人教版高三物理高考第一轮复习课件 串并联电路 焦耳定律 新人教 (2).ppt

第第2 2课时课时 串并联电路串并联电路 焦耳定律焦耳定律考点自清考点自清一、串并联电路一、串并联电路1.1.串联电路特点串联电路特点 (1)(1)等效电阻等效电阻:R R=(2)(2)各处的电流强度相等各处的电流强度相等:(3)(3)分压原理分压原理:(4)(4)电路两端电压电路两端电压:U U=(5)(5)功率分配功率分配:R R1 1+R R2 2+R Rn nI I=I I1 1=I I2 2=I In nU U1 1+U U2 2+U Un n2021/8/9 星期一12.2.并联电路特点并联电路特点(1)(1)等效电阻等效电阻:(2)(2)各支路电压相等各支路电压相等:(3)(3)分流原理分流原理:(4)(4)电路中的总电流电路中的总电流:I I=(5)(5)功率分配功率分配:U U=U U1 1=U U2 2=U Un nI I1 1R R1 1=I I2 2R R2 2=I In nR Rn nI I1 1+I I2 2+I In nP P1 1R R1 1=P P2 2R R2 2=P Pn nR Rn n2021/8/9 星期一2二、焦耳定律二、焦耳定律1.1.电功电功 (1)(1)定义定义:导体中的恒定电场对自由电荷的导体中的恒定电场对自由电荷的 做的功做的功.(2)(2)公式公式:W W=qUqU=(适用于任何电路适用于任何电路).).(3)(3)实质实质:转化转化为为其他形式能的过程其他形式能的过程.2.2.电功率电功率 (1)(1)定义定义:电流在一段电路上做功的功率电流在一段电路上做功的功率P P等于电等于电 流流I I与这段电路两端的电压与这段电路两端的电压U U的乘积的乘积,表示电流做表示电流做 功的功的 .(2)(2)公式公式:P P=W W/t t=(适用于任何电路适用于任何电路).).静电力静电力I IUtUt电能电能快慢快慢I IU U2021/8/9 星期一33.3.电热电热:电流流过导体产生的热量电流流过导体产生的热量.由由 定律来定律来 计算计算,.4.4.热功率热功率:单位时间内的发热量单位时间内的发热量,表达式为表达式为:=.名师点拨名师点拨首先要区分电路是否为纯电阻电路首先要区分电路是否为纯电阻电路,选取恰当的功选取恰当的功率表达式来计算率表达式来计算;其次要认真判断题目要求的是电其次要认真判断题目要求的是电功还是电热功还是电热.焦耳焦耳2021/8/9 星期一4热点聚集热点聚集热点一热点一 串并联电路串并联电路1.1.几个常用的推论几个常用的推论 (1)(1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的 总电阻总电阻.(2)(2)并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电 阻阻,且小于其中最小的电阻且小于其中最小的电阻.(3)(3)n n个相同的电阻并联个相同的电阻并联,总电阻等于其中一个电总电阻等于其中一个电 阻的阻的 即即:R R总总=R R.(4)(4)两个电阻并联时的总电阻两个电阻并联时的总电阻R R=,=,当其中任当其中任 一个增大或减小时总电阻也随之增大或减小一个增大或减小时总电阻也随之增大或减小.2021/8/9 星期一5 (5)(5)多个电阻并联时多个电阻并联时,其中任一个电阻增大或减小其中任一个电阻增大或减小,总电阻也随之增大或减小总电阻也随之增大或减小.2.2.