【创新导学案】高考物理总复习配套课件：7-2 电路 电路的基本规律

第2讲电路电路的根本规律知识点一电阻的串联、并联[想一想]把两个灯泡串联接入电路与并联接入电路相比较，它们的亮度有何变化？【提示】灯泡并联接入电路时比串联接入电路时亮度亮。[记一记]1．串、并联电路的特点电路特点串联电路并联电路电流I＝I1＝I2＝…＝InI＝

I1R1＝I2R2＝…＝InRn电压U1＝总电阻R总＝功率分配P1R1＝P2R2＝…＝PnRnI1＋I2＋…＋InU2＝…＝UnR1＋R2＋…＋Rn2.几个有用的结论(1)串联电路的总电阻

电路中任意一个电阻，电路中任意一个电阻变大时，总电阻

。(2)并联电路的总电阻

电路中任意一个电阻，任意一个电阻变大时，总电阻

。(3)某电路中无论电阻怎样连接，该电路消耗的电功率P总等于各个电阻消耗的电功率之和。大于变大小于变大[试一试]1．一个T型电路如以下图所示，电路中的电阻R1＝10Ω，R2＝120Ω，R3＝40Ω。另有一测试电源，电动势为100V，内阻忽略不计。那么()A．当cd端短路时，ab之间的等效电阻是50ΩB．当ab端短路时，cd之间的等效电阻是40ΩC．当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为80VD．当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为80V【答案】

C知识点二局部电路欧姆定律[想一想]有a、b、c、d四个电阻，它们的I­U关系如下图，其中电阻最小的是哪一个？【提示】a[记一记]1．内容导体中的电流跟导体两端的

成正比，跟导体的

成反比。2．表达式_________。3．适用范围(1)金属导电和电解液导电(对气体导电不适用)。(2)纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路)。4．导体的伏安特性曲线(1)I­U图线：电压电阻以为纵轴，为横轴所画出的导体上的电流随电压的变化曲线称为I­U图线，如下图。(2)比较电阻的大小：图线的斜率，图中R1R2。(3)线性元件：伏安特性曲线是的电学元件，适用欧姆定律。(4)非线性元件：伏安特性曲线为的电学元件，不适用欧姆定律。电流电压＞直线曲线[试一试]2．一只标有“220V60W〞的白炽灯泡，加上的电压U由零逐渐增大到200V。在此过程中，电压U和电流I的关系可用图线表示。在如下图的四个图线中，肯定不符合实际的是()【解析】

由电阻的定义式R＝U/I知：在U­I图像上，某一点的纵坐标U和该点的横坐标I的比值U/I就对应着电阻值R。由于白炽灯泡钨丝的电阻会随温度的升高而增大，当白炽灯上加的电压从零逐渐增大到220V时，灯丝的温度不断升高，电阻将不断增大，A图像表示U/I为一定值，说明电阻不变，不符合要求；C图像上各点的U/I值随U的增大而减小，也不符合实际；D图像中的U/I的值开始随U的增大而增大，后来随U的增大而减小，也不符合实际；只有B图像中U/I的值随U的增大而变大，符合实际，应选A、C、D。【答案】

ACD知识点三闭合电路欧姆定律[想一想]一太阳能电池板，测得它的开路电压为800mV，短路电流为40mA，假设将该电池板与一阻值为20Ω的电阻连成一闭合电路，那么它的路端电压是多少？[记一记]1．闭合电路(1)组成(2)内、外电压的关系：E＝

。2．闭合电路欧姆定律(1)内容：闭合电路里的电流跟电源的电动势成

，跟内、外电路的电阻之和成

。(2)公式：I＝

(只适用于纯电阻电路)。内电路外电路U内＋U外正比反比3．路端电压与外电阻的关系增大E4.路端电压跟电流的关系(1)关系式：U＝。(2)用图像表示如下图，其中纵轴截距为，横轴截距为，斜率的绝对值为。E－Ir电动势短路电流内阻[试一试]3．以下关于电动势的说法正确的选项是()A．电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电荷量成反比B．电动势的单位跟电压的单位相同，所以电动势就是两极间的电压C．非静电力做的功越多，电动势就越大D．E＝只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小是由电源内非静电力的特性决定的【解析】

