高二物理课件-恒定电流

第二章恒定电流章末回顾知识体系恒定电流重点､难点突破一､直流电路的动态分析[方法归纳总结]分析解答这类习题的一般步骤是:1.确定电路的外电阻,外电阻R外总如何变化;说明:①当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时,电路的总电阻一定增大(或减小).②若开关的通断使串联的用电器增多时,总电阻增大;若开关的通断使并联的支路增多时,总电阻减小.③在图所示分压电路中,滑动变阻器可以视为由两段电阻构成,其中一段与用电器并联(以下简称并联段),另一段与并联部分相串联(以下简称串联段);设滑动变阻器的总电阻为R,灯泡的电阻为R灯,与灯泡并联的那一段电阻为R并,则分压器的总电阻为221RRR1RRRRRRRRRRRR灯并并总并灯灯灯并并并并由上式可以看出,当R并减小时,R总增大;当R并增大时,R总减小.由此可以得出结论:分压器总电阻的变化情况,与并联段电阻的变化情况相反,与串联段电阻的变化情况相同.2.I,.ERr总外总根据闭合电路欧姆定律确定电路的总电流如何变化3.由U内=I内r,确定电源的内电压如何变化.4.由U外=E-U内,确定电源的外电压(路端电压)如何变化.5.由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的电压如何变化.6.确定支路两端的电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化.例1:如下图所示,电源的电动势恒为E,内阻恒为r(不可忽略),R1､R2为定值电阻,R3为滑动变阻器,若将图中滑动变阻器的滑片向左(向a端)滑动一些,则各电表(视为理想电表)的示数应如何变化?解析:将图中的滑动变阻器的滑片向左(向a端)滑动一些,R3连入电路的电阻增大,因为R2､R1不变,所以R外总增大.由可知,I总减小,电流表A的示数减小.由U内=I总r可知,U内减小.由U外=E-U内可知,U外增大,电压表V的示数增大.由部分电路欧姆定律,有UR1=I1R1,若注意到I1=I总,R1不变,可知UR1减小,电压表V1的示数减小.因为电压表V2的示数U2=U外-UR1,U外增大,UR1减小,所以U2增大,电压表V2的示数增大.()EIRr总外总222223222332AU,R,I,A.III,,A.,IUIR因为电流表的示数增大不变所以增大电流表的示数增大知减小示数减小答案:见解析名师点拨:当闭合电路中(电源的电动势恒为E,内阻恒为r且不能忽略)有一支路的电阻增大(电路的其他电阻均未变),则闭合电路的总电阻一定增大,总电流一定减小,外电压一定增大(外电压随外电阻的增大而增大),此支路两端的电压一定增大,与此支路相并联的支路的电流一定增大,通过此支路的电流一定减小(若设此支路的电阻增大到趋于无穷大,则通过此支路的电流减小到趋于零).当闭合电路中有一支路的电阻减小(电路的其他电阻均未变),则闭合电路的总电阻一定减小,总电流一定增大,外电压一定减小(外电压随外电阻的减小而减小),与此支路相并联的支路的电流一定减小,通过此支路的电流一定增大(若此支路的电阻减小到趋于零,则与此支路相并联的支路的电流减小到趋于零,总电流几乎全部从电阻减小到趋于零的支路中流过).二､分析电路故障的方法[方法归纳总结]1.故障特点(1)断路特点:电路中发生断路,表现为电源电压不为零而电流强度为零.若外电路中无用电器的任意两点间电压不为零,则这两点间有断点,而这两点与电源连接部分无断点.(2)短路特点:电路中发生短路,表现为有电流通过电路而电压为零.2.故障的分析方法这类题目要从已知条件出发,进行严密地推理,找出故障的原因.具体分为两种方法:(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,直到找出发生故障的全部可能为止.