高考物理复习 第7章第二节电路的基本规律及应用课件 沪科.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2021/8/11 星期三1 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2021/8/11 星期三2基础知识梳理基础知识梳理一、一、电电源的源的电动势电动势1电电源源(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式的能转转化化为为_的装置的装置(2)作用：使作用：使导导体体(或或电电路路)两端保持一定的两端保持一定的_2电动势电动势(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_的比的比值值非静非静电电力力电电能能电压电压功功电电量量2021/8/11 星期三3(2)公式：公式：E_.(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 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送到到正正极极所所做的功做的功(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非静电电力力标标量量电电流流2021/8/11 星期三4二、二、闭闭合合电电路欧姆定律路欧姆定律1闭闭合合电电路的路的组组成成(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压称称为为_(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_或路端或路端电压电压内内电压电压外外电压电压2021/8/11 星期三52内外内外电压电压的关系：的关系：E_3闭闭合合电电路的欧姆定律路的欧姆定律(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，跟整个电电路的路的电电阻成阻成_U外外U内内正比正比反比反比增大增大减小减小2021/8/11 星期三6(2)外外电电路路断断开开时时，R为为无无限限大大，I变变为为0，路路端端电电压压U_.(3)外外电电路短路路短路时时，R0，U_，I(短路短路电电流流)E0思考感悟思考感悟若若UI图图像像中中的的纵纵坐坐标标(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？图线图线的斜率是否仍然等于的斜率是否仍然等于电电源的内阻？源的内阻？提示：提示：若若UI图图像中的像中的纵纵坐坐标标不是从零开始不是从零开始时时，说说明路端明路端电压电压不不为为零，外零，外电电路没有短路，此路没有短路，此时时，交点，交点的横坐的横坐标标小于短路小于短路电电流，但流，但图线图线的斜率不的斜率不变变，仍，仍为为电电源的内阻源的内阻2021/8/11 星期三75路端路端电压电压跟跟电电流的关系流的关系(1)关系式：关系式：U_.(2)用用图图像表示如像表示如图图721所示所示图图721EIr2021/8/11 星期三8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_电动势电动势内内电电阻阻E短路短路电电流流输输出功率出功率外外电电阻阻2021/8/11 星期三9三、三、电电流表和流表和电压电压表的改装表的改装1小量程小量程电电流表流表(表表头头)(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流值值(2)三三个个参参数数：满满偏偏电电流流Ig，表表头头内内阻阻Rg，满满偏偏电压电压Ug，它，它们们的关系：的关系：Ug_.2电压电压表、表、电电流表的改装流表的改装线线圈圈安培力安培力IgRg2021/8/11 星期三10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串联联并并联联2021/8/11 星期三11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_RgIg(RRg)(IIg)RRgR2021/8/11 星期三12课堂互动讲练课堂互动讲练2021/8/11 星期三13(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722所示，所示，图图7222021/8/11 星期三14图图7232021/8/11 星期三152021/8/11 星期三16【名名师师点点睛睛】(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%，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时时，100%，但但此此时时P出出0，无无实实际际意意义义(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PI2R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方法不同法不同2021/8/11 星期三17即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)1.(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724所所示示，图图中中U为为路路端端电电压压，I为为干干路路电电流流，a、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、b.由由图图可可知知a、b的的值分别为值分别为()2021/8/11 星期三18图图7242021/8/11 星期三192021/8/11 星期三20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，由由图图像像知知，电电源源的的电电动动势势为为6k V，a和和b对对应应的的外外电电压压分分别别是是4k V和和2k V，由此知，由此知D项正确项正确2021/8/11 星期三21二、电路的动态分析问题二、电路的动态分析问题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)明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的变明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的变化化(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外总外总如如何变化何变化2021/8/11 星期三222021/8/11 星期三23(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支路的路的电电流如何流如何变变化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用公式，每一步推公式，每一步推导导都要有确切的依据都要有确切的依据【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极端去讨论讨论2021/8/11 星期三24即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)2(2010年年高高考考上上海海卷卷)在在如如图图725的的闭闭合合电电路路中，当滑片中，当滑片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7252021/8/11 星期三25AA变变大，大，V变变大大BA变变小，小，V变变大大CA变变大，大，V变变小小DA变变小，小，V变变小小解解析析：选选B.