1、1第 2 讲 电路的基本规律和应用微知识 1 电路的连接1串、并联电路的特点2.几个有用的结论(1)串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻，电路中任意一个电阻变大时，总电阻变大。(2)并联电路的总电阻小于电路中任意一个支路电阻，任意一个电阻变大时，总电阻变大。(3)某电路中无论电阻怎样连接，该电路消耗的电功率 P 总等于各个电阻消耗的电功率之和。微知识 2 闭合电路欧姆定律1闭合电路(2)内、外电压的关系： E U 内 U 外 。22闭合电路欧姆定律(1)内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。(2)公式： I (只适用于纯电阻电路)。ER r3路端电压与外电阻
2、的关系4路端电压跟电流的关系(1)关系式： U E Ir。(2)用图象表示如图所示，其中纵轴截距为电动势，横轴截距为短路电流，斜率的绝对值为电源内阻。一、思维辨析(判断正误，正确的画“” ，错误的画“” 。)1电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。()2无论是串联电路还是并联电路，只要其中某一个电阻的阻值变大，总电阻就变大。()3闭合电路中外电阻越大，路端电压越大，电源输出功率越大。()4电源的输出功率越大，电源的效率越高。()5含电容器的直流电路稳定时，电容器所在的电路为断路状态。()二、对点微练1(电动势)下列关于电源电动势的说法正确的是( )A在某电池的电路中，每通过
3、 2 C 的电荷量，电池提供的电能是 4 J，那么这个电池的电动势是 0.5 V3B电源的路端电压增大时，其电源提供的电能一定也增大C无论内电压和外电压如何变化，其电源的电动势一定不变D电源的电动势越大，电源所能提供的电能就越多解析 根据电动势定义，由 E 得 E2 V，选项 A 错误；电源的电动势与外电路无关，只Wq由电源自身的性质决定，选项 B 错误，选项 C 正确；电源的电动势大，所提供的能量不一定大，电源提供的电能等于通过电源的电荷量与电动势之积，选项 D 错误。答案 C 2(串、并联电路)电阻 R1与 R2并联在电路中，通过 R1与 R2的电流之比为 12，则当 R1与 R2串联后接
4、入电路中时， R1与 R2两端电压之比 U1 U2为( )A12 B21 C14 D41解析 由并联特点可知 ，又由串联电路特点可得 ，故 B 项正确。R1R2 I2I1 21 U1U2 R1R2 21答案 B 3(闭合电路欧姆定律)一电池外电路断开时的路端电压为 3 V，接上 8 的负载后路端电压降为 2.4 V，则可以判定电池的电动势 E 和内阻 r 为( )A E2.4 V， r1 B E3 V， r2 C E2.4 V， r2 D E3 V， r1 解析 外电路断开时的路端电压即为电源的电动势 E3 V，又由闭合电路欧姆定律 E U 外 Ir，故 32.4 r，则 r2 ，选项 B 正
5、确。2.48答案 B 4(电源的功率和效率)(多选)在如图所示的电路中，当滑动变阻器 R 的滑片 P 向下移动时，以下判断正确的是 ( )A电源内部发热功率变小B小电灯 L 变亮C电流表的示数变小D电源的效率提高解析 由题图可知，当滑动变阻器 R 的滑片 P 向下移动时，意味着外电路的电阻增大，由闭合电路的欧姆定律 I 知，干路电流 I 减小，由 P I2r 知，电源内部发热功率变小，ER r4故 A 项正确；由 U E Ir 知，路端电压变大，电流表的示数增大，故 C 项错；由I IA I 灯 ，小电灯 L 通过的电流变小，小电灯变暗，故 B 项错；电动势不变，路端电压变大，电源的效率提高，
6、故 D 项正确。答案 AD 见学生用书 P120微考点 1 电路的动态分析核|心|微|讲电路动态分析的三种常用方法1程序法2 “串反并同”结论法(1)所谓“串反” ，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大。(2)所谓“并同” ，即某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，反之则减小。3极限法因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或电阻为零去讨论。典|例|微|探【例 1】 如图所示的电路中，电源电动势为 E，内阻为 r。开关 S 闭合后，电灯 L1、L 2均能发光
