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1特點對比2幾個常用的推論(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),電路中任意一個電阻變大時,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勢成正比,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(R),I0,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(R0),I,U內(nèi)E。4UI關(guān)系圖:由UEIr可知,路端電壓隨著電路中電流的增大而減?。籙I關(guān)系圖線如圖所示。(1)當(dāng)電路斷路即I0時,縱軸的截距為電動勢E。(2)當(dāng)外電路電壓為U0時,橫軸的截距為短路電流Im。(3)圖線的斜率的絕對值為電源的內(nèi)阻r。1教材母題(人教版選修31 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)載時的電壓是600 V,短路電流是30 A。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 的電阻連成一閉合電路,則它的路端電壓是()A0.10 V B0.20 VC0.30 V D0.40 V答案D解析電源沒有接入外電路時,路端電壓值等于電源電動勢,所以電動勢E800 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 20 。該電源與20 的電阻連成閉合電路時,電路中的電流I mA20 mA,所以路端電壓UIR2020 mV400 mV0.40 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)R1R2r時,PrP1P2等于()A111 B211 C144 D411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I1I20.5I;根據(jù)公式PI2R,三個電阻相等,功率之比等于電流平方之比,即PrP1P2411。故選D。3.如圖所示為測量某電源電動勢和內(nèi)阻時得到的UI圖線,用此電源與三個阻值均為3 的電阻連接成電路,測得路端電壓為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勢E6 V,內(nèi)阻r 0.5 ;外電路連接電阻R時,路端電壓為4.8 V,由閉合電路歐姆定律得EUIr,I A2.4 A。又因為I,所以Rr 2 。選項A、B、C、D四個電路的外電路電阻分別是1 、2 、9 、4.5 ,因此只有B正確??键c二閉合電路的動態(tài)分析直流電路中動態(tài)問題的分析是高考考查的熱點,通過調(diào)節(jié)滑動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,電路中各個部分的電流、電壓和功率都會隨之發(fā)生變化。分析動態(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,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,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:R3極限法因變阻器滑片滑動引起電路變化的問題,可將變阻器的滑片分別滑至兩個極端,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,其電動勢為E、內(nèi)電阻為r,R1、R2為定值電阻,R3為滑動變阻器,、為理想電流表和電壓表。在滑動變阻器滑片P自a端向b端滑動的過程中,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 Da點的電勢降低解析解法一:程序法P由a端向b端滑動,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錯誤;電阻R2兩端的電壓U2EI總(R1r),I總增大,則U2減小,I2,I2減小,電流表的示數(shù)IAI總I2增大,B正確;由P2IR2知P2減小,C錯誤;UababaU2,故a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P2IR2,知P2減小,C錯誤;UabU2aba減小,D正確;因為R1間接與R3串聯(lián),故I1、U1均增大,故電壓表示數(shù)增大,A錯誤;根據(jù)IAI1I2知IA增大,B正確。解法三:極限法設(shè)滑片P滑至b點,則R30,ab0,D正確;R2上電壓為零,則功率也為零,C錯誤;當(dāng)R30時,總電阻最小,總電流最大,R1上電壓最大,故A錯誤;由于IAI1I2,此時I1最大,I20最小,故IA最大,B正確。答案BD方法感悟以上三種方法相比,對動態(tài)分析問題,結(jié)論法最簡潔適用,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,電源電動勢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的光照強度變化時,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CR3的功率一定變大D照射到R3的光照強度一定增大答案BD解析由于R2功率變大,根據(jù)PI2R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錯誤??