等效电路等效电路 (1)(1)电路的等效原则电路的等效原则 无电流的支路除去无电流的支路除去;电势相等的各点合并电势相等的各点合并;理想电流表可认为短路理想电流表可认为短路,理想电压表可认为断理想电压表可认为断 路路;电压稳定时电压稳定时,电容器可认为断路电容器可认为断路;在电路在电路 中中,若只有一处接地线若只有一处接地线,只影响电路中各点的电势只影响电路中各点的电势 值值,不影响电路结构不影响电路结构;若电路中有两点或两点以上若电路中有两点或两点以上 的接地线的接地线,除了影响电路中各点的电势外除了影响电路中各点的电势外,还改变还改变 电路结构电路结构,接地点之间认为是接在同一点接地点之间认为是接在同一点.2021/8/9 星期一6(2)(2)电路等效的常用方法电路等效的常用方法电流分支法电流分支法:先将各节点标上字母先将各节点标上字母,判定各支路元件判定各支路元件的电流方向的电流方向,按电流流向按电流流向,自左向右将各元件、节点、自左向右将各元件、节点、分支逐一画出分支逐一画出,加工整理即可加工整理即可.等势点排列法等势点排列法:标出节点字母标出节点字母,判断出各节点电势的判断出各节点电势的高低高低,将各节点按电势高低自左向右排列将各节点按电势高低自左向右排列,再将各节点再将各节点间的支路画出间的支路画出,然后加工整理即可然后加工整理即可.2021/8/9 星期一7热点二热点二 电表的改装电表的改装1.1.把电流表把电流表G G改装成电压表改装成电压表 (1)(1)电流表改装成电压表的原理电流表改装成电压表的原理:将电流表的示数根据欧姆定律将电流表的示数根据欧姆定律U Ug g =I Ig gR Rg g换算成电压值换算成电压值,可直接用于可直接用于 测电压测电压,只是量程只是量程U Ug g很小很小.如果给如果给 小量程电流表串联一个分压电阻小量程电流表串联一个分压电阻,就可以用来量度较大的电压就可以用来量度较大的电压.因此因此 电压表实际上就是一个串联了分压电阻的电流表电压表实际上就是一个串联了分压电阻的电流表,如图如图1 1所示所示.图图1 12021/8/9 星期一8(2)(2)分压电阻的计算分压电阻的计算:由由U U=I Ig gR Rg g+I Ig gR R解得解得 ,因为电压扩大量程的倍数因为电压扩大量程的倍数n n=,=,所以所以R R=(=(n n-1)-1)R Rg g.需要说明的是需要说明的是,通过表头的满偏电流并没有改变通过表头的满偏电流并没有改变,加加在表头两端的最大电压也没有改变在表头两端的最大电压也没有改变,仍是仍是U Ug g=I Ig gR Rg g,但但改装成的电压表的最大电压增大改装成的电压表的最大电压增大了了,所以表的刻度盘所以表的刻度盘要改换要改换,原来是原来是0 0I Ig gR Rg g,现在要换现在要换成成0 0I Ig gR Rg g+I Ig gR R,即每个即每个刻度处的电流数要换成对应的总电压数刻度处的电流数要换成对应的总电压数I IR Rg g+I IR R.2021/8/9 星期一92.2.把把电流表电流表G G改装成大量程电流表改装成大量程电流表 (1)(1)电流表改装的原理电流表改装的原理:给小量程给小量程 电流表并联一个分流电阻电流表并联一个分流电阻,就可以就可以 用来量度较大的电流用来量度较大的电流,即扩大了电即扩大了电 流表的量程流表的量程,如图如图2 2所示所示.(2)(2)分流电阻的计算分流电阻的计算 由并联电路的特点由并联电路的特点U Ug g=I Ig gR Rg g=(=(I I-I Ig g)R R,解得解得 ,因为电流扩大量程的倍因为电流扩大量程的倍 数数n n=,=,所以所以R R=.=.与改装电压表一样与改装电压表一样,刻度刻度图图2 22021/8/9 星期一10盘也要由原来指示的通过电流表盘也要由原来指示的通过电流表G G的电流换成指示的电流换成指示电流表电流表A A的电流的电流.电压表改装后电压表改装后,正确使用它测电压时正确使用它测电压时,发现测量值总是偏小发现测量值总是偏小,出现这种情况的原因是什么出现这种情况的原因是什么?串入的分压电阻偏大造成的串入的分压电阻偏大造成的,应给分压电阻并应给分压电阻并联一个大电阻加以修正联一个大电阻加以修正.交流与思考交流与思考提示提示:2021/8/9 星期一11热点三热点三 电功与电热的关系电功与电热的关系 电功是电场力对自由电荷所做的功电功是电场力对自由电荷所做的功,其大小等于电其大小等于电 能转化为其他形式能量的多少能转化为其他形式能量的多少,是电能转化为其他是电能转化为其他 形式能的总和形式能的总和.