1、体系构建核心速填一、闭合电路中的基本概念1电动势(1)大小：电源的电动势在数值上等于电源没有接入外电路时两极间的电压。电源电动势用符号E表示，单位与电压相同，为伏特，符号为V。(2)意义：电源电动势是描述电源将其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。它是电源的特征量，只与电源本身的因素有关。2电源的有关功率和电源的效率(1)电源的总功率：P总IEI(U内U外)。(2)电源的输出功率：P出IU外。(3)电源内部的发热功率：PI2r。(4)电源的效率：，对于纯电阻电路。二、闭合电路欧姆定律1闭合电路组成(1)外电路：电源外部由用电器和导线组成的电路，在外电路中，沿电流方向电势降低。(2)内电路：电
2、源内部的电路，在内电路中，沿电流方向电势升高。2闭合电路欧姆定律(1)内容：流过闭合电路的电流与电路中电源的电动势成正比，与电路中内、外电阻之和成反比。(2)公式：I。(适用于纯电阻电路)(3)常用的变形公式公式：EU外U内或UEIr。(适用于任何电路)三、路端电压与外电阻的关系1路端电压与电流的关系公式：UEIr。2路端电压与外电阻的关系：根据UIRR可知，当R增大时，路端电压U增大，当R减小时，路端电压U减小。四、输出功率和外电阻的关系在纯电阻电路中，电源的输出功率为PI2RRR。(1)当Rr时，电源的输出功率最大，Pm。(2)当Rr时，随着R增大，P减小。(3)当Rr时，随着R增大，P增
3、大。闭合电路的动态分析问题1.引起电路特性发生变化的三种情况(1)滑动变阻器滑片位置的改变，使电路的电阻发生变化。(2)开关的闭合、断开或换向(双掷开关)使电路结构发生变化。(3)非理想电表的接入使电路的结构发生变化。2动态分析的常见思路由部分电路电阻变化推断外电路总电阻R外的变化，再由闭合电路的欧姆定律I总讨论干路电流I总的变化，最后再根据具体情况分别确定各元件上其他量的变化情况。3常用三种分析方法(1)程序法：“部分整体部分”由局部电阻变化判断总电阻的变化。由I判断总电流的变化。根据UEIr，判断路端电压的变化。由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分电路电压及电流的变化。以上分析可形象表
4、示为R局R总I总U外(2)结论法“并同串反”“并同”是指：某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。“串反”是指：某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大。(3)极值法对含有可变电阻的电路，当可变电阻的阻值变化而导致电路出现动态变化时，可将可变电阻的阻值推到极端(0或最大)，然后对电路加以分析从而得出正确结论。【例1】在如图所示的电路中，当变阻器R3的滑片P向B端移动时()A电
5、压表示数变大，电流表示数变小B电压表示数变小，电流表示数变大C电压表示数变大，电流表示数变大D电压表示数变小，电流表示数变小B方法一：程序法基本思路：局部整体局部，即从阻值变化的电路入手，由串、并联规律判断知R总的变化情况，再由闭合电路欧姆定律判断知I总和U外的变化情况，最后再由部分电路欧姆定律确定电路各部分电压和电流的变化情况。当R3的滑片P向B端移动时，有R3R外R总I总U内I总rU外(EU内)，即电压表示数减小；I总UR1I总R1UR2(U外UR1)IR2IR3(I总IR2)，即电流表示数变大，故选项B正确。方法二：“并同串反”法当变阻器R3的滑片P向B端滑动时，R3的有效电阻减小，因电
6、流表与R3串联，电压表与R3“间接并联”，故由“并同串反”法知电流表的示数增大，电压表的示数减小，故选项B正确。一语通关在闭合电路中，任何一个电阻的增大(或减小)，将引起电路总电阻的增大(或减小)，该电阻两端的电压一定会增大(或减小)，通过该电阻的电流一定会减小(或增大)。1(多选)如图所示的电路中，电池的电动势为E，内阻为r，电路中的电阻R1、R2和R3的阻值都相同。若将开关S1由位置2切换到位置1，则()A电压表的示数变大B电阻R2两端的电压变大C电池内阻消耗的功率变大D电流表的读数变小ABD开关S1由位置2切换到位置1时，总电阻变大，总电流减小，路端电压变大，A、D正确。电池内阻消耗的功
7、率减小，C错误。根据电路结构分析可知，电阻R2两端的电压变大，B正确。含电容器电路的分析与计算电容器是一个储存电能的元件。在直流电路中，当电容器充、放电时，电路里有充、放电电流，一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大的元件，在电容器处电路看作是断路，画等效电路时，可以先把它去掉。1分析和计算含有电容器的直流电路的注意点(1)电路稳定时：电容器所在支路相当于断路。因此，该支路上无电流通过且与电容器串联的电阻两端无电压，该电阻相当于导线。(2)当电容器与电阻并联后接入电路时，电容器两端的电压与并联电阻两端的电压相等。(3)电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器的充、放电。如果
