【物理】2019届一轮复习人教版 恒定电流 学案 13页

十一 恒定电流 知识方法例析 知识网络 考情分析 ‎1．主要题型：选择题、计算题 ‎2．命题特点 ‎(1)结合闭合电路的欧姆定律，利用程序法对电路的动态问题进行定性分析．‎ ‎3．思想方法 常用方法：程序法、等效法、分析推理法、守恒法．‎ 考点一　直流电路的分析 核心知识 直流电路的有关规律 ‎(1)欧姆定律I＝ ‎(2)闭合电路欧姆定律 ‎(3)电阻定律R＝ρ ‎(4)电功率：P＝UI　P＝I2R＝ ‎(5)焦耳定律：Q＝I2Rt ‎(6)串并联电路规律： 规律方法 ‎1．闭合电路动态变化的原因 ‎(1)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)若电键的通断使串联的用电器增多，总电阻增大；若电键的通断使并联的支路增多，总电阻减小．‎ ‎(3)热敏电阻或光敏电阻的阻值变化．‎ ‎2．闭合电路动态分析的方法 基本思路是“局部→整体→局部”‎ 流程图：‎ 典例分析 ‎【例1】　(多选)如图所示的电路中，所有电表均为理想电表，R1为定值电阻，R2为可变电阻，电源内阻不计，则下列说法正确的是(　　)‎ A．R2不变时，电表V1、A的读数之比等于R1‎ B．R2不变时，电表V2、A的读数之比等于R1‎ C．R2改变一定量时，电表V1、A读数的变化量之比的绝对值等于R1‎ D．R2改变一定量时，电表V2、A读数的变化量之比的绝对值等于R1‎ ‎【答案】　ACD 路欧姆定律，E＝U1＋U2，可得ΔU1＋ΔU2＝0，所以R2改变一定量时，电表V2、A读数的变化量之比的绝对值等于R1，选项D正确．‎ ‎【例2】用半导体材料制成热敏电阻，在温度升高时，电阻会迅速减小，如图所示，将一热敏电阻接入电路中，接通开关后，经过一段时间会观察到（　　）‎ A． 电流表示数不变 B． 电流表示数减小 C． 电压表示数增大 D． 电压表示数减小 ‎【答案】：D 误． / ++ ‎ ‎【例3】如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r.当可变电阻的滑片P向b移动时，电压表V1的示数U1与电压表V2的示数U2的变化情况是（ ）‎ A．U1变大，U2变小 B．U1变大，U2变大 C．U1变小，U2变小 D．U1变小，U2变大 ‎【答案】：A ‎【解析】：可变电阻的滑片P向b移动时，其有效电阻增大，回路中总电阻增大，路端电压增大，回路中电流减小，所以电压表V1的示数U1变大，电压表V2的示数U2变小，故A正确，B、C、D错误.‎ ‎【例4】如图所示，电源有一定的内阻，A、B、C三个灯泡连成如图电路，当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时，三个灯泡的亮暗变化情况是（ ）‎ A．同时变亮 B．同时变暗 C．A、C两灯变暗，B灯变亮 D．A、C两灯变亮，B灯变暗 ‎【答案】：C 理可知，C中电流减小，故C灯变暗，故A、C变暗，B变亮，故C正确，A、B、D错误 规律总结 电路动态分析的一般步骤 ‎(1)明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的变化．‎ ‎(2)根据局部电路电阻的变化，确定电路的外电阻R外总如何变化．‎ ‎(3)根据闭合电路欧姆定律I总＝，确定电路的总电流如何变化．‎ ‎(4)由U内＝I总r确定电源的内电压如何变化．‎ ‎(5)由U＝E－U内确定路端电压如何变化．‎ ‎(6)确定支路两端的电压及通过各支路的电流如何变化．‎ 含容电路的分析 ‎【例1】　如图所示，电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，电阻R1＝2 Ω，R2＝3 Ω，R3＝7.5 Ω，电容器的电容C＝4 μF.开关S原来断开，现在合上开关S到电路稳定，试问这一过程中通过电流表的电荷量是多少？‎ ‎【答案】 1.92×10－5C ‎＝Q＋Q′＝1.92×10－5C.‎ ‎【例2】如图所示，将一根粗细均匀的电阻丝弯成一上闭合的圆环，接入电路中，电路与圆环的O点固定，P为与圆环良好接触的滑动头．闭合开关S，在滑动头P缓慢地由m点经n点移到q点的过程中，电容器C所带的电荷量将（　　）‎ A． 由小变大 B． 由大变小 C． 先变小后变大 D． 先变大后变小 ‎【答案】：C ‎【解析】：当触点P由m点经n点移到q点的过程中，电路总电阻先变大后变小，由闭合电路欧姆定律得知，电路中电流先变小后变大，R的电压先变小后变大，对于电容器，其电压等于R两端的电压，则由电量公式Q=CU，可知电容器的电量先变小后变大，故C正确．