电热是转化为内能的电能电热是转化为内能的电能,一般是电一般是电 功的一部分功的一部分.1.1.在由白炽灯、电炉等组成的纯电阻电路中在由白炽灯、电炉等组成的纯电阻电路中,电功等电功等 于电热于电热.计算时可选用下列公式中的任一形式计算时可选用下列公式中的任一形式W W=Q Q=PtPt=U UI It t=I I2 2RtRt=.=.2.2.在非纯电阻电路在非纯电阻电路(含有电动机、电解槽等含有电动机、电解槽等)中消耗中消耗 的电能除转化成内能外的电能除转化成内能外,还转化成机械能还转化成机械能(如电动如电动 机机)或化学能或化学能(如电解槽如电解槽),),即电动机即电动机W W=E E机机+Q Q或或 U UI It t=E E机机+I I2 2RtRt,电解槽电解槽W W=E E化化+Q Q或或U UI It t=E E化化+I I2 2RtRt,此时此时 W WQ Q.2021/8/9 星期一12 在非纯电阻电路中在非纯电阻电路中,既不既不能能表示电功表示电功,也不能表也不能表示电热示电热,它是无意义的它是无意义的.3.3.功率功率 (1)(1)纯电阻电路纯电阻电路:P P=I I2 2R R和和P P=既为电功率既为电功率,也为也为 热功率热功率.(2)(2)非纯电阻电路非纯电阻电路:P P=U UI I为电功率为电功率,P P=I I2 2R R为热功为热功 率率,无意义无意义.有电动机的电路一定是非纯电阻电有电动机的电路一定是非纯电阻电 路吗路吗?在非纯电阻电路中欧姆定律是否成立在非纯电阻电路中欧姆定律是否成立?交流与思考交流与思考2021/8/9 星期一13提示提示:不要认为不要认为有有电动机的电路一定是非纯电阻电路电动机的电路一定是非纯电阻电路,当电动机不转动时当电动机不转动时,仍为纯电阻电路仍为纯电阻电路,欧姆定律仍适欧姆定律仍适用用,电能全部转化为内能电能全部转化为内能.只有在电动机转动时才为非只有在电动机转动时才为非纯电阻电路纯电阻电路,U U IRIR,欧姆定律不能适用欧姆定律不能适用,此时大部分电此时大部分电能转化为机械能能转化为机械能.2021/8/9 星期一14题型题型1 1 用电器正常工作的分析方法用电器正常工作的分析方法【例例1 1】如图如图3 3所示电路中所示电路中E E为电源为电源,其电动势其电动势E E=9.0 V,=9.0 V,内阻可忽略不内阻可忽略不 计计;ABAB为滑动变阻器为滑动变阻器,其电阻其电阻R R=30;L 30;L为一小灯泡为一小灯泡,其额定电压其额定电压 U U=6.0 V,=6.0 V,额定功率额定功率P P=1.8 W;S=1.8 W;S为开关为开关.开始时滑动开始时滑动 变阻器的触头位于变阻器的触头位于B B端端,现在接通开关现在接通开关S,S,然后将触然后将触 头缓慢地向头缓慢地向A A端滑动端滑动,当到达某一位置当到达某一位置C C处时处时,小灯小灯 泡刚好正常发光泡刚好正常发光.则则CBCB之间的电阻应为之间的电阻应为 ()()A.10 B.20 C.15 D.5 A.10 B.20 C.15 D.5 图图3 3题型探究题型探究2021/8/9 星期一15解析解析 本题考查串联电路的特点及额定电压、额定功本题考查串联电路的特点及额定电压、额定功率与电阻的关系率与电阻的关系.关关键是对额定电压、额定功率概键是对额定电压、额定功率概念的理解念的理解,明确滑动变阻器哪一段电阻接入了电路明确滑动变阻器哪一段电阻接入了电路.灯泡的工作电流灯泡的工作电流I I=A=0.3 A=A=0.3 A此时此时ACAC间电阻间电阻R R1 1=10=10 故故CBCB间电阻间电阻R R2 2=R R-R R1 1=20=20 故故B B选项正确选项正确.答案答案 B2021/8/9 星期一16规律总结规律总结 用电器正常工作的条件用电器正常工作的条件:(1)(1)用电器两端的实际电压等于其额定电压用电器两端的实际电压等于其额定电压.