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A版2019版高考物理一轮复习考点考法第9章恒定电流课件新人教版

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        第9章      恒定电流

考点24     电路基本概念和规律

考点25     电功  电功率

考点26     闭合电路欧姆定律
         考点24     电路基本概念和规律
必备知识      全面把握
核心方法      重点突破
  考法1   关于欧姆定律的计算应注意的几个问题
  考法2   电路的简化方法
  考法3   电路故障分析
考法例析      成就能力
  题型1   对欧姆定律、电阻定律的考查
  题型2   导体的伏安特性曲线
  题型3   有关电路中允许通过的最大电流的问题
  题型4   串、并联电路中各物理量的计算
                必备知识        全面把握
  1.电流
  (1)定义:导体中的自由电荷发生定向移动形成电流.
  (2)形成电流的条件
   ①有能自由移动的电荷;②两端存在电势差.
  (3)电流的大小简称电流,等于单位时间内通过导体横截面的电荷
量.单位:安培(A).

   ①定义式:I=q,适用于任何电荷的定向移动形成的电流.
               t 
   ②对于金属导体有I=nqvS(n为单位体积内的自由电子个数,S为导
线的横截面积,v为自由电子的定向移动速率),这个公式只适用于金
属导体,不可到处套用.
  (4)电流的方向
   规定正电荷定向移动的方向为电流的方向.
   电流的方向不随时间改变的电流为直流电,电流的方向和大小都不
随时间变化的电流为恒定电流.
  2.电阻定律
  (1)                        ,定义式为R=      ,国际单位制
     导体对电流的阻碍作用称为电阻                    U
                                             
单位:欧姆(Ω).                               I
  (2)电阻定律:导体的电阻R跟它的长度l成正比,跟它的横截面积S

成反比.公式为R=ρ l.
                S 
   ①ρ是反映材料电阻特性的物理量,叫材料的电阻率(反映该材料
的性质,不是每根具体的导线的性质).单位是Ω·m.
   ②纯金属的电阻率小,合金的电阻率大.
   ③材料的电阻率与温度有关:
   a.金属的电阻率随温度的升高而增大,铂较明显,可用于做温度
计;锰铜、镍铜的电阻率几乎不随温度而变,可用于做标准电阻.
   b.半导体的电阻率随温度变化.
   c.当温度接近0 K时,有些材料的电阻率会突然减小到零,这种现
象叫超导现象.能够发生超导现象的材料叫超导体.材料由正常状态
转变为超导状态的温度叫该材料的转变温度(TC).
3.串联电路和并联电路
  4.欧姆定律
  (1)欧姆定律
   导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比,跟导体的电阻R成反比,
即I=  U/R .
  (2)导体的伏安特性曲线


   ①在I-U图像中电阻阻值用斜率的倒数表示,此时斜率越大,电阻
越小.
   ②在U-I图像中电阻阻值用斜率直接表示,斜率越大,电阻越大,
斜率越小,电阻越小.

                                                 考点24
                核心方法        重点突破
考法1      关于欧姆定律的计算应注意的几个问题
  例1


如图所示电路,R1=2 Ω,R2=3 Ω,R3=4 Ω.

(1)如已知流过电阻R1的电流I1=3 A,则干路电流多大?
(2)如果已知干路电流I=3 A,流过每个电阻的电流多大?
         (1)并联电路的电压           U=I1R1=3 A×2  Ω=6 V,则流过电阻                   R2、R3   的电流分别为          :   I2

     U    6 V              U    6 V
  =     =     =2 A,I3=       =     =1.5 A. 
     R2   3 Ω              R3   4 Ω

       所以干路电流为            I=I1+I2+I3=(3+2+1.5) A=6.5 A. 

