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,恒定電流,第 八 章,,,,第23講 電路 閉合電路的歐姆定律,,,,,,欄目導(dǎo)航,,,,,,1．串、并聯(lián)電路的特點(diǎn) (1)特點(diǎn)對(duì)比,I1＝I2＝…＝In,I1＋I(xiàn)2＋…＋I(xiàn)n,U1＋U2＋…＋Un,U1＝U2＝…＝Un,R1＋R2＋…＋Rn,(2)幾個(gè)常用的推論 ①串聯(lián)電路的總電阻____________其中任一部分電路的總電阻． ②并聯(lián)電路的總電阻____________其中任一支路的總電阻，且小于其中最小的電阻． ③無論電阻怎樣連接，每一段電路的總的消耗電功率P總是等于各個(gè)電阻消耗電功率之和． ④無論電路是串聯(lián)還是并聯(lián)，電路中任意一個(gè)電阻變大時(shí)，電路的總電阻變大．,大于,小于,正比,反比,Ir,增大,E,1．判斷正誤 (1)電動(dòng)勢為矢量，其方向由電源負(fù)極指向正極．( ) (2)電源的重要參數(shù)是電動(dòng)勢和內(nèi)阻．電動(dòng)勢由電源中非靜電力的特性決定，與電源的體積無關(guān)，與外電路無關(guān)．( ) (3)閉合電路中電流越大，路端電壓越大．( ) (4)在閉合電路中，外電阻越大，電源的輸出功率越大．( ) (5)電路中某電阻大，該電阻的功率不一定大．( ) (6)電源的輸出功率越大，電源的效率越高．( ),×,√,×,×,√,×,2．(多選)一個(gè)T形電路如圖所示，電路中的電阻R1＝10 Ω，R2＝120 Ω，R3＝40 Ω.另有一測試電源，電動(dòng)勢為100 V，內(nèi)阻忽略不計(jì)．則( ) A．當(dāng)cd端短路時(shí)，a、b之間的等效電阻是40 Ω B．當(dāng)ab端短路時(shí)，c、d之間的等效電阻是40 Ω C．當(dāng)ab兩端接通測試電源時(shí)，cd兩端的電壓為80 V D．當(dāng)cd兩端接通測試電源時(shí)，ab兩端的電壓為80 V,AC,3．2013年12月2日，我國嫦娥三號(hào)探月衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射．嫦娥三號(hào)衛(wèi)星的太陽能電池依靠光伏效應(yīng)設(shè)計(jì)，可將太陽能轉(zhuǎn)化為電能并儲(chǔ)存起來．已知太陽能電池板的開路電壓為800 mV，短路電流為40 mA．現(xiàn)將該電池板與一阻值為20 Ω的電阻器連成一閉合電路，下列說法不正確的是( ) A．電池板的電動(dòng)勢為800 mV B．電池板的內(nèi)電阻為20 Ω C．閉合電路的路端電壓為800 mV D．閉合電路的路端電壓為400 mV,C,一 閉合電路的功率及效率問題,,(3)變化電阻的功率的最大值 利用等效思想，把除變化電阻之外的其他的定值電阻等效成電源的內(nèi)阻r′，則變化電阻的功率即為等效以后的電源的輸出功率，即當(dāng)R變＝r′時(shí)，P變有最大值．,答案 (1)10 Ω 1.6 W (2)0 5.12 W 80% (3)不能 理由見解析,二 電路的動(dòng)態(tài)分析,(3)極限法 對(duì)于因滑動(dòng)變阻器的滑片滑動(dòng)引起電路變化的問題，可將滑動(dòng)變阻器的滑片分別滑至兩個(gè)極端去討論．此時(shí)要注意是否出現(xiàn)極值情況，即變化是否是單調(diào)變化． (4)特殊值法 對(duì)于某些電路問題，可以代入特殊值進(jìn)行判定，從而得出結(jié)論．,[例2](2018·東北育才模擬)如圖所示電路中，電源電動(dòng)勢為E，電源內(nèi)阻為r，串聯(lián)的固定電阻為R2，滑動(dòng)變阻器的總電阻為R1，電阻大小關(guān)系為R1＝R2＝r，則在滑動(dòng)觸頭P從a端移動(dòng)到b端的過程中，下列描述中正確的是( ) A．電路中的總電流先增大后減小 B．電路的路端電壓先增大后減小 C．電源的輸出功率先增大后減小 D．滑動(dòng)變阻器R1上消耗的功率先減小后增大,B,解析 由圖可知滑動(dòng)觸頭兩側(cè)的電阻為并聯(lián)關(guān)系，P滑到ab中點(diǎn)時(shí)并聯(lián)電阻最大，所以滑動(dòng)過程中，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻先增大 后減小，故電路的總電阻先增大后減小，電路中的總電流先減小后增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于外電路總電阻先增大 后減小，故路端電壓先增大后減小，選項(xiàng)B正確；當(dāng)R外＝r時(shí)，電源的輸出功率最大，設(shè)R1兩部分的并聯(lián)總阻值為R′1，R′1＋R2先增大后減小且一直大于r，故電源的輸出功率先減小后增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；把R2視為電源內(nèi)阻，R′1先增大后減小且一直小于R2＋r，故滑動(dòng)變阻器R1上消耗的功率先增大 后減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．