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專題09 恒定電流 核心考點(diǎn) 考綱要求 歐姆定律 電阻定律 電阻的串聯(lián)、并聯(lián) 電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻 閉合電路的歐姆定律 電功率、焦耳定律 Ⅱ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅰ 考點(diǎn)1 閉合電路歐姆定律 一、電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻 1．電源：通過非靜電力做功使導(dǎo)體兩端存在持續(xù)電壓，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。 2．電動(dòng)勢 （1）定義：電動(dòng)勢在數(shù)值上等于非靜電力把1 C的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功。 （2）表達(dá)式：。 （3）物理意義：反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的本領(lǐng)大小的物理量。 注意：電動(dòng)勢由電源中非靜電力的特性決定，跟電源的體積無關(guān)，跟外電路無關(guān)。 （4）方向：電動(dòng)勢雖然是標(biāo)量，但為了研究電路中電勢分布的需要，規(guī)定由負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部指向正極的方向（即電勢升高的方向）為電動(dòng)勢的方向。 （5）電動(dòng)勢與電勢差的比較 電動(dòng)勢 電勢差 物理意義 反應(yīng)電源內(nèi)部非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的情況 反應(yīng)電路中電場力做功把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的情況 定義式 E=W/q W為電源的非靜電力把正電荷從電源內(nèi)部由負(fù)極移到正極所做的功 U=W/q W為電場力把電荷從電源外部由正極移到負(fù)極所做的功 量度式 E=IR+Ir=U外+U內(nèi) U=IR 測量 利用歐姆定律間接測量 利用電壓表測量 決定因素 與電源的性質(zhì)有關(guān) 與電源、電路中的用電器有關(guān) 特殊情況 當(dāng)電源斷開時(shí)，路段電壓值=電源的電動(dòng)勢 3．內(nèi)阻 電源內(nèi)部也是由導(dǎo)體組成的，也有電阻，叫做電源的內(nèi)阻，它是電源的另一重要參數(shù)。 注意：內(nèi)阻和電動(dòng)勢是電源的重要參數(shù)。 二、電源的功率和效率 1．電源的功率 （1）任意電路：P總=IE=IU外+IU內(nèi)=P出+P內(nèi)。 （2）純電阻電路：。 2．電源內(nèi)部消耗的功率：。 3．電源的輸出功率 （1）任意電路：P出=UI=EI–I2r=P總–P內(nèi)。 （2）純電阻電路：。 （3）輸出功率和外阻的關(guān)系 ①當(dāng)R=r時(shí)，電源的輸出功率最大，為。 ②當(dāng)R>r時(shí)，隨著R的增大，輸出功率越來越小。 ③當(dāng)R”、“=”或“<”）。 【答案】（1）一半 198 （2）并聯(lián) 2 （3）< 【解析】（1）先閉合開關(guān)S1，調(diào)節(jié)電位器R，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度：再閉合開關(guān)S2，保持R不變，調(diào)節(jié)電阻箱R′，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半，接著讀出此時(shí)R′的阻值為198 Ω。電流表半偏，流過電阻箱的電流與流過電流計(jì)的電流相等，并聯(lián)電壓相等，則電流表的內(nèi)阻為Rg=R′=198 Ω。 考點(diǎn)3 電路故障分析及含電容器電路分析 一、電路故障分析 1．故障特點(diǎn) （1）斷路特點(diǎn)：表現(xiàn)為電源電壓不為零而電流為零；如果外電路中兩點(diǎn)間的電壓不為零而電流為零，則說明這兩點(diǎn)間有斷點(diǎn)，而這兩點(diǎn)與電源的連接部分沒有斷點(diǎn)。 （2）短路特點(diǎn)：用電器或電阻發(fā)生短路，表現(xiàn)為有電流通過電路但它兩端的電壓為零。 2．檢查方法 （1）電壓表檢測：如果電壓表示數(shù)為零，則說明可能在并聯(lián)路段之外有斷路，或并聯(lián)路段短路。 （2）電流表檢測：當(dāng)電路中接有電源時(shí)，可用電流表測量各部分電路上的電流，通過對(duì)電流值的分析，可以確定故障的位置。在運(yùn)用電流表檢測時(shí)，一定要注意電流表的極性和量程。 （3）歐姆表檢測：當(dāng)測量值很大時(shí)，表示該處是斷路，當(dāng)測量值很小或?yàn)榱銜r(shí)，表示該處是短路。在運(yùn)用歐姆表檢測時(shí)，電路一定要切斷電源。 （4）假設(shè)法：將整個(gè)電路劃分為若干部分，然后逐一假設(shè)某部分電路發(fā)生某種故障，運(yùn)用閉合電路或部分電路的歐姆定律進(jìn)行推理。 二、電容器電路分析 在直流電路中，當(dāng)電容器充、放電時(shí)，電路里有充、放電電流，一旦電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，電容器在電路中就相當(dāng)于一個(gè)阻值無窮大的元件，在電容器處電路可看作是斷路，簡化電路時(shí)可去掉它，簡化后若要求電容器所帶電荷量時(shí)，可接在相應(yīng)的位置上，分析和計(jì)算含有電容器的直流電路時(shí)，需注意以下幾點(diǎn)： 1．