(2)(2)用电器中的实际电流等于其额定电流用电器中的实际电流等于其额定电流.(3)(3)用电器的实际电功率等于其额定功率用电器的实际电功率等于其额定功率.如果以上三个条件中的任何一个得到满足如果以上三个条件中的任何一个得到满足,其余两个其余两个条件必定同时满足条件必定同时满足.2021/8/9 星期一17变式练习变式练习1 1 如下图所示如下图所示,额定电压都是额定电压都是110 V,110 V,额定额定功率功率P PA A=100 W,=100 W,P PB B=40 W=40 W的两灯泡的两灯泡,接在接在220 V220 V电路上电路上使用使用,使电灯能够正常发光使电灯能够正常发光,且电路中消耗电能最小且电路中消耗电能最小的电路是哪一个的电路是哪一个 ()()2021/8/9 星期一18解析解析 根据根据P P=知知R R=,=,按题目已知按题目已知P PA A P PB B,则则R RA A R RB B.对于对于A A、B B电路电路,B B的电压大于的电压大于A A的电压的电压,B B灯将灯将烧毁烧毁,两灯不能正常发光两灯不能正常发光,故本题故本题A A、B B均错均错.C C电路中通过变阻器调节电路中通过变阻器调节,可使左右两可使左右两部分电阻相等部分电阻相等,即均在即均在110 V110 V额定电压下工作而正常发光额定电压下工作而正常发光,P P总总=2=2P PA A=200 W.=200 W.D D电路中若通过变阻器调节电路中若通过变阻器调节,左右两部分电阻也可能左右两部分电阻也可能相等相等,保证保证A A、B B两灯均在两灯均在110 V110 V下工作而正常发光下工作而正常发光,易知易知P P总总=2(=2(P PA A+P PB B)=280 W,)=280 W,故故C C对，对，D D错错.答案答案 C2021/8/9 星期一19题型题型2 2 非纯电阻电路的分析非纯电阻电路的分析【例例2 2】有一个小型直流电动机有一个小型直流电动机,把它接入电压为把它接入电压为U U1 1=0.2 V=0.2 V的电路中时的电路中时,电机不转电机不转,测得流过电动机测得流过电动机的电流是的电流是I I1 1=0.4 A;=0.4 A;若把电动机接入若把电动机接入U U2 2=2.0 V=2.0 V的电的电路中路中,电动机正常工作电动机正常工作,工作电流是工作电流是I I2 2=1.0 A.=1.0 A.求电求电动机正常工作时的输出功率多大动机正常工作时的输出功率多大?如果在电动机正如果在电动机正常工作时常工作时,转子突然被卡住转子突然被卡住,此时电此时电动机的发热功率动机的发热功率是多大是多大?2021/8/9 星期一20思路点拨思路点拨 解答本题时解答本题时,应把握以下两点应把握以下两点:(1)(1)当电动机不转时当电动机不转时,电动机为纯电阻电动机为纯电阻R R=,=,P P热热=U UI I.(2)(2)当电动机转动时当电动机转动时,电动机为非纯电阻电动机为非纯电阻,R R ,P P热热=I I2 2R R R RD D,这时电阻器这时电阻器R RD D两端的电压两端的电压U UD D ,电阻电阻R R1 1两端的电压两端的电压U U1 1 ,由由电功率计算式综合比较得出电功率计算式综合比较得出,A,A、B B、D D错误错误,C,C正确正确.答案答案 C2021/8/9 星期一456.6.用一个标有用一个标有“12 V,24 W”12 V,24 W”的的 灯泡做实验灯泡做实验,测得灯丝电阻随测得灯丝电阻随 灯泡两端电压变化关系图象如灯泡两端电压变化关系图象如 图图1010所示所示.(1)(1)在正常发光条件下在正常发光条件下,灯泡的电功率为多大灯泡的电功率为多大?(2)(2)设灯丝电阻与绝对温度成正比设灯丝电阻与绝对温度成正比,室温为室温为300 K,300 K,求正常发光条件下灯丝的温度求正常发光条件下灯丝的温度.