2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第9章 恒定電流 第40講 電路的基本概念和規(guī)律(二)學(xué)案(含解析).doc
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第40講 電路的基本概念和規(guī)律(二) 考點(diǎn)一 串、并聯(lián)電路 閉合電路歐姆定律 一、串、并聯(lián)電路的特點(diǎn) 1.特點(diǎn)對(duì)比 2.幾個(gè)常用的推論 (1)串聯(lián)電路的總電阻大于其中任一部分電路的總電阻。 (2)并聯(lián)電路的總電阻小于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。 二、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)成正比,跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。 3.路端電壓與外電阻的關(guān)系 (1)負(fù)載R增大→I減小→U內(nèi)減小→U外增大 外電路斷路時(shí)(R=∞),I=0,U外=E。 (2)負(fù)載R減小→I增大→U內(nèi)增大→U外減小 外電路短路時(shí)(R=0),I=,U內(nèi)=E。 4.UI關(guān)系圖:由U=E-Ir可知,路端電壓隨著電路中電流的增大而減??;UI關(guān)系圖線如圖所示。 (1)當(dāng)電路斷路即I=0時(shí),縱軸的截距為電動(dòng)勢(shì)E。 (2)當(dāng)外電路電壓為U=0時(shí),橫軸的截距為短路電流Im=。 (3)圖線的斜率的絕對(duì)值為電源的內(nèi)阻r。 1.[教材母題] (人教版選修3-1 P63T3)許多人造衛(wèi)星都用太陽電池供電。太陽電池由許多片電池板組成。某電池板不接負(fù)載時(shí)的電壓是600 μV,短路電流是30 μA。求這塊電池板的內(nèi)阻。 [變式子題] 衛(wèi)星在太空中可以利用太陽電池板供電。若一太陽電池板,測(cè)得它的開路電壓為800 mV,短路電流為40 mA,將該電池板與一阻值為20 Ω的電阻連成一閉合電路,則它的路端電壓是( ) A.0.10 V B.0.20 V C.0.30 V D.0.40 V 答案 D 解析 電源沒有接入外電路時(shí),路端電壓值等于電源電動(dòng)勢(shì),所以電動(dòng)勢(shì)E=800 mV。由閉合電路歐姆定律得,短路電流I短=,所以電源內(nèi)阻r== Ω=20 Ω。該電源與20 Ω的電阻連成閉合電路時(shí),電路中的電流I== mA=20 mA,所以路端電壓U=IR=2020 mV=400 mV=0.40 V,故D正確。 2.如圖所示電路中,r是電源的內(nèi)阻,R1和R2是外電路中的電阻,如果用Pr、P1和P2分別表示電阻r、R1和R2上所消耗的功率,當(dāng)R1=R2=r時(shí),Pr∶P1∶P2等于( ) A.1∶1∶1 B.2∶1∶1 C.1∶4∶4 D.4∶1∶1 答案 D 解析 設(shè)干路電流為I,流過R1和R2的電流分別為I1和I2。由題,R1和R2并聯(lián),電壓相等,電阻也相等,則電流相等,故I1=I2=0.5I;根據(jù)公式P=I2R,三個(gè)電阻相等,功率之比等于電流平方之比,即Pr∶P1∶P2=4∶1∶1。故選D。 3.如圖所示為測(cè)量某電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí)得到的UI圖線,用此電源與三個(gè)阻值均為3 Ω的電阻連接成電路,測(cè)得路端電壓為4.8 V。則該電路可能是下圖中的( ) 答案 B 解析 由UI圖象可得電源的電動(dòng)勢(shì)E=6 V,內(nèi)阻r= Ω=0.5 Ω;外電路連接電阻R時(shí),路端電壓為4.8 V,由閉合電路歐姆定律得E=U+I(xiàn)r,I== A=2.4 A。又因?yàn)镮=,所以R=-r= Ω=2 Ω。選項(xiàng)A、B、C、D四個(gè)電路的外電路電阻分別是1 Ω、2 Ω、9 Ω、4.5 Ω,因此只有B正確。 考點(diǎn)二 閉合電路的動(dòng)態(tài)分析 直流電路中動(dòng)態(tài)問題的分析是高考考查的熱點(diǎn),通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片改變電阻的大小,或者通過開關(guān)閉合與斷開改變電路結(jié)構(gòu),或者電路中有光敏電阻、熱敏電阻且阻值發(fā)生變化時(shí),電路中各個(gè)部分的電流、電壓和功率都會(huì)隨之發(fā)生變化。