(新高考)高考物理一轮复习专题8.2《串联电路和并联电路、闭合电路欧姆定律》讲义（2份打包，解析版+原卷版）

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目录
TOC \ "1-3" \h \u \l "_Tc3629" 一 讲核心素养 PAGEREF _Tc3629 1
\l "_Tc12450" 二 讲必备知识 PAGEREF _Tc12450 1
\l "_Tc15017" 【知识点一】电路的串联、并联及电表的改装 PAGEREF _Tc15017 1
\l "_Tc13969" 【知识点二】电路的动态分析 PAGEREF _Tc13969 3
\l "_Tc27215" 【知识点三】电路的功率及效率问题 PAGEREF _Tc27215 6
\l "_Tc14438" 【知识点四】对电源U－I图线的理解和应用 PAGEREF _Tc14438 9
\l "_Tc13079" 三．讲关键能力 PAGEREF _Tc13079 11
\l "_Tc29011" 【能力点一】会分析含电容器电路的 PAGEREF _Tc29011 11
\l "_Tc21538" 【能力点二】会分析电路故障 PAGEREF _Tc21538 13
\l "_Tc6624" 四．讲模型思想----关于 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 的物理意义 PAGEREF _Tc6624 14
一 讲核心素养
1.物理观念：电动势、内阻、电阻串联、并联。
(1)了解电动势的物理含义。
(2)了解串、并联电路电阻的特点。。
2.科学思维：闭合电路的欧姆定律。
(1)理解并会应用闭合电路欧姆定律。
(2)掌握路端电压和电流的关系及电源的U－I图象
3.科学探究：测定电源的电动势和内阻
通过实验，会测量电源的电动势和内阻。
4.科学态度与责任：电路设计与安全。
能分析和解决家庭电路中的简单问题，能将安全用电和节约用电的知识应用于生活实际。
二 讲必备知识
【知识点一】电路的串联、并联及电表的改装
串、并联电路的四个有用的结论
(1)串联电路的总电阻大于电路中的任意一个电阻，串联电阻的个数增多时，总电阻增大。
(2)并联电路的总电阻小于任意支路的电阻，并联支路的条数增多时，总电阻减小。
(3)不论串联电路还是并联电路，只要某个电阻增大，总电阻就增大，反之则减小。
(4)不论串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率等于各电阻消耗的电功率之和。
【例1】某电流表内阻Rg为200 Ω，满偏电流Ig为2 mA，如图甲、乙改装成量程为0.1 A和1 A的电流表，试求：
甲 乙
(1)图甲中，R1和R2各为多少？
(2)图乙中，R3和R4各为多少？
(3)从安全角度分析，哪种改装方法较好？
【答案】(1)4.08 Ω 0.4 Ω (2)0.41 Ω 3.67 Ω (3)见解析
【解析】 (1)按图甲接法，由并联电路中电流跟电阻成反比，可得R1＝eq \f(Ig,0.1－Ig)Rg＝eq \f(2×10－3,0.1－2×10－3)×200 Ω＝4.08 Ω，R2＝eq \f(Ig,1－Ig)Rg＝eq \f(2×10－3,1－2×10－3)×200 Ω＝0.4 Ω。
(2)按图乙接法，量程为1 A时，R4和Rg串联后与R3并联；量程为0.1 A时，R3和R4串联后与Rg并联，分别得
Ig(Rg＋R4)＝(1－Ig)R3
IgRg＝(0.1－Ig)(R3＋R4)
解得R3＝0.41 Ω，R4＝3.67 Ω。
(3)乙图接法较好。
甲图中，若开关S接触不良而没有接通，或换量程的过程中，电流将全部流经表头，可能把表头烧坏。
【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念及科学思维。
【必备知识】电表的改装
【变式训练1】(多选)(2021·商丘模拟)如图所示，图线a表示的导体的电阻为R1，图线b表示的导体的电阻为R2，则下列说法正确的是( )
A．R1∶R2＝1∶3
B．把R1拉长到原来的3倍长后电阻等于R2
C．将R1与R2串联后接于电源上，则功率之比P1∶P2＝1∶3
D．将R1与R2并联后接于电源上，则通过的电流之比I1∶I2＝1∶3
