U減小、I增大 C.P增大、Q減小

D.P、Q均減小圖3解析當(dāng)變阻器滑動(dòng)觸頭向右緩慢滑動(dòng)時(shí),接入電路中的電阻減小,總電阻變小,總電流變大,內(nèi)電壓變大,由路端電壓U=E-Ir知U變小,電壓表示數(shù)減小,電流表示數(shù)增大,R2兩端電壓增大,功率P增大,電容器與變阻器并聯(lián),所以電容器兩端電壓減小,由公式Q=CU可知,電荷量減小,故B、C正確。命題點(diǎn)二電路中的功率及效率問題3.電源的最大輸出功率(純電阻電路)P出與外電阻R的函數(shù)關(guān)系可用如圖所示圖象表示,由圖象可以看出:【例2】

如圖4所示,E=8V,r=2Ω,R1=8Ω,R2為變阻器接入電路中的有效阻值,問:解析(1)將R1和電源等效為一新電源,則新電源的電動(dòng)勢(shì)E′=E=8V,內(nèi)阻r′=r+R1=10Ω,且為定值。利用電源的輸出功率隨外電阻變化的結(jié)論知,當(dāng)R2=r′=10Ω時(shí),R2有最大功率,圖4(2)因R1是定值電阻,所以流過R1的電流越大,R1的功率就越大。答案(1)10Ω

1.6W

(2)0

5.12W

80%(3)不能理由見解析【變式2】(多選)如圖5所示,電源電動(dòng)勢(shì)E=6V,小燈泡L的規(guī)格為“3V

0.9W”,開關(guān)S接1,當(dāng)滑動(dòng)變阻器調(diào)到R=8Ω時(shí),小燈泡L正常發(fā)光,現(xiàn)將開關(guān)S接2,小燈泡L和電動(dòng)機(jī)M均正常工作,已知電動(dòng)機(jī)的線圈電阻R0=2Ω。則(

)A.電源內(nèi)阻為2ΩB.電動(dòng)機(jī)正常工作的電壓為3VC.電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為0.54W,其效率為75%D.電源的效率約為75%圖5AC 當(dāng)開關(guān)S接2時(shí),燈泡正常發(fā)光,電路中的電流與開關(guān)S接1時(shí)的電流相同,所以電動(dòng)機(jī)的正常工作電壓U機(jī)=E-I(RL+r)=2.4V,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;電動(dòng)機(jī)的輸入功率P入=U機(jī)I=0.72W,而它的熱功率P熱=I2R0=0.18W,則它輸出的機(jī)械功率P機(jī)出=P入-P熱=0.54W,命題點(diǎn)三對(duì)電源U-I圖線的理解和應(yīng)用電源的U-I圖象與電阻的U-I圖象比較

電源U-I圖象電阻U-I圖象圖形物理意義電源的路端電壓隨電路中電流的變化關(guān)系電阻兩端的電壓隨電阻中電流的變化關(guān)系【例3】

(2020·安徽安慶市期末質(zhì)量監(jiān)測(cè))某一電源的路端電壓與電流的關(guān)系和電阻R1、R2的電壓與電流的關(guān)系圖如圖6所示。用此電源和電阻R1、R2組成電路。R1、R2可以同時(shí)接入電路,也可以單獨(dú)接入電路。為使電源輸出功率最大,可采用的接法是(

)A.將R1單獨(dú)接到電源兩端B.將R1、R2并聯(lián)后接到電源兩端C.將R1、R2串聯(lián)后接到電源兩端D.將R2單獨(dú)接到電源兩端圖6A 解析根據(jù)閉合電路歐姆定律U=E-Ir知,I=0時(shí),U=E,圖象的斜率的絕對(duì)值等于r,則由電源的U-I圖線得到:電源的電動(dòng)勢(shì)為E=3V,內(nèi)阻為r=0.5Ω。由電阻的伏安特性曲線求出R1=0.5Ω、R2=1Ω。R1單獨(dú)接到電源兩端時(shí),兩圖線的交點(diǎn)表示電路的工作狀態(tài),可知,電路中的電流為3A,路端電壓為1.5V,則電源的輸出功率為P出1=1.5V×3A=4.5W;R2單獨(dú)接到電源兩端輸出功率為P出2=2V×2A=4W。所以將R1單獨(dú)接到電源兩端時(shí)電源的輸出功率最大,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤?!咀兪?】

[2020·北京市朝陽區(qū)4月測(cè)試(A)]如圖7所示的電路中,R1為定值電阻,R2為滑動(dòng)變阻器,各電表均為理想電表。在a、b兩點(diǎn)間接入一個(gè)內(nèi)阻不可忽略的電源后,調(diào)節(jié)R2。關(guān)于電壓表V1、V2的示數(shù)隨電流表A示數(shù)變化的圖象,下列說法正確的是(

