【創(chuàng)新導(dǎo)學(xué)案】高考物理總復(fù)習(xí)配套課件：7-2 電路 電路的基本規(guī)律

第2講電路電路的根本規(guī)律知識點(diǎn)一電阻的串聯(lián)、并聯(lián)[想一想]把兩個燈泡串聯(lián)接入電路與并聯(lián)接入電路相比較，它們的亮度有何變化？【提示】燈泡并聯(lián)接入電路時比串聯(lián)接入電路時亮度亮。[記一記]1．串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)電路特點(diǎn)串聯(lián)電路并聯(lián)電路電流I＝I1＝I2＝…＝InI＝

I1R1＝I2R2＝…＝InRn電壓U1＝總電阻R總＝功率分配P1R1＝P2R2＝…＝PnRnI1＋I(xiàn)2＋…＋I(xiàn)nU2＝…＝UnR1＋R2＋…＋Rn2.幾個有用的結(jié)論(1)串聯(lián)電路的總電阻

電路中任意一個電阻，電路中任意一個電阻變大時，總電阻

。(2)并聯(lián)電路的總電阻

電路中任意一個電阻，任意一個電阻變大時，總電阻

。(3)某電路中無論電阻怎樣連接，該電路消耗的電功率P總等于各個電阻消耗的電功率之和。大于變大小于變大[試一試]1．一個T型電路如以下圖所示，電路中的電阻R1＝10Ω，R2＝120Ω，R3＝40Ω。另有一測試電源，電動勢為100V，內(nèi)阻忽略不計(jì)。那么()A．當(dāng)cd端短路時，ab之間的等效電阻是50ΩB．當(dāng)ab端短路時，cd之間的等效電阻是40ΩC．當(dāng)ab兩端接通測試電源時，cd兩端的電壓為80VD．當(dāng)cd兩端接通測試電源時，ab兩端的電壓為80V【答案】

C知識點(diǎn)二局部電路歐姆定律[想一想]有a、b、c、d四個電阻，它們的I-U關(guān)系如下圖，其中電阻最小的是哪一個？【提示】a[記一記]1．內(nèi)容導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的

成正比，跟導(dǎo)體的

成反比。2．表達(dá)式_________。3．適用范圍(1)金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電(對氣體導(dǎo)電不適用)。(2)純電阻電路(不含電動機(jī)、電解槽等的電路)。4．導(dǎo)體的伏安特性曲線(1)I-U圖線：電壓電阻以為縱軸，為橫軸所畫出的導(dǎo)體上的電流隨電壓的變化曲線稱為I-U圖線，如下圖。(2)比較電阻的大?。簣D線的斜率，圖中R1R2。(3)線性元件：伏安特性曲線是的電學(xué)元件，適用歐姆定律。(4)非線性元件：伏安特性曲線為的電學(xué)元件，不適用歐姆定律。電流電壓＞直線曲線[試一試]2．一只標(biāo)有“220V60W〞的白熾燈泡，加上的電壓U由零逐漸增大到200V。在此過程中，電壓U和電流I的關(guān)系可用圖線表示。在如下圖的四個圖線中，肯定不符合實(shí)際的是()【解析】

由電阻的定義式R＝U/I知：在U-I圖像上，某一點(diǎn)的縱坐標(biāo)U和該點(diǎn)的橫坐標(biāo)I的比值U/I就對應(yīng)著電阻值R。由于白熾燈泡鎢絲的電阻會隨溫度的升高而增大，當(dāng)白熾燈上加的電壓從零逐漸增大到220V時，燈絲的溫度不斷升高，電阻將不斷增大，A圖像表示U/I為一定值，說明電阻不變，不符合要求；C圖像上各點(diǎn)的U/I值隨U的增大而減小，也不符合實(shí)際；D圖像中的U/I的值開始隨U的增大而增大，后來隨U的增大而減小，也不符合實(shí)際；只有B圖像中U/I的值隨U的增大而變大，符合實(shí)際，應(yīng)選A、C、D。【答案】

ACD知識點(diǎn)三閉合電路歐姆定律[想一想]一太陽能電池板，測得它的開路電壓為800mV，短路電流為40mA，假設(shè)將該電池板與一阻值為20Ω的電阻連成一閉合電路，那么它的路端電壓是多少？[記一記]1．閉合電路(1)組成(2)內(nèi)、外電壓的關(guān)系：E＝

。2．閉合電路歐姆定律(1)內(nèi)容：閉合電路里的電流跟電源的電動勢成

，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成

。(2)公式：I＝

(只適用于純電阻電路)。內(nèi)電路外電路U內(nèi)＋U外正比反比3．路端電壓與外電阻的關(guān)系增大E4.路端電壓跟電流的關(guān)系(1)關(guān)系式：U＝。(2)用圖像表示如下圖，其中縱軸截距為，橫軸截距為，斜率的絕對值為。E－Ir電動勢短路電流內(nèi)阻[試一試]3．以下關(guān)于電動勢的說法正確的選項(xiàng)是()A．電源的電動勢跟電源內(nèi)非靜電力做的功成正比，跟通過的電荷量成反比B．電動勢的單位跟電壓的單位相同，所以電動勢就是兩極間的電壓C．非靜電力做的功越多，電動勢就越大D．E＝只是電動勢的定義式而非決定式，電動勢的大小是由電源內(nèi)非靜電力的特性決定的【解析】

