1、第2讲电路的基本规律及其应用授课提示：对应学生用书第151页一、电阻的串联与并联串联电路并联电路电路图 基本特点电压UU1U2U3UU1U2U3电流II1I2I3II1I2I3总电阻R总R1R2R3二、电动势和内阻1电动势(1)定义：电源在内部移动电荷过程中，非静电力对电荷做的功与移动电荷的电荷量的比值。(2)定义式：E，单位为V。(3)大小：电动势在数值上等于在电源内部非静电力把1 C 正电荷从负极移送到正极所做的功。2内阻：电源内部导体的电阻。三、闭合电路的欧姆定律1闭合电路的欧姆定律(1)内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电阻之和成反比。(2)公式I(只适用于纯电阻电路)
2、；EU外Ir(适用于所有电路)。2路端电压与外电阻的关系一般情况UIRR，当R增大时，U增大特殊情况(1)当外电路断路时，I0，UE(2)当外电路短路时，I短，U0授课提示：对应学生用书第151页自主探究1判定总电阻变化情况的规律(1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时，电路的总电阻一定增大(或减小)。(2)若开关的通、断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增大；若开关的通、断使并联的支路增多时，电路的总电阻减小。(3)在如图所示分压电路中，滑动变阻器可视为由两段电阻构成，其中一段R并与用电器并联，另一段R串与并联部分串联。A、B两端的总电阻与R串的变化趋势一致。2电路动态分析的两种常用方法
3、(1)程序判断法：遵循“局部整体局部”的思路，按以下步骤分析：(2)极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论。1在如图的闭合电路中，当滑片P向右移动时，两电表读数的变化是()AA变大，V变大BA变小，V变大CA变大，V变小 DA变小，V变小解析：滑片P向右移动时，电阻R增大，总电流减小，所以电流表示数变小，电动势不变，内电压、R0两端电压减小，所以R两端电压增大，电压表示数变大，故B正确，A、C、D错误。答案：B2(2021河北石家庄模拟)在如图所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E、内电阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C
4、为电容器，A、V为理想电流表和电压表。在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，下列说法中正确的是()A电压表示数变小B电流表示数变小C电容器C所带电荷量增多 Da点的电势降低解析：在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，干路电流I增大，电阻R1两端电压增大，则电压表示数变大。电阻R2两端的电压U2EI(R1r)，I增大，则U2变小，电容器两板间电压变小，其带电荷量减小。根据外电路中顺着电流方向，电势降低，可知a点的电势大于零，a点的电势等于R2两端的电压，U2变小，则a点的电势降低。通过R2的电流I2减小，通过电流表的电流IAII2，I增
5、大，I2减小，则IA增大，即电流表示数变大，故A、B、C错误，D正确。答案：D规律总结1分析动态变化问题的“两公式、两关系”(1)两个公式：闭合电路欧姆定律EUIr(E、r不变)和部分电路欧姆定律UIR。(2)两个关系：外电压等于外电路上串联各部分电压之和；总电流等于各支路电流之和。2分析电容器带电荷量的变化要注意以下两点(1)把电容器当成断路简化电路图，按照电路动态分析的基本方法来分析各部分电路电压与电流的变化。(2)电路稳定时，找到与电容器并联的电阻，而电容器的电压等于与之并联的电阻两端的电压。 自主探究1四组基本概念电源总功率任意电路：P总EIP出P内纯电阻电路：P总I2(Rr)电源内部
6、消耗的功率P内I2rP总P出电源的输出功率任意电路：P出UIP总P内纯电阻电路：P出I2R电源的效率任意电路：100%100%纯电阻电路：100%2.P出与外电阻R的关系图象的三点说明(1)当Rr时，输出功率最大，Pm。(2)当R“接近”r时，P出增大，当R“远离”r时，P出减小。(3)当P出Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且R1R2r2。3如图所示，已知电源电动势为6 V，内阻为1 ，保护电阻R00.5 ，则当保护电阻R0消耗的电功率最大时，这个电阻箱R的读数和电阻R0消耗的电功率的最大值为()A1 ，4 WB1 ，8 WC0,8 W D0.5 ，8 W解析：保护电阻消耗
