高三物理第一輪復(fù)習(xí)第七章串并聯(lián)電路焦耳定律導(dǎo)學(xué)案

1、學(xué)案 33 串并聯(lián)電路焦耳定律一、概念規(guī)律題組1下列說法中正確的是()a一個電阻和一根無電阻的理想導(dǎo)線并聯(lián)，總電阻為零b并聯(lián)電路任一支路的電阻都大于電路的總電阻c并聯(lián)電路任一支路電阻增大( 其他支路不變 ) ，則總電阻也增大d并聯(lián)電路任一支路電阻增大( 其他支路不變 ) ，則總電阻一定減小2電阻r1、 r2、 r3 串聯(lián)在電路中已知r1 10 、 r3 5 ， r1 兩端的電壓為6 v ，r2 兩端的電壓為12 v ，則 ()a電路中的電流為0.6 ab電阻 r2 的阻值為20 c三只電阻兩端的總電壓為21 vd電阻 r3 兩端的電壓為4 v2u2w3關(guān)于四個公式 p ui； p i r； p

2、 r； p t ，下列敘述正確的是()a公式適用于任何電路的電功率的計算b公式適用于任何電路的熱功率的計算c公式適用于任何電路電功率的計算d以上均不正確4一臺額定電壓為 u 的電動機， 它的電阻為 r，正常工作時通過的電流為i ，則()a電動機 t 秒內(nèi)產(chǎn)生的熱量是quitb電動機 t 秒內(nèi)產(chǎn)生的熱量是2qi rtc電動機的功率為 p i 2rd電動機的功率為 p u2/r二、思想方法題組5用電流表和電壓表測量電阻rx 的阻值如圖 1 所示，分別將圖 (a) 和(b)兩種測量電路連接到電路中，按照(a) 圖時，電流表示數(shù)為4.60 ma ，電壓表示數(shù)為2.50 v ；按照 (b)圖時，電流表示

3、數(shù)為5.00 ma ，電壓表示數(shù)為2.30 v ，比較這兩次結(jié)果，正確的是()圖 1a電阻的真實值更接近543 ，且大于543 b電阻的真實值更接近543 ，且小于543 c電阻的真實值更接近460 ，且大于460 d電阻的真實值更接近460 ，且小于460 用心愛心專心16額定電壓都是110 v，額定功率pa100 w，pb 40 w的電燈兩盞，若接在電壓是220v 的電路上，兩盞電燈均能正常發(fā)光，且電路中消耗功率最小的電路是下圖中的哪一個()一、串并聯(lián)電路分析常用的推論1串聯(lián)電路：串聯(lián)電路的總電阻大于其中任一部分電路的總電阻若n 個相同的電阻串聯(lián)，總電阻 r 總 nr.2(1) 并聯(lián)電路：

4、 并聯(lián)電路的總電阻小于其中任一支路的總電阻，且小于其中最小的電阻11(2)n 個相同的電阻并聯(lián)，總電阻等于其中一個電阻的n. 即 r 總 nr.(3) 兩個電阻并聯(lián)時的總電阻rr1r2r1，當(dāng)其中任一個增大或減小時總電阻也隨之增大r2或減小 由此知：多個電阻并聯(lián)時，其中任一個電阻增大或減小，總電阻也隨之增大或減小3無論是串聯(lián)電路， 還是并聯(lián)電路， 或者是混聯(lián)電路， 只要其中一個電阻增大 ( 或減小 ) ，總電阻就增大 ( 或減小 ) 4無論電路怎樣連接，每一段電路的總耗電功率p 總等于各電阻 ( 用電器 ) 耗電功率之和【例 1】 (2009 全國 24) 材料的電阻率 隨溫度變化的規(guī)律為 0

5、(1 t) ，其中 稱為電阻溫度系數(shù)， 0 是材料在 t 0 時的電阻率在一定的溫度范圍內(nèi) 是與溫度無關(guān)的常量 金屬的電阻一般隨溫度的增加而增加，具有正溫度系數(shù)； 而某些非金屬如碳等則相反， 具有負溫度系數(shù) 利用具有正負溫度系數(shù)的兩種材料的互補特性，可制成阻值在一定溫度范圍內(nèi)不隨溫度變化的電阻已知：在 0 時，銅的電阻率為 1.7 10 8 m，碳的電阻率為 3.5 10 5 m；在 0 附近，銅的電阻溫度系數(shù)為3.9 10 3 1，碳的電阻溫度系數(shù)為 5.0 10 4 1. 將橫截面積相同的碳棒與銅棒串接成長1.0 m 的導(dǎo)體，要求其電阻在 0 附近不隨溫度變化，求所需碳棒的長度( 忽略碳棒