電動勢的定義式E＝中，E與W、q無關(guān)，E反映的是電源的屬性，由電源內(nèi)部非靜電力的特性決定，故A、C錯誤，D正確；電動勢的單位雖然與電壓單位相同，但兩者有本質(zhì)的不同，B錯誤?！敬鸢浮?/p>

D1．特點(diǎn)斷開或閉合開關(guān)，滑動變阻器的滑片移動、電阻增大或減小導(dǎo)致電路電壓、電流、功率等的變化。2．思維流程【解題探究】

試分析S斷開后電路的變化：(1)總電阻

；(2)總電流

；(3)路端電壓

?！咀灾鹘獯稹?/p>

_________________________________________________________________________________________________________【答案】

B增大減小增大【總結(jié)提升】

電路動態(tài)分析的一般步驟(1)明確局部電路變化時所引起的局部電路電阻的變化。(2)根據(jù)局部電路電阻的變化，確定電路的外電阻R外總?cè)绾巫兓?3)根據(jù)閉合電路歐姆定律I總＝，確定電路的總電流如何變化。(4)由U內(nèi)＝I總r確定電源的內(nèi)電壓如何變化。(5)由U＝E－U內(nèi)確定路端電壓如何變化。(6)確定支路兩端的電壓及通過各支路的電流如何變化。變式訓(xùn)練1(2021·江蘇單科)在輸液時，藥液有時會從針口流出體外，為了及時發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)了一種報(bào)警裝置，電路如圖所示。M是貼在針口處的傳感器，接觸到藥液時其電阻RM發(fā)生變化，導(dǎo)致S兩端電壓U增大，裝置發(fā)出警報(bào)，此時()A．RM變大，且R越大，U增大越明顯B．RM變大，且R越小，U增大越明顯C．RM變小，且R越大，U增大越明顯D．RM變小，且R越小，U增大越明顯【答案】

C電路的功率和效率【例2】直流電路如下圖，在滑動變阻器的滑片P向右移動時，電源的()A．總功率一定減小B．效率一定增大C．內(nèi)部損耗功率一定減小D．輸出功率一定先增大后減小【解題探究】(1)當(dāng)外電阻增大時，試分析以下物理量如何變化：①電源總功率。②電源的內(nèi)部損耗功率。③電源的效率。減小減小增大(2)當(dāng)外電阻多大時，電源的輸出功率最大？【提示】

當(dāng)外電阻等于電源的內(nèi)阻時，輸出功率最大。【自主解答】

_________________________________________________________________________________________________________【答案】

ABC【總結(jié)提升】對閉合電路功率的兩點(diǎn)新認(rèn)識(1)閉合電路是一個能量轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。內(nèi)外電路將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，EI＝P內(nèi)＋P外就是能量守恒定律在閉合電路中的表達(dá)。(2)外電阻的阻值向接近內(nèi)阻的阻值方向變化時，電源的輸出功率變大。變式訓(xùn)練2電阻非線性變化的滑動變阻器R2接入圖甲的電路中，移動滑動變阻器觸頭改變接入電路中的長度x(x為圖中a與觸頭之間的距離)，定值電阻R1兩端的電壓U1與x間的關(guān)系如圖乙，a、b、c為滑動變阻器上等間距的三個點(diǎn)，當(dāng)觸頭從a移到b和從b移到c的這兩過程中，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．電流表A示數(shù)變化相等B．電壓表V2的示數(shù)變化不相等C．電阻R1的功率變化相等D．電源的輸出功率均不斷增大【解析】R1為定值電阻，由歐姆定律可知其兩端電壓與電流成正比，那么結(jié)合圖像中電壓均勻減小可知電流也均勻減小，選項(xiàng)A正確；由P1＝I2R1知電阻R1的功率與電流不滿足線性關(guān)系，那么在這兩個過程中R1的功率變化不相等，選項(xiàng)C錯誤；由U＝E－Ir知路端電壓與電流呈線性關(guān)系，即電壓表示數(shù)均勻變化，選項(xiàng)B錯誤；R1＋R2＝r時電源的輸出功率最大，題中外電阻變化的起始值未知，那么輸出功率的變化也不確定，選項(xiàng)D錯誤。【答案】A兩種圖線的比較【例3】電源的效率η定義為外電路電阻消耗的功率與電源的總功率之比。在測電源電動勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中得到的實(shí)驗(yàn)圖線如下圖，圖中U為路端電壓，I為干路電流，a、b為圖線上的兩點(diǎn)，相應(yīng)狀態(tài)下電源的效率分別為ηa、ηb。由圖可知ηa、ηb的值分別為()【解題探究】

