浙江专用2021高考物理二轮复习第七章恒定电流第2讲电路电路的基本规律课件.ppt

1、第2讲电路电路的基本规律【知识梳理自查知识梳理自查】一、电源一、电源1.1.电动势电动势:(1)(1)电源电源:电源是通过非静电力做功把电源是通过非静电力做功把_的能转化成的能转化成_的装置。的装置。(2)(2)电动势电动势:非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值,E=,E=,单单位位:V:V。_(3)(3)电动势的物理含义电动势的物理含义:电动势表示电源把电动势表示电源把_本领的本领的大小大小,在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。2.2.内阻内阻:电源内部也是由导体组成的电源内部也是由导体组

2、成的,也有电阻也有电阻r,r,电阻电阻r r叫作电源的叫作电源的_,_,它是它是电源的另一重要参数。电源的另一重要参数。必备知识必备知识自主排查自主排查其他形式其他形式电势能电势能Wq其他形式的能转化成电势能其他形式的能转化成电势能内阻内阻二、电路的基本规律二、电路的基本规律1.1.闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律:(1)(1)内容内容:闭合电路中的电流跟电源的电动势成闭合电路中的电流跟电源的电动势成_,_,跟内、外电阻之和成跟内、外电阻之和成_;_;(2)(2)公式公式:纯电阻电路纯电阻电路:I=_;:I=_;适用于任何电路表达式适用于任何电路表达式:E=U:E=U外外+U+U内内或或E=U

3、E=U外外+_;+_;能量表达式能量表达式:EI=UI+_:EI=UI+_。正比正比反比反比ERrIrIrI I2 2r r【情境转换情境转换】如图所示如图所示,试论述正电荷在内外电路中的移试论述正电荷在内外电路中的移动及电动势的变化情况。动及电动势的变化情况。提示提示:在外电路中在外电路中,正电荷在恒定电场作用下正电荷在恒定电场作用下由正极由正极(电势高电势高)移向负极移向负极(电势低电势低););在电源在电源中中,化学反应层中的非静电力把正电荷由负极化学反应层中的非静电力把正电荷由负极(电势低电势低)移到正极移到正极(电势高电势高)。非。非静电力的做功本领越大静电力的做功本领越大,电动势就

4、越大。电动势就越大。2.2.路端电压与电流的关系路端电压与电流的关系U=_,U-IU=_,U-I图象如图。图象如图。(1)(1)当外电阻当外电阻R R增大时增大时,I,I减小减小,U_U_。(2)(2)当外电路断路时当外电路断路时,I=0,U=_,I=0,U=_。(3)(3)当外电路短路时当外电路短路时,I,I短短=,U=0U=0。E-IrE-Ir增大增大E EEr【情境转换情境转换】如图所示如图所示,傍晚用电多的时候傍晚用电多的时候,灯光发暗灯光发暗,而而当夜深人静时当夜深人静时,灯光特别明亮。试解释这种灯光特别明亮。试解释这种现象。现象。提示提示:接入的用电器越多接入的用电器越多,并联支路

5、越多并联支路越多,外电路并联后的总电阻越小外电路并联后的总电阻越小,内外电内外电路的总电阻越小路的总电阻越小,由闭合电路的欧姆定律知总电流就越大由闭合电路的欧姆定律知总电流就越大,内电压变大内电压变大,外电压外电压变小变小,从而用电器两端的电压变小从而用电器两端的电压变小,用电器实际功率变小用电器实际功率变小,灯亮度变暗。灯亮度变暗。3.3.电源的功率和效率电源的功率和效率:(1)(1)电源的总功率电源的总功率:P:P总总=_=_。(2)(2)电源内部损耗功率电源内部损耗功率:P:P内内=_=_。(3)(3)电源的输出功率电源的输出功率:P:P出出=_=_。(4)(4)电源的效率电源的效率:=

6、:=100%=_100%=_100%100%。EIEII I2 2r rUIUIPP出总UE【小题速诊速纠小题速诊速纠】1.1.判一判判一判(1)(1)电动势等于电源的路端电压。电动势等于电源的路端电压。()(2)(2)闭合电路中闭合电路中,顺着电流方向电势总是降低的。顺着电流方向电势总是降低的。()(3)(3)闭合电路中外电阻越大闭合电路中外电阻越大,路端电压越大。路端电压越大。()(4)(4)电源的电动势越大电源的电动势越大,路端电压越大。路端电压越大。()(5)(5)在闭合电路中在闭合电路中,外电阻越大外电阻越大,电源的输出功率越大。电源的输出功率越大。()提示提示:(1)(1)(2)(