       (2)设并联电路总电阻为               R,则 

        1   1    1    1           12
         =    +    +    ,得    R=      Ω. 
       R    R1   R2   R3          13

       通过各个电阻的电流分别为: 

            R     12   1
       I1=    I=    ×   ×3 A=1.38 A, 
例1          R1    13   2
【解析】
            R     12   1
       I2=    I=    ×   ×3 A=0.92 A, 
            R2    13   3
            R     12   1
       I3=    I=    ×   ×3 A=0.69 A. 
            R3    13   4

【答案】(1)6.5 A (2)1.38 A 0.92 A 0.69 A
考法2      电路的简化方法
  例2
由5个1 Ω电阻连成的如图所示的电路,导线的电阻不计,则A、B
间的等效电阻为______Ω.
 例2
【解析】

按从A到B的顺序把5个电阻标记为R1、R2、R3、R4、R5,其节点标示如图甲
所示.由于R2、R3间节点和A点是用导线相连,这两点是等势点,故两节
点可用同一个数字1标出,当电流从A端流入时可以同时流向电阻R1、R2、
R3,从电阻R1和电阻R2流出的电流汇合于2点,到达R4和R5间的节点,故R4
和R5间的节点也用2标出,R3、R4间的节点和B点间是导线相连,也是等势
点,故均用3标出,电流从电阻R4和电阻R5经节点3流出,而流向电阻R3的
电流则直接经节点3流出,简化后其等效电路如图乙所示.故A、B间的总
电阻为0.5 Ω.

                               甲                   乙

【答案】0.5
考法3      电路故障分析
  例3

[四川宜宾一中2017训练]如图所示电路中,a、d间接电源,灯泡L1
和L2都不亮,用电压表测得各部分的电压分别为Uad=U,Uab=0,Ubc
=U,Ucd=0,已知电源电压为U,则产生的故障原因可能是(只有一
处断路)(      )

A.灯泡L1断路

B.灯泡L2断路
C.变阻器断路
D.电源断路
 例3
【解析】

若灯泡L1断路,电路中没有电流,则Udc=0,Ubc=0,Uab=U,与题意

不符,故A错误;若灯泡L2断路,电路中没有电流,则Uab=0,Ubc=0,

Udc=U,与题意不符,故B错误;若变阻器R断路,电路中没有电流,

Uab=0,Udc=0,Ubc=U,与题意相符,故C正确;若电源短路,则Uad=

Ubc=0,与题意不符,故D错误.


【答案】C                                            考点24
                  考法例析         成就能力
题型1       对欧姆定律、电阻定律的考查
  例1

[安徽理综2015·17,6分]一根长为L、横截面积为S的金属棒,其材料的
电阻率为ρ,棒内单位体积自由电子数为n,电子的质量为m,电荷量为e.
在棒两端加上恒定的电压时,棒内产生电流,自由电子定向运动的平均速
率为v,则金属棒内的电场强度大小为(                 )


                         mv2                                               mv2Sn                                                                                                                 ρev
                 A.                       B.                                                                        C.ρne                                       D.                                             
                          2eL                                                       e                                                                    v                                         SL
 例1
【解析】

                                                                            U                                                                                                                                                                                                                                                               L
   电场强度                                                 E=                           ,根据欧姆定律、电阻定律分别得                                                                                                                                                                     U=IR、R=ρ                                                                  ,电流的微观表达式                                                                                                      I=neS                                    ,
                                                                             L                                                                                                                                                                                                                                                               S                                                                                                                                                       v

   整理得                                      E=ρnev,选项                                                                           C           正确,A、B、D                                                                                    错误. 


【答案】C
题型2      导体的伏安特性曲线
  例2
[浙江杭州五校2016联考]如图所示为A、B两电阻的U-I图线,下列
关于两电阻的描述正确的是(             )


A.电阻A的阻值随电流的增大而减小,电阻B的阻值不变
B.在两图线交点处,电阻A的阻值等于电阻B的阻值
C.在两图线交点处,电阻A的阻值大于电阻B的阻值
D.在两图线交点处,电阻A的阻值小于电阻B的阻值
 例2
【解析】
由图可知,电阻A的图线的斜率越来越大,故电阻A的阻值随电流的增
大而增大,电阻B的阻值不变,故A错误;两图线的交点处,电流和电
压均相同,则由欧姆定律可知,两电阻的阻值大小相等,故B正确,C、
D错误.


