高考物理复习二节电路的基本规律及应用沪科版.ppt

第二节电路的基本规律及应用第二节电路的基本规律及应用 课堂互动讲练课堂互动讲练经典题型探究经典题型探究知能优化演练知能优化演练第第二二节节电电路路的的基基本本规规律律及及应应用用基础知识梳理基础知识梳理基础知识梳理基础知识梳理一、电源的电动势一、电源的电动势1 1电源电源(1)(1)定定义义：电电源源是是通通过过_做做功功把把其其他他形形式的能转化为式的能转化为_的装置的装置(2)(2)作作用用：使使导导体体(或或电电路路)两两端端保保持持一一定定的的_2 2电动势电动势(1)(1)定定义义：非非静静电电力力把把正正电电荷荷从从负负极极移移送送到到正正极极所所做的做的_跟被移送的跟被移送的_的比值的比值非静电力非静电力电能电能电压电压功功电量电量(2)(2)公式：公式：E E_.(3)(3)物物理理意意义义：反反映映电电源源把把_的的能能转转化化 为为 电电 能能 本本 领领 的的 大大 小小，在在 数数 值值 上上 等等 于于_把把1 1 C C的的正正电电荷荷在在电电源源内内部部从从负负极极移移送到正极所做的功送到正极所做的功(4)(4)方方向向：电电动动势势是是_，规规定定其其方方向向为为电电源源内内部部_方方向向，即即由由电电源源负负极极指指向向正正极极方方向向其他形式其他形式非静电力非静电力标量标量电流电流二、闭合电路欧姆定律二、闭合电路欧姆定律1 1闭合电路的组成闭合电路的组成(1)(1)内内电电路路：电电源源内内部部的的电电路路，内内电电阻阻所所降降落落的的电电压称为压称为_(2)(2)外外电电路路：电电源源外外部部的的电电路路，其其两两端端电电压压称称为为_或路端电压或路端电压内电压内电压外电压外电压2 2内外电压的关系：内外电压的关系：E E_3 3闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律(1)(1)内内容容：闭闭合合电电路路里里的的电电流流跟跟电电源源的的电电动动势势成成_，跟整个电路的电阻成，跟整个电路的电阻成_U U外外U U内内正比正比反比反比增大增大减小减小(2)(2)外外电电路路断断开开时时，R R为为无无限限大大，I I变变为为0 0，路路端端电电压压U U_.(3)(3)外电路短路时，外电路短路时，R R0 0，U U_，I I(短路电流短路电流)E E0 0思考感悟思考感悟若若U UI I图图像像中中的的纵纵坐坐标标(U U)不不是是从从零零开开始始时时，此此时时图图线线与与横横坐坐标标的的交交点点的的横横坐坐标标是是否否仍仍为为短短路路电电流流？图线的斜率是否仍然等于电源的内阻？图线的斜率是否仍然等于电源的内阻？提示：提示：若若U UI I图像中的纵坐标不是从零开始时，说图像中的纵坐标不是从零开始时，说明路端电压不为零，外电路没有短路，此时，交点明路端电压不为零，外电路没有短路，此时，交点的横坐标小于短路电流，但图线的斜率不变，仍为的横坐标小于短路电流，但图线的斜率不变，仍为电源的内阻电源的内阻5 5路端电压跟电流的关系路端电压跟电流的关系(1)(1)关系式：关系式：U U_.(2)(2)用图像表示如图用图像表示如图7 72 21 1所示所示图图7 72 21 1E EIrIr图图像像物理意物理意义义图线图线与与纵轴纵轴交点交点表示表示_图线图线的斜率大小的斜率大小表示表示电电源的源的_图图中中U表示外表示外电压电压UU_图图中中U表示内表示内电压电压 图线图线与横坐与横坐标标交交点点表示表示_图线图线上每一点坐上每一点坐标标的乘的乘积积UI表示表示_图线图线上每一点上每一点对应对应的的U、I比比值值表示表示_电动势电动势内电阻内电阻E E短路电流短路电流输出功率输出功率外电阻外电阻三、电流表和电压表的改装三、电流表和电压表的改装1 1小量程电流表小量程电流表(表头表头)(1)(1)工工作作原原理理：主主要要由由磁磁场场和和放放入入其其中中可可转转动动的的_组组成成当当线线圈圈中中有有电电流流通通过过时时，线线圈圈在在_作作用用下下带带动动指指针针一一起起偏偏转转，电电流流越越大大，指指针针偏偏转转的的角角度度越越大大，从从表表盘盘上上可可直直接接读读出出电电流值流值(2)(2)三三个个参参数数：满满偏偏电电流流I