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1、名师精编精品教案第十四讲电路定律及分析高考试题回顾：1.（新课标卷）19电源的效率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图所示，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a、b。由图可知a、b的值分别为A.34、14B.13、23C.12、12D.23、13【答案】 D【解析】电源效率UE， E 为电源的总电压 （即电动势） ， 根据图象可知Ua=23E、 Ub=13E，所以选项 D 正确。2. （上海物理）5在右图的闭合电路中，当滑片P向右移动时，两电表读数的变化是（）（A）A 变大， V
2、 变大（ B）A 变小， V 变大（C）A 变大， V 变小（D）A 变小， V 变小【答案】 B【解析】 闭合电路中，当滑片P 向右移动时，滑动变阻器的电阻变大，使电路中电阻变大，电流变小，滑动变阻器两端电压变大。选项B 正确。3. （重庆卷） 23法拉第曾提出一种利用河流发电的设想，并进行了实验研究。实验装置的示意图可用题23 图表示，两块面积均为S 的矩形金属板，平行、正对、竖直地全部浸在河水中，间距为d。水流速度处处相同，大小为v，方向水平。金属板与水流方向平行。地磁场磁感应强度的竖直分量为B，水的电阻为p，水面上方有一阻值为 R 的电阻通过绝缘导线和电建K 连接到两金属板上。忽略边缘
3、效应，求：（1）该发电装置的电动势；（2）通过电阻R 的电流强度；（3）电阻 R 消耗的电功率【答案】（1）Bdv （2）BdvSdSR（3）2BdvSRdSR【解析】（1）由法拉第电磁感应定律，有EBdv（2）两板间河水的电阻r=dS由闭合电路欧姆定律，有I=EBdvSrRdSR（3）由电功率公式，P=I2R 得 P=2BdvSRdSRS E R0V A P R精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页名师精编精品教案知识归纳总结：一、电流、欧姆定律、电阻定律1电流：（1）电荷的移动形成电流，电流的方向规定为。负电荷的定向
4、移动方向与电流方向（2）定义：。（3）公式：单位有：换算关系是：2电阻：（1）定义：（2）公式： R= （3）单位：符号表示：3电阻率：反映材料的性能物理量，国际单位：符号：4欧姆定律： （1）内容：导体中的电流I 跟导体两端电压U 成比，跟它的电阻成_ 比。（2）公式： I= （3）适用范围：5电阻定律：（1）内容：在温度一定的情况下，导体的电阻跟它的长度成正 比，跟它的横截面积成 反 比。（2）公式： R= 式中的为导体的电阻率（ 3）注意 R 是导体本身属性：跟导体两端电压和通过电流_。二、电路的串并联1串联电路和并联电路的电流：（1）串联电路各处的电流_。即3210IIII（2）并联电
5、路的总电流等于各支路电流_。即3210IIII2、串联电路和并联电路的电压（1）串联电路两端的总电压等于各部分电路电压_。即01U+12U+23U=03U（2）并联电路的总电压与各支路电压_。用U1、U2、 U3代表并联的三个电阻两端的电压，即有1U=2U=3U=U3、电阻的串联和并联（1）串联电路的总电阻等于各部分电路电阻_。即21RRR对于多个电阻的串联21RRR（2）并联电路的总电阻的_等于各支路电阻的_。即21111RRR对于多个电阻的串联21111RRR三、闭合电路的欧姆定律、焦耳定律1、电动势（ E） ： （1）物理意义：电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量。（2）
6、 定义：。（3）公式：，单位：（4）电源的电动势等于电源没有接入电路时2、电功：（1）定义：在电路中，导体中的自由电荷在电场力作用下发生定向移动而形成电流，此过程中电场力对自由电荷所做的功叫电功。（2）公式： W= 单位：符号：3、电功率：（1）定义：电流所做的功跟完成这些功所需时间的比值叫做电功率。（2）公式： P= 单位：符号：4、焦耳定律： （1）内容：电流通过导体产生的热量，跟电流的跟导体的电阻和通电时间成比. （2）公式： Q= 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页名师精编精品教案（3）电功与电热的关系：在电