‎ ‎【例3】如图所示，平行金属板中带电质点P处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，则(　　)‎ A． 电压表读数减小 B． 电流表读数减小 C． 质点P将向上运动 D． R3上消耗的功率逐渐增大 ‎【答案】：A R3两端的电压减小，由公式P＝可知，R3上消耗的功率减小，故D错误 含容电路的分析方法 ‎（1）稳态含容直流电路 电容器处于稳定状态时，相当于断路，此时的电路具有以下两个特点：‎ ‎①电容器所在支路无电流，与电容器直接串联的电阻相当于一根无电阻导线；‎ ‎②电容器上的电压就是与含有电容器的那条支路并联部分电路的电压。弄清电路结构是解决稳态含容直流电路问题的关键.‎ ‎（2）动态含容直流电路 若直流电路结构发生改变，电容器两端的电压往往会产生相应的变化，从而在电路中产生短暂的充放电现象，使电容器的电荷量发生改变，试题通常要求求出这个电容器所带电荷的电荷量的改变量及充、放电电流的方向.对于这类问题，只要抓住初、末两稳定状态，如果变化前后极板所带电荷的电性相同，那么通过所连导线的电荷量等于初末状态电容器所带电荷量之差；如果变化前后极板带电的电性相反，那么通过所连导线的电荷量等于初末状态电容器所带电荷量之和。‎ 有关 问题的计算 ‎【例1】 (多选)在如图所示的电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示．下列比值正确的是 (　　)‎ A． 不变，不变 B． 变大，变大 C． 变大，不变 D． 变大，不变 ‎ ‎【答案】：ACD 变．故选项A、C、D正确，选项B错误. 4 ‎ ‎【例2】（多选）如图所示电路中，电源电动势为E、内阻为r，R0定值电阻，电容器的电容为C．闭合开关S，增大可变电阻R的阻值，电压表示数的变化量的绝对值为△U，电流表示数的变化量的绝对值为△I，则（　　）‎ A． 变化过程中△U和△I的比值保持不变 B． 电压表示数U和电流表示数I的比值不变 C． 电阻R0端电压减小，减少量为△U D． 电容器的带电荷量增加，增加量为C△U ‎【答案】：AD ‎【解析】：根据闭合电路欧姆定律得：U=E﹣I（R0+r），由数 知识得知， =R0+r，保持不变，故A正确．由图，=R，R增大，则电压表的示数U和电流表的示数I的比值变大，故B错误．闭合开关S，增大可变电阻R的阻值后，电路中电流减小，由欧姆定律分析得知，电阻R0两端的电压减小，R两端的电压增大，而它们的总电压即路端电压增大，所以电阻R0两端的电压减小量小于△U．电容器两极板间的电压等于R两端的电压，可知电容器板间电压增大，带电量增大，增大量为C△U．故C错误，D正确 。X。X。 ‎ 电源输出功率的计算 ‎【例1】　已知电源内阻r＝2 Ω，灯泡电阻RL＝2 Ω，R2＝2 Ω.滑动变阻器R1的最大阻值为3 Ω，如图所示，将滑片P置于最左端，闭合开关S1、S2，电源的输出功率为P0，则(　　)‎ A．滑片P向右滑动，电源输出功率一直减小 B．滑片P向右滑动，电源输出功率一直增大 C．断开S2，电源输出功率达到最大值 D．滑片P置于最右端时，电源输出功率仍为P0‎ ‎【答案】　D 阻，应满足＝r，则R外3＝1 Ω，因此D正确．‎ ‎【例2】．(2017年保定质检)在如图所示的电路中，两个灯泡均发光，当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时，则(　　)‎ A．A灯变亮，B灯变暗 B．A灯和B灯都变亮 C．电源的输出功率减小 D．电源的工作效率降低 ‎【答案】：A ‎【解析】：当滑动触头向下滑动时，R总变大，得I总＝减小，UA＝E－I总R1－I总r知UA增大，故A灯变亮，I总＝IA＋IB＋IR2，I总减小，而IA、IR2均增加，故IB减小，B灯变暗，A正确，B错误；P输＝2R总＝，当R总增加时，因R总与r大小关系未知，不能判断P输具体如何变化，故C错误；η＝×100 ＝×100 ，当R总增加时，η增加，故D错误． ‎ ‎【例3】．(2017年佛山二模)如图所示，平行金属板中带电质点P原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时(　　)‎ A．电压表读数减小，电流表读数减小 B．电源效率变小 C．质点P将向上运动 D．R3上消耗的功率逐渐增大 ‎【答案】：B D错误，B正确．‎ 规律总结 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＝I2R.