2020高考物理第一轮复习 专题 电路学案 鲁科版

2020高考物理第一轮复习 专题 电路学案 鲁科版

电路 ‎【本讲教育信息】‎ 一. 教学内容：‎ 电路 ‎1‎ 电流，欧姆定律，电阻和电阻定律 ‎ Ⅱ ‎2‎ 电阻率与温度的关系 ‎ Ⅰ ‎3‎ 半导体及其应用，超导及其应用 ‎ Ⅰ ‎4‎ 电阻的串，并联，串联电路的分压作用，并联电路的分流作用 ‎ Ⅱ ‎5‎ 电功和电功率，串联，并联电路的功率分配 ‎ Ⅱ ‎6‎ 电源的电动势和内电阻，闭合电路的欧姆定律，路端电压 ‎ Ⅱ ‎7‎ 电流、电压和电阻的测量；电流表、电压表和多用电表的使用、伏安法测电阻 ‎ Ⅱ 本章的知识点： ‎ 电流、电功、电热、电功率、热功率、电阻、电阻率；串、并联电路的特点、电流表和电压表的改装、欧姆定律、电阻定律、焦尔定律、电源的功率和效率、电路的动态分析、电路的故障分析、含容电路的分析、等效电路的问题 ‎ 二. 重点、难点：‎ ‎1、电路中的基本概念：‎ 电流：‎ ‎（q为在时间t内通过导体横截面的电量）‎ 注：电解液中 电压：‎ 电阻：‎ 电功率： ‎ 热功率：‎ 串并联电路的特点：‎ ‎2、闭合电路的欧姆定律：‎ ‎（1）主要物理量．‎ 5‎ 研究闭合电路，主要物理量有E、r、R、I、U，前两个是常量，后三个是变量．‎ 闭合电路欧姆定律的表达形式有：‎ ‎①E＝U外+U内 ② （I、R间关系）‎ ‎③U＝E-Ir（U、I间关系）④（U、R间关系）‎ 从③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）．‎ ‎（2）电源的功率和效率．‎ ‎⑴功率：①电源的功率（电源的总功率）PE＝EI ②电源的输出功率P出＝UI ‎ ③电源内部消耗的功率Pr＝I 2r ‎ ‎⑵电源的效率：（最后一个等号只适用于纯电阻电路）‎ 电源的输出功率，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．‎ ‎3、电流表和电压表的改装 常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表改装而成的．小量程的电流表的电阻Rg就是其电阻，一般为几百到几千欧．这个线圈允许通过的最大电流Ig叫做电流表的满偏电流，这是因为电流表通过的电流为Ig时它的指针偏转到最大刻度处．Ig一般为几十微安到几毫安．电流如果超过Ig，不但指针指示不出数值，电流表还可能烧毁．因为IgRg一般很小，不能直接用电流表测量较大的电压．如果被测电压U大于IgRg，通过电流表的电流将超过Ig而把电流表烧毁．如果给电流表串联一个分压电阻，分担一部分电压，就可以用来测量较大的电压了．加了分压电阻并在刻度盘上标出电压值，就把电流表改装成了电压表（如下图所示）．此时该电压表所能测量的最大电压为 5‎ 正像串联电阻可以分担一部分电压一样，并联电阻也可以分担一部分电流．并联电阻的这种作用叫做分流作用，作这种用途的电阻又叫分流电阻．为了使电流表能够测量几个安培甚至更大的电流，可以给它并联一个分流电阻，分掉一部分电流，这样在测量大电流时通过电流表的电流也不致超过满偏电流Ig,如下图所示．此时该电流表所能测量的最大电流为 ‎【典型例题】‎ 闭合电路的动态分析 当电路中的任一部分变化时，将引起电路中各处电流和电压的变化．判断此类问题时，一般是先据部分电路的变化分析总电阻的变化，由闭合电路欧姆定律分析总电流，再据串并联电路的特点和性质分析各处电流和电压的变化．一般分析的原则是由不变量分析变化量．讨论依据是：闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电路的电压关系、并联电路的电流关系．以下图电路为例：设R1增大，总电阻一定增大；由，I一定减小；由U＝E-Ir，U一定增大；因此U4、I4一定增大；由I3＝ I-I4，I3、U3一定减小；由U2＝U-U3，U2、I2一定增大；由I1＝I3 -I2，I1一定减小．总结规律如下：‎ ‎①总电路上R增大时总电流I减小，路端电压U增大；②变化电阻本身和总电路变化规律相同；③和变化电阻有串联关系（通过变化电阻的电流也通过该电阻）的看电流（即总电流减小时，该电阻的电流、电压都减小）；④和变化电阻有并联关系的（通过变化电阻的电流不通过该电阻）看电压（即路端电压增大时，该电阻的电流、电压都增大）．‎ ‎【例题1】如图所示，电源电动势为E，内电阻为r．