電路穩(wěn)定后，由于電容器所在支路無電流通過，所以在此支路中的電阻上無電壓降。因此，電容器兩極間的電壓就等于該支路兩端的電壓。 2．當(dāng)電容器和電阻并聯(lián)后接入電路時(shí)，電容器兩極間的電壓與其并聯(lián)電阻兩端的電壓相等。 3．電路的電流、電壓變化時(shí)，將會(huì)引起電容器的充（放）電，如果電容器兩端電壓升高，電容器將充電，如果電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電。 （2018廣東深圳市羅湖區(qū)深圳第二實(shí)驗(yàn)學(xué)校高二月考）如圖所示的電路中，閉合電鍵，燈、正常發(fā)光，由于電路出現(xiàn)故障，突然發(fā)現(xiàn)燈變亮，燈變暗，電流表的讀數(shù)變小，根據(jù)分析，發(fā)生的故障可能是 A．?dāng)嗦? B．?dāng)嗦? C．短路 D．短路 【參考答案】A 【試題解析】簡化電路如圖所示。若斷路，則電路中總電阻增大，則總電流減小；電流表及均應(yīng)變暗；由右側(cè)部分總電阻沒有變，則右側(cè)分壓將減小，則兩端的電壓將增大，則燈泡將變亮；故符合條件，A正確。若斷路，則電路中電阻增大；則電路中的電流減小，則可知應(yīng)變暗，故不符合題意，故B錯(cuò)誤。若短路，則被短路，則電路中總電阻將減小，則電路中電流增大，則變亮，兩端的電壓增大；則兩端電壓減小，則變暗；同時(shí)路中電阻減小，則電流表示數(shù)也將增大；故不符合題意，故C錯(cuò)誤。若短路，則電路中總電阻減小，電路中電流增大；變亮；兩端的電壓減小，故變暗；而電流表所在支路，電阻減小，則電流增大；故的示數(shù)增大。故D錯(cuò)誤。 1．（2018湖南省岳陽市第一中學(xué)）電源電動(dòng)勢為內(nèi)阻為的電源和一個(gè)水平放置的電容為的平行板電容器及三個(gè)電阻阻值分別為的電阻組成如圖所示的電路。當(dāng)開關(guān)閉合后，電容器中有一個(gè)帶電液滴正好處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將開關(guān)斷開，則以下判斷正確的是 A．液滴帶正電 B．液滴將向下運(yùn)動(dòng) C．?dāng)嚅_前電容器上的帶電荷量為 D．?dāng)嚅_穩(wěn)定后電容器上的帶電量為 【答案】C 2．（2018上海浦東）在如圖所示電路中，R1、R2為定值電阻，閉合電鍵S后，帶電粒子恰處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)，理想電壓表V1，V2，V3示數(shù)變化量的絕對(duì)值分別為ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想電流表A示數(shù)變化量的絕對(duì)值為ΔI，則 A．V1示數(shù)減小，V2和V3示數(shù)增大 B．帶電粒子將向上運(yùn)動(dòng) C．ΔU3>ΔU1 D．此過程中保持不變 【答案】BCD 3．如圖所示電路，電源有不可忽略的電阻，R1、R2、R3為三個(gè)可變電阻，電容器C1、C2所帶電荷量分別為Q1和Q2，下面的判斷正確的是 A．僅將R1增大，Q1和Q2都將增大 B．僅將R2增大，Q1和Q2都將增大 C．僅將R3增大，Q1和Q2都將不變 D．突然斷開開關(guān)S，Q1和Q2都將不變 【答案】BC 【解析】電容C1是通過R3接在電源上，即兩端的電壓是路端電壓，所以僅增大R1時(shí)，電容器C1上的電荷量Q1增大，但是電阻R2上的電壓減少，所以電荷量Q2會(huì)減小，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤。僅增大電阻R2，同理Q1是增大的，R2兩端的電壓變大，Q2也是變大的，選項(xiàng)B正確。改變電阻R3不會(huì)對(duì)電路造成影響，所以Q1和Q2都將不會(huì)改變，選項(xiàng)C正確。如果突然斷開開關(guān)S，此時(shí)電容C2會(huì)放電，所以電荷量會(huì)改變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 4．（2016新課標(biāo)全國Ⅱ卷）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 A． B． C． D． 【答案】C 5．（2016江蘇卷）如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢為12 V，內(nèi)阻為2 Ω，四個(gè)電阻的阻值已在圖中標(biāo)出。閉合開關(guān)S，下列說法正確的有 A．路端電壓為10 V B．電源的總功率為10 W C．a(chǎn)、b間電壓的大小為5 V D．a(chǎn)、b間用導(dǎo)線連接后，電路的總電流為1 A 【答案】AC 6．（2016上海卷）如圖所示電路中，電源內(nèi)阻忽略不計(jì)。閉合電鍵，電壓表示數(shù)為U，電流表示數(shù)為I；在滑動(dòng)變阻器R1的滑片P由a端滑到b端的過程中 A．U先變大后變小 B．I先變小后變大 C．U與I比值先變大后變小 D．U變化量與I變化量比值等于R3 【答案】BC 【解析】根據(jù)題意，由于電源內(nèi)阻不計(jì)，電壓表的示數(shù)總是不變，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；滑片滑動(dòng)過程中，電阻R1的阻值先增大后減小，電壓不變，所以電流表示數(shù)先減小后增加，故選項(xiàng)BC正確；由于電壓表示數(shù)沒有變化，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。