8、电容器两端的电压升高，电容器将充电；反之电容器将放电，通过与电容器串联的电阻的电荷量等于电容器带电荷量的变化。2解答含电容器电路问题的步骤(1)应用电路的有关规律分析出电容器两极板间的电压及其变化情况。(2)根据平行板电容器的相关知识进行分析求解。【例2】在如图所示的电路中，电源提供的电压为U10 V保持不变，已知R14 ，R26 ，C30 F。(1)闭合开关S，求电路稳定后通过R1的电流；(2)然后将开关S断开，求这以后流过R1的电荷量。解析(1)闭合开关S，电路达到稳定后电容器相当于断路。由欧姆定律得通过R1的电流为I A1 A。(2)开关S断开前，电容器两板间的电压等于R2两端的电压，即
9、有UCU2IR216 V6 V，电容器所带电荷量为QCUC301066 C1.8104 C，开关S断开且电路稳定时，电容器两极板间的电压等于电源提供的电压U，电容器所带电荷量为QCU3010610 C3104 C，流过R1的电荷量等于电容器所带电荷量的增加量，即QQQ3104 C1.8104 C1.2104 C。答案(1)1 A(2)1.2104 C一语通关(1)电容器所在电路没有电流流过，稳定时按断路处理。(2)电容器两端电压等于其并联支路的电压。(3)分析电容器要注意以下公式：C、C、E。2(多选)在如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，平行板电容器C的两金属板水平放置，R1和R2
10、为定值电阻，P为滑动变阻器R的滑动触头，G为灵敏电流表，为理想电流表。开关S闭合后，C的两板间恰好有一质量为m、电荷量为q的油滴处于静止状态，在P向上移动的过程中，下列说法正确的是()A表的示数变大B油滴向上加速运动CG中有ba的电流D电源的输出功率一定变大BC油滴静止时，它所受的重力等于向上的电场力mg，在P向上移动的过程中，滑动变阻器的有效电阻变大，电路的总电阻变大，由闭合电路欧姆定律知，电路的总电流I变小，路端电压U外变大，则选项A错误；而电阻R1两端的电压U1IR1变小，由U外U1U并知，U并变大，UCU并变大，油滴所受电场力变大，将向上加速运动，QCCU并变大，电容器C充电，电流方向
11、由ba，则选项B、C正确。电源的输出功率变化不确定，选项D错误。测量电源电动势和内电阻的方法测量电源电动势和内电阻的方法有多种，常见方法汇总如下表所示，这些方法所依据的原理均为闭合电路欧姆定律。主要仪器原理电路图误差来源测量结果电流表、电阻箱电流表分压电动势无偏差，内电阻偏大一只电压表(粗测)U(RVr，UE)电压表内电阻并非无穷大或电池有内电阻电动势偏小，不能测内电阻两只电压表无电动势无偏差，不能测内电阻电压表、电流表、滑动变阻器电压表分流电动势和内电阻均偏小电流表分压电动势无偏差，内电阻偏大电压表、电阻箱电压表分流电动势和内电阻均偏小【例3】某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动
12、势和内阻。其中电流表A1的内阻r11.0 k，电阻R19.0 k，为了方便读数和作图，给电池串联一个R03.0 的电阻。(1)按图示电路进行连接后，发现aa、bb和cc三条导线中，混进了一条内部断开的导线。为了确定哪一条导线内部是断开的，将开关S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、b间电压，读数不为零，再测量a、a间电压，若读数不为零，则一定是_导线断开；若读数为零，则一定是_导线断开。(2)排除故障后，该小组顺利完成实验。通过多次改变滑动变阻器滑片位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图象如图所示。由I1I2图象得到电池的电动势E_V，内阻r_。解析(1)测a、b间电压，读数不为
13、零，说明cc没有断开，若测a、a间电压，读数不为零，说明bb没有断开，所以aa断开，若测a、a间电压，读数为0，说明aa没有断开，是bb断开。(2)根据闭合电路的欧姆定律得EI1(R1r1)(I1I2)(R0r)，I1I2，上式可简化为EI1(R1r1)I2(R0r)，读出两点坐标：(60 mA，0.12 mA)和(260 mA，0.05 mA)，代入方程解得电动势E1.41 V，内阻r0.5 。答案(1)aabb(2)1.41(1.361.44均可)0.5(0.40.6均可)3有一特殊电池，它的电动势约为9 V，内阻约为40 ，已知该电池允许输出的最大电流为50 mA。为了测定这个电池的电动
14、势和内阻，某同学利用如图甲所示电路进行实验，图中电流表的内阻RA5 ，R为电阻箱，阻值范围为0999.9 ，R0为定值电阻，对电源起保护作用。甲 乙(1)本实验中的R0应选_(填字母符号)。A10 B50 C150 D500 (2)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电流表的示数，记录多组数据，作出了如图乙所示的图线，则根据图线可求得该电池的电动势E_V，内阻r_。解析(1)当电阻箱接入电路的阻值为零时，电路中的电流不能超过50 mA，即电路中电阻的最小值约为180 ，除去电源内阻约为40 、图中电流表的内阻RA5 ，C选项最为合适。(2)由U外EIr得I(R0RRA)EIr，变形得。结合题图可得E10 V，r45 。答案(1)C(2)1045提 示请完成章末综合测评(二)