【答案】B
题型3      有关电路中允许通过的最大电流的问题
  例3

甲、乙两个同种材料制成的保险丝,直径分别是d1=0.5 mm和d2=1 
mm,熔断电流分别为2 A和6 A.把以上两根保险丝各取等长一段并
联后再接入电路中,允许通过的最大电流是(                   )


A.6.0 A               B.7.5 A

C.8.0 A               D.10.0 A
                                                                                                                                                       2
例3                            L                  L                                                                                  R1           d2             4
               R=ρ                =ρ                     2,因取等长的保险丝,则                                                                     =            2=          .R1、R2                 并联接入电路后,由分流规律
                              S                   d                                                                                 R2           d1             1
【解析】                                                 
                                            π2

        I1         R2            1
 知           =            =         ,则             R2      中电流先达到熔断电流,此时通过                                                                                        R1      的电流                   I1=1.5 A(小于                                2 A),所以电
        I2         R1            4

 路中允许通过的最大电流为                                                                        Im=1.5 A+6 A=7.5 A. 


【答案】B
题型4     串、并联电路中各物理量的计算
  例4
[山东枣庄2017期中](多选)如图所示,甲、乙两个电路都是由一个
灵敏电流表G和一个变阻器R组成的,下列说法正确的是(                    )


A.甲电路相当于电流表,R增大时量程增大
B.甲电路相当于电流表,R增大时量程减小
C.乙电路相当于电压表,R增大时量程增大
D.乙电路相当于电压表,R增大时量程减小
 例4
【解析】                                                                                                                                                                                                                                                        I    R
         并联分流,G                                                   与变阻器并联后改装成电流表,且电流表量程                                                                                                                                              I=I             +          g       g,R               增大时量程
                                                                                                                                                                                                                                                 g              R

  减小,A                            项错误,B                                  项正确.串联分压,G                                                                      与变阻器串联后改装成电压表,且电压表量程                                                                                                                                              U


  =Ig(Rg+R),R                                            增大时量程增大,C                                                              项正确,D                                   项错误. 


【答案】BC                                                 第9章
            考点25     电功    电功率
必备知识       全面把握
核心方法       重点突破
  考法4    纯电阻电路中电功、电功率的计算
  考法5    非纯电阻电路中电功、电功率的计算
  考法6    闭合电路的能量转化
考法例析       成就能力
  题型5    有关电功与电功率的图像
  题型6    一般电路中的电功率问题
  题型7    额定功率和实际功率的计算
                  必备知识         全面把握
  1.电功
  (1)定义:电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U、电
路中的电流I、通电时间t三者的乘积.
   公式为W=UIt,单位:焦耳(J).电流在一段电路中所做的功,跟这
段电路两端电压、电路中的电流和通电时间成正比.
  (2)物理意义:电流做功的过程,实际上是把电能转化为其他形式的
能的过程.
   ①电流通过纯电阻(电热器、电炉等)电路做功,把电能转化为内能.
   ②电流通过电解液做功,把电能转化为化学能.
   ③电流通过电动机做功,把电能一部分转化为内能,一部分转化为机
械能.
2.电功率
(1)定义:单位时间内电流所做的功叫电功率,用P表示电功率,


则P=   =WUI,单位:瓦特(W).
         t   
(2)物理意义:电功率表示电流做功的快慢.
(3)额定电压:用电器正常工作时的电压为额定电压.如日常家用
电器的额定电压均为220 V.

