第08讲 电路分析（原卷版）-2024-2025学年高二物理上学期中期末复习精细讲义

这是一份第08讲 电路分析（原卷版）-2024-2025学年高二物理上学期中期末复习精细讲义，共25页。试卷主要包含了路端电压与干路电流的关系，路端电压与负载的关系，5V，7%等内容，欢迎下载使用。

考点1：路端电压与负载的关系
1.路端电压与干路电流的关系
(1)定义
路端电压U:外电路的电势降落叫作路端电压，即电源两端的电压。
干路电流I:外电路干路的电流，即流过电源的电流。
(2)图像
根据闭合电路欧姆定律，可知U =E-Ir,则U-I图像为倾斜直线.
①横截距:当U =0时，,此时的电流叫作短路电流，对应图像与横轴交点，即横截距.
②纵截距：当I =0时，U =E,意味着外电路断路时，路端电压等于电动势.对应图像与纵轴交点，即纵截距.
③斜率；由函数关系式可知，图像的斜率为-r,即.斜率绝对值越大，表示电源内阻越大。
④面积：图线上某点横、纵坐标的乘积UI为电源的输出功率，即图中矩形面积表示电源在路端电压为U时的输出功率.
U-I图像中电压关系
2.路端电压与负载的关系
(1)函数关系：U =IR =E-Ir =E-r.(纯电阻电路)
特例：①当外电路断路时，R→∞,U内 =0,U =E,即外电路断路时路端电压等于电源电动势.
②当外电路短路时R=0，,即短路电流.由于一般情况下r很小，电路中电流会很大，容易烧坏电源，所以严禁把电源两极不经负载直接相接.
(2)变化关系
对某一给定的闭合电路而言，电流、路端电压、内电压均会随外电阻的变化而变化，总结如下.
3.电阻的U-I图线与电源的U-I图线的比较
【典例1】光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像（电池内阻不是常量），图线b是某电阻R的U−I图像。在该光照强度下将它们组成闭合回路时，下列说法正确的是（ ）
A．光电池的电动势为5 VB．光电池的内阻为8 Ω
C．光电池的输出功率为0.6 WD．回路中的总电阻为18 Ω
【典例2】如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流的变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线，如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法错误的是（ ）
A．电源1与电源2的内阻之比是11：7
B．电源1与电源2的电动势之比是1：1
C．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1：2
D．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1：2
【典例3】（多选）如图所示，图线I是某电池的I−U关系图像，图线II是阻值为R的定值电阻的I−U关系图像，图像中的阴影面积为5W，下列说法正确的是（ ）