6、和銅棒的尺寸隨溫度的變化 ) 用心愛心專心2 規(guī)范思維 針對訓(xùn)練1一個 t 型電路如圖2 所示，圖 2電路中的電阻r110 ，r2 120 ， r3 40 . 另有一測試電源，電動勢為100 v ，內(nèi)阻忽略不計則()a當(dāng) cd 端短路時， ab 之間的等效電阻是40 b當(dāng) ab 端短路時， cd 之間的等效電阻是40 c當(dāng) ab 兩端接通測試電源時，cd 兩端的電壓為80 vd當(dāng) cd 兩端接通測試電源時，ab 兩端的電壓為80 v二、電功與電熱的計算1 wiut 普遍適用于計算任何一段電路上的電功p iu 普遍適用于計算任何一段電路上消耗的電功率2 qi 2rt ，只用于計算電熱3對純電阻電

7、路來說，由于電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以有關(guān)電功、電功率的所有公式和形式都適用，即2u22u2w iut i rt rt ，p iu ir r.4在非純電阻電路中， 總電能中的一部分轉(zhuǎn)化為熱能，另一部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能，總其他q，電熱仍用2總2總p熱即： w uit eq i rt 計算這時，w iutq i rt ，同理 p【例 2】 如圖 3 所示，用心愛心專心3圖 3a 為電解槽， m為電動機， n 為電爐子，恒定電壓u 12 v ，電解槽內(nèi)阻r a 2 ，當(dāng)k1 閉合， k2、 k3 斷開時，示數(shù) 6 a ；當(dāng) k2 閉合， k1、k3 斷開時，示數(shù) 5 a ，且電動機輸出功率為35 w

8、；當(dāng) k3閉合， k1、 k2 斷開時，示數(shù)為 4 a 求：(1) 電爐子的電阻及發(fā)熱功率；(2) 電動機的內(nèi)阻；(3) 在電解槽工作時，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率 規(guī)范思維 針對訓(xùn)練2(2010 福建龍巖)圖 4在研究微型電動機的性能時，可采用如圖4 所示的實驗電路當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器r，使電動機停止轉(zhuǎn)動時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為0.5 a和 1.0 v ；重新調(diào)節(jié)r，使電動機恢復(fù)正常運轉(zhuǎn)時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0 a和 15.0 v 則有關(guān)這臺電動機正常運轉(zhuǎn)時的說法正確的是()a電動機的內(nèi)電阻為2 b電動機的內(nèi)電阻為7.5c電動機的輸出功率為30 wd電動機的輸出功率為22 w三、用

9、電器正常工作的分析方法用電器正常工作的條件：(1) 用電器兩端的實際電壓等于其額定電壓(2) 用電器中的實際電流等于其額定電流(3) 用電器的實際電功率等于其額定功率如果以上三個條件中的任何一個得到滿足，其余兩個條件必定同時滿足用心愛心專心4【例 3】 如圖 5 所示電路中e 為電源，圖 5其電動勢 e 9.0 v ，內(nèi)阻可忽略不計；ab 為滑動變阻器，其電阻r30 ； l 為一小燈泡，其額定電壓u 6.0 v ，額定功率p 1.8 w ； s 為開關(guān)開始時滑動變阻器的觸頭位于 b 端，現(xiàn)在接通開關(guān) s，然后將觸頭緩慢地向 a 端滑動，當(dāng)?shù)竭_某一位置 c 處時，小燈泡剛好正常發(fā)光則 cb之間的

