1、第二章 恒定电流 章末总结 学案（人教版选修3-1）一、电路的分析和计算1认清外电路上各元件的串、并联关系，必要时需画出等效电路图帮助分析要特别注意电流表和电压表所对应的电路2闭合电路的动态分析问题闭合电路中由于局部电阻变化(或开关的通断)引起各部分电压、电流(或灯泡明暗)发生变化的问题分析的基本步骤是：(1)认清电路，明确各部分电路的串、并联关系及电流表或电压表的测量对象；(2)由局部电阻变化判断总电阻的变化；(3)由I判断总电流的变化；(4)据UEIr判断路端电压的变化；(5)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3闭合电路中的功率(1)各部分功率关系分析由EItI2R
2、tI2rt知，EII2RI2r其中EI为电源的总功率，I2r为电源内电路消耗功率，I2R为外电路消耗功率，也是电源的输出功率(2)判断可变电阻的功率变化时，可将可变电阻以外的其他电阻均看做内阻例1 电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图1所示的电路，当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，下列说法正确的是( )图1A电压表和电流表读数都增大B电压表和电流表读数都减小C电压表读数增大，电流表读数减小D电压表读数减小，电流表读数增大听课记录： 变式训练1 如图2所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，在平行板电容器C中恰好有一带电粒子处于悬空静止状态，当变阻器R0的滑动端
3、向左移动时，带电粒子将( )图2A向上运动B向下运动C静止不动D不能确定运动状态的变化例2 电路图如图3甲所示，图乙中图线是电路中的电源的路端电压随电流变化的关系图象，滑动变阻器的最大阻值为15 ，定值电阻R03 .图3(1)当R为何值时，R0消耗的功率最大，最大值为多少？(2)当R为何值时，电源的输出功率最大，最大值为多少？变式训练2 如图4所示，直流电动机和电炉并联后接在直流电路中，电源的内阻r1 ，电炉的电阻R119 ，电动机绕线的电阻R22 ，当开关S断开时，电源内电路消耗的热功率P25 W；当S闭合时，干路中的电流I12.6 A求：图4(1)电源的电动势E；(2)S闭合后电动机的机械
4、功率二、电路故障的分析方法电路故障一般是短路或断路，常见的情况有导线断芯、灯泡断丝、灯座短路、电阻器内部断路、接触不良等现象，检查故障的基本方法有两种1仪器检测法(1)断点故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中有断点(2)短路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表示数为零，则该电路被短路，若电压表示数不为零，则该电路没有被短路或不完全被短路2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，然后假设某部分电路发生故障，运用欧姆定律进行正向推理，推理结果若与题述物理现象不符合，则故障不是
5、发生在这部分电路；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用此方法，直到找出全部可能发生的故障为止例3 某同学按图5所示电路连接实物，闭合开关后，发现灯泡不亮他将高内阻的电压表并联在A、C之间时，电压表的读数为U，当并联在A、B之间时，电压表的读数也为U，当并联在B、C之间时，电压表的读数为0，则故障可能是( )图5AAB段断路 BBC段断路CAB段短路 D无法判定听课记录： 变式训练3 用电压表检查图6电路中的故障，测得Uad5.0 V，Ucd0 V，Uab5.0 V，则此故障可能是( )图6AL断路BR断路CR断路DS断路三、实验1掌握实验问题的基本方法，如电流表的内、外接
