2020年高考物理一轮复习文档：第9章恒定电流第40讲 学案

第40讲　电路的基本概念和规律(二)
考点一　串、并联电路　闭合电路欧姆定律

一、串、并联电路的特点
1．特点对比

2．几个常用的推论
(1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻。
(2)并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻，且小于其中最小的电阻。
(3)无论电阻怎样连接，每一段电路的总耗电功率P总是等于各个电阻耗电功率之和。
(4)无论电路是串联还是并联，电路中任意一个电阻变大时，电路的总电阻变大。
二、闭合电路欧姆定律
1．内容：闭合电路中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。

3．路端电压与外电阻的关系
(1)负载R增大→I减小→U内减小→U外增大
外电路断路时(R＝∞)，I＝0，U外＝E。
(2)负载R减小→I增大→U内增大→U外减小
外电路短路时(R＝0)，I＝，U内＝E。
4．U­I关系图：由U＝E－Ir可知，路端电压随着电路中电流的增大而减小；U­I关系图线如图所示。
(1)当电路断路即I＝0时，纵轴的截距为电动势E。
(2)当外电路电压为U＝0时，横轴的截距为短路电流Im＝。
(3)图线的斜率的绝对值为电源的内阻r。


1．[教材母题]　(人教版选修3－1 P63·T3)许多人造卫星都用太阳电池供电。太阳电池由许多片电池板组成。某电池板不接负载时的电压是600 μV，短路电流是30 μA。求这块电池板的内阻。
[变式子题]　卫星在太空中可以利用太阳电池板供电。若一太阳电池板，测得它的开路电压为800 mV，短路电流为40 mA，将该电池板与一阻值为20 Ω的电阻连成一闭合电路，则它的路端电压是(　　)
A．0.10 V B．0.20 V
C．0.30 V D．0.40 V
答案　D
解析　电源没有接入外电路时，路端电压值等于电源电动势，所以电动势E＝800 mV。由闭合电路欧姆定律得，短路电流I短＝，所以电源内阻r＝＝ Ω＝20 Ω。该电源与20 Ω的电阻连成闭合电路时，电路中的电流I＝＝ mA＝20 mA，所以路端电压U＝IR＝20×20 mV＝400 mV＝0.40 V，故D正确。
2.如图所示电路中，r是电源的内阻，R1和R2是外电路中的电阻，如果用Pr、P1和P2分别表示电阻r、R1和R2上所消耗的功率，当R1＝R2＝r时，Pr∶P1∶P2等于(　　)

A．1∶1∶1 B．2∶1∶1 C．1∶4∶4 D．4∶1∶1
答案　D
解析　设干路电流为I，流过R1和R2的电流分别为I1和I2。由题，R1和R2并联，电压相等，电阻也相等，则电流相等，故I1＝I2＝0.5I；根据公式P＝I2R，三个电阻相等，功率之比等于电流平方之比，即Pr∶P1∶P2＝4∶1∶1。故选D。
3.如图所示为测量某电源电动势和内阻时得到的U­I图线，用此电源与三个阻值均为3 Ω的电阻连接成电路，测得路端电压为4.8 V。则该电路可能是下图中的(　　)


答案　B
解析　由U­I图象可得电源的电动势E＝6 V，内阻r＝ Ω＝0.5 Ω；外电路连接电阻R时，路端电压为4.8 V，由闭合电路欧姆定律得E＝U＋Ir，I＝＝ A＝2.4 A。又因为I＝，所以R＝－r＝ Ω＝2 Ω。选项A、B、C、D四个电路的外电路电阻分别是1 Ω、2 Ω、9 Ω、4.5 Ω，因此只有B正确。
考点二　闭合电路的动态分析

直流电路中动态问题的分析是高考考查的热点，通过调节滑动变阻器的滑片改变电阻的大小，或者通过开关闭合与断开改变电路结构，或者电路中有光敏电阻、热敏电阻且阻值发生变化时，电路中各个部分的电流、电压和功率都会随之发生变化。分析动态电路问题常用的方法有程序法、“串反并同”结论法、极限法等。
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。
即：←R↑→
3．极限法
因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将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。

(2018·大连模拟)(多选)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
解析　解法一：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＝，I2减小，电流表的示数IA＝I总－I2增大，B正确；由P2＝IR2知P2减小，C错误；Uab＝φa－φb＝φa＝U2，故φa降低，D正确。
解法二：结论法
由于R3减小，R2与R3并联，则U2、I2均减小，而P2＝IR2，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。
解法三：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。
答案　BD
方法感悟
以上三种方法相比，对动态分析问题，结论法最简洁适用，但要注意，“串反并同”的条件是电源内阻不能忽略。

(2019·福建福州期末质检)(多选)如图所示，电源电动势E和内阻r一定，R1、R2是定值电阻，R3是光敏电阻(光敏电阻阻值随光照强度的增大而变小)，电流表和电压表均为理想电表。闭合开关，当照射到R3的光照强度变化时，R2功率变大，以下判断正确的是(　　)

A．电流表示数一定变小
B．电压表示数一定变小
C．R3的功率一定变大
D．照射到R3的光照强度一定增大
答案　BD
解析　由于R2功率变大，根据P＝I2R可知通过R2的电流增大，根据“串反并同”可得R3的阻值减小，照射到R3的光照强度一定增大，电路总电阻减小，电路总电流增大，电源内电压增大，路端电压减小，所以电压表示数减小，电流表示数增大，故B、D正确，A错误；R3的阻值减小，通过R3的电流增大，由于R3与r、R1、R2的定量关系不确定，R3的功率变化无法确定，不一定变大，故C错误。
考点三　闭合电路的功率及效率问题



由P出与外电阻R的关系式可知：
(1)当R＝r时，电源的输出功率最大为Pm＝。
(2)当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小。
(3)当R