,,1．電容器的簡化處理：簡化電路時(shí)可以把電容器所處電路作為斷路，簡化電路時(shí)可以去掉，求電荷量時(shí)在相應(yīng)位置再補(bǔ)上． 2．電阻的簡化處理：電路穩(wěn)定后，與電容器同支路的電阻是一個(gè)等勢體，相當(dāng)于導(dǎo)線． 3．電荷變化量的計(jì)算：電路中電流、電壓的變化可能會(huì)引起電容器的充、放電．若電容器兩端電壓升高，電容器將充電，若電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電．可由ΔQ＝CΔU計(jì)算電容器上電荷量的變化．,三 含電容器電路的分析,[例3](2017·重慶診斷)(多選)如圖所示，C1＝6 μF，C2＝3 μF，R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，電源電動(dòng)勢E＝18 V，內(nèi)阻不計(jì)．下列說法正確的是( ) A．開關(guān)S斷開時(shí)，a、b兩點(diǎn)電勢相等 B．開關(guān)S閉合后，a、b兩點(diǎn)間的電流是2 A C．開關(guān)S斷開時(shí)C1帶的電荷量比開關(guān)S閉合后C1帶的電荷量大 D．不論開關(guān)S斷開還是閉合，C1帶的電荷量總比C2帶的電荷量大,BC,四 兩種U－I圖線的比較及應(yīng)用,[例4](2017·上海徐匯模擬)圖甲為某元件的U－I特性曲線，把它連成圖乙所示電路．已知電源電動(dòng)勢E＝5 V，內(nèi)阻r＝1.0 Ω，定值電阻R0＝4 Ω.閉合電鍵S后，求： (1)該元件的電功率； (2)電源的輸出功率．,解析 設(shè)非線性元件的電壓為U，電流為I，由歐姆定律得 U＝E－I(R0＋r)，代入數(shù)據(jù)得U＝5－5I， 畫出U＝E′－Ir′＝5－5I圖線． 如圖所示，兩圖線交點(diǎn)坐標(biāo)為(0.4 A,3.0 V)． (1)該元件的電功率 PR＝UI＝3.0×0.4 W＝1.2 W. (2)電源的輸出功率 P＝PR0＋PR＝I2R0＋PR＝0.42×4 W＋1.2 W＝1.84 W. 答案 (1)1.2 W (2)1.84 W,分析U－I圖象的一般思路 (1)明確縱、橫坐標(biāo)的物理意義． (2)明確圖象的截距、斜率及交點(diǎn)的意義． (3)找出圖線上對(duì)應(yīng)狀態(tài)的參量或關(guān)系式． (4)結(jié)合相關(guān)概念或規(guī)律進(jìn)行分析、計(jì)算,1．故障特點(diǎn) ①斷路特點(diǎn)：表現(xiàn)為路端電壓不為零而電流為零； ②短路特點(diǎn)：用電器或電阻發(fā)生短路，表現(xiàn)為有電流通過電路但用電器或電阻兩端電壓為零．,五 電路故障的分析與判斷,2．檢查方法 ①電壓表檢測：如果電壓表示數(shù)為零，則說明可能在并聯(lián)路段之外有斷路，或并聯(lián)路段短路； ②電流表檢測：當(dāng)電路中接有電源時(shí)，可用電流表測量各部分電路上的電流，通過對(duì)電流值的分析，可以確定故障的位置．在運(yùn)用電流表檢測時(shí)，一定要注意電流表的極性和量程； ③歐姆表檢測：當(dāng)測量值很大時(shí)，表示該處斷路，當(dāng)測量值很小或?yàn)榱銜r(shí)，表示該處短路．在運(yùn)用歐姆表檢測時(shí)，電路一定要切斷電源； ④假設(shè)法：將整個(gè)電路劃分為若干部分，然后逐一假設(shè)某部分電路發(fā)生某種故障，運(yùn)用閉合電路或部分電路的歐姆定律進(jìn)行推理．,[例5](2017·吉林長春診斷)如下圖是某同學(xué)連接的實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖，L1、L2燈都不亮，他采用下列兩種方法進(jìn)行故障檢查．,(1)應(yīng)用多用電表的直流擋進(jìn)行檢查，選擇開關(guān)置于10 V擋．該同學(xué)測試結(jié)果如表1所示，在測試a、b間直流電壓時(shí)，紅表筆應(yīng)接觸____________(選填“a”或“b”)．根據(jù)測試結(jié)果，可判定故障是____________. A．燈L1短路 B．燈L2短路 C．cd段斷路 D．df段斷路,a,D,(2)(多選)將開關(guān)斷開，再選擇歐姆擋測試，測量結(jié)果如表2所示，那么檢查出的故障是( ) A．燈L1斷路 B．燈L2短路 C．燈L1、L2都斷路 D．