7、2)(3)(3)(4)(4)(5)(5)2.2.练一练练一练(1)(1)下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.电源电动势等于路端电压电源电动势等于路端电压B.B.把电压表直接和电源连接时把电压表直接和电源连接时,电压表的示数等于电源电动势电压表的示数等于电源电动势C.C.闭合电路中的电流跟电源电动势成正比闭合电路中的电流跟电源电动势成正比,跟整个电路的电阻成反比跟整个电路的电阻成反比D.D.若外电压减小若外电压减小,内电阻不变内电阻不变,内电压也就不变内电压也就不变,电源电动势必然减小电源电动势必然减小【解析解析】选选C C。由闭合电路欧姆定律知。由闭合电路欧姆定律知E=UE=U外外+U

8、+U内内,A,A错误错误;当电压表当电压表直接和电源连接时直接和电源连接时,电压表不能视为理想电表电压表不能视为理想电表,电路中有微小电电路中有微小电流流,内电路有一定的电势降落内电路有一定的电势降落,B,B错误错误;由闭合电路欧姆定律由闭合电路欧姆定律I=I=可知可知,电流电流跟电源电动势成正比跟电源电动势成正比,跟整个电路的电阻成反比跟整个电路的电阻成反比,C,C正确正确;若外电压减小若外电压减小,内电阻内电阻不变不变,内电压将增大内电压将增大,电源电动势保持不变电源电动势保持不变,D,D错误。错误。ERr(2)(2)(多选多选)如图所示如图所示,当可变电阻当可变电阻R=2 R=2 时时,

9、理想电压表的示数理想电压表的示数U=4 V,U=4 V,已知电源的电动势已知电源的电动势E=6 V,E=6 V,则则()A.A.此时理想电流表的示数是此时理想电流表的示数是2 A2 AB.B.此时理想电流表的示数是此时理想电流表的示数是3 A3 AC.C.电源的内阻是电源的内阻是1 1 D.D.电源的内阻是电源的内阻是2 2【解析解析】选选A A、C C。题图所示电压表测量的是路端电压。题图所示电压表测量的是路端电压,电流表测电流表测的是通过可变电阻的是通过可变电阻R R的电流的电流,由部分电路欧姆定律有由部分电路欧姆定律有I=,I=,得得I=2 A,I=2 A,再由闭合再由闭合电路欧姆定律有

10、电路欧姆定律有E=U+Ir,E=U+Ir,将将I=2 AI=2 A、U=4 VU=4 V、E=6 VE=6 V代入可得代入可得r=1,r=1,故选项故选项A A、C C正确正确,选项选项B B、D D错误。错误。UR考点考点1 1电路的动态分析电路的动态分析(d)(d)【要点融会贯通要点融会贯通】1.1.程序法程序法:关键能力关键能力层级突破层级突破2.“2.“串反并同串反并同”结论法结论法:(1)(1)所谓所谓“串反串反”,即某一电阻增大时即某一电阻增大时,与它串联或间接串联的与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小,反之则增大。反之则

11、增大。(2)(2)所谓所谓“并同并同”,即某一电阻增大时即某一电阻增大时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大两端电压、电功率都将增大,反之则减小。反之则减小。即即:3.3.极限法极限法:因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将变阻器的可将变阻器的滑片分别滑至两个极端滑片分别滑至两个极端,让电阻最大或电阻为零去讨论。让电阻最大或电阻为零去讨论。【典例考题研析典例考题研析】【典例典例1 1】在如图所示的电路中在如图所示的电路中,R,R1 1、R R2 2是定值电阻是定值电阻,当滑动变当滑动变阻器滑片向上移动

12、时阻器滑片向上移动时()A.A.电压表示数变大电压表示数变大,电流表示数变小电流表示数变小B.B.电压表示数变小电压表示数变小,电流表示数变大电流表示数变大C.C.电压表示数变大电压表示数变大,电流表示数变大电流表示数变大D.D.电压表示数变小电压表示数变小,电流表示数变小电流表示数变小【解析解析】选选B B。根据题意。根据题意,由题图可知由题图可知,电流表与滑动变阻器串联电流表与滑动变阻器串联而电压表与滑动变阻器并联而电压表与滑动变阻器并联,当向上移动滑片时滑动变阻器接当向上移动滑片时滑动变阻器接入电路的阻值变小入电路的阻值变小,再根据结论再根据结论“串反并同串反并同”,可知电流表示数变大而

13、电压表可知电流表示数变大而电压表示数变小示数变小,则则B B正确正确,A,A、C C、D D错误。错误。【精练题组通关精练题组通关】1.1.如图甲所示如图甲所示,电路中的电源电动势为电路中的电源电动势为E,E,内阻为内阻为r r。其中。其中L L1 1、L L2 2和和L L3 3为小灯泡为小灯泡,V,V1 1和和V V2 2为电压表为电压表,R,R为光敏电阻为光敏电阻,其在不同光照下其在不同光照下(光照强度单位光照强度单位为坎德拉为坎德拉,cd),cd)的伏安特性曲线如图乙所示。闭合开关的伏安特性曲线如图乙所示。闭合开关S,S,当照在光敏电阻上的当照在光敏电阻上的光照增强时光照增强时,下列说