电动势的定义式E＝中，E与W、q无关，E反映的是电源的属性，由电源内部非静电力的特性决定，故A、C错误，D正确；电动势的单位虽然与电压单位相同，但两者有本质的不同，B错误。【答案】

D1．特点断开或闭合开关，滑动变阻器的滑片移动、电阻增大或减小导致电路电压、电流、功率等的变化。2．思维流程【解题探究】

试分析S断开后电路的变化：(1)总电阻

；(2)总电流

；(3)路端电压

。【自主解答】

_________________________________________________________________________________________________________【答案】

B增大减小增大【总结提升】

电路动态分析的一般步骤(1)明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的变化。(2)根据局部电路电阻的变化，确定电路的外电阻R外总如何变化。(3)根据闭合电路欧姆定律I总＝，确定电路的总电流如何变化。(4)由U内＝I总r确定电源的内电压如何变化。(5)由U＝E－U内确定路端电压如何变化。(6)确定支路两端的电压及通过各支路的电流如何变化。变式训练1(2021·江苏单科)在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示。M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻RM发生变化，导致S两端电压U增大，装置发出警报，此时()A．RM变大，且R越大，U增大越明显B．RM变大，且R越小，U增大越明显C．RM变小，且R越大，U增大越明显D．RM变小，且R越小，U增大越明显【答案】

C电路的功率和效率【例2】直流电路如下图，在滑动变阻器的滑片P向右移动时，电源的()A．总功率一定减小B．效率一定增大C．内部损耗功率一定减小D．输出功率一定先增大后减小【解题探究】(1)当外电阻增大时，试分析以下物理量如何变化：①电源总功率。②电源的内部损耗功率。③电源的效率。减小减小增大(2)当外电阻多大时，电源的输出功率最大？【提示】

当外电阻等于电源的内阻时，输出功率最大。【自主解答】

_________________________________________________________________________________________________________【答案】

ABC【总结提升】对闭合电路功率的两点新认识(1)闭合电路是一个能量转化系统，电源将其他形式的能转化为电能。内外电路将电能转化为其他形式的能，EI＝P内＋P外就是能量守恒定律在闭合电路中的表达。(2)外电阻的阻值向接近内阻的阻值方向变化时，电源的输出功率变大。变式训练2电阻非线性变化的滑动变阻器R2接入图甲的电路中，移动滑动变阻器触头改变接入电路中的长度x(x为图中a与触头之间的距离)，定值电阻R1两端的电压U1与x间的关系如图乙，a、b、c为滑动变阻器上等间距的三个点，当触头从a移到b和从b移到c的这两过程中，以下说法正确的选项是()A．电流表A示数变化相等B．电压表V2的示数变化不相等C．电阻R1的功率变化相等D．电源的输出功率均不断增大【解析】R1为定值电阻，由欧姆定律可知其两端电压与电流成正比，那么结合图像中电压均匀减小可知电流也均匀减小，选项A正确；由P1＝I2R1知电阻R1的功率与电流不满足线性关系，那么在这两个过程中R1的功率变化不相等，选项C错误；由U＝E－Ir知路端电压与电流呈线性关系，即电压表示数均匀变化，选项B错误；R1＋R2＝r时电源的输出功率最大，题中外电阻变化的起始值未知，那么输出功率的变化也不确定，选项D错误。【答案】A两种图线的比较【例3】电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比。在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如下图，图中U为路端电压，I为干路电流，a、b为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为ηa、ηb。由图可知ηa、ηb的值分别为()【解题探究】