6、法，滑动变阻器的限流、分压接法等2电路设计(1)设计原则：安全性；准确性；方便性；经济性(2)设计思路例4 在“测定金属导体的电阻率”的实验中，待测金属导线的电阻Rx约为5 .实验室备有下列实验器材：A电压表(量程3 V，内阻约为15 k)B电压表(量程15 V，内阻约为75 k)C电流表(量程3 A，内阻约为0.2 )D电流表(量程600 mA，内阻约为1 )E滑动变阻器R1(010 ，0.6 A)F滑动变阻器R2(02 000 ，0.1 A)G电池E(电动势为3 V，内阻约为0.3 )H开关S，导线若干(1)为了提高实验精确度，减小实验误差，应选用的实验器材有_(填题干中相应英文字母符号)
7、(2)为了减小实验误差，应选用图7中_(填“(a)”、“(b)”或“(c)”)为该实验的电路图，并按所选择的电路图把实物图8用导线连接起来图7图8变式训练4 小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大某同学为研究这一现象，通过实验得到如下数据(I和U分别表示小灯泡上的电流和电压)：I(A)0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U(V)0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00(1)画出实验电路图，可用的器材有：电压表、电流表、滑动变阻器(阻值范围010 )、电源、小灯泡、电键、导线若干(2)在图9中画出小灯泡的UI图象图
8、9(3)若一电池的电动势是1.5 V，内阻是2.0 .问：将本题中的灯泡接在该电池两端，小灯泡的实际功率是多少？(简要写出求解过程；若需作图，可直接画在第(2)问的图中)【即学即练】1电源电动势和内阻都保持一定，在外电路的电阻逐渐减小的过程中，下列说法正确的是( )A电源的路端电压一定逐渐减小B电源的路端电压一定逐渐增大C电路中的电流一定逐渐减小D电路中的电流可能逐渐减小 2. 如图10所示电路中，电压保持不变，当电键S断开时，电流表A的示数为0.6 A，当电键S闭合时，电流表的示数为0.9 A，则两电阻阻值之比R1R2为( )图10A12 B21 C23 D323如图11所示是实物连接图和电
9、路图当酒精灯点燃后你将看到的现象是( )图11A电流表读数增大 B电流表读数减小C灯泡变暗 D灯泡变亮4一根粗细均匀的导线，当其两端电压为U时，通过的电流是I，若将此导线均匀拉长到原来的2倍时，电流仍为I，导线两端所加的电压变为( )A. BU C2U D4U5. 如图12所示的电路中，电源电动势为E、内阻为r，C为电容器，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，开关闭合后，灯泡L能正常发光当滑动变阻器的滑片向右移动时，下列判断正确的是( )图12A灯泡L将变暗B灯泡L将变亮C电容器C的电荷量将减小D电容器C的电荷量将增大6如图13所示，R1为定值电阻，R2为可变电阻，E为电源电动势，r为电源内阻，以
10、下说法中正确的是( )图13A当R2R1r时，R2获得最大功率B当R1R2r时，R1获得最大功率C当R20时，R1上获得最大功率D当R20时，电源的输出功率最大7有一只电熨斗，内部电路如图14甲所示，其中M为旋钮的内部接线端子，旋钮有“高”、“中”、“低”、“关”四个挡，每个挡内部接线有如图乙中所示的四种方式，下列判断正确的是( )图14Aa方式为“高”挡 Bb方式为“低”挡Cc方式为“关”挡 Dd方式为“中”挡题号1234567答案8.在“测定金属的电阻率”的实验中，需要用刻度尺测出被测金属丝的长度l.用螺旋测微器测出金属丝的直径d，用电流表和电压表测出金属丝的电阻Rx.(1)请写出测金属丝
11、电阻率的表达式：_(用上述测量量的字母表示)(2)若实验中测量金属丝的长度和直径时，刻度尺和螺旋测微器的示数分别如图15所示，则金属丝长度的测量值为l_ cm，金属丝直径的测量值为d_ mm.图15(3)如图16甲、乙所示，要用伏安法测量Rx的电阻，已知电压表内阻约几k，电流表内阻约1 ，若用图甲电路，Rx的测量值比真实值_(填“偏大”或“偏小”)，若Rx的阻值约为10 ，应采用_(填“甲”或“乙”)图的电路，误差会较小图16 参考答案知识体系构建 I UIt I2Rt 与 或 非解题方法探究例1 A 由电路图可知，滑动变阻器的触头向b端滑动时，其连入电路的阻值变大，导致整个电路的外电阻R外增