(4)额定功率:用电器在额定电压下工作时的电功率.如照明灯泡
上标有“220 V     60 W”,60 W即为额定功率.额定功率是根据用
电器自身结构而决定的.
  3.焦耳定律
  (1)定义:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻及
通电时间成正比.即Q=I2Rt,单位:焦耳(J).
  (2)纯电阻电路和非纯电阻电路中的功率
   ①如果一段电路中只含有纯电阻元件(例如电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁等)
称之为纯电阻电路,它有两大基本特点:                                                                              U
                  a.遵循欧姆定律                                                         I=               ; 
                                                                                                R
                  b.电流通过纯电阻电路时,电流做功所消耗的电能全部转化为内能,电功等于电热,即 
                                                                           U2                                                                  U2
                  W=UIt=I2Rt=                                                    t,P=UI=I2R=                                                         . 
                                                                            R                                                                   R
   ②如果电路中除了含有纯电阻元件外,还包括电动机、电解槽等能够把电能
转化为除内能外其他形式能的用电器,这种电路称为非纯电阻电路,其特点:
   a.不遵循欧姆定律,在非纯电阻电路中U>IR,其中U为非纯电阻用电器两端电压,R为该用电器
   的电阻;
   b.电流通过电路时,电流做功消耗的电能除了转化为内能外,还要转化成其他形式的能,如机

   械能、化学能等,即W=E其他+Q,P=P热+P其他.
                                                                                                               P1          P2         P3                       Pn
             ①串联电路的功率分配:P=I2R,                                                                                      =           =          =…=                      =I2,即串联电路中各电阻消耗的
                                                                                                               R1          R2         R3                       Rn
 (3)电路中功率的分配关系:
功率跟它们的阻值成正比. 
                                                                                                                                                                         2
             ②并联电路的功率分配:P1R1=P2R2=P3R3=…=PnRn=U                                                                                                                           ,即并联电路中各个电阻消耗的
功率跟它的阻值成反比. 
             ③计算电功率,无论是串联电路、并联电路还是混联电路,总功率都等于各电阻功率之

和,即                  P=P1+P2+P3+…+Pn. 


                                          考点25
                核心方法        重点突破
考法4      纯电阻电路中电功、电功率的计算
  例1
用6 600 V和220 V两种电压输电,若输送功率相同,输电线的长短、
粗细和电阻率也都相同,用低压输电与用高压输电相比,在输电线
上损失的功率之比是(           )


A.1∶900     B.900∶1     C.1∶30     D.30∶1
 例1
【解析】

                                               2
输电线是纯电阻,在输电线上损失的功率是发热功率,P损=I                   R.输送
电流由输送功率和输送电压决定,设输送功率为P,输电线电阻为R,
则
                                         2                                                   2
                P低               I低        R               (P/220)                             R               6 6002                      900
                         =                      =                                                      =                           =                  . 
                                         2                                                      2                 2202                         1
                P高               I高        R            (P/6 600)                                 R


【答案】B
考法5    非纯电阻电路中电功、电功率的计算
 例2
(多选)一个直流电动机两端所加电压为U,电流为I,线圈内阻为R,
当它正常工作时,下述说法中正确的是A.(       电动机的输出功率为)                                                              IU-I2R 
                                                                                                 U2
               B.电动机的输出功率为                                                                              
                                                                                                  R
               C.电动机的发热功率为                                                                         I2R 
                                                                                                                                    U2
               D.电动机的功率可写成                                                                         IU=I2R=                                 
                                                                                                                                     R
 例2
【解析】

电动机的总功率为P=UI,根据焦耳定律得电动机的发热功率P热=
 2                                  2
I R,故电动机的输出功率P出=P-P热=UI-I           R,故A、C正确,B错
                    2
误.因为P>P热,即UI>I       R,U>IR,欧姆定律不适用,故D错误.


