2022版高考物理一輪復(fù)習(xí)第8章恒定電流第2節(jié)電路閉合電路的歐姆定律教案

1、第2節(jié)電路閉合電路的歐姆定律一、電路的串聯(lián)、并聯(lián)串聯(lián)并聯(lián)電流ii1i2inii1i2in電壓uu1u2unuu1u2un電阻rr1r2rn功率分配p1r1p2r2pnrn二、電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻1電動(dòng)勢(1)定義：電動(dòng)勢在數(shù)值上等于非靜電力把1 c的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功。(2)表達(dá)式：e。(3)物理意義：反映了電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小。2內(nèi)阻：電源內(nèi)部導(dǎo)體的電阻。三、閉合電路歐姆定律1內(nèi)容閉合電路的電流跟電源的電動(dòng)勢成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。2公式(1)i。(只適用于純電阻電路)(2)eu內(nèi)u外。(適用于任何電路)3路端電壓u與電流i的關(guān)系(1)關(guān)系式

2、：ueir。(適用于任何電路)(2)u­i圖象當(dāng)電路斷路即i0時(shí)，縱軸的截距為電源電動(dòng)勢。當(dāng)外電路電壓為u0時(shí)，橫軸的截距為短路電流。圖線的斜率的絕對值為電源的內(nèi)阻。一、思考辨析(正確的畫“”，錯(cuò)誤的畫“×”)1電路中某電阻的阻值最大，該電阻的功率不一定最大。()2電動(dòng)勢就是電源兩極間的電壓。(×)3閉合電路中外電阻越大，路端電壓越大。()4在閉合電路中，外電阻越大，電源的輸出功率越大。(×)5電源的輸出功率越大，電源的效率越高。(×)二、走進(jìn)教材1(人教版選修31p63t1改編)一個(gè)電源接8 電阻時(shí)，通過電源的電流為0.15 a，接13 電阻

3、時(shí)，通過電源的電流為0.10 a，則電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻分別為()a2 v1.5 b1.5 v2 c2 v2 d1.5 v1.5 答案b2(人教版選修31p52t2改編)(多選)用電壓表、電流表測量導(dǎo)體電阻的兩種電路圖如圖。圖中電壓表的內(nèi)阻為1 k，電流表內(nèi)阻為0.1 ，被測導(dǎo)體r的真實(shí)電阻為87.4 。測量時(shí)，把電壓表讀數(shù)和電流表讀數(shù)的比值作為電阻的測量值。如果不考慮實(shí)驗(yàn)操作中的偶然誤差，按甲、乙兩種電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到的電阻測量值是()甲乙a甲圖的測量值是87.4 b甲圖的測量值是80.4 c乙圖的測量值是87.5 d乙圖的測量值是87.4 bc由題圖可知，甲圖采用的是電流表外接法測電阻，測量

4、值為電壓表與電阻r并聯(lián)的阻值，為80.4 。乙圖是電流表內(nèi)接法測電阻，測量值是電流表與電阻r串聯(lián)的阻值，為rra87.5 。故b、c正確。3(人教版選修31p52t4改編)如圖是有兩個(gè)量程的電壓表，當(dāng)使用a、b兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，量程為010 v，當(dāng)使用a、c兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，量程為0100 v。已知電流表的內(nèi)阻rg為500 ，滿偏電流ig為1 ma，則電阻r1、r2的值是()a9 500 90 000 b90 000 9 500 c9 500 9 000 d9 000 9 500 a接a、b時(shí)，由串聯(lián)電路特點(diǎn)有r總r1rg，得r1rg9 500 。接a、c時(shí)，同理有r總r1r2rg，得r2rgr190 0

5、00 。 電路的串聯(lián)和并聯(lián)1.電阻r1和r2分別標(biāo)有“2 1.0 a”和“4 0.5 a”，將它們串聯(lián)后接入電路中，如圖所示，則此電路中允許消耗的最大功率為()a1.5 wb3.0 w c5.0 wd6.0 wa由題意可知，兩電阻串聯(lián)后能通過的最大電流為i0.5 a，則電路允許消耗的最大電功率為pi2(r1r2)1.5 w，a正確。2.(多選)一個(gè)t形電路如圖所示，電路中的電阻r110 ，r2120 ，r340 ，另有一測試電源電動(dòng)勢為100 v，內(nèi)阻忽略不計(jì)。則()a當(dāng)c、d端短路時(shí)，a、b之間的等效電阻是40 b當(dāng)a、b端短路時(shí)，c、d之間的等效電阻是40 c當(dāng)a、b兩端接通測試電源時(shí)，c