12、大，由UR外知路端电压即电压表的读数变大，而R1的分压UR1R1减小，故R2两端的电压UR2UUR1增大，再据I可得通过R2的电流即电流表的读数增大，所以A项正确变式训练1 B例2 (1)电源的电动势和内阻为：E20 V，r7.5 由题图甲分析知道，当R0时，R0消耗的功率最大，最大为P()2R0()23 W10.9 W(2)当rRR0时，即R4.5 时，电源的输出功率最大，最大值为P()2(R0R)()2(34.5) W13.3 W.变式训练2 (1)100 V (2)571.2 W解析 (1)S断开时，由PIr得：I0 A5 A.由闭合电路欧姆定律得：EI0(R1r)5(191) V100
13、 V.(2)S闭合后，内电压U1Ir12.61 V12.6 V故电路的路端电压：U2EU1(10012.6) V87.4 V.通过电炉的电流：I1 A4.6 A通过电动机的电流：I2II1(12.64.6) A8.0 A.电动机消耗的热功率：P1IR28.022 W128 W.输送给电动机的电功率：P2U2I287.48.0 W699.2 W.故电动机输出的机械功率：P3P2P1(699.2128) W571.2 W.例3 A 可采用“验证法”分析若A对，即AB段断路，符合题目所述的故障现象；若B对，即BC段断路，电路中无电流，不可能有UABU；若C对，即AB段短路，则UAB0，不合题意变式训
14、练3 B 用“验证法”分析，若A对，即L断路，则Uad0，不合题意；若C对，即R断路，则Uad0，不合题意；若D对，即S断路，则Uad0，也不合题意例4 (1)ADEGH (2)(b) 实物连接如下图所示解析 (1)E3 V，电压表选A；Im0.6 A，电流表选D；因Im0.6 A，而IR20.1 A，所以滑动变阻器选E.故应选用的实验器材为ADEGH.(2)R12Rx，故为限流式接法；Rx，故采用电流表外接法变式训练4 (1)、(2)见解析中甲、乙图 (3)作出UEIr图线，可得小灯泡工作电流为0.35 A，工作电压为0.8 V，因此小灯泡实际功率为0.28 W.解析 (1)采用分压式电路有
15、利于增大数据范围(2)根据数据用描点法作图(3)两个UI图线(伏安特性曲线与UEIr图线)的交点即为小灯泡的实际工作点即学即练1A 由闭合电路欧姆定律知，电流增大，路端电压减小2A S断开时，0.6 R1U，当S闭合时，R1与R2并联，0.9 R并U，故A对3AD 热敏电阻随温度的升高阻值减小，由闭合电路欧姆定律可知电流变大，灯泡变亮4D 由电阻定律知，导线的电阻变为原来的4倍，又因为电流不变，故导线两端所加的电压变为原来的4倍5AD 当滑片向右移动时，滑动变阻器的阻值增大，总电流减小，外电压增大6AC R2为可变电阻，若把R1看成是电源内阻的一部分，则当R2R1r时，R2获得最大功率，A对；
16、R1为定值电阻，当R20时，R1的电流最大，功率也最大，C对，B错；当rR1R2时，电源的输出功率最大，D错7B a中回路未闭合，故a方式为“关”挡，b中总电阻RbR1R2，c中总电阻为RcR1，d中总电阻为Rd，由公式P知，d方式为“高”挡，c方式为“中”挡，b方式为“低”挡，所以B对，A、C、D错8(1) (2)36.50(36.4836.52) 0797(0.7960.799) (3)偏小 甲解析 (1)由Rx与Sd2得.(1)由刻度尺读得，l36.50 cm(36.4836.52都正确)，螺旋测微器读得d0.797 mm(0.7960.799都正确)(3)图甲电路中电流表的读数是流过Rx与电压表的电流之和，即测得的电流值偏大，由欧姆定律R知，测得的电阻偏小，由于Rx10 ，远小于电压表内阻，故应用电流表外接法，因此用甲图