10、電阻應(yīng)為 ()a 10 b 20 c 15 d5 針對訓(xùn)練 3 如下圖所示，額定電壓都是 110 v，額定功率 pa 100 w，pb40 w的兩燈泡，接在 220 v 電路上使用，使電燈能夠正常發(fā)光，且電路中消耗電能最小的電路是哪一個()四、電流表、電壓表的改裝1電流表g(表頭 )(1) 原理： 當(dāng)線圈中有電流通過時，線圈在安培力作用下帶動指針一起偏轉(zhuǎn)，電流越大，指針偏轉(zhuǎn)的角度越大， 可以證明 i ，所以根據(jù)表頭指針偏轉(zhuǎn)的角度可以測出電流的大小，且表盤刻度是均勻的(2) 三個參數(shù)：內(nèi)阻 rg，滿偏電流 ig ，滿偏電壓 ug，關(guān)系是 ug igrg. 2電壓表及大量程電流表 ( 由表頭改裝而

11、成 )改裝為電壓表改裝為大量程電流表原理串聯(lián)電阻分壓并聯(lián)電阻分流改裝原理圖分壓電阻u ig(r rg)igrg (i ig)ruigrg或分流電阻所以 r igrg所以 ri ig改裝后rv rg rrgrrg電表內(nèi)阻ra3p 甲8(2010 浙江寧波第二學(xué)期聯(lián)考) 如圖 12 所示，把四個相同的燈泡接成甲、乙兩種電路后，燈泡都正常發(fā)光，且兩個電路的總功率相等則這兩個電路中的u 甲 、u 乙， r甲 、 r 乙之間的關(guān)系，正確的是()圖 12a u 甲 2u乙b u 甲 2u乙c r 甲 4r乙d r 甲 2r 乙題號1235678答案圖 139如圖 13 所示，有一個提升重物用的直流電動機，

12、電阻為r 0.6 ，電路中的固定電阻 r 10 ，電路兩端的電壓 u 160 v，電壓表的示數(shù) u 110 v，則通過電動機的電流是多少？電動機的輸入功率和輸出功率又各是多少？用心愛心專心8圖 1410用一個標(biāo)有“ 12 v,24 w ”的燈泡做實驗，測得燈絲電阻隨燈泡兩端電壓變化關(guān)系圖象如圖 14 所示(1) 在正常發(fā)光條件下，燈泡的電功率為多大？(2) 設(shè)燈絲電阻與絕對溫度成正比，室溫為300 k ，求正常發(fā)光條件下燈絲的溫度(3) 將一定值電阻與燈泡串聯(lián)后接到20 v 電壓上，要使燈泡能正常發(fā)光，串聯(lián)的電阻為多大？(4) 當(dāng)合上開關(guān)后，需要 0.5 s 燈泡才能達到正常亮度，為什么這時電

13、流比開始時小？計算電流的最大值學(xué)案 33串并聯(lián)電路焦耳定律【課前雙基回扣】1 abc 由并聯(lián)電路的特點知：并聯(lián)電路的總電阻比各支路中的任意一個分電阻的阻值都要小且任一支路電阻增大時( 其他支路不變 ) ，總電阻也增大，所以a、b、c 對，d 錯 u16a 0.6 a ； r 阻值為 r u212 20 ，三只電2 abc 電路中電流 i r11022i0.6阻兩端的總電壓 ui(r 1 r2 r3) 21 v ；電阻 r3 兩端的電壓u3 ir30.6 5 v 3 v w2u23ab p ui 、p t 適用于任何電路的電功率的計算，而p ir、p r只適用于純電阻電路的電功率的計算，故a 正

14、確， c 錯誤 p i 2r 適用于任何電路的熱功率的計算，pu2ui、 p r只適用于純電阻電路的熱功率的計算，故b 正確 4 b 電動機工作時，是非純電阻電路，輸入的總電能為uit ，它轉(zhuǎn)化為兩部分：一是電動機內(nèi)阻上產(chǎn)生的熱能qi 2rt ，二是電動機對外輸出的機械能e uit i 2rt.u0.205 b 比較 (a) 、 (b)兩圖的電壓讀數(shù)，可知u 0.20v，則 u 2.50 0.08 ；電流i0.40iu變化i 0.40 ma，則 i4.60 0.087 ，可見 i u ，即電流變化明顯一些，可見電壓表內(nèi)阻帶來的影響比電流表內(nèi)阻帶來的影響大，故應(yīng)采取內(nèi)接法，即按照(a) 圖所示電