分析動(dòng)態(tài)電路問題常用的方法有程序法、“串反并同”結(jié)論法、極限法等。 1.程序法 2.“串反并同”結(jié)論法 (1)所謂“串反”,即某一電阻增大時(shí),與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小,反之則增大。 (2)所謂“并同”,即某一電阻增大時(shí),與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大,反之則減小。 即:←R↑→ 3.極限法 因變阻器滑片滑動(dòng)引起電路變化的問題,可將變阻器的滑片分別滑至兩個(gè)極端,讓電阻最大或電阻為零去討論。 (2018大連模擬)(多選)在如圖所示的電路中,電源的負(fù)極接地,其電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)電阻為r,R1、R2為定值電阻,R3為滑動(dòng)變阻器,、為理想電流表和電壓表。在滑動(dòng)變阻器滑片P自a端向b端滑動(dòng)的過程中,下列說法中正確的是( ) A.電壓表示數(shù)減小 B.電流表示數(shù)增大 C.電阻R2消耗的功率增大 D.a(chǎn)點(diǎn)的電勢(shì)降低 解析 解法一:程序法 P由a端向b端滑動(dòng),其阻值減小,則總電阻減小,總電流增大,電阻R1兩端電壓增大,電壓表示數(shù)變大,A錯(cuò)誤;電阻R2兩端的電壓U2=E-I總(R1+r),I總增大,則U2減小,I2=,I2減小,電流表的示數(shù)IA=I總-I2增大,B正確;由P2=IR2知P2減小,C錯(cuò)誤;Uab=φa-φb=φa=U2,故φa降低,D正確。 解法二:結(jié)論法 由于R3減小,R2與R3并聯(lián),則U2、I2均減小,而P2=IR2,知P2減小,C錯(cuò)誤;Uab=U2=φa-φb=φa減小, D正確;因?yàn)镽1間接與R3串聯(lián),故I1、U1均增大,故電壓表示數(shù)增大,A錯(cuò)誤;根據(jù)IA=I1-I2知IA增大,B正確。 解法三:極限法 設(shè)滑片P滑至b點(diǎn),則R3=0,φa=φb=0,D正確;R2上電壓為零,則功率也為零,C錯(cuò)誤;當(dāng)R3=0時(shí),總電阻最小,總電流最大,R1上電壓最大,故A錯(cuò)誤;由于IA=I1-I2,此時(shí)I1最大,I2=0最小,故IA最大,B正確。 答案 BD 方法感悟 以上三種方法相比,對(duì)動(dòng)態(tài)分析問題,結(jié)論法最簡(jiǎn)潔適用,但要注意,“串反并同”的條件是電源內(nèi)阻不能忽略。 (2019福建福州期末質(zhì)檢)(多選)如圖所示,電源電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r一定,R1、R2是定值電阻,R3是光敏電阻(光敏電阻阻值隨光照強(qiáng)度的增大而變小),電流表和電壓表均為理想電表。閉合開關(guān),當(dāng)照射到R3的光照強(qiáng)度變化時(shí),R2功率變大,以下判斷正確的是( ) A.電流表示數(shù)一定變小 B.電壓表示數(shù)一定變小 C.R3的功率一定變大 D.照射到R3的光照強(qiáng)度一定增大 答案 BD 解析 由于R2功率變大,根據(jù)P=I2R可知通過R2的電流增大,根據(jù)“串反并同”可得R3的阻值減小,照射到R3的光照強(qiáng)度一定增大,電路總電阻減小,電路總電流增大,電源內(nèi)電壓增大,路端電壓減小,所以電壓表示數(shù)減小,電流表示數(shù)增大,故B、D正確,A錯(cuò)誤;R3的阻值減小,通過R3的電流增大,由于R3與r、R1、R2的定量關(guān)系不確定,R3的功率變化無法確定,不一定變大,故C錯(cuò)誤。 考點(diǎn)三 閉合電路的功率及效率問題 由P出與外電阻R的關(guān)系式可知: (1)當(dāng)R=r時(shí),電源的輸出功率最大為Pm=。 (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- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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