【答案】AC
【解析】由题图I­U图线可知R1∶R2＝1∶3，故A正确；把R1拉长到原来的3倍后其电阻变为原来的9倍，等于3R2，故B错误；R1与R2串联后接在电源上，由P＝I2R可知P1∶P2＝1∶3，故C正确；R1与R2并联后接于电源上，则电流之比I1∶I2＝3∶1，故D错误。
【变式训练2】．(多选)如图所示，甲、乙都是由一个灵敏电流表G和一个变阻器R组成的电流，下列说法正确的是( )
甲 乙
A．甲表是电流表，R增大时量程增大
B．甲表是电流表，R增大时量程减小
C．乙表是电压表，R增大时量程增大
D．乙表是电压表，R增大时量程减小
【答案】BC
【解析】由电表的改装原理可知，电流表应是G与R并联，改装后加在G两端的最大电压Ug＝IgRg不变，所以并联电阻R越大，I＝Ig＋IR越小，即量程越小，A错误，B正确；电压表应是G与R串联，改装后量程U＝IgRg＋IgR，可知R越大，量程越大，C正确，D错误。
【知识点二】电路的动态分析
判定总电阻变化情况的规律
(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，电路的总电阻增大；若开关的通、断使并联的支路增多时，电路的总电阻减小。
(3)在如图所示分压电路中，滑动变阻器可视为由两段电阻构成，其中一段R并与用电器并联，另一段R串与并联部分串联。A、B两端的总电阻与R串的变化趋势一致。
【例1】(多选)(2021·大连模拟)在如图所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E、内电阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，、为理想电流表和电压表．在滑动变阻器滑片P自a端向b端滑动的过程中，下列说法中正确的是( )
A．电压表示数减小
B．电流表示数增大
C．电阻R2消耗的功率增大
D．a点的电势降低
【答案】 BD
【解析】基础解法(程序法)：P由a端向b端滑动，其阻值减小，则总电阻减小，总电流增大，电阻R1两端电压增大，电压表示数变大，A错误；电阻R2两端的电压U2＝E－I总(R1＋r)，I总增大，则U2减小，I2＝eq \f(U2,R2)，I2减小，电流表的示数IA＝I总－I2增大，B正确；由P2＝Ieq \\al(2,2)R2知P2减小，C错误；Uab＝φa－φb＝φa＝U2，故φa降低，D正确．
能力解法一(结论法)：由于R3减小，R2与R3并联，则U2、I2均减小，而P2＝Ieq \\al(2,2)R2，知P2减小，C错误；Uab＝U2＝φa－φb＝φa减小，D正确；因为R1间接与R3串联，故I1、U1均增大，故电压表示数增大，A错误；根据IA＝I1－I2知IA增大，B正确．
能力解法二(极限法)：设滑片P滑至b点，则R3＝0，φa＝φb＝0，D正确；R2上电压为零，则功率也为零，C错误；当R3＝0时，总电阻最小，总电流最大，R1上电压最大，故A错误；由于IA＝I1－I2，此时I1最大，I2＝0最小，故IA最大，B正确．
【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念、科学思维。
【技巧方法】电路动态分析问题常用的“三法”
(1)程序判断法：遵循“局部→整体→部分”的思路，按以下步骤分析：
(2)“串反并同”结论法(应用条件：电源内阻不为零)
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。
即：eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(U串↓,I串↓,P串↓))←R↑→eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(U并↑,I并↑,P并↑))
(3)极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。
【变式训练1】 (多选)(2021·江苏苏北四市第一次调研)智能手机屏幕的光线过强会对眼睛有害，因此手机都有一项可以调节亮度的功能，该功能既可以自动调节，也可以手动调节。某兴趣小组为了模拟该功能，设计了如图2所示的电路。闭合开关，下列说法正确的是( )