【答案】AC
考法6      闭合电路的能量转化
  例3
一台小型电动机在3 V电压下工作,通过它的电流是0.2 A.用此电
动机提升所受重力为4 N的物体时,在30 s内可使该物体匀速提升3 
m.若不计除电动机线圈生热之外的能量损失,求:
(1)电动机的输入功率;
(2)在提升重物的30 s内,电动机线圈所产生的热量;
(3)线圈的电阻.
         (1)电动机输入功率                                   P   入=IU=0.2×3 W=0.6 W. 
                                                                                                               3
         (2)电动机提升重物的机械功率                                                        P   机=Fv=4×                        W=0.4 W, 
                                                                                                              30

例3
         根据          P   入=P        机+PQ,得产生热量的功率 
【解析】
         PQ=P         入-P         机=(0.6-0.4)W=0.2 W, 

         产生的热量                      Q=PQt=0.2×30 J=6 J. 
         (3)根据焦耳定律                               Q=I2Rt,得线圈电阻 
                   Q                 6
         R=            =                         Ω=5 Ω. 
                 I2t         0.22×30

【答案】(1)0.6 W (2)6 J (3)5  Ω 考点25
                考法例析        成就能力
题型5      有关电功与电功率的图像
  例1
[山西太原五中2017月考]家庭电路中接入一台电风扇,其额定电压
为220 V,在其正常工作过程中,测得某一段时间内的工作电流I随
时间t的变化情况如图所示.这段时间内电风扇的用电量为多少度?
 例1
【解析】

                                              -2
电压为220 V,用电量为W=UI1t1+UI2t2+UI3t3=2.75×10
kW·h.


【答案】2.75×10-2度
题型6       一般电路中的电功率问题
  例2

[江苏沭阳2017期中](多选)如图所示,理发用的电吹风机中有电动机和电
热丝,电动机带动扇叶转动,电热丝给空气加热,利用热风将头发吹

干.电动机的线圈电阻为R1,与电阻为R2的电热丝串联后接到输出电压为
U的电源上,电路中电流为I,则(              )
                                                                                                                              U2
                    A.电动机的输出功率为                                                                                                       
                                                                                                                              R1

                    B.电动机两端的电压为                                                                                                 U-IR2 
                                                                                                                                               2
                    C.电吹风机的发热功率为                                                                                                          I       (R1+R2) 
                                                                                                                                                         2
                    D.电吹风机消耗的电功率为                                                                                                                   I       (R1+R2) 
 例2
【解析】

                                                2
电动机的输入功率为(U-IR2)I,电动机的输出功率为UI-                 I (R1+

R2),故A错误;含电动机电路是非纯电阻电路,电动机两端的电压
                                       2
为U-IR2, 故B正确;电吹风机中发热的功率要用I              R来计算,所以总
            2
的发热功率为I     (R1+R2),电吹风机消耗的功率P=IU要大于发热功
率,故C正确,D错误.


【答案】BC
题型7      额定功率和实际功率的计算
  例3
[湖南长郡中学2018月考]某同学设计了一个转向灯电路如图所示,

其中L为指示灯,L1、L2分别为左、右转向灯,S为单刀双掷开关,E
为电源,规格已在图中标出.当S置于位置2时,以下判断正确的是
(    )


A.L的功率小于额定功率

B.L1正常发光,其功率等于额定功率

C.L2正常发光,其功率等于额定功率
D.含L支路的总功率较另一支路的大
 例3
【解析】

因L与L1串联后接在电源两端,而两灯的额定电压均为6 V,故L、L1

两灯功率一定小于额定功率,L1不能正常发光,故A正确,B错误;
因电源电压为6 V,且电源有内电阻,故电源的输出电压一定小于6 

V,L2的功率要小于额定功率,故C错误;因两并联支路两端电压相


等,由P=U可知,含2      L支路的电阻要大,故其功率比另一支路要小,
          R      
故D错误.

【答案】A
 例4
[北京理综2015·24,20分]真空中放置的平行金属板可以用作光电转换装
置,如图所示.光照前两板都不带电.以光照射A板,则板中的电子可能
吸收光的能量而逸出.假设所有逸出的电子都垂直于A板向B板运动,忽略
电子之间的相互作用.保持光照条件不变.a和b为接线柱.


已知单位时间内从A板逸出的电子数为N,电子逸出时的最大动能为Ekm,元电荷为e.