7、。现将滑动变阻器 R 的滑片 P 稍向上移动，下列说法正确的是( )5A电灯 L1、L 2均变亮 B电灯 L1变亮，L 2变暗C电流表的示数变小 D电源的总功率变小【解题导思】(1)滑片向上移动，电阻 R 的阻值如何变化？答：减小。(2)电路是怎样连接的？(串、并联关系)答：变阻器 R 与灯泡 L2并联，再与 L1串联。解析 将滑动变阻器 R 的滑片 P 稍向上移动，电流表的示数变大，电灯 L1变亮，L 2变暗，电源的总功率变大，B 项正确，A、C、D 项错误。答案 B题|组|微|练1.(多选)如图所示， E 为电源，其内阻不可忽略， RT为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，L 为指示灯泡，
8、 C 为平行板电容器，G 为灵敏电流计。闭合开关 S，当环境温度明显升高时，下列说法正确的是( )AL 变亮B RT两端电压变大C C 所带的电荷量保持不变DG 中电流方向由 a 到 b解析 环境温度明显升高时， RT的阻值减小，电路电流增大，灯泡 L 变亮，所以 A 项正确；RT的阻值减小，根据串联电路的分压规律， RT的电压减小，所以 B 项错误；外电路的电阻减小，故路端电压减小，电容器的电压减小，电量减少，所以 C 项错误；电容器的电量减少，发生放电现象，故 G 中电流方向由 a 到 b，所以 D 项正确。答案 AD 2(多选)某兴趣小组设计了一个火灾报警装置，其电路如图所示， R1、
9、R3为定值电阻，热敏电阻 R2为金属铂制成的热电阻，通过电压表示数和灯泡亮度变化可监控 R2所在处的火情。若 R2所在处出现火情，则( )6A电压表示数变大，灯泡变暗B电压表示数变小，灯泡变亮C R3的阻值较小时，电压表示数变化明显D R3的阻值较大时，电压表示数变化明显解析 热敏电阻 R2为金属铂制成的热电阻，若 R2所在处出现火情，则 R2的阻值增大，总电阻增大，干路电流减小，所以灯泡变暗， R1及电源内电压减小，根据闭合电路的欧姆定律知，电压表示数增大，所以 A 项正确，B 项错误；当 R3的阻值较小时，并联电路的总电阻最接近小电阻，故当 R2的阻值增大时，总电阻变化不明显，所以电压表示
10、数变化不明显，同理， R3的阻值较大时，电压表示数变化明显，所以 C 项错误，D 项正确。答案 AD 微考点 2 闭合电路的功率和效率问题核|心|微|讲1电源的输出功率P 出 I2R R 如图所示。E2 r R 2 E2R R r 2 4Rr E2 R r 2R 4r(1)当 R r 时，有最大输出功率 Pmax 。E24r(2)当 P 出 Pmax时，每个输出功率值对应两个可能的外电阻 R1和 R2，且 r 。R1R2(3)由图象还可以看出：当 R r 时，若 R 增大，则 P 出 增大；当 R r 时，若 R 增大，则 P出 减小。应注意：对于内外电路上的固定电阻，其消耗的功率取决于电路中
11、电流的大小。2电源的效率 100% 100% 100%I2RI2 R r RR r 11 rR对于给定的电源，内阻一定，效率随外电阻的增大而单调增加。当 R r 时， 50%；当R0 时， 0；当 R时， 100%。特别提醒 (1)当外电阻变化时，外电阻越向靠近内阻方向变化，电源输出功率越大。(2)判断可变电阻的功率，运用等效的方法，只要把其余的定值电阻看成电源的内电阻处理即可。典|例|微|探7【例 2】 如图所示，电路中 E3 V， r0.5 ， R0 1.5 ，变阻器的最大阻值 R10 。(1)在变阻器的阻值 R 为多大时，变阻器上消耗的功率最大？最大功率为多少？(2)在变阻器的阻值 R
