恒定电流(电路分析课时2)

1、第课时电路分析·滑动变阻器【高考要求】1.电阻的串、并联.串联电路的分压作用.并联电路的分流作用（）2.串联、并联电路的功率分配（）R2R1图10-2-1R3【见证考题】（2002年四川）如图10-2-1所示的电路中，三个电阻R1、R2、R3的阻值相同，它们允许消耗的最大功率分别为10W、10W、4W，此电路中允许消耗最大功率为（ ）A24WB16WC12WD15W【解析】设干路上电流为I，则并联的每条支路上电流为I/2，干路上电阻功率为I2R，支路上每个电阻功率为I2R/4，当R1达最大功率10W时，R2、R3消耗的功率都为2.5W所以，此电路能安全工作的总功率为15W故D正确【归

2、纳】此题考查串、并联电路的各种关系特别是功率分配关系考查学生运用所学知识进行综合判断的能力【知识链接】1电阻的连接（1）串联:如图10-2-2所示UR1IR2RnU1U2Un图10-2-2电流II1I2In电压UU1U2+Un电阻RR1R2+Rn电压分配，功率分配，UR1R2RnI1InII2图10-2-3（2）并联：如图10-2-3所示电流II1I2In电压UU1U2Un电阻电流分配，功率分配，ER0R图10-2-42滑动变阻器的连接方法（1）限流式：电路如图10-2-4所示特点：用电器R0与滑动变阻器R的部分电阻串联，另一部分不起作用R0上电压调节范围为，电压调节范围较小ER0R图10-2

3、-5（2）分压式：电路如图10-2-5所示用电器R0与滑动变阻器R的部分电阻并联后再与另一部分串联R0上电压调节范围为0E，电压调节可以从0开始【重点、难点、疑点剖析】1、重点是熟练掌握串、并联电路的性质【例1】有三个电阻，其阻值分别为10、20 、30 现把它们分别按不同方式连接后(每只电阻都用上)加上相同的直流电压，问：(1)在总电阻上可获得的最大电流与最小电流之比为多少？(2)对20 电阻来说，在各种可能连接方式中能够使它获得最大功率的，有哪些连接方式？获得最小功率的，有哪些连接方式(只要求画出电路图)【解析】设电源电压为U（1） 根据I，当三个电阻串联时，电阻最大，且最大值为RmaxR

4、1R2R360，当三个电阻并联时，电阻最小，且最小值为Rmin=,所以最大电流与最小电流之比为1110A302010A3020B103020C102030图10-2-6（2） 根据P知，为使20的电阻获得最大功率，需使它两端的电压最大，故应采用图10-2-6中A、B所示的两种电路为使20的电阻获得最小功率，需使它两端的电压最小，故应采用图10-2-6中C所示的电路【归纳】（1）熟练掌握串并联电路的各种关系（2）在处理电阻的连接方式问题时，要充分考虑到各种可能的情况（3）注意纯电阻电功率公式的选择UL2L1L4L3图10-2-7【类题演练】有四盏电灯，如图10-2-7所示在电路中，L1、L2都标

5、有“220V、100W”字样，L3和L4都标有“220V、40W”字样，把电路接通后最暗的是（ ）AL1 BL2 CL3 DL4【解析】由题目给出的额定电压和额定功率可以判断出R1=R2R3=R4，即R4R1R23由串联电路的功率分配知P4P1P2+P3，而P2与P3的大小可由并联电路的功率分配知P2P3，所以四只灯消耗的实际功率大小关系为P4P1P2P3，故最暗的灯是L3，选C【答案】C2、难点是滑动变阻器的两种接法ABRR0UUII0R0C图10-2-8【例2】一灯泡的电阻R0=2，正常工作电压为U0=4.5V，由一输出电压恒为U6V的电源供电，利用一滑动变阻器将灯泡与电源相连为了使灯泡正