15、路測2.5 v量電阻 rx， rx 4.60 10 3 a 543 ，此法測量值偏大，因此選項b 正確 6 c 判斷燈泡能否正常發(fā)光，就要判斷電壓是否是額定電壓，或電流是否是額定電流u2由 p 和已知條件可知 rarb.r用心愛心專心9對于 a 電路，由于 ra110 v， b 燈被燒毀，兩燈不能正常發(fā)光對于 b 電路，由于rbra， a燈又并聯(lián)變阻器，并聯(lián)電阻更小于rb，所以 ubu并 ，a 燈若正常發(fā)光，則b 燈燒毀對于 c電路， b 燈與變阻器并聯(lián)電阻可能等于ra，所以可能uaub 110 v，兩燈可以正常發(fā)光對于 d電路，若變阻器的有效電阻等于a、 b 的并聯(lián)電阻，則uaub 110

16、v，兩燈可以正常發(fā)光比較 c、d 兩個電路，由于c 電路中變阻器功率為(i a i b) 110，而 d電路中變阻器功率為 (i a i b) 110，所以c 電路消耗電功率最小思維提升1無論電路是串聯(lián)還是并聯(lián)，當(dāng)其中某一個電阻阻值增大時，總電阻就是變大的給原來的電路再串聯(lián)一個電阻時， 總電阻會變大， 而當(dāng)給原來的電路并聯(lián)一電阻時， 總電阻將變小2uu22公式 r i ，p r只能適用于純電阻電路，而q irt 能計算任何電路的焦耳熱3電流表改裝成電壓表的原理是串聯(lián)電路的分壓作用，電流表改裝成電壓表后rg、ig 、ug 均不變【核心考點突破】例 1 3.8 10 3 m解析 設(shè)所需碳棒的長度為

17、 l1，電阻率為 1，電阻溫度系數(shù)為 1；銅棒的長度為 l2，電阻率為 2，電阻溫度系數(shù)為 2. 由題意，得 1 10(1 1t) 2 20(1 2t) 式中 10 、 20 分別為碳和銅在0 時的電阻率設(shè)碳棒的電阻為r1，銅棒的電阻為r2. 根據(jù)電阻定律有l(wèi)1r1 1 sl2r2 2 s其中 s 為碳棒和銅棒的橫截面積碳棒與銅棒連接成的導(dǎo)體的總電阻和總長度分別為r r1 r2l0 l1 l2式中 l01.0 m由得l1l2 l l101 1202 2r 10 s 20 sst 要使 r不隨 t 變化，式中t 的系數(shù)必須為零，即 10 1l1 20 2l2 0 20 2由兩式，有l(wèi) l 1 0

18、120210代入數(shù)據(jù)得 l13.8 10 3 m 規(guī)范思維 電阻的串并聯(lián)和電阻定律可以以不同形式的題目出現(xiàn)，但是問題的本質(zhì)仍用心愛心專心10然是基本公式和基本原理； 本題的解題關(guān)鍵是依據(jù)電阻定律寫出兩電阻的表達式及根據(jù)串聯(lián)電路特點寫出總電阻的表達式例 2 (1)272 w(2)1(3)16 w解析(1) 電爐子為純電阻，由歐姆定律得：u12r i 1 6 2 其發(fā)熱功率為：pr ui 1126 w 72 w.(2) 電動機為非純電阻，由能量守恒定律得：2ui 2 i 2rmp 輸出ui 2 p輸出125 35所以： rmi 22 52 1 .(3) 電解槽為非純電阻，由能量守恒定律得：p 化

19、ui 3 i23 r a所以 p 化 (12 4 422) w 16 w. 規(guī)范思維 分析電路時， 一定要先分析電路中的用電器是否為純電阻，然后根據(jù)具體情況選用適當(dāng)?shù)墓皆诜羌冸娮桦娐分?，如電動機，電解槽均為非純電阻電路， 它們的電功大于電熱，此時電功率只能用公式 p ui 來進行計算；并且在非純電阻電路中，歐姆定律同樣不能適用p 1.8例 3b 燈泡的工作電流 i u 6a 0.3 au 9 61此時 ac間電阻 r1 i 0.3 10 故 cb間電阻 r2 r r1 20，故 b 選項正確 例 4 c 6 如圖所示7.510.0解析改裝電壓表需根據(jù)電壓表內(nèi)阻計算分壓電阻的電阻值，表的內(nèi)阻是