Ig g，表表头头内内阻阻R Rg g，满满偏偏电压电压U Ug g，它们的关系：，它们的关系：U Ug g_.2 2电压表、电流表的改装电压表、电流表的改装线圈线圈安培力安培力I Ig gR Rg g改装改装为电压为电压表表改装改装为为大量程大量程电电流表流表原理原理_电电阻分阻分压压_电电阻分流阻分流改装原改装原理理图图串联串联并联并联改装改装为电压为电压表表改装改装为为大量程大量程电电流表流表分分压电压电阻或阻或分流分流电电阻阻U_所以所以RRgIgRg_所以所以R_改装后改装后电电表表内阻内阻RV_RgRA_RgI Ig g(R RR Rg g)(I II Ig g)R RR Rg gR R课堂互动讲练课堂互动讲练(1)(1)电电源源的的输输出出功功率率与与电电路路中中电电流流的的关关系系如如图图7 72 22 2所示，所示，图图7 72 22 2图图7 72 23 3【名名师师点点睛睛】(1)(1)当当电电源源的的输输出出功功率率最最大大时时，机机械械效效率率50%50%，在在实实际际电电路路中中无无实实用用价价值值当当R R时时，100%100%，但但此此时时P P出出0 0，无无实实际意义际意义(2)(2)对对于于内内外外电电路路上上的的固固定定电电阻阻，其其消消耗耗的的功功率率根根据据P PI I2 2R R来来判判断断，与与输输出出功功率率大大小小的的判判断断方法不同方法不同即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1.(20101.(2010年年高高考考课课标标全全国国卷卷)电电源源的的效效率率定定义义为为外外电电路路电电阻阻消消耗耗的的功功率率与与电电源源的的总总功功率率之之比比在在测测电电源源电电动动势势和和内内电电阻阻的的实实验验中中得得到到的的实实验验图图线线如如图图7 72 24 4所所示示，图图中中U U为为路路端端电电压压，I I为为干干路路电电流流，a a、b b为为图图线线上上的的两两点点，相相应应状状态态下下电电源源的的效效率率分分别别为为a a、b b.由由图图可可知知a a、b b的值分别为的值分别为()图图7 72 24 4电电源源的的效效率率既既是是输输出出功功率率与与总总功功率率之之比比，也也是是外外电电压压与与电电动动势势之之比比，也也等等于于外外电电阻阻与与总总电电阻阻之之比比图图中中每每一一小小格格数数值值为为k k，由由图图像像知知，电电源源的的电电动动势势为为6 6k k V V，a a和和b b对对应应的的外外电电压压分分别别是是4 4k k V V和和2 2k k V V，由此知，由此知D D项正确项正确二、电路的动态分析问题二、电路的动态分析问题1 1电路的动态分析类问题是指由于断开或闭合开电路的动态分析类问题是指由于断开或闭合开关、滑动变阻器滑片的滑动等造成电路结构发生了关、滑动变阻器滑片的滑动等造成电路结构发生了变化，一处变化又引起了一系列的变化，对它们的变化，一处变化又引起了一系列的变化，对它们的分析要熟练掌握闭合电路欧姆定律，部分电路欧姆分析要熟练掌握闭合电路欧姆定律，部分电路欧姆定律，串、并联电路的电压、电流关系定律，串、并联电路的电压、电流关系2 2分析这类问题的一般步骤是：分析这类问题的一般步骤是：(1)(1)明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的变化变化(2)(2)根据局部电阻的变化，确定电路的外电阻根据局部电阻的变化，确定电路的外电阻R R外总外总如何变化如何变化(7)(7)确确定定支支路路两两端端的的电电压压如如何何变变化化以以及及通通过过各各支路的电流如何变化支路的电流如何变化由由以以上上步步骤骤可可以以看看出出，解解决决此此类类问问题题的的基基本本思思路路是是“局局部部整整体体局局部部”，同同时时要要灵灵活活地地选选用公式，每一步推导都要有确切的依据用公式，每一步推导都要有确切的依据【名名师师点点睛睛】电电路路的的动动态态分分析析问问题题还还可可以以用用极极限限法法来来分分析析，即即因因变变阻阻器器滑滑片片滑滑动动引引起起电电路路变变化化的的问问题题，可可将将变变阻阻器器的的滑滑片片分分别别滑滑至至两两个个极端去讨论极端去讨论THANK