第8章 第25讲 电路电路的基本规律（教师用书）-【名师大课堂】2025年新高考物理艺术生总复习必备

2.电动机的三个功率及关系 输入功率 电动机的总功率P总 =P入 =UI 输出功率 电动机有用功的功率,也叫机械功率 热功率 电动机线圈上有电阻,电流通过线圈时 会发热,热功率P热 =I2r 三者关系 P总 =P出 +P热 效率 η= P出 P总 ×100% 特别说明 ①正常工作的电动机是非纯电阻元件 ②电动机因故障或其他原因不转动时, 相当于一个纯电阻元件 (非纯电阻电路中电功率的计算)(多选)一 辆电动观光车蓄电池的电动势为E,内阻不计, 当空载的电动观光车以大小为v的速度匀速行 驶时,流过电动机的电流为I,电动观光车的质 量为m,电动观光车受到的阻力是车重的k倍, 忽略电动观光车内部的摩擦,则(重力加速度 为g) ( BC ) A.电动个的内阻R=EI B.电动机的内阻R=EI= kmgv I2 C.如果电动机突然被卡住而停止转动,则电源 的功率将变大 D.如果电动机突然被卡住而停止转动,则电源 的功率将变小 解析:根据能量守恒定律,有 EI=I2R+kmgv, 所以电动机的内阻R=EI- kmgv I2 ,选项B正确, A错误;当电动机突然被卡住而停止转动时,变 成了纯电阻电路,回路的电流变大,故电源的功 率P=EI将变大,选项C正确,D错误. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 第25讲 电路 电路的基本规律 1.电动势 (1)定义:电源在内部移动电荷的过程中,非静电 力对电荷做的功与移动电荷的 电荷量 的 比值. (2)定义式:E= Wq ,单位为V. (3)大小:电动势在数值上等于在电源内部 非 静电力 把1C正电荷从负极移送到正极所做 的功. (4)物理含义:电动势表示电源把其他形式的能 转化成 电能 本领的大小,在数值上等于电源 没有接入电路时两极间的电压. 2.内阻:电源内部导体的电阻. 3.闭合电路的欧姆定律 (1)内容:闭合电路中的电流跟电源的电动势成 正比 ,跟内、外电阻之和成 反比 . (2)公式:I= ER+r (只适用于纯电阻电路). (3)其他表达形式 ①电势降落表达式:E=U外 +U内 或E=U外+ Ir . ②能量表达式:EI=UI+ I2r . 4.路端电压与外电阻的关系 一般 情况 U=IR= ER+r ·R= E I+rR ,当R 增大时, U 增大 特殊 情况 (1)当外电路断路时,I=0,U= E (2)当外电路短路时,I短 = Er ,U=0 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 290 电源的功率和U—I图像 1.闭合电路的功率及效率问题 电源总 功率 任意电路:P总 =EI=P出 +P内 纯电阻电路:P总 =I2(R+r)= E 2 R+r 电源内 部消耗 的功率 P内 =I2r=P总 -P出 电源的 输出功 率 任意电路:P出 =UI=P总 -P内 纯电阻电路:P出 =I2R= E 2R (R+r)2 求解电 源的最 大输出 功率的 几种方 法及其 规律 方法一:运用 P-I 函数 关系法: 该方 法 对 任 何 电 路 都 适用. 因 为 P =UI、U =E -Ir, 所以P=EI-I2r, 推得P=-rI-E2r 2 +E 2 4r. 可见,当I=E2r 时,P 有最大值,且最大值 Pmax= E2 4r. P-I的函数图像如图1所示. 方法二:运用P-R 函数关系法: 仅适用于纯电阻电路. 因为P=UI、U=IR 和I= Er+R , 所以P= E 2R (r+R)2 , 得 P = E 2 r2 R+2r+R .可 见,当r 2 R =R ,即 R=r 时,P 有最大值,且最大值Pmax= E2 4r.P-R 的函数图像如图2所示. ①当R=r时,电源的输出功率最大,Pmax =E 2 4r.② 当R>r时,随着R 的增大输出 功率减小.③当R<r时,随着R 的减小 输出功率减小.仅适用于纯电阻电路. 续表 电源的 效率 任意电路:η= P出 P总 ×100%= U E×100% 纯电阻电路:η= R R+r×100% 2.两类U-I图像的比较 电源U-I图像 电阻U-I图像 图形 物理意义 电源的路端电压随电 路电流的变化关系 电阻中的 电 流 随电阻两 端 电 压的变化关系 截距 与纵轴交点表示电源 电动势E,与横轴交 点表 示 电 源 短 路 电 流E r 过坐标原点,表 示没有电 压 时 电流为零 坐标U、I 的乘积 表示电源的输出功率 表示电阻 消 耗 的功率 坐标U、I 的比值 表示外电阻的大小, 不同点对应的外电阻 大小不同 每一点对 应 的 比值均等大,表 示 此 电 阻 的 大小 斜率 (绝对值) 电源内阻r 电阻大小 如图甲所示的电路中定值电阻R=60Ω, 电源电动势E=100V,r=10Ω.如图乙所示,曲 线为灯泡L的伏安特性曲线,直线为电源的路端 电压与电流的关系图线,以下说法正确的是 ( D ) 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 390 A.开关S断开时电源的效率为60% B.开关S闭合后电源的总功率会变小 C.开关S闭合后灯泡的亮度增强 D.开关S断开时小灯泡消耗的功率为240W 电路的动态变化分析 1.