14、法正确的是下列说法正确的是()A.A.小灯泡小灯泡L L1 1、L L3 3变亮变亮,L,L2 2变暗变暗B.B.小灯泡小灯泡L L3 3变暗变暗,L,L1 1、L L2 2变亮变亮C.C.电压表电压表V V1 1示数变化量比电压表示数变化量比电压表V V2 2小小D.D.电压表电压表V V2 2示数变小示数变小【解析解析】选选B B。由。由I-UI-U图线可知图线可知,当光照变强时当光照变强时,光敏电阻阻值减小光敏电阻阻值减小,总电阻减小。总电流增大总电阻减小。总电流增大,路端电压路端电压U U减小。干路电流增大减小。干路电流增大,则则L L2 2变亮变亮,U,U2 2读数变大读数变大;与光

15、敏电阻串联的的灯泡与光敏电阻串联的的灯泡L L1 1电流增大电流增大,变亮。与光敏电变亮。与光敏电阻并联的灯泡阻并联的灯泡L L3 3电压电压U U3 3=U-U=U-U2 2减小减小,L,L3 3变暗。路端电压变暗。路端电压U=UU=U1 1+U+U2 2减小减小,故故U U1 1的变化量的变化量大于大于U U2 2的变化量。故的变化量。故B B正确正确,A,A、C C、D D错误错误;故选故选B B。2.(20202.(2020衢州模拟衢州模拟)如图所示如图所示,电源电动势电源电动势E E和内阻和内阻r r一定一定,R,R1 1、R R2 2是定值电阻是定值电阻,R,R3 3是光敏电阻是光

16、敏电阻(光敏电阻阻值随光照强度的增大光敏电阻阻值随光照强度的增大而减小而减小)。闭合开关。闭合开关,当照射到当照射到R R3 3的光照强度变化时的光照强度变化时,R,R2 2功率变大功率变大,以下判断正确以下判断正确的是的是()A.A.电流表示数一定变小电流表示数一定变小B.B.电压表示数一定变大电压表示数一定变大C.RC.R3 3的功率一定变大的功率一定变大D.D.照射到照射到R R3 3的光照强度一定增加的光照强度一定增加【解析解析】选选D D。由于。由于R R2 2功率变大功率变大,根据根据P=IP=I2 2R R可知可知R R2 2的电流增大的电流增大,根据根据“串反并同串反并同”可得

17、可得R R3 3的阻值减小的阻值减小,照射到照射到R R3 3的光照强度一定增的光照强度一定增加加,电路总电阻减小电路总电阻减小,电路总电流增大电路总电流增大,电源内电压增大电源内电压增大,路端电压减小路端电压减小,所以电所以电压表示数减小压表示数减小,电流表示数增大电流表示数增大,故故A A、B B错误错误,D,D正确正确;R;R3 3的阻值减小的阻值减小,通过通过R R3 3的电的电流增大流增大,根据根据P=IP=I2 2R R可知可知,R,R3 3的功率变化情况无法确定的功率变化情况无法确定,故故C C错误。错误。考点考点2 2电源的功率和效率问题电源的功率和效率问题(c)(c)【要点融

18、会贯通要点融会贯通】1.1.电源的总功率电源的总功率:(1)(1)任意电路任意电路:P:P总总=EI=U=EI=U外外I+UI+U内内I=PI=P出出+P+P内内。(2)(2)纯电阻电路纯电阻电路:P:P总总=I=I2 2(R+r)=(R+r)=。2.2.电源内部消耗的功率电源内部消耗的功率:P:P内内=I=I2 2r=Ur=U内内I=PI=P总总-P-P出出。3.3.电源的输出功率电源的输出功率:(1)(1)任意电路任意电路:P:P出出=UI=EI-I=UI=EI-I2 2r=Pr=P总总-P-P内内。(2)(2)纯电阻电路纯电阻电路:P P出出=2ER+r22222E REI R(Rr)R

19、r4rR。输出功率随输出功率随R R的变化关系的变化关系:当当R=rR=r时时,电源的输出功率最大电源的输出功率最大,为为P Pm m=;当当RrRr时时,随着随着R R的增大输出功率越来越小的增大输出功率越来越小;当当RrRr时时,随着随着R R的增大输出功率越来越大的增大输出功率越来越大;当当P P出出PPm m时时,每个输出功率对应两个可能的外电阻每个输出功率对应两个可能的外电阻R R1 1和和R R2 2,且且R R1 1R R2 2=r=r2 2;P P出出与与R R的关系如图所示。的关系如图所示。2E4r4.4.电源的效率电源的效率:(1)(1)任意电路任意电路:=:=100%=1