例2:如下图所示的电路中,闭合开关S后,灯L1､L2都能发光.后来由于某种故障使灯L2突然变亮(未烧坏),电压表的读数增大,由此可推断,这故障可能是()A.电阻R1断路B.电阻R2短路C.灯L1两接线柱间短路D.电阻R2断路解析:根据题设条件,电路中的某种故障产生两个后果:一是灯L2突然变亮;二是电压表的读数增大.只有符合这两个条件的故障才是可能的故障.因为电压表的读数增大,所以路端电压增大,电源内阻上的电压减小,说明总电流减小,电路总电阻增大.若电阻R1断路,会导致总电阻增大,总电流减小,而此时灯L2两端电压会减小,致使灯L2变暗,故选项A错误.若电阻R2短路,灯L2将不亮,选项B错误.若灯L1两接线柱间短路,电路的总电阻减小,总电流增大,电压表的读数减小,不符合题意,选项C也错误.若电阻R2断路,电路的总电阻增大,总电流减小,电压表的读数增大,符合题意.而总电流减小,导致内电压和灯L1､R1并联部分电压减小,灯L2两端的电压增大,灯L2变亮.故选项D正确.答案:D三､电路中能的转化[方法归纳总结]在闭合电路里,电源通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能,在整个电路中,通过电场力做功又将电能转化为其他形式的能.电源为整个电路提供的电功率P总=EI,其中内电阻发热P内=I2r,P出=UI=P总-P内,效率.PUPE出总1.在纯电阻电路里,电功等于电热,电功率等于热功率,即2.在非纯电阻电路里,电功大于电热,电功率大于热功率,即P电=UIP热=I2R.22.UPUIIRR例3:如图所示的电路中,电源电动势E=10V,内阻r=0.5Ω,电动机的电阻R0=1.0Ω,电阻R1=1.5Ω,电动机正常工作时,电压表的示数U1=3.0V,求:(1)电源的电功率;(2)电动机消耗的电功率,将电能转化为机械能的功率;(3)电源的输出功率.解析:(1)电动机正常工作时总电流电源的电功率P=EI=10×2W=20W.(2)电动机两端电压U=E-Ir-U1=10V-2×0.5V-3V=6V电动机消耗的电功率P电=UI=6×2W=12W电动机消耗的热功率P热=I2R0=22×1W=4W电动机将电功率转化为机械功率P机=P电-P热=12W-4W=8W.113.021.5UIAAR(3)电源的输出功率P出=P-P内=P-I2r=20W-22×0.5W=18W.答案:(1)20W(2)12W8W(3)18W四､测量电路中的电路设计和仪器选择[方法归纳总结]1.电路设计具有培养和检查学生创造性思维能力､分析综合能力以及实验能力等多方面能力的特点,是近几年高考实验考查的重要方面.它包括测量电阻阻值Rx､电阻率ρ､电功率P和电源电动势E､内阻r.电路设计的基本原则是:安全性好,误差小,仪器少,耗电少,操作方便.伏安法实验电路一般可分为两部分:测量电路部分和供电电路部分.(1)测量电路测量电路有两种方法:电流表内接法和外接法.确定内接法还是外接法,有三种方法:①直接比较法:当RxRA用内接法,当RxRV用外接法.AVxxxxx:,(RR).R(R);R(R);,R.,;,.xAxVxAVAVAVAVVxVxxAxARRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR②临界值计算法当内､外接法相对误差相等时有为临界值当即为大电阻时用内接法当即为小电阻时用外接法时内、外接法均可当时用电流表外接法当时用电流表内接法③试测判断法:当Rx､RA､RV大约值都不清楚时用此法.如图所示,将单刀双掷开关S分别接触a点和b点,若看到电流表读数变化较大,说明电压表分流影响较大,应该选用内接法;若看到电压表读数变化较大,说明电流表分压影响较大,应该选用电流表外接法.对于学生实验,测定金属电阻率电路,由于电阻丝电阻较小,所以实验室采用电流表外接法;测电池的电动势和内阻,对电源来说仍然采用电流表外接法.