6、、d兩端的電壓為80 vd當(dāng)c、d兩端接通測試電源時(shí)，a、b兩端的電壓為80 vac當(dāng)cd端短路時(shí)，r2與r3并聯(lián)，總電阻為30 ，后與r1串聯(lián)，a、b間等效電阻為40 ，a項(xiàng)正確；當(dāng)a、b端短路時(shí)，r1與r3并聯(lián)，總電阻為8 ，后與r2串聯(lián)，c、d間等效電阻為128 ，b項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)a、b兩端接通測試電源時(shí)，電阻r2未接入電路，c、d兩端的電壓即為r3兩端的電壓，為ucd×100 v80 v，c項(xiàng)正確；當(dāng)c、d兩端接通測試電源時(shí)，電阻r1未接入電路，a、b兩端的電壓即為r3兩端的電壓，為uab×100 v25 v，d項(xiàng)錯(cuò)誤。3.某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)轉(zhuǎn)向燈電路如圖所示，其中l(wèi)為指

7、示燈，l1、l2分別為左、右轉(zhuǎn)向燈，s為單刀雙擲開關(guān)，e為電源，規(guī)格已在圖中標(biāo)出。當(dāng)s置于位置2時(shí)，以下判斷正確的是()al的功率小于額定功率bl1正常發(fā)光，其功率等于額定功率cl2正常發(fā)光，其功率等于額定功率d含l支路的總功率較另一支路的大as置于位置2，因l與l1串聯(lián)后接在電源兩端，而兩燈的額定電壓均為6 v，故l、l1兩燈功率一定小于額定功率，l1不能正常發(fā)光，故a正確，b錯(cuò)誤；因電源電動(dòng)勢為6 v，且電源有內(nèi)電阻，故電源的輸出電壓一定小于6 v，l2的功率要小于額定功率，故c錯(cuò)誤；因兩并聯(lián)支路兩端電壓相等，由p可知，含l支路的電阻要大，故該支路總功率比另一支路要小，故d錯(cuò)誤。串、并聯(lián)電

8、路的四個(gè)有用的結(jié)論(1)串聯(lián)電路的總電阻大于電路中的任意一個(gè)電阻，串聯(lián)電阻的個(gè)數(shù)增多時(shí)，總電阻增大。(2)并聯(lián)電路的總電阻小于任意支路的電阻，并聯(lián)支路增多時(shí)，總電阻減小。(3)不論串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，只要某個(gè)電阻增大，總電阻就增大，反之則減小。(4)不論串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，電路消耗的總功率等于各電阻消耗的電功率之和。 直流電路的動(dòng)態(tài)分析1判定總電阻變化情況的規(guī)律(1)當(dāng)外電路的任何一個(gè)電阻增大(或減小)時(shí)，電路的總電阻一定增大(或減小)。(2)若開關(guān)的通、斷使串聯(lián)的用電器增多時(shí)，電路的總電阻增大；若開關(guān)的通、斷使并聯(lián)的支路增多時(shí)，電路的總電阻減小。(3)在如圖所示的分壓電路中，滑動(dòng)變阻器可

9、視為由兩段電阻構(gòu)成，其中一段r并與用電器并聯(lián)，另一段r串與并聯(lián)部分串聯(lián)。a、b兩端的總電阻與r串的變化趨勢一致。2電路動(dòng)態(tài)分析問題常用的“三法”(1)程序判斷法：遵循“局部整體部分”的思路，按以下步驟分析：(2)“串反并同”結(jié)論法(應(yīng)用條件：電源內(nèi)阻不為零)所謂“串反”，即某一電阻增大時(shí)，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小，反之則增大。所謂“并同”，即某一電阻增大時(shí)，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大，反之則減小。即：r(3)極限法：即因滑動(dòng)變阻器滑片滑動(dòng)引起的電路變化問題，可將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端分別滑至兩個(gè)極端去討論。(一題多解)(多選)在如圖