YOUSUCCESS2024/4/17 周三25可编辑即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2 2(2010(2010年年高高考考上上海海卷卷)在在如如图图7 72 25 5的的闭闭合合电电路中，当滑片路中，当滑片P P向右移动时，两电表读数的变化是向右移动时，两电表读数的变化是()图图7 72 25 5A AA A变大，变大，V V变大变大B BA A变小，变小，V V变大变大C CA A变大，变大，V V变小变小D DA A变小，变小，V V变小变小解解析析：选选B.B.当当滑滑片片P P向向右右移移动动时时，变变阻阻器器接接入入电电路路中中的的电电阻阻变变大大，电电路路总总电电阻阻变变大大由由全全电电路路欧欧姆姆定定律律，电电路路的的总总I I变变小小，故故电电流流表表读读数数变变小小，R R0 0和和内内电电路路的的电电压压U UI I(R R0 0r r)变变小小，滑滑动动变变阻阻器器两两端端电电压压U UE EU U变变大大，电电压压表表读读数数变变大大，故故B B项正确项正确三、电路故障分析三、电路故障分析(一一)故障类型及分析思路故障类型及分析思路1 1故障类型故障类型(1)(1)短路：电路被短路部分有电流通过短路：电路被短路部分有电流通过(电流表有电流表有示数示数)被短路两点之间没有电压被短路两点之间没有电压(电压表无示数电压表无示数)(2)(2)断路：电路断路部分没有电流通过断路：电路断路部分没有电流通过(电流表无电流表无示数示数)断路两点之间有电压，断路同侧导线两点断路两点之间有电压，断路同侧导线两点无电压无电压2 2电路故障分析思路电路故障分析思路(1)(1)认真审题，判断电路各元件的连接方式，认真审题，判断电路各元件的连接方式，明确电流表、电压表测量的元件，各开关控制明确电流表、电压表测量的元件，各开关控制的元件的元件(2)(2)根据故障现象分析有无电流，得出电路是根据故障现象分析有无电流，得出电路是短路还是断路短路还是断路(3)(3)根据电表示数变化分析找出故障位置根据电表示数变化分析找出故障位置(二二)判断电路故障的方法判断电路故障的方法1 1利用电流表、电压表判断电路故障的方法利用电流表、电压表判断电路故障的方法(1)(1)电流表示数正常而电压表无示数电流表示数正常而电压表无示数“电流表示数正常电流表示数正常”表明电流表所在电路为通表明电流表所在电路为通路，路，“电压表无示数电压表无示数”表明无电流通过电压表表明无电流通过电压表故障原因可能是：故障原因可能是：电压表损坏；电压表损坏；电压表接电压表接触不良；触不良；与电压表并联的用电器短路与电压表并联的用电器短路(2)(2)电压表有示数而电流表无示数电压表有示数而电流表无示数“电压表有示数电压表有示数”表明电路中有电流通过，表明电路中有电流通过，“电流表无示数电流表无示数”说明没有或几乎没有电流流过说明没有或几乎没有电流流过电流表电流表故障原因可能是：故障原因可能是：电流表短路；电流表短路；和电压表和电压表并联的用电器断路并联的用电器断路(3)(3)电流表电压表均无示数电流表电压表均无示数“两表均无示数两表均无示数”表明无电流通过两表，除了表明无电流通过两表，除了两表同时短路外，可能是干路断路导致无电流两表同时短路外，可能是干路断路导致无电流2 2利用导线判断电路故障利用导线判断电路故障(主要判断断路故障主要判断断路故障)电路中无电流或灯泡不发光：将导线接在两点电路中无电流或灯泡不发光：将导线接在两点间，如果电路中有电流间，如果电路中有电流(或电路中灯泡发光了或电路中灯泡发光了)，说明此两点间有断路，说明此两点间有断路即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)3 