电路与电能--电能　能量守恒定律-高考物理一轮复习考点（原卷版）.docx

考点29电路与电能--电能　能量守恒定律新课程标准1.会使用多用电表2．理解闭合电路欧姆定律会测量电源的电动势和内阻3．能分析和解决家庭电路中的简单问题，能将安全用电和节约用电的知识应用于生活实际命题特点1.命题分析：高考对本专题的考查，主要围绕电路展开，涉及电路的计算、故障判断和动态变化分析．2．趋势分析：试题考法灵活多变，对实验综合能力要求较高，学生应予以高度重视，尤其是对电路设计、联系实际的创新实验及欧姆表的应用．试题情境生活实践类在日常生产生活和科技方面的主要试题情境有电表的原理与应用等，涉及这类情境的题目往往考查纯电阻电路和非纯电阻电路的分析与计算、电路故障的分析与判断等学习探究类学习探索类涉及的主要试题情境是电学实验问题，包括实验原理的创新、实验器材的选择、实验电路的设计、实验数据的处理和实验误差的分析等问题．考向一 电路的动态分析考向二　电源的功率和效率考向三 对电源U－I图线的理解和应用考向四　含电容器和二极管电路的分析 考向一 电路的动态分析一、电源　闭合电路的欧姆定律1．电源(1)电动势①定义：非静电力所做的功与所移动的电荷量之比②计算：在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功，E＝。

2)内阻：电源内部也存在电阻，内电路的电阻叫内阻2．闭合电路的欧姆定律(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＝(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＋Ir②功率表达式：IE＝IU＋I2r3．路端电压与负载的关系(1)一般情况：U＝IR＝·R＝，当R增大时，U增大2)特殊情况①当外电路断路时，I＝0，U＝E②当外电路短路时，I短＝，U＝0二、动态电路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．判定总电阻变化情况的规律(1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时，电路的总电阻一定增大(或减小)2)若开关的通、断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增大；若开关的通、断使并联的支路增多时，电路的总电阻减小3)在如图甲所示分压电路中，滑动变阻器可视为由两段电阻构成，其中一段R并与用电器并联，另一段R串与并联部分串联A、B两端的总电阻与R串的变化趋势一致　(4)在一个定值电阻R和一个可变电阻R0组成的如图乙所示的电路中，若R0≥R，则当两个并联支路的电阻值相等时，a、b两端的总电阻最大；若R0

即“阻差小，总阻大；阻差大，总阻小”3.电路动态分析的两种方法(1)程序法：电路结构的变化→R的变化→R总的变化→I总的变化→U端的变化→固定支路→变化支路2)极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论3)结论法——“串反并同”①所谓“串反”，即某一电阻增大(或减小)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(或增大)②所谓“并同”，即某一电阻增大(或减小)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(或减小)三、电路故障分析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用电器或电阻两端电压为零2.检测方法(1)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2)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运用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程3)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，表示该处短路在运用欧姆表检测时，被检测元件应从电路中拆下来。

4)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典例1】　(2022·贵州遵义调研)如图所示电路，电源内阻不可忽略，电表均为理想电表开关S闭合后，在滑动变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中( )A．电压表与电流表的示数都减小B．电压表与电流表的示数都增大C．电压表的示数增大，电流表的示数减小D．电压表的示数减小，电流表的示数增大【答案】A【解析】滑动变阻器R0的滑动端向下滑动时，R0接入电路的有效电阻减小，R外减小，由I＝可知I增大，由U内＝Ir可知U内增大，由E＝U内＋U外可知U外减小，故电压表示数减小由U1＝IR1可知U1增大，由U外＝U1＋U2可知U2减小，由I2＝可知电流表示数减小，故A项正确典例2】如图所示电路中，由于某处出现了故障，导致电路中的A、B两灯变亮，C、D两灯变暗，故障的原因可能是(　　)A.R1短路 　　 B.R2断路C.R2短路 　　 D.R3短路【答案】　D【解析】A灯在干路上，A灯变亮，说明电路中总电流变大，由闭合电路欧姆定律可知电路的外电阻减小，这就说明电路中只会出现短路而不会出现断路，选项B错误；因为短路部分的电阻变小，分压作用减小，与其并联的用电器两端的电压减小，C、D两灯变暗，A、B两灯变亮，这说明发生短路的电阻与C、D两灯是并联的，而与A、B两灯是串联的。

观察电路中电阻的连接形式，只有R3短路符合条件，故选项A、C错误，D正确练习1、(多选)(2022·江苏第一次调研)智能屏幕的光线过强会对眼睛有害，因此都有一项可以调节屏幕亮度的功能，该功能既可以自动调节，也可以手动调节某兴趣小组为了模拟该功能，设计了如图所示的电路，已知光敏电阻的阻值随光照的增强而减小闭合开关，下列说法正确的是( )A．仅光照变强，小灯泡变亮 B．仅光照变弱，小灯泡变亮C．仅将滑片向a端滑动，小灯泡变亮 D．仅将滑片向b端滑动，小灯泡变亮【答案】AC【解析】仅光照变强，光敏电阻的阻值变小，则电路中总电阻变小，由闭合电路欧姆定律可知总电流增大，灯泡的功率变大，灯泡变亮，A项正确；同理分析，仅光照变弱，灯泡变暗，B项错误；仅将滑片向a端滑动，滑动变阻器接入电路的有效阻值变小，则总电阻变小，总电流增大，灯泡的功率变大，灯泡变亮，C项正确；同理分析，仅将滑片向b端滑动，灯泡变暗，D项错误练习2、如图所示电路，当滑动变阻器R1的滑片向上滑动时，下列说法正确的是(　　)A．R2的功率增大 B．R3两端的电压减小C．电流表的示数变大 D．R1的电流增大【答案】C【解析】当滑动变阻器R1的滑片向上滑动时，其接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，则干路电流I减小，路端电压U增大，R3两端的电压等于路端电压，则R3两端的电压增大，通过R3的电流I3增大，通过R2的电流I2＝I－I3，I减小，I3增大，则I2减小，故R2的功率减小，电压U2也减小；R1、R4的并联电压U并＝U－U2，U增大，U2减小，则U并增大，故通过电流表的电流IA增大，电流表的示数变大，通过R1的电流I1＝I2－IA，I2减小，IA增大，则I1减小，故只有C正确。