10、所示的電路中，電源的負(fù)極接地，其電動(dòng)勢為e、內(nèi)電阻為r，r1、r2為定值電阻，r3為滑動(dòng)變阻器，c為電容器，a、v分別為理想電流表和電壓表。在滑動(dòng)變阻器的滑片p自a端向b端滑動(dòng)的過程中，下列說法正確的是()a電壓表示數(shù)減小b電流表示數(shù)增大c電容器c所帶電荷量增多da點(diǎn)的電勢降低bd法一程序法滑片p由a端向b端滑動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值減小，則電路總電阻減小，總電流增大，電阻r1兩端電壓增大，電壓表v示數(shù)變大，a錯(cuò)誤；電阻r2兩端的電壓u2ei總(r1r)，i總增大，則u2減小，i2，故i2減小，電流表a的示數(shù)iai總i2增大，b正確；由于電容器兩端的電壓ucu2減小，由qcuc知電容器所帶

11、電荷量q減少，c錯(cuò)誤；uababau2，故a降低，d正確。法二極限法若將滑片p滑至b點(diǎn)，則r30，ab0，d正確；r2兩端電壓為零，則電容器c兩端電壓也為零，電容器所帶電荷量q0，c錯(cuò)誤；當(dāng)r30時(shí)，電路總電阻最小，總電流最大，r1兩端電壓最大，故a錯(cuò)誤；由于iai1i2，此時(shí)i1最大，i20最小，故ia最大，b正確。1分析動(dòng)態(tài)變化問題的“兩公式、兩關(guān)系”(1)兩個(gè)公式：閉合電路歐姆定律euir(e、r不變)和部分電路歐姆定律uir。(2)兩個(gè)關(guān)系：外電壓等于外電路上串聯(lián)各部分電壓之和；總電流等于各支路電流之和。2分析含電容器電路應(yīng)注意以下兩點(diǎn)(1)把電容器當(dāng)成斷路簡化電路圖，按照電路動(dòng)態(tài)分析

12、的基本方法來分析各部分電路電壓與電流的變化。(2)電路穩(wěn)定時(shí)，找到與電容器并聯(lián)的電阻，而電容器的電壓等于與之并聯(lián)的電阻兩端的電壓。電阻變化引起的動(dòng)態(tài)分析1(2020·上海市嘉定區(qū)質(zhì)量調(diào)研)如圖所示電路，在滑動(dòng)變阻器的滑片p向上端a滑動(dòng)過程中，電壓表、電流表的示數(shù)變化情況為()a兩電表示數(shù)都增大b兩電表示數(shù)都減小c電壓表示數(shù)減小，電流表示數(shù)增大d電壓表示數(shù)增大，電流表示數(shù)減小d當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片p向a端滑動(dòng)時(shí)，接入電路的電阻增大，與r2并聯(lián)的電阻增大，外電路總電阻r總增大，總電流i減小，則電壓表的示數(shù)uvei(rr1)，則uv增大；流過r2的電流i2增大，電流表的讀數(shù)為iaii2，則電

13、流表示數(shù)減小，故a、b、c錯(cuò)誤，d正確。電鍵通斷引起的動(dòng)態(tài)分析2.(2020·安徽“江南”十校聯(lián)考)如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢為e，內(nèi)阻為r，l1和l2為相同的燈泡，每個(gè)燈泡的電阻和定值電阻的阻值均為r，電壓表為理想電表，s為單刀雙擲開關(guān)，當(dāng)開關(guān)由1位置打到2位置時(shí)，下列說法中正確的是()a電壓表讀數(shù)將變小bl1亮度不變，l2將變暗cl1將變亮，l2將變暗d電源內(nèi)阻的發(fā)熱功率將變小a開關(guān)在位置1時(shí)，外電路總電阻r總r，電壓表示數(shù)uee，同理，每個(gè)燈泡兩端的電壓u1u2e，電源內(nèi)阻的發(fā)熱功率為p熱；開關(guān)在位置2時(shí)，外電路總電阻r總r，電壓表示數(shù)uee，燈泡l1的電壓u1e，l2的電壓