(3)(3)将一定值电阻与灯泡串联后接到将一定值电阻与灯泡串联后接到20 V20 V电压上电压上,要使灯泡能正常发光要使灯泡能正常发光,串联的电阻为多大串联的电阻为多大?(4)(4)当合上开关后当合上开关后,需要需要0.5 s0.5 s灯泡才能达到正常灯泡才能达到正常 亮度亮度,为什么这时电流比开始时小为什么这时电流比开始时小?计算电流的最计算电流的最 大值大值.图图10102021/8/9 星期一46解析解析 (1)(1)由图知由图知,正常发光时正常发光时R R=8,=8,由由P P=18 W.(2)=18 W.(2)由图知由图知,室温时电阻室温时电阻R R=1,=1,由由 ,得得T T=2 400 K.=2 400 K.(3)(3)串联电路电压分配与电阻成正比串联电路电压分配与电阻成正比,得得R Rx x=5.33.=5.33.(4)(4)刚合上开关灯未正常发光刚合上开关灯未正常发光,温度低温度低,电阻小电阻小,电流电流大大,I Im m=12 A.=12 A.答案答案 (1)18 W (2)2 400 K (3)5.33 (4)(1)18 W (2)2 400 K (3)5.33 (4)刚刚合上开关灯未正常发光合上开关灯未正常发光,温度低温度低,电阻小电阻小,电流大电流大12 A12 A2021/8/9 星期一477.7.如图如图1111所示为摩托车转所示为摩托车转向灯电路向灯电路,S,S为转向开关为转向开关,它它是三掷开关是三掷开关.D.D为转向指示灯为转向指示灯(装在仪表内装在仪表内).RD).RD1 1、R RD D2 2为前后两个右转向为前后两个右转向灯灯,LD,LD1 1、LDLD2 2为前后两个左转向灯为前后两个左转向灯.已知电源电压为已知电源电压为6 V,6 V,内阻不计内阻不计,四只转向灯用四只转向灯用“6 6 V,15 W”V,15 W”的灯泡的灯泡,D,D用用“6 V,1 W”6 V,1 W”的小灯泡的小灯泡.试判断试判断 图图11112021/8/9 星期一48(1)(1)当转向开关当转向开关S S与与1 1连通时电路中各灯的发光情况连通时电路中各灯的发光情况?要求通过计算说明要求通过计算说明.(2)(2)该电路中转向灯发光时的情况与实际摩托车转向该电路中转向灯发光时的情况与实际摩托车转向灯发光情况有何区别灯发光情况有何区别?在电路的什么位置安装什么器在电路的什么位置安装什么器件件(或说出器件的功能或说出器件的功能),),可以使转向灯的发光与实际可以使转向灯的发光与实际情况相符情况相符.解析解析 (1)(1)转向开关转向开关S S与与1 1连通时电路中各灯的发光情连通时电路中各灯的发光情况况:前后右转向灯前后右转向灯RDRD1 1、RDRD2 2正常发光正常发光,指示灯指示灯D D正常发正常发光光,左指示灯很小不发光左指示灯很小不发光.转向灯电阻转向灯电阻R R1 1=2.4=2.4 指示灯电阻指示灯电阻R R2 2=36=36 2021/8/9 星期一49每只右转向灯均获得每只右转向灯均获得6 V6 V电压电压,正常发光正常发光.每只左转向灯获得电压每只左转向灯获得电压U U1 1=0.2 V,=0.2 V,远小于正常发光电压远小于正常发光电压6 V,6 V,所以不能发光所以不能发光.指示灯获得电压指示灯获得电压U U2 2=5.8 V,=5.8 V,接近正常发光接近正常发光电压电压6 V,6 V,基本上正常发光基本上正常发光.2021/8/9 星期一50(2)(2)该电路中转向灯发光时的情况与实际摩托车转该电路中转向灯发光时的情况与实际摩托车转向灯发光情况的区别是不能闪烁发光向灯发光情况的区别是不能闪烁发光.在电路的干路位置安装电磁继电器在电路的干路位置安装电磁继电器(使电路不断断使电路不断断开闭合的功能开闭合的功能),),可以使转向灯的发光与实际情况可以使转向灯的发光与实际情况相符相符.答案答案 见解析见解析2021/8/9 星期一51反思总结反思总结2021/8/9 星期一522021/8/9 星期一53