)圖7A.只有圖①是合理的

B.只有圖②是合理的C.只有圖③是合理的

D.圖①、③是合理的C 解析設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,根據(jù)串聯(lián)電路分壓原理得E=Ir+I(xiàn)(R1+R2)=I(r+R1)+U2U1=IR1整理得U2=-(R1+r)I+EU1=R1I根據(jù)U-I圖象得k1=R1k2=-(R1+r)可得電壓表U2的U-I圖象的斜率絕對(duì)值大于U1的U-I

圖象的斜率,故A、B、D錯(cuò)誤,C正確。命題點(diǎn)四含電容器電路的分析1.電路簡化

在恒定的直流電路中,把電容器所在的支路視為斷路,簡化電路時(shí)可以去掉,求電荷量時(shí)再在相應(yīng)位置補(bǔ)上。2.電容器的電壓 (1)電容器兩端的電壓等于與之并聯(lián)的電阻兩端的電壓。 (2)電容器所在的支路中沒有電流,與之串聯(lián)的電阻無電壓,相當(dāng)于導(dǎo)線。3.電容器的電荷量及變化(1)利用Q=CU計(jì)算電容器初、末狀態(tài)所帶的電荷量Q1和Q2。(2)如果變化前后極板帶電的電性相同,通過所連導(dǎo)線的電荷量為|Q1-Q2|。(3)如果變化前后極板帶電的電性相反,通過所連導(dǎo)線的電荷量為Q1+Q2?!纠?】

(2020·全國卷Ⅰ,17)圖8(a)所示的電路中,K與L間接一智能電源,用以控制電容器C兩端的電壓UC。如果UC隨時(shí)間t的變化如圖(b)所示,則下列描述電阻R兩端電壓UR隨時(shí)間t變化的圖象中,正確的是(

)圖8A解析由圖(b)可知,在0~1s時(shí)間內(nèi),電容器兩極板之間電壓為零,說明電容器沒有充放電,電路中沒有電流,根據(jù)歐姆定律可知電阻R兩端電壓為零;在2~3s時(shí)間內(nèi),電容器兩極板之間電壓恒定且不為零,說明電容器帶電荷量不變,電路中沒有電流,電阻R兩端電壓為零;在3~5s時(shí)間內(nèi),電容器兩極板之間電壓均勻減小,說明電容器均勻放電,則電路中有反方向恒定電流,且電流小于充電電流,電阻R兩端電壓反向恒定,且電壓小于充電時(shí)兩端電壓,所以電阻R兩端電壓UR隨時(shí)間t變化的圖象正確的是A。【變式4】

阻值相等的四個(gè)電阻、電容器C及電池E(內(nèi)阻可忽略)連接成如圖9所示電路。開關(guān)S斷開且電流穩(wěn)定時(shí),C所帶的電荷量為Q1;閉合開關(guān)S,電流再次穩(wěn)定后,C所帶的電荷量為Q2。Q1與Q2的比值為(

)圖9C解析S斷開時(shí)等效電路如圖甲所示,甲S閉合時(shí)等效電路如圖乙所示,乙【變式5】

(2020·河南省頂尖名校4月聯(lián)考)如圖10所示,電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r。電路中的R2、R3分別為總阻值一定的滑動(dòng)變阻器,R0為定值電阻,R1為光敏電阻(其電阻隨光照強(qiáng)度增大而減小)。當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí),電容器中一帶電微粒恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法中正確的是(

)A.只逐漸增大R1的光照強(qiáng)度,電阻R0消耗的電功率變大,電阻R3中有向上的電流B.只調(diào)節(jié)電阻R3的滑動(dòng)端P2向上端移動(dòng)時(shí),電源消耗的功率變大,電阻R3中有向上的電流C.只調(diào)節(jié)電阻R2的滑動(dòng)端P1向下端移動(dòng)時(shí),電壓表示數(shù)變大,帶電微粒向下運(yùn)動(dòng)D.若斷開開關(guān)S,電容器所帶電荷量變大,帶電微粒向上運(yùn)動(dòng)圖10A解析逐漸增大R1的光照強(qiáng)度,R1的電阻減小,回路總電阻減小,回路總電流增大,根據(jù)P=UI=I2R可知R0上消耗的電功率變大,恒定電路中電容器所在支路相當(dāng)于斷路,滑動(dòng)R3的滑片不改變電路通電情況,不會(huì)發(fā)生任何變化,故B錯(cuò)誤;調(diào)節(jié)R2的滑動(dòng)端向下移動(dòng)時(shí),回路總電阻不發(fā)生變化,電壓表測(cè)的路端電壓也不發(fā)生變化,示數(shù)不變,但是電容器兩端分得的電壓增大,電場(chǎng)強(qiáng)度增大,電場(chǎng)力大于重力,帶電微粒向上運(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)誤;若斷開開關(guān)S,則電容器在與R2、R3組成的電路中放電,電荷量減少,電壓減小,電場(chǎng)力減小,帶電微粒向下運(yùn)動(dòng),故D錯(cuò)誤。命題點(diǎn)五電路故障分析1.故障特點(diǎn) (1)斷路特點(diǎn):表現(xiàn)為路端電壓不為零而電流為零。 (2)短路特點(diǎn):用電器或電阻發(fā)生短路,表現(xiàn)為

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