14、u2e，電源內(nèi)阻的發(fā)熱功率為p熱。綜上所述，電壓表讀數(shù)變小，故a正確；l1亮度不變，l2將變亮，故b、c錯(cuò)誤；電源內(nèi)阻的發(fā)熱功率將變大，故d錯(cuò)誤。含容電路的動(dòng)態(tài)分析3.(多選)如圖所示電路中，電源內(nèi)阻不計(jì)，三個(gè)小燈泡完全相同且外電路變化時(shí)每個(gè)燈泡兩端的電壓都不會(huì)超過其額定電壓，開始時(shí)只有s1閉合，當(dāng)s2也閉合后，下列說法中正確的是()a燈泡l1變亮b燈泡l2變亮c電容器c的電荷量增加d閉合s2瞬間流過電流表的電流方向自右向左ad根據(jù)電路可知，s1閉合、s2斷開時(shí)，l1、l2串聯(lián)，則兩燈一樣亮，因l3與電容器串聯(lián)后接到電源兩端，則l3不亮，電容器兩端電壓等于電源電動(dòng)勢e；當(dāng)s2也閉合后，電路總阻

15、值變小，流過l1的電流變大，l1兩端電壓變大，l2兩端電壓變小，則燈l1變亮，l2變暗；因電容器此時(shí)與燈l1并聯(lián)，則電容器兩端電壓變小，電容器上的電荷量變少，電容器對外放電，又知電容器左極板與電源正極相連，帶正電，則閉合s2瞬間流過電流表的電流方向自右向左，綜上所述，選項(xiàng)b、c錯(cuò)誤，a、d正確。電路的故障分析4.如圖所示的電路中，閉合開關(guān)s后，發(fā)現(xiàn)兩燈都不亮，電流表指針幾乎指在“0”刻度線不動(dòng)，電壓表指針則有明顯偏轉(zhuǎn)，該電路中故障可能是()a電流表壞了，或開關(guān)s接觸不良b燈泡l1的燈絲斷了，或l1的燈泡與燈座接觸不良c兩個(gè)燈泡的燈絲都燒斷了d從a點(diǎn)開始，經(jīng)過燈泡l2到b點(diǎn)的這一段電路中有斷路d

16、若電流表壞了，斷路時(shí)兩表均沒有示數(shù)，不符合題意，a錯(cuò)誤；燈l1斷路，兩表均無示數(shù)，不符合題意，b、c錯(cuò)誤；若從a點(diǎn)開始，經(jīng)過燈泡l2到b點(diǎn)的這一段電路中有斷路，電壓表串聯(lián)接入電路，電壓表電阻較大，電路中電流幾乎為零，兩燈均不亮，符合題意，d正確。 電源的功率和效率1電源的功率及效率電源總功率任意電路：p總eip出p內(nèi)純電阻電路：p總i2(rr)電源內(nèi)部消耗的功率p內(nèi)i2rp總p出電源的輸出功率任意電路：p出uip總p內(nèi)純電阻電路：p出i2r電源的效率任意電路：×100%×100%純電阻電路：×100%2.純電阻電路中電源的輸出功率p出與外電阻r的關(guān)系(1)表達(dá)式：

17、p出i2r(2)關(guān)系圖象根據(jù)如圖所示圖象可知：隨著外電阻的增大，輸出功率先增大后減小，即：當(dāng)rr時(shí)，輸出功率最大，為pm。p出<pm時(shí)，每個(gè)輸出功率對應(yīng)兩個(gè)不同的外電阻r1和r2，且滿足r1r2r2，因此需要注意題目可能出現(xiàn)多解的情況。(一題多變)如圖所示，已知電源電動(dòng)勢e6 v，內(nèi)阻r1 ，保護(hù)電阻r00.5 ，求：當(dāng)電阻箱r讀數(shù)為多少時(shí)，保護(hù)電阻r0消耗的電功率最大，并求這個(gè)最大值。解析保護(hù)電阻消耗的電功率為p0，因r0和r是常量，而r是變量，所以r最小時(shí)，p0最大，即r0時(shí)，p0max w8 w。答案08 w考法拓展1在典例示法中，條件不變，求當(dāng)電阻箱r讀數(shù)為多少時(shí)，電阻箱r消耗的