当当滑滑片片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变变小小，故故电电流流表表读读数数变变小小，R0和和内内电电路路的的电电压压UI(R0r)变变小小，滑滑动动变变阻阻器器两两端端电电压压UEU变变大大，电电压压表表读读数数变变大大，故故B项项正确正确2021/8/11 星期三26三、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故障类型故障类型(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)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电路故障分析思路电路故障分析思路2021/8/11 星期三27(1)认真审题，判断电路各元件的连接方式，明认真审题，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，各开关控制的确电流表、电压表测量的元件，各开关控制的元件元件(2)根据故障现象分析有无电流，得出电路是短根据故障现象分析有无电流，得出电路是短路还是断路路还是断路(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)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2021/8/11 星期三28“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)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2021/8/11 星期三29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)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2021/8/11 星期三30即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)3如如图图726所所示示，电电源源电电动动势势为为6 V，当当开开关关接接通通时时，灯灯泡泡L1和和L2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Uad0，Ucd6 V，Uab6 V，由由此此可可判判定定()图图7262021/8/11 星期三31AL1和和L2的灯的灯丝丝都断了都断了BL1的灯的灯丝丝断了断了CL2的灯的灯丝丝断了断了D变变阻器阻器R断路断路解解析析：选选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Uad0、Ucd6 V可可知知电电路路是是断断路路由由Uab6 V、Ucd6 V可可知知，内内电电路路a、b之之间间没没有有断断点点，外外电电路路中中的的a、b和和c、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L2断断路路，由由电电灯灯L2两两端端电电压压不不为为零零，可可知知灯灯L1与与变变阻阻器器R是是导导通通的的C正正确确2021/8/11 星期三32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L1、L2和和L3的额定电压分别为的额定电压分别为1.5 V、1.5 V和和3.0 V，它们的额定电流都为，它们的额定电流都为0.5 A若若将它们连接成图将它们连接成图727甲、乙所示电路，闭合电甲、乙所示电路，闭合电键键S后灯泡都能正常发光，且图甲中电压表示数为后灯泡都能正常发光，且图甲中电压表示数为15.0 V，图乙中总阻值为，图乙中总阻值为8 的滑动变阻器的滑动变阻器R3的滑的滑片片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和内阻和内阻r未知未知例例例例1 12021/8/11 星期三33图图7272021/8/11 星期三34(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R2消消耗耗的的电电功率；功率；(2)分析比分析比较图较图甲与甲与图图乙乙电电路哪个更路哪个更节节能；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L3两两端端电电压压相相减减即即可可得得出出R2两两端端电电压压，从从而而求求出出R2消消耗耗的的功功率率电电源源提提供的供的电电功率由公式功率由公式P总总IE可比可比较较得出得出2021/8/11 星期三35【解析解析】(1)由由题题意，在意，在图图甲所示甲所示电电路中：路中：电电路的路的总电总电流流I总总IL1IL2IL31.5 AUR2U端端UL312 V电电阻阻R2消耗功率消耗功率PR2IR2UR218 W.(2)图图甲甲电电源提供的源提供的电电功率功率为为P总总IE图图乙乙电电源提供的源提供的电电功率功率为为PIE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I1.5 A，I2 A则则P总总P总总，所以，所以，图图甲甲电电路比路比图图乙乙电电路路节节能能2021/8/11 星期三36【答案答案】(1)1.5 A18 W(2)图图甲甲电电路路【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PEI、电电源源输输出出功功率率P出出U路路I及及电电源源内内阻阻热热功功率率P内内I2r；其其次次要要注注意意它它们们的的联联系系EIU路路II2r.互互动动探究探究计计算算电电路中路中电电源源电动势电动势E和和电电源内阻源内阻r.解析：解析：由由图图727知，知，EUIrEI(R外外r)，其中，其中R外外7 两式两式联联立求解，得立求解，得E18 V，r2.答案：答案：18 V2 2021/8/11 星期三37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12分分)如图如图728所示，电所示，电源电动势源电动势E6 V，内阻，内阻r1，外电路中电阻，外电路中电阻R12，R23，R37.5，电容器的电容，电容器的电容C4 pF.开始时开关开始时开关S断开，从开关合上到电路稳定断开，从开关合上到电路稳定的过程中，通过电流表的电荷量是多少？的过程中，通过电流表的电荷量是多少？图图7282021/8/11 星期三38【思思路路点点拨拨】开开关关S断断开开或或合合上上时时，电电容容器器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势的高低的高低2021/8/11 星期三392021/8/11 星期三402021/8/11 星期三41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，通通过过电电流表的流表的电电荷量荷量为为QQ1Q21.921011C.(2分分)【答案答案】1.921011C【反反思思领领悟悟】(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支路两端的电压电压(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连接的接的电电路放路放电电2021/8/11 星期三42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，内内阻阻Rg10，满满偏偏电电流流Ig3 mA.(1)要要把把它它改改装装为为量量程程为为03 V的的电电压压表表，要要串串联联多大的多大的电电阻？改装后阻？改装后电压电压表的内阻表的内阻RV是多大？是多大？(2)要要把把它它改改装装为为量量程程为为015 V的的电电压压表表，改改装装后后电压电压表的内阻表的内阻RV是是RV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表的内阻应为电应为电流内阻与串流内阻与串联电联电阻之和阻之和2021/8/11 星期三43【解解析析】(1)电电压压表表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729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 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Ig.电电流流表表两两端端电电压压UgIgRg0.03 V图图7292021/8/11 星期三442021/8/11 星期三45【答案答案】(1)990 1000(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程的电压电压表，其内阻之比等于量程之比表，其内阻之比等于量程之比2021/8/11 星期三46本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束点此点此进进入入课课件目件目录录按按ESC键键退出全屏播放退出全屏播放谢谢谢谢使用使用2021/8/11 星期三472021/8/11 星期三48