‎ R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：P＝＝.‎ 当R外＝r时，P出功率最大.‎ (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.‎ 非纯电阻电路 ‎【例1】　如图所示，电源内阻不可忽略，电路中接有一小灯泡和一电动机．小灯泡L上标有“6 V 12 W”字样，电动机的线圈电阻RM＝0.50 Ω.若灯泡正常发光时，电源的输出电压为12 V，此时(　　)‎ A．整个电路消耗的电功率为24 W B．电动机的热功率为12 W C．电动机的输出功率为12 W D．电动机的输入功率为12 W ‎【答案】　D 的输出功率P出＝P－PQ＝12 W－2 W＝10 W，故C错误，D正确．‎ ‎【例2】.(2017·浙江模拟)如图所示是利用电动机提升重物的示意图，其中D是直流电动机．P是一个质量为m的重物，它用细绳拴在电动机的轴上．闭合开关S，重物P以速度v匀速上升，这时电流表和电压表的示数分别是I＝5.0 A和U＝110 V，重物P上升的速度v＝0.70 m/s.已知该装置机械部分的机械效率为70 ，重物的质量m＝45 g.下列说法正确的是(　　)‎ A．电动机消耗的电功率为550 W ‎ B．细绳对重物做功的机械功率为325 W C．电动机输出的电功率为400 W ‎ D．电动机线圈的电阻为5 Ω ‎【答案】　A ‎【解析】　A项，根据电功率关系式有：P电＝UI＝5×110 W＝550 W，故电动机消耗的功率为550 W，故A项正确；‎ B项，以物体为研究对象，由于物体匀速上升，有：‎ F－mg＝0 ①‎ P＝F·v ② | | ‎ 联立①②，代入数据，得P＝315 W；故细绳对重物做功的机械功率为315 W，故B项错误；‎ C项，电动机输出的功率P机＝＝＝450 W，故C项错误；‎ D项，根据功能关系有：‎ P电＝P′机＋P热 ③‎ P热＝I2R ④‎ 联立③④，代入数据得：R＝4 Ω，故D项错误． 3 ‎ ‎【例3】.如图所示，有一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V，60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电路两端，灯泡正常发光，则(　　)‎ A．电解槽消耗的电功率为120 W B．电解槽的发热功率为60 W C．电解槽消耗的电功率为60 W D．电路消耗的总功率为60 W ‎【答案】　C 个电路消耗的总功率P总＝U总I＝220× W＝120 W，D项错误．‎ 规律总结 电路中的电功、电热、电功率和热功率 ‎(1)纯电阻电路：‎ ‎①Q＝W＝UIt＝I2Rt ‎②P＝UI＝I2R ‎(2)非纯电阻电路 ‎①W>Q(W＝Q＋E其他)‎ ‎②P电>P热 (P电＝P热＋P其他)‎ 电路故障分析 ‎【例1】在如图所示的电路中，开关S闭合后，由于电阻元件发生短路或断路故障，电压表和电流表的读数都增大，则可能出现了下列哪种故障(　　)‎ A． R1短路 B． R2短路 C． R3短路 D． R1断路 ‎【答案】：A 题意，故D错误 ‎【例2】如图所示的电路中，闭合开关S后，灯L1、L2都能发光．后来由于某种故障使灯L2突然变亮(未烧坏)，电压表的读数增大，由此可推断，这故障可能是(　　)‎ A． 电阻R2断路 B． 电阻R2短路 C． 灯L1两接线柱间短路 D． 电阻R1断路 ‎【答案】：A ‎【解析】：无论电阻R2短路还是灯L1两接线柱间短路，都使外电路电阻变小，路端电压减小，电压表的读数减小，故B、C错误；电阻R1断路或电阻R2断路都使外电路电阻变大，路端电压变大，但只有电阻R2断路时，才能使得灯L2分压变大，亮度变亮，故D错误，A正确 ‎【例3】如图所示，电流表示数I=0.75 A，电压表示数为U=2 V，某一电阻烧断后，电流表读数变为I′=0.8 A，电压表示数为U′=3.2 V，已知R3=4 Ω，不计电压表和电流表对电路的影响．问：‎ ‎（1）发生故障的电阻是哪个？写出判断依据，它的阻值为多少？‎ ‎（2）电源的电动势和内阻分别为多少？‎ ‎【答案】：（1）R1 8 Ω （2）4 V 1 Ω ‎（2）R1烧断前，外电阻为 R外=Ω=3 Ω 总电流为I0=I+=（0.75+）A=1（A）‎ 由闭合电路欧姆定律得：‎ E=I0（R外+r），‎ 即 E=1×（3+r）‎ 当R1烧断后，E=I′（R2+r）‎ 即 E=0.8×（4+r）‎ 联立解得：r=1 Ω，E=4 V。 · 2 ‎