7、路中电功等于电热，在电路中电功大于电热。5、电源的功率和效率：（1）功率：电源的功率（电源的总功率）PE=电源的输出功率P出=电源内部消耗的功率Pr=（2）电源的效率：rRREUEIUIPPE（最后一个等号只适用于纯电阻电路）6、闭合电路欧姆定律（1）内容：（2）公式： I= 常用表达式还有：，应用规律方法：一、电阻定律的应用导体的电阻R 跟它的长度L 成正比，跟它的横截面积S成反比。sLR要注意 和 R 的区别。前者描述材料的导电性能，后者描述导体的导电性能。材料的电阻率与温度有关系， 金属的电阻率随温度的升高而增大，半导体的电阻率随温度的升高而减小。例 1、在相距40 km 的 A、B 两
8、地架两条输电线，电阻共为 800 ，如果在 A、B 间的某处发生短路，这时接在 A 处的电压表示数为10 V，电流表的示数为40 mA，求发生短路处距A 处有多远？如下图所示. 解析：设发生短路处距离A 处有 x 米，据题意知， A、B 两地间的距离l=40 km，电压表的示数U=10 V，电流表的示数I=40 mA=40 10-3A，R总=800。根据欧姆定律I=RU可得： A 端到短路处的两根输电线的电阻RxRx=3104010IU=250根据电阻定律可知：Rx=Sx2A、B 两地输电线的电阻为R总，R总=Sl 2由 /得lxRRx总解得 x=800250lRRx总40 km=12.5 k
9、m 二、导体的伏安特性曲线电阻的伏安特性曲线： 注意 I-U 曲线和 U-I 曲线的区别。还要注意： 当考虑到电阻率随温度的变化时，电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线。例 2、实验室用的小灯泡灯丝的I-U 特性曲线可用以下哪个图象来表示：解析： 灯丝在通电后一定会发热，当温度达到一定值时才会发出可见光，这时温度能达到很高，因此必须考虑到灯丝的电阻将随温度的变化而变化。随着电压的升高，电流增大，A. B. C. D. I I I I o U o U o U o U I O U O I U 1 2 1 2 R1R2 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - -
10、- - -第 3 页，共 7 页名师精编精品教案灯丝的电功率将会增大，温度升高，电阻率也将随之增大，电阻增大，。U 越大 I-U 曲线上对应点于原点连线的斜率必然越小，选A。三、处理复杂电路的基本方法处理复杂电路， 关键是画出等效电路。对复杂电路分析，一般情况下用等势点法比较方便简洁。（1）凡用导线直接连接的各点的电势必相等（包括用不计电阻的电流表连接的点）。（2）在外电路，沿着电流方向电势降低。（3）凡接在同样两个等势点上的电器为并联关系。（4）不加声明的情况下，不考虑电表对电路的影响。例 3、如图是一个电路的一部分，其中R1=5，R2=1，R3=3，I1=0.2A ，I2=0.1A ，那么
11、电流表测得的电流为（）A0.2 A，方向向右B0.15A，方向向左C0.2 A，方向向左D0.3A，方向间右解 析 ： 由 图 示 电 流 方 向可 计 算 出 R1和R2两端 电 势 降U1=1.0V ， U2=0.1V ，电势左高右低，比较U1，U2可判定R3两端电势下高上低，U3=0.9V，通过R3中的电流I3=U3/R3=0.3A 的电流，向上流，由图可知R3上电流由I2和 IA共同提供的， IA=0.2A ，方向向左。答案：C 点评：电势的高低是判断电流方向的基本方法。因为U1U2，所以R3两端电势下端比上端高。四、电压表和电流表的改装原理将表头（ G）改装成电压表和大量程电流表，是
12、利用了部分电路的欧姆定律RUI和串并联电路的基本规律。（1）电压表的改装：串联一个分压电阻R，如图所示，若量程扩大n 倍，即n=gUU，则根据分压原理，需串联的电阻值gggRRnRUUR) 1(，故量程扩大的倍数越高，串联的电阻值越大。（2）电流表的改装：并联一个分流电阻R，如图所示，若量程扩大n 倍，即n=gII，则根据并联电路的分流原理，需要并联的电阻值1nRRIIRggRg，故量程扩大的倍数越高，并联的电阻值越小。例 4、表头（ G）改装成双量程电压表：如图所示，有一个表头G，满偏电流为Ig=1 mA ，内阻 Rg= 100 ，用它改装为有5 V和 50 V 两种量程的电压表，求R1、R