20、00%=100%100%。(2)(2)纯电阻电路纯电阻电路:=:=100%=100%=100%100%。在纯电阻电路中在纯电阻电路中R R越大越大,越大越大;当当R=rR=r时时,电源有最大输出功率电源有最大输出功率,电源的效率仅电源的效率仅为为50%50%。PP出总UERRr1r1R【典例考题研析典例考题研析】【典例典例2 2】直流电路如图所示直流电路如图所示,在滑动变阻器的滑片在滑动变阻器的滑片P P向右移动向右移动时时,电源的电源的 ()A.A.总功率一定增大总功率一定增大B.B.效率一定减小效率一定减小C.C.内部损耗功率一定减小内部损耗功率一定减小D.D.输出功率一定先增大后减小输出

21、功率一定先增大后减小【解题思路解题思路】解答本题注意以下三点解答本题注意以下三点:关键点关键点(1)(1)滑动变阻器的滑片滑动变阻器的滑片P P向右移动时向右移动时,接入电路的电阻将接入电路的电阻将变大。变大。(2)(2)根据公式根据公式 来判断电源的效率变化。来判断电源的效率变化。(3)(3)当当R R外外=r=r时时,电源的输出功率最大电源的输出功率最大,且最大值为且最大值为 。RRr外外2E4r【解析解析】选选C C。滑片滑片P P向右移动时外电路电阻向右移动时外电路电阻R R外外增大增大,由闭合电路欧姆定律知总电流减小由闭合电路欧姆定律知总电流减小,由由P P总总=EI=EI可得可得P

22、 P总总减小减小,故选项故选项A A错误错误;根据根据 可知选项可知选项B B错误错误;由由P P内内=I=I2 2r r可知可知,选项选项C C正确正确;由由P P输输-R-R外外图图象象,因不知道因不知道R R外外的初始值与的初始值与r r的关系的关系,所以无法判断所以无法判断P P输输的变化情况的变化情况,选项选项D D错误。错误。R1rRr1R外外外【精练题组通关精练题组通关】1.1.有一个电动势为有一个电动势为3 V3 V、内阻为、内阻为1 1 的电源。下列电阻与其连的电源。下列电阻与其连接后接后,使电阻的功率大于使电阻的功率大于2 W,2 W,且使该电源的效率大于且使该电源的效率大

23、于50%50%的是的是()A.0.5 A.0.5 B.1 B.1 C.1.5 C.1.5 D.2 D.2【解析解析】选选C C。由闭合电路欧姆定律得。由闭合电路欧姆定律得I=,I=,电源效率电源效率=电电阻的功率阻的功率P=IP=I2 2R R。将四个选项代入分析得。将四个选项代入分析得,只有只有C C符合题目要求符合题目要求,故故C C正确。正确。ERrIR100%,I Rr2.(2.(多选多选)(2020)(2020绍兴模拟绍兴模拟)某同学在研某同学在研究微型直流电动机的性能时究微型直流电动机的性能时,采用如图所采用如图所示的实验电路。闭合开关示的实验电路。闭合开关,并调节滑动变并调节滑动

24、变阻器阻器R R的阻值的阻值,使电动机不转动使电动机不转动,此时电流此时电流表和电压表的示数分别为表和电压表的示数分别为I I1 1和和U U1 1。重新调节。重新调节R R的阻值的阻值,使电动机正常运转使电动机正常运转,此时此时电流表和电压表的示数分别为电流表和电压表的示数分别为I I2 2和和U U2 2。则。则()A.A.这台电动机的线圈电阻为这台电动机的线圈电阻为 B.B.这台电动机正常运转时线圈的发热功率为这台电动机正常运转时线圈的发热功率为U U1 1I I1 1C.C.这台电动机正常运转时的输出功率为这台电动机正常运转时的输出功率为U U2 2I I2 2-D.D.这个电源的内阻

25、为这个电源的内阻为 11UI11UI2112UUII【解析解析】选选A A、C C。电动机不转动时满足欧姆定律。电动机不转动时满足欧姆定律,电动机的线圈电动机的线圈电阻电阻r r0 0=,=,故故A A对对;电动机正常转动时的发热功率为电动机正常转动时的发热功率为P P1 1=r=r0 0=,故故B B错错;这台电动机正常运转时输入功率为这台电动机正常运转时输入功率为P P2 2=U=U2 2I I2 2,所以输出功率为所以输出功率为P P3 3=P=P2 2-P P1 1=U=U2 2I I2 2-,-,故故C C对对;若滑动变阻器的阻值若滑动变阻器的阻值R R恒定不变恒定不变,则根据闭合电