6、常工作且保证电路工作效率最大，应怎样进行连接？说明理由，并求最大效率及滑动变阻器的电阻值【解析】灯泡与变阻器的连接方式有三种：（1）变阻器全部与灯泡并联，如图10-2-8中A所示，这时灯泡两端电压为6V不符合要求（2）变阻器全部与灯泡串联，如图10-2-8中B所示这时U0=4.5V，则变阻器的取值R= R0/3=0.67，效率=IU0/IU=U0/U=75%（3）变阻器一部分与灯泡并联，另一部分与并联部分串联，即联成分压电路，如图10-2-8中C所示，此时效率：=P0/IU=I0U0/IU，又由于I0I，则U0/U=75%综合上述，应为第二种联接方式，最大效率=75%，此时滑动变阻器的电阻值R

7、0.67【归纳】(1)充分运用串并联电路的各种关系来分析此类问题(2)熟练掌握滑动变阻器的限流与分压接法的特点是解决此类问题的关键(3)只有理解了变阻器的限流与分压接法及其特点，才能在后面的相应实验电路分析中得心应手ABCEKL图10-2-9【类题演练】在如图10-2-9所示电路中E为电源，其电动势E=9.0V，内阻可忽略，AB为滑动变阻器，其电阻R=30；L为一小灯泡，其额定电压U=6.0V，额定功率P=1.8W；K为电键开始时滑动变阻器的触头位于B端，现在接通电键K，然后将触头缓慢地向A方滑动，当到达某一位置C处时，小灯泡刚好正常发光，则滑动变阻器中CB之间的电阻应为（ ）A.10 B.2

8、0 C.15 D.5 【解析】小灯泡的电阻为RL=UL2/P=20小灯泡正常发光，其电压为UL=6.0V，则变阻器上的电压（AC部分的电压）UAC=EUL=3.0V由串联分压关系，有UAC/UL=RAC/RL所以RAC=UACRL/UL=10故CB部分的电阻为RCB=RRAC=20故答案为B3、疑点是电路故障分析和电路的简化baScdL1L2R图10-2-10【例3】如图10-2-10所示的电路中，电源电动势为6V，当开关S接通后，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分电压是Uab=6V，Uad=0V，Ucd=6V，由此可判定（ ）A灯L1、L2的灯丝都烧断了BL1的灯丝烧断了CL2的灯丝烧

9、断了D变阻器R断路【解析】由题给条件知，电路中有的地方有电压，可知电源是正常的由Ucd=6V，可知c、d至电源之间没有断点,说明灯L1、变阻器R都没有断路，由选项可知只能是L2断路；另外，当灯L2断路时，电路中没有电流，UadIRL10，符合题意本题应选C电热壶220V火线地线ASB左孔 右孔 DC图10-2-11【归纳】分析电路故障常用排除法在明确电路结构的基础上，从分析比较故障前后电路中电源、电压的变化入手，确立故障原因并对电路元件逐一分析，排除不可能情况，寻找故障所在故障前后是电路的两种状态，可根据不同状态下物理量的关系分析有关量【类题演练】某居民家中的电路如右图10-2-11所示，开始

10、时各部分工作正常，将电饭煲的插头插入三孔插座后，正在烧水的电热壶突然不能工作，但电灯仍正常发光拔出电饭煲的插头，把试电笔分别插入插座的左、右插孔，氖管均能发光，则（ ）A仅电热壶所在的C、D两点间发生了断路故障B仅电热壶所在的C、D两点间发生了短路故障C仅导线AB间断路D因为插座用导线接地，所以发生了上述故障【解析】本题的关键是对故障现象“把试电笔分别插入插座的左、右插孔，氖管均能发光” 的分析正常的电路，与零线相连的左孔不会使电笔发光；现在电笔发光，说明左孔已与零线断开，同时又与火线相连；在本题的选项中只能是“导线AB间断路”，此时的电热壶成为连接火线与B点的良导体，电笔自然会发光了故本题的

11、选项是C故答案为CA1R1R2R3A2图10-2-12【备用题】如图10-2-12所示的电路中，三个电阻R1、R2、R3，电流表的内阻忽略不计，则通过三个电阻的电流强度之比和两个电流表读数之比各为多少？A1A2R2R1R3R1R2R3图10-2-13【解析】原图可变换成如图10-2-13所示电路，三个电阻组成并联电路，流过三个电阻的电流强度之比I1：I2：I3=（1/R1）：（1/R2）：（1/R3）=R2R3：R1R3：R1R2电流表A1和A2的读数之比I1'：I2'=（I2+I3）：（I1+I2）=R1（R2+R3）：R3（R1+R2）【归纳】电路简化问题，我们常用“支路电