12、为多大时，定值电阻 R0上消耗的功率最大？最大功率为多少？【解题导思】(1)能否用等效思想将 R0看成电源的内阻，分析变阻器消耗的最大功率？答：可以，这样可使问题简化。(2)当 R R0 r 时，定值电阻 R 消耗的功率最大，你认为对吗？为什么？答：不对，通过定值电阻的电流越大，其消耗的功率越大。解析 (1)此种情况可以把 R0归入电源内电阻，这样变阻器上消耗的功率，也就是电源的输出功率，即当 R r R02 时， R 消耗功率最大为Pm W W。E24 r R0 3242 98(2)定值电阻 R0上消耗的功率可以表达为 P I2R0，因为 R0不变，当电流最大时功率最大，此时应使电路中电阻最
13、小，即当 R0 时 R0上消耗的功率最大：Pm R0 1.5 W WE2 R0 r 2 32 1.5 0.5 2 278答案 (1)2 W (2)0 W98 278题|组|微|练3.(多选)在如图所示的电路中，电源的电动势为 E，内阻为 r，灯泡 L 的电阻大于电源的内阻 r。闭合开关 S，在滑动变阻器的滑片 P 由 a 向 b 移动的过程中，下列各物理量的变化情况正确的是( )A电流表的读数一直减小B灯泡 L 变亮8C电源输出功率先增大后减小D电压表的读数先增大后减小解析 滑动变阻器的右半部分与电流表 A 串联，再与左半部分并联，并联部分与灯泡串联后再与电压表并联，电压表测路端电压。滑片 P
14、 向左滑动，当两支路电阻相等时RA Ra Rb时，并联路段电阻最大，因此并联路段的电阻先增大后减小，外电路总电阻先增大后减小，由串联分压可知路端电压先增大后减小，选项 D 正确；电流表刚开始测干路电流，随着 P 由 a 向 b 移动，电流表示数逐渐变小， P 滑到 b 端，电阻 R 和电流表被短路，电流表示数为零，A 项正确；外电路电阻增大时，流过灯泡的电流减小，灯泡分压减小，灯泡变暗，选项 B 错误；外电路电阻越接近电源内阻，电源输出功率越大，由于灯泡电阻大于电源内阻，因此外电路电阻总大于电源内阻，外电阻先增大后减小，所以电源的输出功率先减小后增大，选项 C 错误。答案 AD 4.如图所示的
15、电路中，闭合电键后元件处于正常工作状态，当某灯泡突然出现故障时，电流表读数变小，电压表读数变大。下列关于故障原因或故障后其他物理量的变化情况的说法正确的是( )AL 1灯丝突然短路BL 2灯丝突然烧断C电源的输出功率一定变小D电容器 C 上电荷量减小解析 当 L1灯丝突然短路时，电路的外电阻减小，根据 I 得，电流表读数增大，ER外 rA 项错；当 L2灯丝突然烧断时，电路的外电阻增大，电流表读数变小，由 U E Ir 得电压表读数增大，B 项对；电源的输出功率大小由电路的外电阻与内电阻的关系决定，所以 C项错；当 L2灯丝突然烧断时，电容器两端的电压增大，所以电容器会充电，D 项错。答案 B
16、 微考点 3 电源的 U I 图象和电阻的 U I 图象对比核|心|微|讲两种图象的比较9典|例|微|探【例 3】 如图所示，直线 A 为电源 a 的路端电压与电流的关系图象；直线 B 为电源 b 的路端电压与电流的关系图象；直线 C 为一个电阻 R 两端的电压与电流的关系图象。如果将这个电阻 R 分别接到 a、 b 两电源上，那么有( )10A R 接到 a 电源上，电源的效率较高B R 接到 b 电源上，电源的输出功率较大C R 接到 a 电源上，电源的输出功率较大，但电源效率较低D R 接到 b 电源上，电阻的发热功率和电源的效率都较高【解题导思】(1)比较电源 a 和 b 的电动势和内
17、阻的关系？答： EaEb， rarb。(2)图线 A 与 C 交点的物理意义？答：交点的纵坐标即指路端电压，又指电阻 R 两端电压；横坐标即指通过电源的电流，又是通过电阻的电流。解析 由题图判断电源 a 的内阻大，在纯电阻电路中电源效率 100%，内阻越大，RR r效率越低；电源的输出功率 P UI 对应图线交点坐标的乘积，只有 C 项正确。答案 C题|组|微|练5.(多选)在如图所示的图象中，直线为某一电源的路端电压与电流的关系图象，直线为某一电阻 R 的伏安特性曲线。用该电源直接与电阻 R 相连组成闭合电路。由图象可知( )A电源的电动势为 3 V，内阻为 0.5 B电阻 R 的阻值为 1