7、的功率为P0，因R0和r是常量，而R是变量，所以R最小时，P0最大，即R0时，P0max W8 W，故选项C正确。答案：C4将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线如图所示，由此可知()A电源最大输出功率可能大于45 WB电源内阻一定等于5 C电源电动势为45 VD电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率大于50%解析：由电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线可知，电阻箱所消耗功率P最大为45 W，所以电源最大输出功率为45 W，选项A错误；由电源输出功率最大的条件可知，电源输出功率最大时，外电路电阻等于电源内阻，所以电源内阻一定等于5 ，选项B正确；由电
8、阻箱所消耗功率P最大值为45 W，此时电阻箱读数为R5 可知，电流I3 A，电源电动势EI(Rr)30 V，选项C错误；电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率为50%，选项D错误。答案：B5.如图所示，R为变阻箱，电压表为理想电压表，电源电动势E6 V，当变阻箱阻值为R4 时，闭合开关后，电压表读数U4 V，求：(1)电路中的电流I和电源内阻r；(2)电源的输出功率P和效率；(3)试推导说明当R为多大时，电源的输出功率最大。解析：(1)电路中的电流I0A1 A，根据闭合电路欧姆定律解得内阻为r 2 。(2)电源的输出功率P输I0U14 W4 W，效率为100%100%66.67%。(3)电源的输出
9、功率为PI2RR，可知当Rr2 时，电源输出功率最大，即P W4.5 W。答案：(1)1 A2 (2)4 W66.67%(3)当R2 时最大输出功率为4.5 W易错警示关于电源功率和效率问题的2点提醒(1)当电源的输出功率最大为时，电源的效率并不是最大，只有50%；当R时， 100%，但此时P出0，无实际意义。(2)对于电路中的定值电阻，其消耗的功率根据PI2R来判断，与电源输出功率大小的判断方法不同。 自主探究在恒流电路中常会涉及两种U-I图线，一种是电源的伏安特性曲线(斜率为负值的直线)，另一种是电阻的伏安特性曲线(过原点的直线)。求解这类问题时要注意二者的区别。电源U-I图象电阻U-I图
10、象关系式UEIrUIR图形物理意义电源的路端电压随电流的变化关系电阻两端电压与电阻中的电流的关系截距与纵轴交点表示电源电动势E，与横轴交点表示电源短路电流过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零坐标U、I的乘积表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率坐标U、I的比值表示外电阻的大小表示该电阻的大小斜率(绝对值)电源电阻r的大小若图象为过原点的直线，图象斜率表示电阻的大小两曲线在同一坐标系中的交点表示电阻的工作点，即将电阻接在该电源上时，电阻中的电流和两端的电压(如图所示，表示电路的工作点，此时灯泡两端电压为2 V，工作电流为2 A)6(多选)如图所示，直线、分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化
11、的特性图线，曲线是一个小灯泡的伏安特性曲线，曲线与直线、相交点的坐标分别为P(5.2,3.5)、Q(6,5)。如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法正确的是()A电源1与电源2的内阻之比是32B电源1与电源2的电动势之比是11C在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是12D在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是710解析：根据题图可知，E1E210 V，r1 ，r2 ，所以r1r232，E1E211，A、B正确；曲线与其他两条直线的交点坐标分别表示该小灯泡在这两种连接状态下的工作电流和工作电压，根据坐标值可求出此时小灯泡消耗的功率分别为P118.2 W和P230 W，小灯泡的
12、电阻分别为R1 ，R2 ，C、D错误。答案：AB7图甲为某电源的U-I图线，图乙为某小灯泡的U-I图线，则下列说法中正确的是()甲乙A电源的内阻为0.5 B小灯泡的电阻随着功率的增大而减小C当小灯泡两端的电压为0.5 V时，它的电阻约为 D把电源和小灯泡组成闭合回路，小灯泡的功率约为3 W解析：根据电源的U-I图线在纵轴的截距表示电动势，斜率绝对值表示电源内阻可知，E1.5 V，r ，选项A错误；根据小灯泡UI图线上某点的纵、横坐标的比值表示电阻可知，小灯泡的电阻随电流的增大而增大，由PI2R知，小灯泡的电阻随着电功率的增大而增大，选项B错误；当小灯泡两端的电压为U0.5 V时，对应小灯泡中电流为I6 A，根据小灯泡UI图线上某点的纵、横坐标的比值表示电阻可知，小灯泡电阻R ，选项C错误；把电源和小灯泡组成闭合回路，在题图乙中画出图甲对应的图线，如图所示，两图线的交点表示电路的工作状态，根据小灯泡U-I图线上某点的纵、横坐标的乘积表示消耗的电功率可知，小灯泡的功率约为3 W，选项D正确。 答案：D