3如如图图7 72 26 6所所示示，电电源源电电动动势势为为6 6 V V，当当开开关关接接通通时时，灯灯泡泡L L1 1和和L L2 2都都不不亮亮，用用电电压压表表测测得得各各部部分分电电压压是是U Uadad0 0，U Ucdcd6 6 V V，U Uabab6 6 V V，由由此此可可判判定定()图图7 72 26 6A AL L1 1和和L L2 2的灯丝都断了的灯丝都断了B BL L1 1的灯丝断了的灯丝断了C CL L2 2的灯丝断了的灯丝断了D D变阻器变阻器R R断路断路解解析析：选选C.C.由由题题给给条条件件知知，电电路路中中有有的的地地方方没没有有电电压压由由U Uadad0 0、U Ucdcd6 6 V V可可知知电电路路是是断断路路由由U Uabab6 6 V V、U Ucdcd6 6 V V可可知知，内内电电路路a a、b b之之间间没没有有断断点点，外外电电路路中中的的a a、b b和和c c、d d之之间间有有断断点点，取取其其公公共共部部分分可可知知灯灯L L2 2断断路路，由由电电灯灯L L2 2两两端端电电压压不为零，可知灯不为零，可知灯L L1 1与变阻器与变阻器R R是导通的是导通的C C正确正确经典题型探究经典题型探究题型一题型一闭合电路的定量计算和定性分析闭合电路的定量计算和定性分析 三只灯泡三只灯泡L L1 1、L L2 2和和L L3 3的额定电压分的额定电压分别为别为1.5 V1.5 V、1.5 V1.5 V和和3.0 V3.0 V，它们的额定电流都为，它们的额定电流都为0.5 A0.5 A若将它们连接成图若将它们连接成图7 72 27 7甲、乙所示电甲、乙所示电路，闭合电键路，闭合电键S S后灯泡都能正常发光，且图甲中电后灯泡都能正常发光，且图甲中电压表示数为压表示数为15.0 V15.0 V，图乙中总阻值为，图乙中总阻值为8 8 的滑动的滑动变阻器变阻器R R3 3的滑片的滑片P P恰滑至中点电路中电源电动势恰滑至中点电路中电源电动势E E和内阻和内阻r r未知未知例例例例1 1图图7 72 27 7(1)(1)计计算算图图甲甲电电路路中中的的总总电电流流和和电电阻阻R R2 2消消耗耗的的电电功率；功率；(2)(2)分析比较图甲与图乙电路哪个更节能；分析比较图甲与图乙电路哪个更节能；【思思路路点点拨拨】由由灯灯泡泡的的额额定定电电流流即即可可求求出出总总电电流流，由由路路端端电电压压与与L L3 3两两端端电电压压相相减减即即可可得得出出R R2 2两两端端电电压压，从从而而求求出出R R2 2消消耗耗的的功功率率电电源源提提供供的电功率由公式的电功率由公式P P总总IEIE可比较得出可比较得出【解析解析】(1)(1)由题意，在图甲所示电路中：由题意，在图甲所示电路中：电路的总电流电路的总电流I I总总I IL L1 1I IL L2 2I IL L3 31.5 A1.5 AURUR2 2U U端端U UL L3 312 V12 V电阻电阻R R2 2消耗功率消耗功率PRPR2 2IRIR2 2URUR2 218 W.18 W.(2)(2)图甲电源提供的电功率为图甲电源提供的电功率为P P总总IEIE图乙电源提供的电功率为图乙电源提供的电功率为P PI IE E由由于于灯灯泡泡都都正正常常发发光光，两两电电路路有有用用功功率率相相等等，计计算得到算得到I I1.5 A1.5 A，I I2 A2 A则则P P总总P P总总，所以，图甲电路比图乙电路节能，所以，图甲电路比图乙电路节能【答案答案】(1)1.5 A(1)1.5 A18 W18 W(2)(2)图甲电路图甲电路【方方法法总总结结】涉涉及及到到闭闭合合回回路路的的功功率率问问题题，首首先先要要从从概概念念上上区区分分电电源源总总功功率率P PEIEI、电电源源输输出出功功率率P P出出U U路路I I及及电电源源内内阻阻热热功功率率P P内内I I2 2r r；其其次次要要注注意意它它们的联系们的联系EIEIU U路路I II I2 2r r.