(1)求A板和B板之间的最大电势差Um,以及将a、b短接时回路中的电流Im.
(2)图示装置可看成直流电源,求其电动势E和内阻r.
(3)在a和b之间连接一个外电阻时,该电阻两端的电压为U,外电阻上消耗的电功率设为P;

单位时间内到达B板的电子,在从A板运动到B板的过程中损失的动能之和设为ΔEk.请推导
证明:P=ΔEk.
(注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题中做必要的说明)
                                                                     Ekm
        (1)由动能定理有                  Ekm=eUm,可得 :Um=                       . 
                                                                      e

        短路时所有逸出电子都到达                               B  板,故短路电流  Im=Ne. 

                                                                                                                          Ekm
        (2)电源的电动势等于断路时的路端电压,即上面求出的                                                              Um,所以         E=Um=          ,电源内阻
                                                                                                                           e

       E      Ekm
 r=       =      2. 
      I短     Ne

例4      (3)外电阻两端的电压为                          U,则电源两端的电压也是                              U,由动能定理,一个电子经电源内
【解析】
 部电场后损失的动能 : ΔEke=eU. 
        设单位时间内有                   N′个电子到达                 B 板,则损失的动能之和 

        ΔEk=N′ΔEke=N′eU. 
        根据电流的定义,此时电源内部的电流                                            I=N′e,此时流过外电阻的电流也是                                          I=N′e,

 外电阻上消耗的电功率                          P=IU=N′eU,所以                     P=ΔEk. 

                        第9章

【答案】    Ekm                Ekm        Ekm
    (1)         Ne      (2)              2     (3)见解析
          e                  e        Ne                      
          考点26     闭合电路欧姆定律
必备知识       全面把握
核心方法       重点突破
  考法7     闭合电路欧姆定律的实际应用
  考法8     电源的U-I图像
  考法9     电源输出功率随外电路电阻的变化关系
  考法10    电路的动态分析
考法例析      成就能力
  题型8     利用U-I图像解题
  题型9     动态电路的分析方法
                  必备知识         全面把握
  1.电动势
  (1)电源
   电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置.
   电源的作用:保持两极间有一定电压,供给电路电能.
  (2)电动势
   电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量.电
源电动势反映电源的一种特性,它在数值上等于非静电力把1 C的正电荷
在电源内部从负极移送到正极所做的功.也等于电源没有接入外电路时两
极间电压.用符号E表示.单位:伏特(V).
   ①电动势由电源自身决定,与外电路无关.不同类型的电源电动势不
同,同种类型不同型号的电源电动势相同.
   ②电源的内部也是由导体组成的,所以也有电阻,这个电阻叫电源的
内阻.

   ③电源的电动势等于内、外电路电势降落之和,E=U外+U内,U外为外
电路电压又称路端电压,U内为电源内电路电压.
  2.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=      . E
                              
              R+r
   式中:若电源是几个电池组成的电池组,E应为整个电池组的总
电动势,r为总内阻,R为外电路总电阻,I为电路总电流.
  (3)闭合电路欧姆定律的几种表示形式

   ①电流形式:I=        .说明了决定电路中电流的因素:电流与电E
                               
                 R+r
源电动势成正比,与电路总电阻成反比.

   ②电压形式:E=U外+U内,E=IR+Ir,E=U外+Ir.表明电源电
动势在数值上等于内、外电压之和.

    3.路端电压                                                      考点26
   (1)路端电压U与干路中电流I的关系

    由于E=U+U内,U内=Ir,
    故U=E-Ir.
   (2)闭合电路的U-I特性曲线
    ①因为U=E-Ir,故U随I的增大而减小,它们的关系曲线如图所示.
    ②直线的斜率的绝对值表示电源内阻r,纵轴的截距为电源的电动势E,横轴的截
距为短路电流.
    ③U随I变化的本质原因是电源有内阻.
    ④图线上每一点的横、纵坐标的乘积为电源的输出功率.
   (3)闭合电路中的能量转化
    从功率角度讨论能量转化更有实际价值.
                   ①电源消耗功率(有时也称为电路消耗总功率)P                                                                                                                                                                          总=EI. 