(2)供电电路供电电路一般由电源和滑动变阻器按一定的连接方式组成,滑动变阻器在供电电路中有两种接线方式:限流式和分压式(如上图),限流式可省一个耗电支路,分压式电压调节范围大,应根据需要选用.变阻器的分压与限流接法是高考的热点,虽然两种电路均可调节负载电阻电压和电流的大小,但在不同条件下,调节效果大不一样.①负载电阻的阻值Rx远大于变阻器的总电阻R,须用分压式接法.②要求负载上电压或电流变化范围较大,且从零开始连续可调,须用分压式接法.③负载电阻的阻值Rx小于变阻器总电阻R或相差不多,且电压电流变化不要求从零调起时,可采取限流式接法.④两种电路均可使用的情况下,应优先采用限流式接法,因为限流接法总功率较小.⑤特殊问题中还要根据电压表和电流表量程以及电阻允许通过的最大电流值来反复推敲,以更能减小误差的连接方式为好.2.实验仪器选用与实物图连接仪器的选择一般应考虑三方面因素:①安全因素,如通过电源和电阻的电流不能超过其允许的最大电流;②误差因素,如选用电表量程应考虑尽可能减小测量值的相对误差;电压表､电流表在使用时,要尽可能使指针接近满刻度的中间量程,其指针应偏转到满刻度的~之间;使用欧姆表时宜选用指针尽可能在中间刻度附近的倍率挡位;③便于操作,如选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求,又便于调节,滑动变阻器调节时应用到大部分电阻线,否则不便于操作.选择仪器的一般步骤:①根据实验要求设计合理的实验电路;②根据电路选择滑动变阻器;③选定电源,选择电压表和电流表以及所用的量程.连接实物图的基本方法:①画出实验电路图;②分析各元件连接方式,明确电表量程;③画线连接各元件,一般先从电源正极开始,到开关,再到滑动变阻器等,按顺序以单线连接方式将主电路中要串联的元件依次串联起来;其次将要并联的元件再并联到电路中去;连接完毕,应进行检查,检查电路也应按照连线的方法和顺序.例4:一阻值约为30kΩ的电阻R,欲用伏安法较准确地测出它的阻值,备选器材有:A.电源(E=16V,r=2Ω)B.电源(E=3V,r=0.5Ω)C.电压表(量程0~15V,内阻50kΩ)D.电压表(量程0~3V,内阻10kΩ)E.电流表(量程0~500μA,内阻500Ω)F.电流表(量程0~1mA,内阻250Ω)G.滑动变阻器(阻值0~200Ω)H.开关一只,导线若干(1)从上面器材中选出合适的器材____________(用字母表示).(2)画出实验电路图.A､C､E､G､H答案:见解析解析:选择电路和器材的基本原则是:①安全:不能损坏实验器材.②精确:尽可能减小实验误差.③方便:在保证实验正常进行的前提下,选用的电路和器材应便于操作,读得的实验数据便于处理.(1)先估算最大电流33ABAI0.5mABI0.11m6301001A330ABEVREVR若选电源若选电源IB使电流表不能达到满刻度的一半,电流表读数误差较大,所以选A电源.由A电源的电动势可知电压表选C.为了多读几组电压和电流值,应选用滑动变阻器G.开关､导线必不可少,故选H.为了使多数电流值在满刻度的~之间,选电流表E.故选择的器材为A､C､E､G､H.(2)由于故选择电流表内接法.又因为被测电阻远大于滑动变阻器的总阻值,若把变阻器接成限流电路,改变其阻值时几乎对电路无影响,故变阻器应接成分压电路.实验电路如下图所示.,VARRRR高考试题精析例1:(2008·全国高考)一直流电压表,量程为1V,内阻为1000Ω.现将一阻值在5000~7000Ω之间的固定电阻R1与此电压表串联,以扩大电压表的量程.为求得扩大后量程的准确值,再给定一直流电源(电动势E为6~7V,内阻可忽略不计),一阻值R2=2000Ω的固定电阻,两个单刀开关S1､S2及若干导线.(1)为达到上述目的,将下图连成一个完整的实验电路图.答案:连线如图(2)连线