A．当把定值电阻R直接接在此电源两端时，线段MN表示内电压、线段NP表示外电压
B．图像中的阴影面积表示把定值电阻R直接接在此电源两端时电阻R的热功率
C．此电源的电动势为30V
D．定值电阻R为20Ω
【典例4】（多选）如图所示，直线A、B分别为电源a、b的路端电压与电流的关系图线，直线C为电阻R两端电压与电流的关系图线，将电阻R分别接到a、b两电源上，下列说法正确的是（ ）
A．a电源的电动势大于b电源的电动势
B．a电源的内阻小于b电源的内阻
C．R接到a电源上时比接到b电源上时消耗的功率大
D．R接到b电源上时电源的输出功率比接到a电源上时电源的输出功率大
考点2：欧姆表的测量原理及内部电路
1.欧姆表内部电路结构：电流计、电池、滑动变阻器.
2.欧姆表测电阻原理
欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的，其工作电路如图甲所示，G是电流计(表头),内阻为Rg,满偏电流为Ig,电池的电动势为E,内阻为r.电阻R是可变电阻，也叫调零电阻.
(1)当红、黑表笔直接接触(短接)时，如图乙所示，相当于被测电阻Rx =0,调节R的阻值，使,此时表头的指针指到满刻度，所以刻度盘上指针满偏(I =Ig)的位置对应欧姆表刻度的零点.此时欧姆表的内阻为RΩ == r+Rg+R。
(2)当红、黑表笔不接触(断路)时，如图丙所示，相当于被测电阻Rx→∞,此时表头中没有电流，表头的指针不发生偏转，指向电流为0的位置，所以刻度盘上指针不偏转(I =0)的位置对应欧姆表刻度的∞位置.
(3)当红、黑表笔之间接入待测电阻Rx 时，如图丁所示，此时电路中的电流,与Ix对应的电阻值。改变Rx,则电流Ix随之改变，每个Rx值都对应一个电流值Ix、若在刻度盘上直接标出与Ix值对应的Rx值，就可以从刻度盘上直接读出被测电阻Rx的阻值，即由闭合电路欧姆定律，把电流刻度盘改刻成电阻刻度盘.
3.欧姆表的刻度盘
(1)刻度不均匀
根据闭合电路欧姆定律，通过表头的电流为,式中r、Rg为定值、调零电阻R也为定值，则I与Rx一一对应，但是电流I与被测电阻Rx是非线性关系，所以电阻值刻度是不均匀的.
(2)刻度左大右小
根据电流I与被测电阻Rx的关系式可知，Rx越大，I越小，即指针偏角越小，所以左侧标示的电阻值比右侧大.
(3)刻度左密右疏
被测电阻Rx与电流I是非线性关系，所以欧姆表的表盘刻度不均匀.从表盘上看“左密右疏”,即刻度盘左边刻度值变化大，相同间隔，电阻差值更大些.
①对于欧姆表，其指针偏转情况与前面学习的电流表、电压表不同，指针偏角越大，电阻越小；指针偏角越小，电阻越大.
②欧姆表的电流是内部电源提供的，在欧姆表中，红表笔接内部电源的负极、黑表笔接内部电源的正极.电压表和电流表内部无电源，只能测其他含电源电路的电压和电流.
③欧姆表内部对电流方向有要求的是表头，通过表头的电流必须从正极进，负极出，即红表笔进，黑表笔出，简称“红进黑出”.而欧姆表的电流是内部电源提供的，所以，红表笔接内部电源的负极，黑表笔接内部电源的正极.
④当两表笔直接接触时，被测电阻Rx=0,调节调零电阻R,使电流表指针满偏，根据闭合电路欧姆定律可知,所以电流表满偏刻度对应欧姆表刻度的零点.
⑤RΩ =r+Rg+R是欧姆表的内阻，当被测电阻Rx=RΩ时，通过表头的电流,即通过表头的电流为满偏电流的一半，此时指针指在刻度盘的中央，所以欧姆表表盘中央的刻度对应的电阻值等于欧姆表内阻.
【典例5】某同学用内阻Rg=200Ω、满偏电流Ig=5mA的毫安表及相关元件制作了一个简易欧姆表，电阻刻度值尚未标定，电路如图。该同学将两表笔短接，调节滑动变阻器R使毫安表指针满偏，再将阻值为600Ω的电阻接在两表笔之间，此时毫安表指针位置如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．该电源电动势为3V
B．该电源电动势为4.5V
C．刻度1mA处标注3000Ω
D．刻度1.5mA处标注1500Ω
【典例6】如图为利用欧姆表测量电阻Rx的电阻值的电路，欧姆表内部表头的满偏电流为Ig=3×10-4A、内阻rg=100Ω，电源的电动势为E=1.5V，电源的内阻不计，保护电阻的阻值为R0=50Ω，滑动变阻器的全值电阻为R=50kΩ。若用该欧姆表较精确地测量电阻Rx，则Rx的范围为（ ）
A．0~50kΩB．3~8kΩ
C．300~800ΩD．30~80Ω
【典例7】小新同学练习使用多用电表测量电压和电阻。
(1)他先测量5V左右的交流电压
①下列操作不合理的是
A．先调节图甲中的T旋钮，使指针指向左侧零刻度
B．将档挡K调至V˜10V
C． 测量并读数
②指针如图乙所示，则此交变电流电压为 V。
(2)然后小新同学又用多用电表的欧姆挡粗略测量一定值电阻的阻值Rx，他先把选择开关旋到“×100”挡位，测量时发现指针偏转过小。
①应使流过欧姆表表头的电流适当变 。
②接下来正确的操作顺序是 。
a、 将两表笔短接，调节欧姆挡调零旋钮，使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，然后断开两表笔
b、 旋转选择开关至“OFF”挡，并拔出两表笔
c、 将选择开关旋到“×10”挡
d、 将选择开关旋到“×1k”挡
e、 将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出阻值Rx，断开两表笔
③最后小新同学对欧姆挡进行了深入分析。由于欧姆表老化，电池电动势变为原来k倍（k