26、路欧姆定则根据闭合电路欧姆定律可知律可知:E=U:E=U1 1+I+I1 1(r+R),E=U(r+R),E=U2 2+I+I2 2(r+R),(r+R),解得解得:r+R=,:r+R=,由于滑动变阻器的阻由于滑动变阻器的阻值变化值变化,且不知道具体变化多少且不知道具体变化多少,所以电源内阻无法求出所以电源内阻无法求出,故故D D错。错。11UI21 21U II2121UII22I2112UUII【加固训练加固训练】如图所示如图所示,电源的电动势为电源的电动势为E E、内阻为、内阻为r,r,定值电阻定值电阻R R的阻值的阻值也为也为r,r,滑动变阻器的最大阻值是滑动变阻器的最大阻值是2r2r

27、。当滑动变阻器的滑片。当滑动变阻器的滑片P P由由a a端向端向b b端滑动过端滑动过程中程中,下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A.A.电压表的示数变大电压表的示数变大B.B.电流表的示数变小电流表的示数变小C.C.滑动变阻器消耗的功率变小滑动变阻器消耗的功率变小D.D.定值电阻定值电阻R R消耗的功率先变大后变小消耗的功率先变大后变小【解析解析】选选C C。等效电路图如图所示。滑片从。等效电路图如图所示。滑片从a a端滑向端滑向b b端端,其接其接入电路的阻值入电路的阻值R RPbPb减小减小,由由“串反并同串反并同”原则有原则有:电压表示数减电压表示数减小小,电流表示数增大电流表示

28、数增大,电阻电阻R R消耗的功率增大消耗的功率增大,A,A、B B、D D错误错误;把电阻把电阻R R当作电源内当作电源内电阻电阻(等效电源等效电源),),则则R R内内=2r,R=2r,RPbPb减小减小,且且R RPbPb2r,UUR2R2,故故R R1 1接在电源上时接在电源上时,电源电源的效率高的效率高,A,A正确正确,B,B错误错误;由题图可知由题图可知,R,R2 2与电源的内阻相等与电源的内阻相等,R,R1 1RR2 2,所以所以R R2 2接在电接在电源上时源上时,电源的输出功率大电源的输出功率大,C,C、D D错误。错误。PUIU100%100%PEIE出总【资源平台资源平台】

29、备选角度备选角度:含容电路的综合问题含容电路的综合问题【典例典例】如图所示如图所示,R,R1 1为滑动变阻器为滑动变阻器,R,R2 2=R=R3 3=R,=R,电键电键S S闭合时闭合时,间距为间距为d d的平行板电容器的平行板电容器C C的正中间有一质量为的正中间有一质量为m m、电荷量为、电荷量为q q的小的小球恰好处于静止状态球恰好处于静止状态;当当R R1 1的滑片的滑片P P向左移向左移动时动时,则小球的运动情况为则小球的运动情况为()A.A.不动不动 B.B.向上运动向上运动C.C.向下运动向下运动D.D.不能确定不能确定【规范解答规范解答】选选C C。P P左移时左移时,电路的总

30、电阻变大电路的总电阻变大,电流减小电流减小,R,R3 3两两端电压减小端电压减小,则电容器两端的电压也减小则电容器两端的电压也减小,匀强电场的场强减匀强电场的场强减小小,小球受到的电场力减小小球受到的电场力减小,所以小球所受的合力向下所以小球所受的合力向下,故选故选C C。课时提升作业课时提升作业二十二电路电路的基本规律二十二电路电路的基本规律(建议用时建议用时4040分钟分钟)【基础练基础练】1.(20191.(2019江苏高考江苏高考)如图所示的电路中如图所示的电路中,电阻电阻R=2 R=2。断开。断开S S后后,电压表的读数电压表的读数为为3 V;3 V;闭合闭合S S后后,电压表的读数

31、为电压表的读数为2 V,2 V,则电源的内阻则电源的内阻r r为为()A.1 A.1 B.2 B.2 C.3 C.3 D.4 D.4【解析解析】选选A A。根据闭合电路欧姆定律。根据闭合电路欧姆定律U U外外=E-Ir=E-Ir和和I=,I=,可得可得E=3 V,r=1,E=3 V,r=1,故选项故选项A A正确正确,B,B、C C、D D错误。错误。ErR2.2.电流表电流表G G的内阻为的内阻为R Rg g,用它测量电压时用它测量电压时,量程为量程为U;U;用它改装成的大量程电流表用它改装成的大量程电流表的内阻是的内阻是R RA A,量程为量程为I,I,这几个量的关系式正确的是这几个量的关