                   ②外电路消耗功率(有时也称为电源输出功率)P                                                                                                                                                                          出=UI. 
                                                                                                                                                                                                 2
                   ③内电路消耗功率(一定是发热功率)P                                                                                                                                         内=I                  r. 
                                                                                               UI                        R                                                                                                                                                                 R
                   ④电源的效率                                                    η=                          =                          ,是指电源电能的利用率.其中                                                                                                                η=                                   只适用于纯电阻电路. 
                                                                路                              IE                 R+r                                                                                                                                                                R+r
                核心方法        重点突破
考法7      闭合电路欧姆定律的实际应用
  例1

如图所示,R1=6 Ω,R2=3 Ω,R3=8 Ω,R5=6 Ω.若电路消耗
的总功率为P总=30 W,电源输出功率为P出=28.4 W,电源内阻r=
0.4 Ω,求:

(1)A、B间的电压UAB;
(2)电源电动势.
         (1)P      内=P        总-P       出=(30-28.4) W=1.6 W. 

                                2                                                  P内              1.6
         又由        P   内=I       r,可得干路电流                            I=                 =                  A=2 A. 
                                                                                    r              0.4

         A、B       间电路为                R2、R5       先并联,与                   R1  串联后再与                   R3   并联,可计算其总阻值                                     RAB=4 Ω. 
例1
         则     UAB=IRAB=2×4 V=8 V. 
【解析】
                                       2
         (2)因为            P   出=I       R,其中             R   是包括            R4  的外电路总电阻, 

                          P出       28.4
         可得        R=          =              Ω=7.1 Ω. 
                           I2         22
         由闭合电路欧姆定律知 
         E=I(R+r)=2×(7.1+0.4) V=15 V. 


【答案】(1)8 V (2)15 V
考法8      电源的U-I 图像
  例2
(多选)   如图为两个不同电源的U-I图像,则下列说法正确的是
(    )


A.电源电动势E1=E2,发生短路时的电流I1>I2
B.电源电动势E1=E2,内阻r1>r2
C.电源电动势E1=E2,内阻r1<r2
D.当两个电源工作电流变化量相同时,电源2的路端电压变化较大
 例2
【解析】

从图中看出图线1、2与U轴交于一点,表明电源电动势E1=E2,图线1斜

率比图线2斜率小,表明r1<r2,图线1与I轴交点坐标大于图线2与I轴

交点坐标,表明I1>I2,选项A、C正确,B错误.两个电源电动势相等,

内阻r1<r2,当电流变化量ΔI1=ΔI2时,ΔI1r1<ΔI2r2,即电源1内
电压变化量小于电源2内电压变化量,所以电源2的路端电压变化量大,
选项D正确.

【答案】A、C、D
考法9      电源输出功率随外电路电阻的变化关系
  例3

如图所示,E=6 V,r=4 Ω,R1=2 Ω,R2的变化范围是0~10 Ω.
求:

(1)电源的最大输出功率;

(2)R1上消耗的最大功率;

(3)R2上消耗的最大功率.
                                                                                                                                                                                E2        (6 V)2
          (1)R2=2 Ω                   时,外电阻等于电源内电阻,此时电源输出功率最大,为                                                                                                     P   出=           =
                                                                                                                                                                                4r        4×4 Ω
=2.25 W; 
例3
          (2)R1        是定值电阻,电流越大功率越大,所以                                                                       R2=0         时     R1   上消耗的功率最大,为                                               P1=
【解析】
      E      2                          6 V              2
                ·R1=                                        ×2 Ω=2 W; 
r+R1                          4 Ω+2 Ω

          (3)把          R1   也看成电源的一部分,等效电源的内阻为                                                                            6 Ω,所以当                         R2=6 Ω              时,R2           上消耗
                                                            E              2                          6 V       2
的功率最大,为                              P2=                                     ·6 Ω=                                 ·6 Ω=1.5 W. 
                                              r+R1+6 Ω                                            12 Ω