18、 11C电源的输出功率为 2 WD电源的效率为 66.7%解析 图线与纵轴的交点表示电源电动势 E 为 3 V，图线的斜率的绝对值表示电源内阻 r 为 0.5 ，A 项正确；图线的斜率表示电阻 R 的阻值为 1 ，B 项正确；由、图线的交点坐标可知电流 I2 A，路端电压 U2 V，电源输出功率 P UI4 W，C 项错误；电源效率 100% 100%66.7%，D 项正确。P出P总 UE答案 ABD 6两位同学在实验室利用如图甲所示的电路测定定值电阻 R0、电源的电动势 E 和内电阻r，调节滑动变阻器的滑动触头 P 向某一方向移动时，一个同学记录了电流表 A 和电压表V1的测量数据，另一同学
19、记录的是电流表 A 和电压表 V2的测量数据。根据数据描绘了如图乙所示的两条 U I 直线。则图象中两直线的交点表示的物理意义是( )A滑动变阻器的滑动头 P 滑到了最右端B电源的输出功率最大C定值电阻 R0上消耗的功率为 1.0 WD电源的效率达到最大值解析 由图乙可得，电源的电动势 E1.5 V， r1 ，交点位置： R R0 2 U1I， R0 2 ， R0，滑动变阻器的滑动头 P 滑到了最左端，A 项错误；当电路中外U2I电阻等于内电阻时，电源输出功率最大，但本题 R0r，改变滑动变阻器时无法达到电路中内、外电阻相等，此时当外电阻越接近内电阻时，电源输出功率最大，B 项正确； R0消耗
20、的功率 P IU20.5 W，C 项错误；电源的效率 ，电流越小效率越大，可见滑IE I2rIE动变阻器的滑动头 P 滑到最右端时效率最大，D 项错误。答案 B 见学生用书 P12212含电容器电路的分析和计算素能培养1直流电路中的电容只有当电容器充、放电时，电容器所在支路中才会有电流；当电路稳定时，电容器对电路的作用是断路。2极板间的电压电容器跟与它并联的用电器的电压相等，与电容器串联的电阻不分压，电阻两端电压为零。3充放电电流方向在充、放电时，电容器两根引线上的电流方向是相同的，所以一般根据正极板电荷变化情况来判断电流方向。4计算带电量的变化如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过每根引线
21、的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差；如果变化前后极板带电的电性改变，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和。经典考题 阻值相等的四个电阻、电容器 C 及电池 E(内阻可忽略)连接成如图所示电路。开关 S 断开且电流稳定时， C 所带的电荷量为 Q1；闭合开关 S，电流再次稳定后， C 所带的电荷量为Q2。 Q1与 Q2的比值为( )A. B. C. D.25 12 35 23解析 电路中四个电阻阻值相等，开关 S 断开时，外电路的连接等效为图甲，由于不计电池的内阻，设每个定值电阻的阻值为 R，根据串并联电路的特点可知，电容器两端的电压为 U1 E E；当开关 S 闭合后，外电路
22、的连接等效为图乙，则电容器两端的电1223R23R R 15压为 U2 E E，由 Q CU 可知，12R12R R 1313 ，C 项正确。Q1Q2 U1U2 35答案 C对法对题1在如图所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为 E、内阻为 r， R1、 R2为定值电阻，R3为滑动变阻器， C 为电容器，A、V 为理想电流表和电压表。在滑动变阻器滑动头 P 自 a端向 b 端滑动的过程中，下列说法正确的是( )A电压表示数变小B电流表示数变小C电容器 C 所带电荷量增多D a 点的电势降低解析 在滑动变阻器滑动头 P 自 a 端向 b 端滑动的过程中，电阻 R3变小，并联电阻 R23 变小，
23、总电阻 R 总 r R1 R23变小，总电流 I 变大，电压表测量 R1电R2R3R2 R3 R2R2R3 1 ER总压 U1 IR1变大，选项 A 错；并联电路电压 U23 E I(R1 r)减小，电容器电压等于并联电压，所以电容器电荷量 Q CU23减少，选项 C 错；通过 R2的电流 I2 变小，根据干路电U23R2流等于各支路电流之和得通过 R3的电流即电流表示数 I3 I I2变大，选项 B 错；由于电源负极接地即电势为 0，那么并联电压 U23 a0，电压减小，所以 a 点的电势降低，选项 D 对。答案 D 2如图所示， R3是光敏电阻， a、 b 两点间接一电容，当开关 S 闭合