32、系式正确的是()A.RA.RA ARRg g RRg gB.RB.RA ARRg g C.RC.RA ARRg g RRg g D.R D.RA ARRg g=【解析解析】选选C C。因电流表改装成的大量程电流表需并联分流电阻。因电流表改装成的大量程电流表需并联分流电阻,所以所以R RA ARRg g,故故A A、B B错误错误;因因R RA A=R=R R2 2,即即U U2 2II2 2R R2 2,综上所述综上所述 ,故故D D正确。正确。11111112222222URURURA.II B.C.D.URURUR21I22I22I1212UURR5.(5.(多选多选)如图所示如图所示,R

33、,R1 1为定值电阻为定值电阻,R,R2 2为可变电阻为可变电阻,E,E为电源电动势为电源电动势,r,r为电源内阻为电源内阻,以下说法正确的是以下说法正确的是()A.A.当当R R2 2=R=R1 1+r+r时时,R,R2 2上获得功率最大上获得功率最大B.B.当当R R1 1=R=R2 2+r+r时时,R,R1 1上获得功率最大上获得功率最大C.C.当当R R2 2=0=0时时,R,R1 1上获得功率最大上获得功率最大D.D.当当R R2 2=0=0时时,电源的输出功率最大电源的输出功率最大【解析解析】选选A A、C C。讨论。讨论R R2 2消耗功率时消耗功率时,把把R R1 1看成电源内

34、阻看成电源内阻,当当R R2 2=R=R1 1+r+r时时,R,R2 2消耗消耗功率最大功率最大,A,A对对;R;R1 1为定值电阻为定值电阻,通过电流越大通过电流越大,消耗功率越大消耗功率越大,因此因此R R2 2=0=0时时,R,R1 1获获得功率最大得功率最大,B,B错错,C,C对对;因为因为R R1 1与与r r的大小未知的大小未知,无法判断无法判断R R2 2为多少时为多少时,电源输出功电源输出功率最大率最大,D,D错。错。【总结提升总结提升】解决含电容器的直流电路问题的一般方法解决含电容器的直流电路问题的一般方法(1)(1)通过初末两个稳定的状态来了解中间不稳定的变化过程。通过初末

35、两个稳定的状态来了解中间不稳定的变化过程。(2)(2)只有当电容器充、放电时只有当电容器充、放电时,电容器支路中才会有电流电容器支路中才会有电流,当电路稳定时当电路稳定时,电容电容器对电路的作用是断路。器对电路的作用是断路。(3)(3)电路稳定时电路稳定时,与电容器串联的电阻为等势体与电容器串联的电阻为等势体,电容器的电压为与之并联的电电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压。阻两端的电压。(4)(4)在计算电容器的带电荷量变化时在计算电容器的带电荷量变化时,如果变化前后极板带电的电性相同如果变化前后极板带电的电性相同,那么那么通过所连导线的电荷量等于始末状态电容器带电荷量之差通过所连导线的电荷

36、量等于始末状态电容器带电荷量之差;如果变化前后极板如果变化前后极板带电的电性相反带电的电性相反,那么通过所连导线的电荷量等于始末状态电容器带电荷量之那么通过所连导线的电荷量等于始末状态电容器带电荷量之和。和。6.6.阻值相等的四个电阻、电容器阻值相等的四个电阻、电容器C C及电池及电池E(E(内阻可忽略内阻可忽略)连接成如图所示电路。连接成如图所示电路。开关开关S S断开且电流稳定时断开且电流稳定时,C,C所带的电荷量为所带的电荷量为Q Q1 1;闭合开关闭合开关S,S,电流再次稳定后电流再次稳定后,C,C所所带的电荷量为带的电荷量为Q Q2 2。Q Q1 1与与Q Q2 2的比值为的比值为(

37、)21A.B.5232C.D.53【解析解析】选选C C。由于电池的内阻可以忽略。由于电池的内阻可以忽略,所以路端电压所以路端电压U U不变。当开关不变。当开关S S断开断开且电流稳定时且电流稳定时,可等效为图甲所示电路可等效为图甲所示电路,所以所以C C两端的电压与其并联的电阻两端两端的电压与其并联的电阻两端的电压相等的电压相等,根据串并联电路中电压的分配关系可知根据串并联电路中电压的分配关系可知,电容器两端的电压为电容器两端的电压为 ;闭合开关闭合开关S,S,电流再次稳定后电流再次稳定后,可等效为图乙所示电路可等效为图乙所示电路,同理可知同理可知,C,C两端的电压两端的电压为为 ,根据根据