巧学妙记】电路动态分析的一般步骤(1)弄清局部电路变化所引起的局部电路电阻的变化2)根据局部电路电阻的变化，确定整个电路的外电阻如何变化3)根据闭合电路欧姆定律I总＝，确定电路总电流如何变化4)由U内＝I总r确定电源内电压如何变化5)由U＝E－U内确定路端电压如何变化6)确定支路两端的电压及通过各支路的电流如何变化考向二　电源的功率和效率一、电路中的功率1．电源的总功率(1)任意电路：P总＝IE＝IU外＋IU内＝P出＋P内2)纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝2．电源内部消耗的功率P内＝I2r＝IU内＝P总－P出3．电源的输出功率(1)任意电路：P出＝IU＝IE－I2r＝P总－P内2)纯电阻电路：P出＝I2R＝＝3)纯电阻电路中输出功率随R的变化关系在纯电阻外电路中，电源的输出功率P出＝I2R＝，作出P出­R图像，如图所示由P出与外电阻R的关系图像可知：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＜r时，随着R的增大输出功率越来越大④当P出＜Pm时，每个输出功率对应两个外电阻R1和R2，且R1R2＝r2典例3】如图甲所示电路中，R为电阻箱，电源的电动势为E，内阻为r。

图乙为电源的输出功率P与电流表示数I的关系图像，其中功率P0分别对应电流I1、I2，外电阻R1、R2下列说法中正确的是(　　)A．I1＋I2> B．I1＋I2＝C.> D．<【答案】　B【解析】由闭合电路欧姆定律得U＝E－Ir，则电源的输出功率为P＝UI＝EI－I2r，故EI1－Ir＝EI2－Ir，整理得I1＋I2＝，A错误，B正确；根据电功率表达式P0＝IR1＝IR2，且I＝，则有：R1＝R2，整理得＝，C、D错误典例4】如图所示，已知电源的内阻为r，外电路的固定电阻R0＝r，可变电阻Rx的总电阻为2r，在Rx的滑动触头从A端滑向B端的过程中(　　)A．Rx消耗的功率变小 B．电源输出的功率减小C．电源内部消耗的功率减小 D．R0消耗的功率减小【答案】A【解析】当外电阻与电源内阻相等时电源的输出功率最大；将R0等效为电源的内阻，则电源的等效内阻为2r，当Rx的阻值为2r时，Rx消耗的功率最大；在Rx的滑动触头从A端滑向B端的过程中，电阻Rx从2r减小到零，则Rx消耗的功率变小，A正确Rx的滑动触头从A端滑向B端的过程中，外电路电阻从3r减小到r，则电源的输出功率逐渐变大，B错误。

Rx的滑动触头从A端滑向B端的过程中，总电阻逐渐减小，则电流逐渐变大，则根据P＝I2R可知，电源内部消耗的功率以及R0消耗的功率均变大，C、D错误练习3、(2022·北京海淀区一模)如图所示的电路中，已知电源电动势为E，内阻为r闭合开关，调节滑动变阻器R的滑片的位置，可以改变外电路的电阻，电压表的示数U、电流表的示数I、电源的总功率P都将随之改变以下四幅图中能正确反映P－I、P－U关系的是(　　)【答案】C解析】根据电源的总功率为P＝IE可知P－I图象是过原点倾斜的直线，A、B错误；根据电源的总功率为P＝IE＝E＝－U，则P－U图象是倾斜的直线，C正确，D错误练习4、 (多选)如图所示，电源电动势E＝6 V，小灯泡L的规格为“3 V　0.9 W”，开关S接1，当滑动变阻器调到R＝8 Ω时，小灯泡L正常发光，现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作，已知电动机的线圈电阻R0＝2 Ω则(　　)A．电源内阻为2 ΩB．电动机正常工作的电压为3 VC．电动机输出的机械功率为0.54 W，其效率为75%D．电源的效率约为75%【答案】AC【解析】小灯泡正常发光时的电阻RL＝＝10 Ω，流过小灯泡的电流I＝＝0.3 A，当开关S接1时，R总＝＝20 Ω，电源内阻r＝R总－RL－R＝2 Ω，选项A正确；当开关S接2时，灯泡正常发光，电路中的电流与开关S接1时的电流相同，所以电动机的正常工作电压U机＝E－I(RL＋r)＝2.4 V，选项B错误；电动机的输入功率P入＝U机I＝0.72 W，而它的热功率P热＝I2R0＝0.18 W，则它输出的机械功率。