12、流法”让电流从电源正极出发，经外电路电阻至电源负极，看清有几条独立支路进而搞清各电阻之间是何种连接关系【解题方法归纳】1电路故障问题的分析方法（1）故障的特点断路的特点：电路中发生断路，表现为电源电压不为零而电流强度为零；断路后电源电压将全部降落在断路处，若外电路中某两点之间的电压不为零而等于电源电压，则这两点间有断点，而这两点与电源连接部分无断点；若外电路中某两点间电压为零，说明这两点间无断点，而这两点与电源连接部分有断点(以上均假定电路中只有一处断路) 短路的特点：电路中某处发生短路，表现为有电流通过短路处而该处电压为零（2）故障的分析方法仪器检测法：即用电压表或多用电表检测电路，寻找故障

13、发生在哪个电器或哪段电路上假设法：已知电路发生某种故障，寻求故障发生在何处时，可将整个电路划分为若干部分；然后逐一假设某部分电路发生故障，运用电流定律进行正向推理，推理结果若与题述物理现象不符合，则故障不是发生在部分电路；若推理结果与题述物理现象符合，则故障可能发生在这部分电路；直到找出发生故障的全部可能为止，亦称排除法2.等效电路的画法(1)支路电流法：电流是分析电路的核心，从电源正极出发顺着电流的走向，经各电阻绕外电路巡行一周至电源的负极，凡是电流无分叉地流过的电阻均为串联，凡是电流有分叉地分别流过电阻均为并联(2)等电势法：在较复杂的电路中，往往能找到电势相等的点，把所有电势相等的点归为

14、一点，或画成一条线段，元件端电势相同为并联，电势高低不同，可视为串联(3)在画等效电路时，理想电流表和无阻值的导线连接的两点视为短路，被短路的两点等电势；理想电压表及电容器连接的两点视为断路【考点训练】ABR1R2U图10-2-141.如图10-2-14所示，在A、B两端加一恒定不变的电压U，电阻R1为60，若将R1短路，R2中的电流增大到原来的4倍；则R2为（ ）A40 B20 C120 D6【答案】B图10-2-152.如图10-2-15所示，D为一插头，可接入电压恒定的照明电路中，a、b、c为三只相同且功率较大的电炉，a靠近电源，b、c离电源较远，而离用户电灯L很近，输电线有电阻关于电炉

15、接入电路后对电灯的影响，下列说法中正确的是（ ）A使用电炉a时对电灯的影响最大B使用电炉b时对电灯的影响比使用电炉a时大C使用电炉c时对电灯几乎没有影响D使用电炉b或c时对电灯影响几乎一样【解析】输电线有一定电阻，在输电线上会产生电压损失使用电炉c或b时，对输电线中电流影响较大，使线路上的电压损失较大，从而对用户电灯产生较大的影响，而使用电炉a对线路上的电压损失影响甚微，可以忽略不计【答案】BD3.如图10-2-16（甲）所示电路，电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器的最大阻值为R，负载电阻为R0当滑动变阻器的滑动端S在某位置时，R0两端电压为E/2，滑动变阻器上消耗的功率为P若将R0与电源位

16、置互换，接成图（乙）所示电路时，滑动触头S的位置不变，则（ ）（甲）ERSR0（乙）RSER0图10-2-16AR0两端的电压将小于E/2BR0两端的电压将等于E/2C滑动变阻器上消耗的功率一定小于PD滑动变阻器上消耗的功率可能大于P【解析】在甲图中，设变阻器R滑动头以上、以下的电阻分别为R上、R下，则R0/R下R上，有R0R上；当接成乙图电路时，由于R0R上，则R0两端的电压必大于E/2，故A、B不正确而滑动变阻器上消耗的功率可以大于P故选D【答案】DadbcR1R2R3图10-2-174.如图10-2-17所示是一电路板的示意图，a、b、c、d为接线柱，a、d与220V的交流电源连接，ab