(1)计算电源效率的表达式为

。(2)图线上a、b两个状态对应的效率取决于

。【自主解答】

_______________________________________________________________________________________________________【答案】

Da、b状态的电压Ua和Ub【总结提升】

U­I图像的一般分析思路(1)明确纵、横坐标的物理意义。(2)明确图像的截距、斜率及交点的意义。(3)找出图线上对应状态的参量或关系式。(4)结合相关概念或规律进行分析、计算。变式训练3如下图，直线A是电源的路端电压和电流的关系图线，直线B、C分别是电阻R1、R2的两端电压与电流的关系图线，假设将这两个电阻分别接到该电源上，那么()A．R1接在电源上时，电源的效率高B．R2接在电源上时，电源的效率高C．R1接在电源上时，电源的输出功率大D．电源的输出功率一样大【解析】

电源的效率

，由于UB＞UC，故R1接在电源上时，电源的效率高，A项正确，B项错误；将电阻接在电源上，电阻的U­I图像与电源两端电压与电流关系图像的交点，表示将这个电阻接到此电源上的输出电压和电流，从图像中只可看出电流的数值，由于图线的斜率等于电阻的阻值，由图像可知，R2与电源的内阻相等，所以接在电源上时，R2比R1消耗功率大，故C、D错。【答案】

A“等效电源法〞的应用1.方法概述等效法是把复杂的物理现像、物理过程转化为简单的物理现像、物理过程来研究和处理的一种科学思想方法。2．常见类型(1)物理量的等效：如等效电阻、等效电源、等效长度、等效力等。(2)过程的等效：如平抛运动可等效为水平方向的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动。3．解题思路(1)分析所研究的问题是否属于等效问题。(2)确定该问题属于哪一类等效问题。(3)分析问题等效后的求解思路。【典例】如下图，R1为定值电阻，R2为可变电阻，E为电源电动势，r为电源内电阻，以下说法中正确的选项是()A．当R2＝R1＋r时，R2上获得最大功率B．当R2＝R1＋r时，R1上获得最大功率C．当R2＝0时，R1上获得最大功率D．当R2＝0时，电源的输出功率最大【深度剖析】在讨论R2的电功率时，可将R1视为电源内阻的一局部，即将原电路等效为外电阻R2与电动势为E、内阻为(R1＋r)的电源(等效电源)连成的闭合电路，如下图，R2的电功率是等效电源的输出功率，显然当R2＝R1＋r时，R2获得的电功率最大，选项A正确。在讨论R1的电功率时，由I＝及P1＝I2R1可知，R2＝0时，R1获得的电功率最大，应选项B错误，选项C正确。当R1＋R2＝r时，电源的输出功率最大，由于题目没有给出R1和r的具体数值，所以当R2＝0时，电源输出功率并不一定最大，应选项D错误。【答案】AC【总结提升】“等效法〞解题的两原那么(1)要有等效的依据，即等效后能经得住物理规律的检验。(2)能使问题简化并且易于求解。变式训练如下图，蓄电池的电动势E＝6V，内阻r＝2Ω，R1＝2Ω，R2为一可变电阻，那么R2为何值时，R2上消耗的功率最大？并求此时的最大功率值。【答案】

1Ω

2.25W1．如下图是某电源的伏安特性曲线，那么以下结论正确的选项是()A．电源的电动势为6.0VB．电源的短路电流为0.5AC．电流为0.2A时的外电阻是28.4ΩD．电源的内阻为12Ω

【答案】

AC2．(2021·聊城模拟)如右图所示，A为一稳压管，它的作用是保证DE两端的电压UDE恒定不变，当流过稳压管的电流在5mA和40mA之间时，UDE就稳定在10V，R2为一可变电阻，它的最小值为500Ω，最大值为无穷大(即断路)。设电源电压U＝20V，那么当R2变化时，为使UDE稳定在10V，R1可取以下几个电阻值中的()A．100ΩB．200ΩC．300ΩD．4000Ω【解析】

R1两端的电压为10V，干路中最大的电流为40mA，解