动态电路的特点 断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻 增大 或 减 小,导 致 电 路 电 压、电 流、功 率 等 的 变化. 2.电路动态分析的两种方法 (1)程序法 (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、消耗的电 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、消耗的电 功率都将增大、反之则减小. (多选)如图所示,图中的四个电表均为理 想电表,当滑动变阻器的滑片P 向右端移动时, 下列说法中正确的是 ( AD ) A.电压表 V1 的读数减小,电流表 A1 的读数 增大 B.电压表 V1 的读数增大,电流表 A1 的读数 减小 C.电压表 V2 的读数减小,电流表 A2 的读数 增大 D.电压表 V2 的读数增大,电流表 A2 的读数 减小 含电容器电路的分析与计算 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的变化情况来 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. (多选)在如图所示的电 路中,灯泡L的电阻小于电源 的内阻r,闭合电键S,将滑动变 阻器滑片P 向左移动一段距离 后,下列结论正确的是 ( BD ) A.灯泡L变亮 B.电流表读数变小,电压表读数变大 C.电源的输出功率变小 D.电容器C上电荷量增多 电路故障的分析与判断 1.故障特点 (1)断路特点:表现为路端电压不为零而电流 为零. (2)短路特点;用电器或电阻发生短路,表现为有 电流通过电路但它两端电压为零. 2.检查方法 电压表 检测 如果电压表示数为零,则说明可能在并联 路段之外有断路,或并联路段短路 电流表 检测 当电路中接有电源时,可用电流表测量各 部分电路上的电流,通过对电流值的分 析,可以确定故障的位置.在使用电流表 检测时,一定要注意电流表的极性和量程 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 490 续表 欧姆表 检测 当测量值很大时,表示该处断路,当测量 值很小或为零时,表示该处短路.在使用 欧姆表检测时,电路一定要切断外电源 假设法 将整个电路划分为若干部分,然后逐一假 设某部分电路发生某种故障,运用闭合电 路或部分电路的欧姆定律进行推理 (假设法判断电路故障)如图所示,E 为内 阻不能忽略的电池,R1、R2、R3 均为定值电阻, 电压表与电流表均为理想电表;开始时开关S闭 合,电压表、电流表均有示数,某时刻发现电压表 和电流表读数均变大,则电路中可能出现的故障 是 ( B ) A.R1断路 B.R2断路 C.R1短路 D.R3短路 解析:若R1 断路,电流表读数为零,与现象不符, 故A错误;若R2 断路,外电路总电阻增大,总电 流减小,内电压减小,则电压表读数变大;R3 的 分压增大,则电流表的读数变大,与现象相符,故 B正确;若R1 短路,外电路总电阻减小,总电流 增大,内电压增大,则电压表读数变小,电流表的 读数变大,与现象不符,故C错误;若R3 短路, 外电路总电阻减小,总电流增大,内电压增大,则 电压表读数变小,与现象不符,故D错误. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 实验十 长度的测量及其测量工具的选用 一、实验原理 1.刻度尺 (1)仪器构造:在木板、塑料或金属上每隔1mm 等间隔地刻一条线,如图所示. (2)设计原理:常用的刻度尺的最小分度一般为 1mm,使用时估读到毫米的下一位. 2.游标卡尺 (1)构造:主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一 个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个深度尺, 如图所示. (2)用途:测量厚度、长度、深度、内径、外径. (3)原理:利用主尺的最小分度与游标尺的最小 分度的差值制成.不管游标尺上有多少个小等分 刻度,它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多 的小等分刻度少1mm.常见的游标卡尺的游标 尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的,其 规格见下表: 刻度格 数(分度) 刻度总 长度 每小格与 1mm的差值 精确度 (可精确到) 10 9mm 0.1mm 0.1mm 20 19mm 0.05mm 0.05mm 50 49mm 0.02mm 0.02mm (4)读数:若用x表示从主尺上读出的整毫米数, K 表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度线对 齐的游标的格数,则记录结果表示为(x+K×精 准度)mm. 3.螺旋测微器 (1)构造:如图所示,B 为固定刻度、E 为可动 刻度. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 590