38、Q=UC,Q=UC,所以所以Q Q1 1与与Q Q2 2的比值为的比值为 ,故选项故选项C C正确。正确。U5U31122QU3QU5【加固训练加固训练】如图所示如图所示,R,R1 1、R R2 2、R R3 3、R R4 4均为可变电阻均为可变电阻,C,C1 1、C C2 2均为电容器均为电容器,电源的电动势为电源的电动势为E,E,内阻内阻r0r0。若改变四个电阻中的一个阻值。若改变四个电阻中的一个阻值,则则()A.A.减小减小R R1 1,C,C1 1、C C2 2所带的电量都增加所带的电量都增加B.B.增大增大R R2 2,C,C1 1、C C2 2所带的电量都减小所带的电量都减小C.C

39、.增大增大R R3 3,C,C1 1、C C2 2所带的电量都增加所带的电量都增加D.D.减小减小R R4 4,C,C1 1、C C2 2所带的电量都增加所带的电量都增加【解析解析】选选D D。R R1 1上没有电流流过上没有电流流过,R,R1 1是等势体是等势体,故减小故减小R R1 1,C,C1 1两端电压不变两端电压不变,C,C2 2两两端电压不变端电压不变,C,C1 1、C C2 2所带的电量都不变所带的电量都不变,选项选项A A错误错误;增大增大R R2 2,C,C1 1、C C2 2两端电压都增两端电压都增大大,C,C1 1、C C2 2所带的电量都增加所带的电量都增加,选项选项B

40、 B错误错误;增大增大R R3 3,C,C1 1两端电压减小两端电压减小,C,C2 2两端电压两端电压增大增大,C,C1 1所带的电量减小所带的电量减小,C,C2 2所带的电量增加所带的电量增加,选项选项C C错误错误;减小减小R R4 4,C,C1 1、C C2 2两端电两端电压都增大压都增大,C,C1 1、C C2 2所带的电量都增加所带的电量都增加,选项选项D D正确。正确。7.(20207.(2020丽水模拟丽水模拟)如图所示电路如图所示电路,电源内阻不可忽略电源内阻不可忽略,电表均为理想电表。电表均为理想电表。开关开关S S闭合后闭合后,在变阻器在变阻器R R0 0的滑片向下滑动的过

41、程中的滑片向下滑动的过程中()A.A.电压表与电流表的示数都减小电压表与电流表的示数都减小B.B.电压表与电流表的示数都增大电压表与电流表的示数都增大C.C.电压表的示数增大电压表的示数增大,电流表的示数减小电流表的示数减小D.D.电压表的示数减小电压表的示数减小,电流表的示数增大电流表的示数增大【解析解析】选选A A。由变阻器。由变阻器R R0 0的滑片向下滑动可知的滑片向下滑动可知,R,R0 0接入电路的有效电阻减小接入电路的有效电阻减小,R R外外减小减小,由由I=I=可知可知I I增大增大,由由U U内内=Ir=Ir可知可知U U内内增大增大,由由E=UE=U内内+U+U外外可知可知U

42、 U外外减小减小,故电压表示数减小。由故电压表示数减小。由U U1 1=IR=IR1 1可知可知U U1 1增大增大,由由U U外外=U=U1 1+U+U2 2可知可知U U2 2减小减小,由由I I2 2=可可知电流表示数减小知电流表示数减小,则则A A正确正确,B,B、C C、D D错误。错误。rER外22UR8.8.用如图甲所示的电路来测量电源电动势和内阻用如图甲所示的电路来测量电源电动势和内阻,根据测得的数据作出如图乙根据测得的数据作出如图乙所示的所示的U-IU-I图线图线,由图可知下列判断正确的是由图可知下列判断正确的是()A.A.电源电动势的测量值为电源电动势的测量值为1.40 V

43、1.40 VB.B.电源内阻的测量值为电源内阻的测量值为3.50 3.50 C.C.外电路发生短路时的电流为外电路发生短路时的电流为0.40 A0.40 AD.D.电压表的示数为电压表的示数为1.20 V1.20 V时时,电流表的示数为电流表的示数为0.30 A0.30 A【解析解析】选选A A。由闭合电路的欧姆定律。由闭合电路的欧姆定律U=E-IrU=E-Ir可知可知,当当I=0I=0时时,U=E,U=E,故故A A正确正确;U-IU-I图线的斜率表示电源的内阻图线的斜率表示电源的内阻,则则r=1,Br=1,B错误错误;U;U轴的电轴的电压刻度不是从零开始的压刻度不是从零开始的,U-I,U-

44、I 图线的横截距不表示图线的横截距不表示U=0U=0时的短路电流时的短路电流,而是表示而是表示路端电压为路端电压为1.00 V1.00 V时的干路电流时的干路电流,C,C错误错误;由题图乙可知由题图乙可知,所以所以I=0.20 A,I=0.20 A,故故D D错误。错误。U1.40 1.00I0.4001.40 V 1.20 VI1.40 V 1.00 V0.40 A【提升练提升练】9.9.如图所示如图所示,曲线曲线C C1 1、C C2 2分别是纯电阻电路中分别是纯电阻电路中,内、外电路消耗的电功率随电流内、外电路消耗的电功率随电流变化的图线。由该图可知下列说法中正确的是变化的图线。由该图可