【答案】(1)2.25 W (2)2 W (3)1.5 W
考法10      电路的动态分析
  例4
[河南洛阳2016模拟]在如图所示电路中,闭合开关S,当滑动变阻
器的滑动触头P向下滑动时,三个理想电表的示数都发生变化,电

表的示数分别用I、U1、U2表示.下列判断正确的是(                   )


A.I减小,U1增大

B.I减小,U2增大

C.I增大,U1增大

D.I增大,U2增大
 例4
【解析】
闭合开关S,当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时,变阻器接入电路
的电阻增大,外电路总电阻R增大,根据闭合电路欧姆定律分析得知,

干路电流I总减小,路端电压U增大.R3两端电压等于路端电压,则流过
R3的电流I3增大.流过电流表的电流I=I总-I3,I总减小,I3增大,则I
减小,R1两端电压减小,即电压表V1的示数U1减小.电压表V2的示数U2
=U-U1,U增大,U1减小,则U2增大.所以,I减小,U1减小,U2增
大.故选B.


【答案】B                                            考点26
                考法例析        成就能力
题型8      利用U-I图像解题
  例1
[贵州凯里一中2016模拟](多选)在如图所示的U-I图像中,直线Ⅰ
为某一电源的路端电压与电流的关系图像,直线Ⅱ为某一电阻R的U
-I图线.用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路.由图像可知
(    )
A.电源电动势为3 V,内阻为0.5 Ω
B.电阻R的阻值为10 Ω
C.电源的输出功率为2 W
D.电源的效率为66.7%
例根据闭合电路欧姆定律得1                                                                 U=E-Ir,当                                   I=0            时,U=E,故电源的电动势                                                                       E=3 V,内阻等于
【解析】                                                                                                                          ΔU               3                                                                                                           U         2
 电源的                   U-I             图线的斜率的绝对值,则                                                                  r=                  =          Ω=0.5 Ω,故                                            A    正确;电阻                               R=           =          Ω
                                                                                                                              ΔI               6                                                                                                           I         2
 =1 Ω,故                          B    错误;两图线的交点表示该电源直接与电阻                                                                                                              R    相连组成闭合电路时的工作状态,

 由图读出电压                                     U=2 V,电流                                  I=2 A,则电源的输出功率                                                                    P    出=UI=4 W,故                                       C    错误;电源效率
               U                              2
 η=               ×100%=                         ×100%=66.7%,故                                               D    正确.
               E                              3                                                                                         


【答案】AD
题型9      动态电路的分析方法
  例2

[上海物理2014·18,4分](多选)如图,电路中定值电阻的阻值R0大
于电源内阻r.闭合开关,将滑动变阻器的滑片向下滑动,理想电压

表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3,理想电
流表A示数变化量的绝对值为ΔI,则(                )


A.A的示数增大

B.V2的示数增大

C.ΔU3与ΔI的比值大于r

D.ΔU1大于ΔU2
                                                                                                                                                                                                                                E
            等效电路如图甲所示,滑片向下滑动,滑动变阻器连入电路的电阻                                                                                                                                          R   减小,由                  I=
                                                                                                                                                                                                                      R0+R+r
例2
可知电流表                          A   的示数增大,故                                    A    正确.V2                 表测量的是电源的输出电压,U2=E-Ir                                                                                    减小,故                     B
【解析】
                                                                                ΔU1                                                                                                         ΔU2
错误.由于                           R0    是定值电阻,则                                             =R0,如图乙所示;又                                                  U2=E-Ir,则                                      =r,如图丙所
                                                                                ΔI                                                                                                          ΔI

示.所以,ΔU1=ΔI·R0,ΔU2=ΔI·r,又因                                                                                                  R0>r,得                  ΔU1        大于            ΔU2,故                  D    正确.同理, 

                                                           ΔU3
            U3=E-I(r+R0),                                             =r+R0,故                         C    正确. 
                                                            ΔI


【答案】A、C、D
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