(1)計(jì)算電源效率的表達(dá)式為

。(2)圖線上a、b兩個狀態(tài)對應(yīng)的效率取決于

?！咀灾鹘獯稹?/p>

_______________________________________________________________________________________________________【答案】

Da、b狀態(tài)的電壓Ua和Ub【總結(jié)提升】

U-I圖像的一般分析思路(1)明確縱、橫坐標(biāo)的物理意義。(2)明確圖像的截距、斜率及交點(diǎn)的意義。(3)找出圖線上對應(yīng)狀態(tài)的參量或關(guān)系式。(4)結(jié)合相關(guān)概念或規(guī)律進(jìn)行分析、計(jì)算。變式訓(xùn)練3如下圖，直線A是電源的路端電壓和電流的關(guān)系圖線，直線B、C分別是電阻R1、R2的兩端電壓與電流的關(guān)系圖線，假設(shè)將這兩個電阻分別接到該電源上，那么()A．R1接在電源上時，電源的效率高B．R2接在電源上時，電源的效率高C．R1接在電源上時，電源的輸出功率大D．電源的輸出功率一樣大【解析】

電源的效率

，由于UB＞UC，故R1接在電源上時，電源的效率高，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯誤；將電阻接在電源上，電阻的U-I圖像與電源兩端電壓與電流關(guān)系圖像的交點(diǎn)，表示將這個電阻接到此電源上的輸出電壓和電流，從圖像中只可看出電流的數(shù)值，由于圖線的斜率等于電阻的阻值，由圖像可知，R2與電源的內(nèi)阻相等，所以接在電源上時，R2比R1消耗功率大，故C、D錯?！敬鸢浮?/p>

A“等效電源法〞的應(yīng)用1.方法概述等效法是把復(fù)雜的物理現(xiàn)像、物理過程轉(zhuǎn)化為簡單的物理現(xiàn)像、物理過程來研究和處理的一種科學(xué)思想方法。2．常見類型(1)物理量的等效：如等效電阻、等效電源、等效長度、等效力等。(2)過程的等效：如平拋運(yùn)動可等效為水平方向的勻速直線運(yùn)動和豎直方向上的自由落體運(yùn)動。3．解題思路(1)分析所研究的問題是否屬于等效問題。(2)確定該問題屬于哪一類等效問題。(3)分析問題等效后的求解思路?！镜淅咳缦聢D，R1為定值電阻，R2為可變電阻，E為電源電動勢，r為電源內(nèi)電阻，以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．當(dāng)R2＝R1＋r時，R2上獲得最大功率B．當(dāng)R2＝R1＋r時，R1上獲得最大功率C．當(dāng)R2＝0時，R1上獲得最大功率D．當(dāng)R2＝0時，電源的輸出功率最大【深度剖析】在討論R2的電功率時，可將R1視為電源內(nèi)阻的一局部，即將原電路等效為外電阻R2與電動勢為E、內(nèi)阻為(R1＋r)的電源(等效電源)連成的閉合電路，如下圖，R2的電功率是等效電源的輸出功率，顯然當(dāng)R2＝R1＋r時，R2獲得的電功率最大，選項(xiàng)A正確。在討論R1的電功率時，由I＝及P1＝I2R1可知，R2＝0時，R1獲得的電功率最大，應(yīng)選項(xiàng)B錯誤，選項(xiàng)C正確。當(dāng)R1＋R2＝r時，電源的輸出功率最大，由于題目沒有給出R1和r的具體數(shù)值，所以當(dāng)R2＝0時，電源輸出功率并不一定最大，應(yīng)選項(xiàng)D錯誤?！敬鸢浮緼C【總結(jié)提升】“等效法〞解題的兩原那么(1)要有等效的依據(jù)，即等效后能經(jīng)得住物理規(guī)律的檢驗(yàn)。(2)能使問題簡化并且易于求解。變式訓(xùn)練如下圖，蓄電池的電動勢E＝6V，內(nèi)阻r＝2Ω，R1＝2Ω，R2為一可變電阻，那么R2為何值時，R2上消耗的功率最大？并求此時的最大功率值。【答案】

1Ω

2.25W1．如下圖是某電源的伏安特性曲線，那么以下結(jié)論正確的選項(xiàng)是()A．電源的電動勢為6.0VB．電源的短路電流為0.5AC．電流為0.2A時的外電阻是28.4ΩD．電源的內(nèi)阻為12Ω

【答案】

AC2．(2021·聊城模擬)如右圖所示，A為一穩(wěn)壓管，它的作用是保證DE兩端的電壓UDE恒定不變，當(dāng)流過穩(wěn)壓管的電流在5mA和40mA之間時，UDE就穩(wěn)定在10V，R2為一可變電阻，它的最小值為500Ω，最大值為無窮大(即斷路)。設(shè)電源電壓U＝20V，那么當(dāng)R2變化時，為使UDE穩(wěn)定在10V，R1可取以下幾個電阻值中的()A．100ΩB．200ΩC．300ΩD．4000Ω【解析】

R1兩端的電壓為10V，干路中最大的電流為40mA，解