45、知下列说法中正确的是()A.A.两条图线的交点表示内、外电路消耗的总功率为两条图线的交点表示内、外电路消耗的总功率为4 W4 WB.B.电源的内电阻为电源的内电阻为2 2 C.C.电源输出功率最大值为电源输出功率最大值为4 W4 WD.D.电源的效率最大可达电源的效率最大可达50%50%【解析解析】选选C C。根据题图可以知道。根据题图可以知道,曲线曲线C C1 1、C C2 2的交点的位置的交点的位置,此时电路的内、此时电路的内、外功率相等外功率相等,由于内、外电路的电流是相等的由于内、外电路的电流是相等的,所以此时电源的内阻和外电路所以此时电源的内阻和外电路总电阻大小是相等的总电阻大小是相

46、等的,内、外电路消耗的功率相等内、外电路消耗的功率相等,总功率为总功率为8 W,8 W,即此时电源即此时电源的输出功率是最大的的输出功率是最大的,由题图可知电源输出功率最大值为由题图可知电源输出功率最大值为4 W,4 W,所以所以A A错误、错误、C C正正确确;根据根据P=IP=I2 2R=IR=I2 2r r可知可知,当输出功率最大时当输出功率最大时,P=4 W,I=2 A,P=4 W,I=2 A,所以所以R=r=1,R=r=1,所以所以B B错误错误;电源的效率电源的效率=100%=100%=100%=100%=100%=100%=100%100%=100%,R100%,R越大越大,效率

47、越大效率越大,只有当只有当r=Rr=R时时,电源的效率才是电源的效率才是50%,50%,但不是效率但不是效率的最大值的最大值,选项选项D D错误。错误。UEIUIEIRI(Rr)RRr1r1R+10.(202010.(2020舟山模拟舟山模拟)如图所示如图所示,电源的电动势为电源的电动势为E E、内阻为、内阻为r,r,与定值电阻与定值电阻R R1 1、R R2 2及滑动变阻器及滑动变阻器R R连接连接,当滑动变阻器的滑片由中点滑向当滑动变阻器的滑片由中点滑向b b端时端时,下列说法正确的下列说法正确的是是()A.A.电压表读数增大、电流表读数减小电压表读数增大、电流表读数减小B.B.电压表读数

48、减小、电流表读数增大电压表读数减小、电流表读数增大C.RC.R1 1的电功率减小的电功率减小D.D.电源的输出功率增大电源的输出功率增大【解析解析】选选C C。当滑片由中点向。当滑片由中点向b b端滑动时端滑动时,R,R接入电路中的电阻增大接入电路中的电阻增大,电路中的电路中的总电阻增大总电阻增大,由闭合电路的欧姆定律可知电路中总电流减小由闭合电路的欧姆定律可知电路中总电流减小,所以定值电阻所以定值电阻R R1 1的的电功率减小电功率减小,选项选项C C正确正确;电路中总电流减小电路中总电流减小,由由U=E-IrU=E-Ir可知路端电压增大可知路端电压增大,即电即电压表示数增大压表示数增大;因

49、路端电压增大因路端电压增大,R,R1 1两端的电压减小两端的电压减小,故并联部分电压增大故并联部分电压增大,由欧由欧姆定律可知电流表示数增大姆定律可知电流表示数增大,选项选项A A、B B错误错误;因不知内、外电阻的大小因不知内、外电阻的大小,所以不所以不能确定电源的输出功率如何变化能确定电源的输出功率如何变化,选项选项D D错误。错误。11.11.如图所示如图所示,E=8 V,r=2,R,E=8 V,r=2,R1 1=8,R=8,R2 2为变阻器接入电路中的有效阻值为变阻器接入电路中的有效阻值,问问:(1)(1)要使变阻器获得的电功率最大要使变阻器获得的电功率最大,则则R R2 2的取值应是

50、多大的取值应是多大?这时这时R R2 2的功率是多大的功率是多大?(2)(2)要使要使R R1 1得到的电功率最大得到的电功率最大,则则R R2 2的取值应是多大的取值应是多大?R?R1 1的最大功率是多少的最大功率是多少?这时这时电源的效率是多大电源的效率是多大?(3)(3)调节调节R R2 2的阻值的阻值,能否使电源以最大的功率能否使电源以最大的功率 输出输出?为什么为什么?2E4r【解析解析】(1)(1)将将R R1 1和电源等效为一新电源和电源等效为一新电源,则新电源的电动势则新电源的电动势E=E=8 V,E=E=8 V,内阻内阻r=r+Rr=r+R1 1=10,=10,且为定值。利用