A.仅光照变强，小灯泡变亮
B.仅光照变弱，小灯泡变亮
C.仅将滑片向a端滑动，小灯泡变亮
D.仅将滑片向b端滑动，小灯泡变亮
【答案】 AC
【解析】 仅光照变强，光敏电阻的阻值变小，则总电阻变小，由闭合电路欧姆定律可知总电流增大，灯泡的功率变大，灯泡变亮，A正确；同理分析，仅光照变弱，灯泡变暗，B错误；仅将滑片向a端滑动，接入电路的有效阻值变小，则总电阻变小，总电流增大，灯泡的功率变大，灯泡变亮，C正确；同理分析，仅将滑片向b端滑动，灯泡变暗，D错误。
【变式训练2】(2021·贵州遵义市调研)如图所示电路，电源内阻不可忽略，电表均为理想电表．开关S闭合后，在滑动变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中( )
A．电压表与电流表的示数都减小
B．电压表与电流表的示数都增大
C．电压表的示数增大，电流表的示数减小
D．电压表的示数减小，电流表的示数增大
【答案】A
【解析】 滑动变阻器R0的滑动端向下滑动时，R0接入电路的有效电阻减小，R外减小，由I＝eq \f(E,R外＋r)可知I增大，由U内＝Ir可知U内增大，由E＝U内＋U外可知U外减小，故电压表示数减小．由U1＝IR1可知U1增大，由U外＝U1＋U2可知U2减小，由I2＝eq \f(U2,R2)可知电流表示数减小，故A正确．
【知识点三】电路的功率及效率问题
1．电源的功率及效率问题
2.纯电阻电路中电源的输出功率P出与外电阻R的关系
(1)表达式：P出＝I2R＝eq \f(E2R,R＋r2)＝eq \f(E2,\f(R－r2,R)＋4r)
(2)关系图象
①根据如图所示图象可知：随着外电阻的增大，输出功率先增大后减小，即：eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a.当Rr时：R↑→P出↓))
②当R＝r时，输出功率最大，为Pm＝eq \f(E2,4r)。
③P出ΔU2
C.eq \f(ΔU1,ΔI)变小
D.eq \f(ΔU2,ΔI)变大
【答案】 AB
【解析】 当滑动变阻器的触片P从右端滑到左端时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，总电流增大，路端电压减小，则L2变亮；滑动变阻器接入电路的电阻减小，并联部分的电阻减小，则并联部分的电压减小，则L3变暗，总电流增大，而L3的电流减小，则L1的电流增大，则L1变亮，故A正确；由上分析可知，电压表V1的示数减小，电压表V2的示数增大，由于路端电压减小，即两电压表示数之和减小，所以ΔU1>ΔU2，故B正确；由U1＝E－I(RL2＋r)得：eq \f(ΔU1,ΔI)＝RL2＋r，不变，故C错误；根据欧姆定律得eq \f(ΔU2,ΔI)＝RL2，不变，故D错误．
【素养提升】本题考察的学科素养主要是科学思维。
【方法总结】对任何导体均有：导体的伏安特性曲线上任意一点的坐标比值为电阻的阻值，即 SKIPIF 1 < 0 ；对定值电阻有：导体的伏安特性曲线的斜率同样表示导体的电阻 SKIPIF 1 < 0 ，对阻值变化的电阻有：导体的伏安特性曲线的斜率表示将阻值变化的电阻做为唯一的外电路时的等效电源的内阻，即 SKIPIF 1 < 0
【变式训练】如图所示的电路中，电源内阻不可忽略，若调整可变电阻R的阻值，可使电压表的示数减小ΔU(电压表为理想电表)，在这个过程中( )
A．通过R1的电流减小，减少量一定等于eq \f(ΔU,R1)
B．R2两端的电压增加，增加量一定等于ΔU
C．路端电压减小，减少量一定等于ΔU
D．通过R2的电流增加，但增加量一定大于eq \f(ΔU,R2)
【解析】电压表的示数表示R1两端的电压，设电压表的示数为U，通过R1的电流为I1，则U＝R1I1，当电压表的示数减小ΔU时，有ΔU＝R1ΔI1，所以通过R1的电流的减少量ΔI1＝eq \f(ΔU,R1)，选项A正确；根据闭合电路欧姆定律有E＝U＋I(r＋R2)，当电压表的示数减小ΔU时，有ΔI(r＋R2)＝ΔU，即电源内阻r和R2两端的电压均增大，增加量之和一定等于ΔU，选项B错误；当电压表的示数U减小时，干路电路I增大，路端电压U路端＝E－Ir减小，减小量为ΔIr＝ΔU－ΔIR2，选项C错误；通过R2的电流即干流电流增加，增加量ΔI＝eq \f(ΔU,r＋R2)