互动探究互动探究计算电路中电源电动势计算电路中电源电动势E E和电源内阻和电源内阻r r.解析：解析：由图由图7 72 27 7知，知，E EU UIrIrE EI I(R R外外r r)，其中，其中R R外外7 7 两式联立求解，得两式联立求解，得E E18 V18 V，r r2.2.答案：答案：18 V18 V2 2 题型二题型二含电容器电路的分析与计算含电容器电路的分析与计算例例例例2 2 (满分样板满分样板1212分分)如图如图7 72 28 8所所示，电源电动势示，电源电动势E E6 V6 V，内阻，内阻r r1 1，外电路，外电路中电阻中电阻R R1 12 2，R R2 23 3，R R3 37.5 7.5，电容，电容器的电容器的电容C C4 pF.4 pF.开始时开关开始时开关S S断开，从开关合断开，从开关合上到电路稳定的过程中，通过电流表的电荷量是上到电路稳定的过程中，通过电流表的电荷量是多少？多少？图图7 72 28 8【思思路路点点拨拨】开开关关S S断断开开或或合合上上时时，电电容容器器C C两两端端的的电电压压与与哪哪个个电电阻阻两两端端的的电电压压相相同同？通通过过电电流流表表的的电电荷荷量量等等于于开开关关合合上上前前后后电电容容器器带带电电荷荷量量的的变变化化，但但要要注注意意极极板板电电势的高低势的高低故故开开关关断断开开到到合合上上后后电电路路稳稳定定的的过过程程中中，通通过过电流表的电荷量为电流表的电荷量为Q QQ Q1 1Q Q2 21.921.9210101111C.(2C.(2分分)【答案答案】1.921.9210101111C C【反反思思领领悟悟】(1)(1)电电路路稳稳定定后后，由由于于电电容容器器所所在在支支路路无无电电流流通通过过，所所以以在在此此支支路路中中的的电电阻阻上上无无电电压压降降，因因此此电电容容器器两两极极间间的的电电压压就就等等于于该该支路两端的电压支路两端的电压(2)(2)电电路路的的电电流流、电电压压变变化化时时，将将会会引引起起电电容容器器的的充充、放放电电如如果果电电容容器器两两端端电电压压升升高高，电电容容器器将将充充电电；如如果果电电压压降降低低，电电容容器器将将通通过过与与它它连接的电路放电连接的电路放电题型三题型三电压表的改装电压表的改装例例例例3 3 有有一一电电流流表表G G，内内阻阻R Rg g10 10，满偏电流满偏电流I Ig g3 mA.3 mA.(1)(1)要要把把它它改改装装为为量量程程为为0 03 3 V V的的电电压压表表，要要串串联联多大的电阻？改装后电压表的内阻多大的电阻？改装后电压表的内阻R RV V是多大？是多大？(2)(2)要要把把它它改改装装为为量量程程为为0 015 15 V V的的电电压压表表，改改装装后电压表的内阻后电压表的内阻R RV V是是R RV V的多少倍？的多少倍？【思思路路点点拨拨】把把电电流流表表改改装装为为电电压压表表应应串串联联一一个个分分压压电电阻阻由由串串联联知知识识可可求求解解，而而改改装装后后电电压压表的内阻应为电流内阻与串联电阻之和表的内阻应为电流内阻与串联电阻之和【解解析析】(1)(1)电电压压表表V V由由电电流流表表和和电电阻阻串串联联组组成成如如图图7 72 29 9所所示示，当当电电压压表表两两端端的的电电压压为为3 3 V V时时，此此时时通通过过电电流流表表的的电电流流为为I Ig g.电电流流表表两两端端电电压压U Ug gI Ig gR Rg g0.03 V0.03 V图图7 72 29 9【答案答案】(1)990(1)990 1000 1000(2)5(2)5倍倍【题题后后反反思思】用用统统一一电电流流表表改改装装成成不不同同量量程的电压表，其内阻之比等于量程之比程的电压表，其内阻之比等于量程之比本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束点此进入课件目录点此进入课件目录按按ESCESC键退出全屏播放键退出全屏播放谢谢使用谢谢使用THANK YOUSUCCESS2024/4/17 周三49可编辑