24、后，在没有光照射时，电容上、下极板上电量为零，当用光线照射电阻 R3时，下列说法正确的是( )14A R3的电阻变小，电容器上极板带正电，电流表示数变大B R3的电阻变小，电容器上极板带负电，电流表示数变大C R3的电阻变大，电容器上极板带正电，电流表示数变小D R3的电阻变大，电容器上极板带负电，电流表示数变小解析 光敏电阻在光的照射下阻值迅速变小， a 的电势降低，电容器上极板带负电，电路中总电阻变小，总电流变大，B 项对。答案 B 见学生用书 P1231(多选)一个 T 形电路如图所示，电路中的电阻 R110 ， R2120 ， R340 ，另有一测试电源电动势为 100 V，内阻忽略不
25、计。则( )A当 c、 d 端短路时， a、 b 之间的等效电阻是 40 B当 a、 b 端短路时， c、 d 之间的等效电阻是 40 C当 a、 b 两端接通测试电源时， c、 d 两端的电压为 80 VD当 c、 d 两端接通测试电源时， a、 b 两端的电压为 80 V解析 当 cd 端短路时， R2与 R3并联，总电阻为 30 ，后与 R1串联， a、 b 间等效电阻为40 ， A 项正确；当 a、 b 端短路时， R1与 R3并联，总电阻为 8 ，后与 R2串联， c、 d间等效电阻为 128 ，B 项错；当 a、 b 两端接通测试电源时，电阻 R2未接入电路， c、 d两端的电压即
26、为 R3两端的电压，为 Ucd 100 V80 V，C 项对；当 c、 d 两端接通测试4050电时，电阻 R1未接入电路， a、 b 两端的电压即为 R3两端的电压，为 Uab 100 V25 40160V，D 项错。所以正确选项为 AC。答案 AC 152在如图所示的电路中，开关 S 闭合后，由于电阻元件发生短路或断路故障，某时刻电压表和电流表的读数都增大，则可能出现了下列哪种故障( )A R1短路 B R2短路C R3短路 D R1断路解析 若电路正常，则电流表测量流过 R1的支路电流，电压表测量 R3两端的电压。若 R1短路，则 R2被短路，外电路只有电阻 R3接在电源两端，电流表测量
27、干路电流，电压表测量路端电压，两表示数均增大，A 项正确；若 R2短路，则 R1被短路，电流表示数为零，B 项错误；若 R3短路，则电压表示数为零，C 项错误；若 R1断路，则电流表示数为零，D 项错误。答案 A 3(多选)某温度检测、光电控制加热装置原理如图所示。图中 RT为热敏电阻(随温度升高，阻值减小)，用来探测加热电阻丝 R 的温度， RG为光敏电阻(随光照强度增大，阻值减小)，接收小灯泡 L 的光照，除 RT、 RG外，其他电阻均为定值电阻。当 R 处温度升高时，下列说法正确的是( )AL 变亮 B R3的电流减小C E2的路端电压增大 D R 的功率减小解析 当 R 处温度升高时，
28、 RT阻值变小，小灯泡 L 的光照强度增大， RG阻值变小，通过 R2的电流变大， E2的路端电压变小， R 两端电压变小，通过的电流也变小，功率变小，通过R3的电流变大，选项 A、D 正确。答案 AD 4(多选)如图所示， C16 F ， C23 F ， R13 ， R26 ，电源电动势 E18 16V，内阻不计。下列说法正确的是( )A开关 S 断开时， a、 b 两点电势相等B开关 S 闭合后， a、 b 两点间的电流是 2 AC开关 S 断开时 C1带的电荷量比开关 S 闭合后 C1带的电荷量大D不论开关 S 断开还是闭合， C1带的电荷量总比 C2带的电荷量大解析 S 断开时外电路处
29、于断路状态，两电阻中无电流通过，电阻两端电势相等，由图知a 点电势与电源负极电势相等，而 b 点电势与电源正极电势相等，A 项错误；S 断开时两电容器两端电压都等于电源电动势，而 C1C2，由 Q CU 知此时 Q1Q2，当 S 闭合时，稳定状态下 C1与 R1并联， C2与 R2并联，电路中电流 I 2 A，此时两电阻两端电压分别ER1 R2为 U1 IR16 V、 U2 IR212 V，则此时两电容器所带电荷量分别为Q 1 C1U13.610 5 C、 Q 2 C2U23.610 5 C，对电容器 C1来说，S 闭合后其两端电压减小，所带电荷量也减小，故 B、C 项正确，D 项错误。答案 BC