当滑动变阻器的触片P从右端滑到左端时，发现电压表V1、V2示数变化的绝对值分别为ΔU1和ΔU2，下列说法中正确的是 ‎ A、小灯泡L1、L3变暗，L2变亮 ‎ B、小灯泡L3变暗，L1、L2变亮 C、ΔU1<ΔU2 ‎ 5‎ D、ΔU1>ΔU2‎ ‎〖解析〗滑动变阻器的触片P从右端滑到左端，总电阻减小，总电流增大，路端电压减小．与电阻蝉联串联的灯泡L1、L2电流增大，变亮，与电阻并联的灯泡L3电压降低，变暗．U1减小，U2增大，而路端电压U＝ U1+ U2减小，所以U1的变化量大于 U2的变化量，选BD．‎ 电路的故障分析 检查电路故障的一种方法是用电压表检查测量，把电压表接入电路，相当于在电路中并接了一个阻值较大的电阻．当电路中是断路故障时，当电压表无示数时，不能说明该部分电路的通断，而当电压表有示数时，断路故障肯定在电压表并接的两点之间．原因是此时电压表把电路接通，使电压表有示数．断路点的判定方法为：当由纯电阻组成的串联电路中仅有一处发生断路故障时，用电压表就可以方便地判定断路点：凡两端电压为零的用电器或导线是无故障的；两端电压等于电源电压的用电器或导线发生了断路．‎ ‎【例题2】如图所示，闭合电键S，两个灯泡都不亮，电流表指针几乎不动，而电压表指针有明显偏转，该电路的故障可能是（ ） ‎ A、电流表坏了或未接好 B、从a经过L1到b的电路中有断路 C、L2灯丝烧断或灯座未接通 D、电流表和L1、L2都坏了 ‎〖解析〗（1）电流表几乎不动，说明电路故障是断路．‎ ‎（2）断路使L1和L2均不亮，但伏特表有明显偏转，说明断路发生在和伏特表并联的电路上，即从a经过L1到b的电路中有断路，故应选B项．‎ 特别提示：从以上分析可看出，电路故障中，主要有短路和断路两种情况，由于这两种情况有时会导致同一现象，所以要透过现象看本质，具体现象具体分析．‎ 含容电路 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，电路有充电、放电电流，一旦电流达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大（只考虑电容器是理想不漏电的情况）的元件，电容电路可看作是断路，简化电路时可去掉它，简化后若要求电容器所带电量时，可在相应的位置补上.分析和计算含有电容器的直流电路时，关键是准确地判断并求出电容器的两端的电压，其具体方法是：‎ ‎1、确定电容器和哪个电阻并联，该电阻两端电压即为电容器两端电压.‎ 5‎ ‎2、当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时，此电路两端电压即为电容器两端电压.‎ ‎3、对于较复杂电路，需要将电容器两端的电势与基准点的电势比较后才能确定电容器两端的电压.‎ ‎【例题3】如图所示的电路中，4个电阻的阻值均为R，E为直流电源，其内阻可以不计，没有标明哪一极是正极.平行板电容器两极板间的距离为d.在平行极板电容器的两个平行极板之间有一个质量为m,电量为q的带电小球.当电键K闭合时，带电小球静止在两极板间的中点O上.现把电键打开，带电小球便往平行极板电容器的某个极板运动，并与此极板碰撞，设在碰撞时没有机械能损失，但带电小球的电量发生变化.碰后小球带有与该极板相同性质的电荷，而且所带的电量恰好刚能使它运动到平行极板电容器的另一极板.求小球与电容器某个极板碰撞后所带的电荷.‎ ‎〖解析〗命题意图：考查推理判断能力及分析综合能力．‎ 错解分析：不能深刻把握该物理过程的本质，无法找到破题的切入点（K断开→U3变化→q所受力F变化→q运动状态变化），得出正确的解题思路.‎ 解题方法与技巧：‎ 由电路图可以看出，因R4支路上无电流，电容器两极板间电压，无论K是否闭合始终等于电阻R3上的电压U3，当K闭合时，设此两极板间电压为U，电源的电动势为E，由分压关系可得U＝U3＝E ①‎ 小球处于静止，由平衡条件得 ‎＝mg ②‎ 当K断开，由R1和R3串联可得电容器两极板间电压U′为 U′＝ ③‎ 由①③得U′＝U ④‎ U′＜U表明K断开后小球将向下极板运动，重力对小球做正功，电场力对小球做负功，表明小球所带电荷与下极板的极性相同，由功能关系 mg－qmv2－0 ⑤‎ 因小球与下极板碰撞时无机械能损失，设小球碰后电量变为q′，由功能关系得 q′U′－mgd＝0－mv2 ⑥‎ 联立上述各式解得 q′＝q 即小球与下极板碰后电荷符号未变，电量变为原来的 5‎