d、e間導(dǎo)線斷路,BD,解析 (1)應(yīng)用多用電表判斷電路故障，首先要正確使用多用電表，對(duì)多用電表而言，電流應(yīng)從紅表筆流入該表內(nèi)，由題圖能看出a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢，可知紅表筆應(yīng)接觸a.由表1條件可知，d、f間有示數(shù)，則d—c—a—干電池—b—f間無斷路，故d、f段斷路，選項(xiàng)D正確；若燈L1短路或燈L2短路，不會(huì)造成L1、L2燈都不亮，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；若cd段斷路，則d、f間不會(huì)有示數(shù)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤． (2)由表2可知，c、d間有一定的電阻但不是很大，燈L1既不短路也不斷路，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；d、e間存在很大電阻，表明d、e間導(dǎo)線斷路，選項(xiàng)D正確；e、f間電阻為零，則燈L2短路，選項(xiàng)B正確．,1.如圖所示，C為兩極板水平放置的平行板電容器，閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R1，R2的滑片處于各自的中點(diǎn)位置時(shí)，懸在電容器C兩極板間的帶電塵埃P恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)．要使塵埃P向下加速運(yùn)動(dòng)，下列方法中可行的是( ) A．將R1的滑片向左移動(dòng) B．將R2的滑片向左移動(dòng) C．將R2的滑片向右移動(dòng) D．將閉合的開關(guān)S斷開,B,解析 塵埃P受到重力和電場力而平衡，要使塵埃P向下加速，就要減小電場力，故要減小電容器兩端的電壓；電路穩(wěn)定時(shí)，滑動(dòng)變阻器R1無電流通過，兩端電壓為0，故改變R1的電阻值無效果，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；變阻器R2處于分壓狀態(tài)，電容器兩端電壓等于變阻器R2左半段的電壓，故要減小變阻器R2左半段的電阻值，變阻器R2滑片應(yīng)該向左移動(dòng)，故選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；將閉合的開關(guān)S斷開，電容器兩端電壓增大到等于電源電動(dòng)勢，故P向上加速，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.,ACD,3．如圖所示，電燈L1、L2原來都正常發(fā)光，在兩燈突然熄滅后，用電壓表測得c、d間電壓比燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓增高，故障可能是(假設(shè)電路中僅有一處故障)( ) A．a(chǎn)、c間斷路 B．c、d間斷路 C．b、d間斷路 D．b、d間短路 解析 因電路中L1、L2、R及電源串聯(lián)，電路中只有一處故障且兩燈不亮，故電路中必是斷路，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．電路中無電流，但c、d間電壓升高，是因?yàn)閏、d間斷路，c、d兩點(diǎn)分別與電源正、負(fù)極等電勢．故選項(xiàng)B正確，A、C錯(cuò)誤．,B,[例1](2016·貴州貴陽診斷·6分)圖中電源的電動(dòng)勢為6 V，內(nèi)阻為1 Ω，R1為2 Ω，R2全阻值為3 Ω，閉合開關(guān)，下列說法中錯(cuò)誤的是( ) A．當(dāng)R2為1 Ω時(shí)，R1消耗的功率最大 B．通過改變R2的阻值，路端電壓的最大值為5 V，最小值為4 V C．R2的阻值越小，R1消耗的功率越大 D．當(dāng)R2的阻值為3 Ω時(shí)，R2消耗的功率最大,[答題送檢]····································來自閱卷名師報(bào)告,[答案] A,1．功率為10 W的發(fā)光二極管(LED燈)的亮度與功率為60 W的白熾燈相當(dāng)．根據(jù)國家節(jié)能戰(zhàn)略，2016年前普通白熾燈應(yīng)被淘汰．假設(shè)每戶家庭有2個(gè)60 W的白熾燈，均用10 W的LED燈替代，估算出全國一年節(jié)省的電能最接近( ) A．8×108 kW·h B．8×1010 kW·h C．8×1011 kW·h D．8×1013 kW·h 解析 假設(shè)每天照明5小時(shí)，每戶家庭每天節(jié)能50×2×5 W·h＝0.5 kW·h，每年節(jié)能約0.5 kW·h×365＝183 kW·h，全國約有4×108戶家庭，全國一年節(jié)省的電能最接近183 kW·h×4×108＝7.32×1010 kW·h，與選項(xiàng)B的數(shù)值最為接近，故選項(xiàng)B正確．,B,CD,