键c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)Rr時,電源的輸出功率最大為Pm。(2)當(dāng)Rr時,隨著R的增大輸出功率越來越小。(3)當(dāng)Rr時,隨著R的增大輸出功率越來越大。(4)當(dāng)P出2 W,即2R2 W,得 R50%,應(yīng)使Rr1 ,故C正確。8電路如圖甲所示。若電阻未知,電源電動勢和內(nèi)阻也未知,電源的路端電壓U隨電流I的變化圖線及外電阻的UI圖線分別如圖乙所示,求:(1)電源的電動勢和內(nèi)阻;(2)電源的路端電壓;(3)電源的輸出功率。答案(1)4 V1 (2)3 V(3)3 W解析(1)由題圖乙所示UI圖線知,電源電動勢E4 V,短路電流I短4 A,故內(nèi)阻r1 。(2)由題圖甲、乙知,電源與電阻串聯(lián)時,電流I1 A,此時對應(yīng)的路端電壓U3 V。(3)由題圖乙知R3 ,故P出I2R3 W。9.如圖所示的電路中,兩平行金屬板A、B水平放置,極板長L60 cm,兩板間的距離d30 cm,電源電動勢E36 V,內(nèi)阻r1 ,電阻R09 ,閉合開關(guān)S,待電路穩(wěn)定后,將一帶負(fù)電的小球(可視為質(zhì)點)從B板左端且非常靠近B板的位置以初速度v06 m/s水平向右射入兩板間,小球恰好從A板右邊緣射出。已知小球所帶電荷量q2102 C,質(zhì)量m2102 kg,重力加速度g取10 m/s2,求:(1)帶電小球在平行金屬板間運動的加速度大小;(2)滑動變阻器接入電路的阻值。答案(1)60 m/s2(2)14 解析(1)小球在金屬板間做類平拋運動,有Lv0t,dat2,解得a60 m/s2。(2)設(shè)兩金屬板間電壓為U,由牛頓第二定律得mgma,解得U21 V。設(shè)滑動變阻器接入電路的阻值為R,根據(jù)串聯(lián)電路的特點有,解得R14 。真題模擬練10(2018江蘇高考)(多選)如圖所示,電源E對電容器C充電,當(dāng)C兩端電壓達到80 V時,閃光燈瞬間導(dǎo)通并發(fā)光,C放電。放電后,閃光燈斷開并熄滅,電源再次對C充電,這樣不斷地充電和放電,閃光燈就周期性地發(fā)光。該電路()A充電時,通過R的電流不變B若R增大,則充電時間變長C若C增大,則閃光燈閃光一次通過的電荷量增大D若E減小為85 V,閃光燈閃光一次通過的電荷量不變答案BCD解析電容器充電時兩端電壓不斷增大,所以電源與電容器極板間的電勢差不斷減小,因此通過R的電流變小,A錯誤;當(dāng)電阻R增大時,充電電流變小,電容器所充電荷量不變的情況下,充電時間變長,B正確;若C增大,根據(jù)QCU,電容器的電荷量增大,所以放出的電荷量增大,閃光燈閃光一次通過電荷量增大,C正確;當(dāng)電源電動勢為85 V時,電源給電容器充電,電容器兩端電壓仍能達到80 V,所以閃光燈仍然能發(fā)光,閃光一次通過的電荷量不變,D正確。11(2018湖南師大附中六月試卷)有一個消毒用電器P,電阻為20 k,它只有在電壓高于24 V時才能工作。今用一個光敏電阻R1對它進行控制,光敏電阻的阻值在有光照時為100 ,黑暗時為1000 。電源電動勢E為36 V,內(nèi)阻不計,另有一個定值電阻R2,電阻為1000 。下列電路閉合開關(guān)后能使消毒用電器在光照時正常工作,黑暗時停止工作的是()答案B解析A項電路中,在光照時,光敏電阻為100 ,P的電阻為20 k,R2電阻為1000 ,P占的電壓超過E,正常工作,黑暗時,光敏電阻1000 ,P占的電壓超過E,正常工作,故A錯誤;同理可以求得C項電路中在光照和黑暗時,P占的電壓超過E,正常工作,故C錯誤;B項電路中P與R2并聯(lián),并聯(lián)部分電阻略小于1000 ,在光照時,并聯(lián)部分的兩端電壓超過E,能使消毒用電器正常工作,黑暗時,并聯(lián)部分的兩端電壓不超過E,消毒用電器停止工作,故B正確;D項電路中P與R1并聯(lián),光照時并聯(lián)部分電阻略小于100 ,黑暗時并聯(lián)部分電阻略小于1000 ,消毒用電器在光照和黑暗時P占的電壓均不超過E,停止工作,故D錯誤。12(2018北京高考)如圖1所示,用電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源,向滑動變阻器R供電。改變變阻器R的阻值,路端電壓U與電流I均隨之變化。(1)以U為縱坐標(biāo),I為橫坐標(biāo),在圖2中畫出變阻器阻值R變化過程中UI圖象的示意圖,并說明UI圖象與兩坐標(biāo)軸交點的物理意義。(2)a.請在圖2畫好的UI關(guān)系圖線上任取一點,畫出帶網(wǎng)格的圖形,以其面積表示此時電源的輸出功率;b請推導(dǎo)該電源對外電路能夠輸出的最大電功率及條件。(3)請寫出電源電動勢定義式,并結(jié)合能量守恒定律證明:電源電動勢在數(shù)值上等于內(nèi)、外電路電勢降落之和。答案(1)UI圖象見解析,圖象與縱軸交點的縱坐標(biāo)值為電源電動勢,與橫軸交點的橫坐標(biāo)值為短路電流。(2)a.圖見解析b.Rr(3)見解析解析(1)UI圖象如圖甲所示,其中圖象與縱軸交點的縱坐標(biāo)值為電源電動勢,與橫軸交點的橫坐標(biāo)值為短路電流。(2)a.如圖乙所示b電源輸出的電功率:PI2R2R,當(dāng)外電路電阻Rr時,電源輸出的電功率最大,為Pmax。(3)電動勢定義式:E,根據(jù)能量守恒定律,非靜電力做功W產(chǎn)生的電能等于在外電路產(chǎn)生的電功和內(nèi)電路產(chǎn)生的電熱之和,即WI2rtU外ItIrqU外q,EIrU外U內(nèi)U外。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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