13、2的阻值各为多大？答案： R1=4.9 k，R2=49.9 k解析：当公共端与5 V 端接入被测电路时，量程为U1=5 V，当公共端与50 V 端接入被测电路时，量程为U2=50 V. 由串联电路的电压分配关系可知：R1=)1001015(31ggRIU =4900 =4.9 k精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页名师精编精品教案R2=)10010150(32ggRIU=49900 =49.9 k例 5、表头（ G）改装成双量程电流表：如图所示，有一个表头G，满偏电流Ig=500 mA，内阻 Rg=200 ，用它改装为
14、有1 A和 10 A 两种量程的电流表，求R1、R2的阻值各为多大？解析：当公共端与1 A 端接入电路时，量程为I1=1 A，当公共端与 10 A 端接入电路时，量程为I2=10 A 。当公共端与1 A 端接入被测电路时，电阻R1和 R2串联，再与表头内阻 Rg并联。由并联电路中的电流分配关系可得：R1+R2=ggIII1Rg代入 Ig、I、 Rg的数值得R1+R2=200 当公共端与10 A 端接入被测电路时，电阻R1与表头支路的电阻Rg+R2并联。由并联电路的特点可知：Ig（Rg+R2）=（I2-Ig）R1代入 Ig、I2、Rg的数值，可得R2+200 =19 R1 由解得R1=20 ，
15、R2=180 五、关于电功、电热的计算问题关于电功、 电热的计算， 一定要弄清是否是纯电阻电路。纯电阻电路中， 电功等于电热：W=Q=UIt =I 2R t=tRU2非纯电阻电路（如电动机和电解槽），电功大于电热：WQ，这时电功只能用W=UIt计算，电热只能用Q=I 2Rt 计算，两式不能通用。例 6、某一电动机，当电压U1=10V 时带不动负载，因此不转动，这时电流为I1=2A 。当电压为 U2=36V 时能带动负载正常运转，这时电流为I2=1A。求这时电动机的机械功率是多大？解：电动机不转时可视为为纯电阻，由欧姆定律得，511IUR，这个电阻可认为是不变的。电动机正常转动时，输入的电功率为
16、P电=U2I2=36W ，内部消耗的热功率P热=RI22=5W ，所以机械功率P=31W 由这道例题可知：电动机在启动时电流较大，容易被烧坏；正常运转时电流反而较小。六、闭合电路欧姆定律的应用闭合电路欧姆定律的表达形式有：E=U外+U内rREI（I、R 间关系）U=E-Ir （U、I 间关系）ErRRU（U、R 间关系）从式看出：当外电路断开时（I = 0） ，路端电压等于电动势。而这时用电压表去测量时，读数却应该略小于电动势（有微弱电流） 。当外电路短路时 （R= 0，因而 U = 0）电流最大为Im=E/r（一般不允许出现这种情况，会把电源烧坏） 。例 7、如图所示电路中， R1=0.8，
17、R3=6，滑动变阻器的全值电阻 R2=12 ，电源电动势 E=6 V，内阻 r=0.2 ，当滑动变阻器的滑片在变阻器中央位置时，闭合开关 S，电路中的电流表和电压表+ + R E r I R V1 V2 + 探针精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页名师精编精品教案的读数各是多少 ? 解析：外电路的总电阻为R=66662212323RRRRR+0.8=3.8根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的总电流为I=2 .08.36rREA=1.5 A 即电流表 A1的读数为1.5 A 对于 R2与 R3组成的并联电路，根据部分电路欧
18、姆定律，并联部分的电压为U2=IR并=I222323RRRR=1.53 V=4.5 V 即电压表 V2的读数为4.5 V 对于含有 R2的支路，根据部分电路欧姆定律，通过R2的电流为I2=65 .42/22RUA=0.75 A 即电流表 A2的读数为0.75 A 电压表 V1测量电源的路端电压，根据E=U外+U内得U1=E-Ir =6 V-1.5 0.2 V=5.7 V 即电压表 V1的读数为5.7 V. 点评：（1）电路中的电流表、电压表均视为理想电表（题中特别指出的除外），即电流表内阻视为零，电压表内阻视为无穷大。（2）解答闭合电路问题的一般步骤：首先要认清外电路上各元件的串并联关系，必要