17、间、bc间、cd间分别连接一个电阻现发现电路中没有电流，为检查电路故障，用一交流电压表分别测得b、d两点间以及a、c两点间的电压均为220V，由此可知（ ）Aab间电路通，cd间电路不通Bab间电路不通，bc间电路通Cab间电路通，bc间电路不通Dbc间电路不通，cd间电路通【解析】首先应明确两点：（1）电路中无电流即I=0时，任何电阻两端均无电压；（2）若电路中仅有一处断路，则电路中哪里断路，横跨断路处任意两点间的电压均是电源电压由题可知，bd间电压为220V，说明断路点必在bd之间；ac间电压为220V，说明断点又必在ac间；两者共同区间是bc，故bc断路，其余各段均完好【答案】CD5.传

18、感器可将非电学量转化为电学量，起自动控整理用如计算机鼠标中有位移传感器，电熨斗、电饭煲中有温度传感器，电视机、录象机、影碟机、空调机中有光电传感器演示位移传感器的工作原理如图10-2-17所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小X，假设电压表是理想的，则下列说法中正确的是（ ）V-xxPM图10-2-17A物体M运动时，电源内的电流会产生变化B物体M运动时，电压表的示数会发生变化C物体M不动时，电路中没有电流 D物体M不动时，电压表没有示数【解析】滑动变阻器与电流构成闭合回路，所以回路中总是有电流的，这与M运动与否无关，C错误图中的滑动

19、变阻器实际上是一个分压器，电压表测量的是滑动变阻器左边部分的电压，在图中若杆P右移则示数增大，左移则示数减小因表是理想的，所以P点的移动对回路中的电流是无影响的综上所述，只有B正确【答案】BR1R2R3ABS1S2图10-2-186.如图10-2-18所示的电路中，电阻R1=1，R2=2，R3=3，在A、B间接电源，S1、S2都打开，此时电阻R1、R2、R3消耗的功率之比P1：P2：P3= ；当S1、S2都闭合时，电阻R1、R2、R3消耗的功率之比P'1：P'2：P'3= 【解析】当 S1、S2都打开时，R1、R2、R3相互串联，则P1：P2：P3= R1：R2：R31

20、：2：3当S1、S2都闭合时，R1、R2、R3相互并联，P'1：P'2：P'3=1/R1：1/R2：1/R3=6：3：2【答案】1：2：3，6：3：2ABR1图10-2-197.在图10-2-19所示的8个不同的电阻组成，已知R1=12，其余电阻值未知，测得A、B间的总电阻为4，今将R1换成6的电阻，A、B间总电阻变成 【解析】用等效替代法，可把除R1外的其他电阻等效为一个电阻R，在AB间R1与等效电阻R为并联关系，则RAB=RR1/（R+R1）=12R/（12+R）=4，解得R=6，若R'1=6时，则R'AB=RR'1/（R+R'1）=

21、6×6/（6+6）=3【答案】3UR1R3R2R4ab图10-2-208.如图10-2-20所示的电路中，R1=4，R2=10，R3=6，R4=3，a、b为接线柱，电路两端所加电压为24V，当a、b间接入一理想电流表时，它的示数应是多少？【解析】如图乙所示，从图可以看出，接入理想电流表后，R3与R4并联，再与R2串联；而R2R34与R1又是并联关系电流表测的是R1与R3的电流之和AR1R2R3R4U乙R34=R3R4/（R3+R4）=2R234=R34+R2=12I2=U/R234=2AI3/I4=R4/R3=1/2I3=I2/3=2/3A，I1=U/R1=6AIA=I1+I3=6.67A【答案】6.67AAUR0R图10-2-219.如图10-2-21所示，电路中R0为定值电阻，R为滑动变阻器，其总电阻为R，当在电路两端加上恒定电压U，移动R的滑动触片，求电流表的示数变化范围【解析】设滑动变阻器滑动触头左边部分的电阻为Rx电路连接为R0与Rx并联，再与滑动变阻器右边部分的电阻RRx串联，则干路中的电流 所以电流表示数由上式可知：当Rx