20、定值且量程擴大3 倍即為改裝的電壓表，故應(yīng)選c，要將量程為3 v ，內(nèi)阻 3 k 的電壓表改裝為量程為 9v 的電壓表，串聯(lián)分壓電阻的阻值為9 v 3 v 6 k .r 6 0003 v310 3 電路原理圖如圖所示根據(jù)閉合電路歐姆定律知3ue 3u r r將 u1 1.5 v ， r1 15.0 及 u2 2.00 v ， r2 40.0 分別代入上式聯(lián)立解方程組得e 7.5 v ， r 10.0 . 針對訓(xùn)練 1 ac2.ad用心愛心專心113c 根據(jù) pu2知 r u2，按題目已知papb，則 rarb. 對于 a、b 電路， b 的電壓大于rpa 的電壓， b 燈將燒毀，兩燈不能正常發(fā)

21、光，故本題a、 b 均錯c電路中通過變阻器調(diào)節(jié)，可使左右兩部分電阻相等，即均在110 v 額定電壓下工作而正常發(fā)光， p 總 2pa 200 w.d 電路中若通過變阻器調(diào)節(jié)，左右兩部分電阻也可能相等，保證a、b 兩燈均在 110 v下工作而正常發(fā)光，易知p總 2(p p ) 280 w，故 c 對， d 錯 ab4 b 大量程電流表是小量程電流表并聯(lián)一適當(dāng)小的分流電阻改裝而成的當(dāng)a 、 a12并聯(lián)時，由于 a1、 a2 的電阻不同，通過a1、 a2 的電流不等， a1、 a2 的示數(shù)不同，但通過每個小量程電流表的電流相同，故指針偏角相同，a 錯， b 對當(dāng) a 、 a 串聯(lián)時，通過a 、a 的

22、1212電流相同，故示數(shù)相同，但a1、a2 的量程不同，故指針偏角不同，c、 d均錯 思想方法總結(jié)1在有關(guān)電路問題的分析計算時，首先判斷是純電阻電路還是非純電阻電路；其次要明確各電阻及用電器的串并聯(lián)關(guān)系， 再結(jié)合串并聯(lián)電路的特點及電流、 電壓分配規(guī)律和歐姆定律列式計算需要注意的是對于含有電動機、 電解槽等非純電阻電路， 要善于從能的轉(zhuǎn)化與守恒定律尋找突破口，利用“電功電熱其他能量”關(guān)系求解2用電器正常工作的條件：(1) 用電器兩端的實際電壓等于其額定電壓(2) 用電器中的實際電流等于其額定電流(3) 用電器的實際電功率等于其額定功率如果以上三個條件中的任何一個得到滿足，其余兩個條件必定同時滿足

23、3電表改裝注意的問題：(1) 小量程的電流表 ( 表頭 ) 的三個參量：內(nèi)阻 rg、滿偏電流 ig 、滿偏電壓 ug，它們的關(guān)系是 ug igrg.(2) 電壓表和電流表的改裝：當(dāng)把電流表g改裝成量程為 u 的電壓表時，應(yīng)當(dāng)串聯(lián)一個電阻 r，該電阻起分壓作用，與三個參數(shù)間的關(guān)系為：u ig(rg r)；當(dāng)把電流表g改裝成量程為 i 的電流表 ( 也叫安培表 ) 時，應(yīng)當(dāng)并聯(lián)一個電阻，該電阻起分流作用，與三個參數(shù)間igrg的關(guān)系為： i ig r .【課時效果檢測】1 c2.b3.a4 (1)igrg(2)49.549.0i igigrg解析(1) 根據(jù)并聯(lián)電路的特點，有igrg (i ig)rp ，所以 rpi ig .(2) 表的分度值為 1 ma，根據(jù)電流的讀數(shù)等于格子數(shù)分度值，得電流表的讀數(shù)為49.5 ma.根據(jù)并聯(lián)電路的特點有igrg (i ig)rp 設(shè)當(dāng)通過表的電流為49.5 ma時，通過表頭的電流為 ig ，則有 ig rg(i ig )rpigi ig表的示數(shù) i 49.5 ma 時，流過表的電流 ig 得ig i ig ，所以當(dāng)用心愛心專心12i a，所以流過 rp 的電流 ip i ig 49.0 ma.ig 495i5 c 無論燈泡控制開關(guān)是否閉合，只要電源開關(guān)閉合，風(fēng)扇即開始工作，符合該要求的是 c 選項的電路 6 c