19、时， 应进行电路变换，画出等效电路图。解题关键是求总电流I，求总电流的具体方法是：若已知内、外电路上所有电阻的阻值和电源电动势，可用全电路欧姆定律（I=rRE）直接求出I；若内外电路上有多个电阻值未知，可利用某一部分电路的已知电流和电压求总电流I；当以上两种方法都行不通时，可以应用联立方程求出I。求出总电流后， 再根据串、 并联电路的特点或部分电路欧姆定律求各部分电路的电压和电流。七、关于电源的输出功率问题要搞清几个概念：电源的功率（电源的总功率）PE=EI电源的输出功率 P出=UI 电源内部消耗的功率Pr=I 2r电源的效率：rRREUPPE（最后一个等号只适用于纯电阻电路）电源的输出功率r
20、ErErRRrrRREP44422222，可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，而当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，为rEPm42。例 8、已知如图， E =6V ，r =4，R1=2， R2的变化范围是010 。求：电源的最o R P出Pm r R2 R1 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页名师精编精品教案大输出功率；R1上消耗的最大功率；R2上消耗的最大功率。解析： R2=2时，外电阻等于内电阻，电源输出功率最大为2.25W； R1是定植电阻，电流越大功率越大，所以 R2=0 时 R1上消耗的功率最大为
21、2W；把 R1也看成电源的一部分，等效电源的内阻为6，所以，当R2=6时， R2上消耗的功率最大为1.5W。能力强化训练1如下图所示电路用来测定电池组的电动势和内电阻。其中V 为电压表（其电阻足够大） ，定值电阻R=7.0。在电键未接通时，V 的读数为 6.0V ；接通电键后，V 的读数变为5.6V 。那么，电池组的电动势和内电阻分别等于（）A6.0V，0.5B6.0V ，1.25C5.6V ，1.25D5.6V，0.52将内阻为0.5的电池组用电阻为0.75的导线，与标有“6V，7.2W”的小灯泡串联，就可以使这个小灯泡正常发光，由此可知， 所用电池组的电动势是（）A6 V B7.5V C9
22、V D10.5V 3如图所示，电阻R1=20，电动机的绕组R2=10。当电键打开时，电流表的示数是0.5A ，当电键合上后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电流表的示数 I 和电路消耗的电功率应是（）AI=1.5A BI1.5A CP=15W DP15W 4用电动势为8V，内电阻 2的电池组成连接两根各1的电阻线，向某用电器（纯电阻）供电，如下图所示，该用电器可获得3W的电功率，求通过该用电器的电流和它两端的电压。5如图所示， A1和 A2是两块相同的电流表，V1和 V2是两块相同的电压表。 电流表 A1的示数是1.4mA ，电压表 V1和 V2的示数分别是 0.8V 和 0.6V。试求：
23、（1）电流表A2示数；（2）电压表和电流表的内阻之比。答案：1A 2B 3 BD 4解：设两根电阻线的总电阻为R，通过用电器的电流为I，用电器的功率为P根据能量守恒定律有P总=P P线内即代入数据，有I8=3I2（22） 得 4I28I3=0 解得I1=1.5A 或 I2=0.5A 由 P=IU ，将 I1、I2分别代入，可得用电器两端的电压U1=2V，或 U2=6V. 5设电压表和电流表的内阻分别为RV和 RA。两电压表完全相同，则其示数跟它通过的电流成正比。21VVII=U1U2=4/3 又因21VVII=1.4mA 解得通过 A2的电流21VVII=0.6Ma 1VVII=0.8mA 根据1VVIIRV=21VVII（ RARV）解得： RVRA=31 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页