18、功率pr最大，并求這個(gè)最大值。解析這時(shí)要把保護(hù)電阻r0與電源內(nèi)阻r算在一起，據(jù)以上結(jié)論，當(dāng)rr0r，即r1 0.5 1.5 時(shí)，電阻箱r消耗的功率最大，prmax w6 w。答案1.5 6 w考法拓展2在典例示法中，若電阻箱r的最大值為3 ，r05 ，求：當(dāng)電阻箱r讀數(shù)為多少時(shí)，電阻箱r的功率最大，并求這個(gè)最大值。解析把r05 當(dāng)作電源內(nèi)阻的一部分，則等效電源內(nèi)阻r等為6 ，而電阻箱r的最大值為3 ，小于6 ，由pr，可知不能滿足rr等，所以當(dāng)電阻箱r的電阻取3 時(shí)，r消耗功率最大，最大值為：pr w。答案3 w考法拓展3典例示法中條件不變，求電源的最大輸出功率。解析由電功率公式p出r外，當(dāng)r

19、外r時(shí)，p出最大，即rrr00.5 時(shí)，p出max w9 w。答案9 w考法拓展4如圖所示，電源電動(dòng)勢e2 v，內(nèi)阻r1 ，電阻r02 ，可變電阻的阻值范圍為010 。求可變電阻為多大時(shí)，r上消耗的功率最大，最大值為多少？解析法一pr，根據(jù)閉合電路的歐姆定律，路端電壓ue·，所以pr，代入數(shù)據(jù)整理得pr，當(dāng)r 時(shí)，r上消耗的功率最大，prmax w。法二采用等效電源法分析，把定值電阻等效到電源的內(nèi)部，即把電源和定值電阻看作電動(dòng)勢為ee，內(nèi)阻為r的電源，當(dāng)rr時(shí)，電源對外電路r的輸出功率最大prmax。把數(shù)值代入各式得：e等ee v；r等r 。所以prmax w。答案 w解決最大功率問

20、題的兩點(diǎn)注意(1)解決最大功率問題時(shí)，要弄清是定值電阻還是可變電阻的最大功率，定值電阻的最大功率用pi2r分析，可變電阻的最大功率用等效電源法求解。(2)電源輸出功率最大時(shí)，效率不是最大，只有50%。1.(多選)如圖所示，r1為定值電阻，r2為可變電阻，e為電源電動(dòng)勢，r為電源內(nèi)電阻，以下說法中正確的是()a當(dāng)r2r1r時(shí)，r2獲得最大功率b當(dāng)r1r2r時(shí)，r1獲得最大功率c當(dāng)r20時(shí)，r1獲得最大功率d當(dāng)r20時(shí)，電源的輸出功率最大ac在討論r2的電功率時(shí)，可將r1視為電源內(nèi)阻的一部分，即將原電路等效為外電阻r2與電動(dòng)勢為e、內(nèi)阻為r1r的電源(等效電源)連成的閉合電路(如圖所示)，r2的電

21、功率是等效電源的輸出功率。顯然當(dāng)r2r1r時(shí)，r2獲得的電功率最大，故a項(xiàng)正確；討論r1的電功率時(shí)，由于r1為定值，根據(jù)pi2r知，電路中電流越大，r1上的電功率就越大(p1i2r1)，所以，當(dāng)r20時(shí)，r1獲得的電功率最大，故b項(xiàng)錯(cuò)誤，c項(xiàng)正確；討論電源的輸出功率時(shí)，r1r2為外電阻，內(nèi)電阻r恒定，由于題目沒有給出r1和r的具體數(shù)值，所以當(dāng)r20時(shí)，電源輸出功率不一定最大，故d項(xiàng)錯(cuò)誤。2.將一電源與一電阻箱連接成閉合回路，測得電阻箱所消耗功率p與電阻箱讀數(shù)r變化的曲線如圖所示，由此可知()a電源最大輸出功率可能大于45 wb電源內(nèi)阻一定等于5 c電源電動(dòng)勢為45 vd電阻箱所消耗功率p最大時(shí)

22、，電源效率大于50%b由于題述將一電源與一電阻箱連接成閉合回路，電阻箱所消耗功率p等于電源輸出功率。 由電阻箱所消耗功率p與電阻箱讀數(shù)r變化的曲線可知，電阻箱所消耗功率p最大為45 w，所以電源最大輸出功率為45 w，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；由電源輸出功率最大的條件可知，電源輸出功率最大時(shí)，外電路電阻等于電源內(nèi)阻，所以電源內(nèi)阻一定等于5 ，選項(xiàng)b正確；由電阻箱所消耗功率p最大值為45 w可知，此時(shí)電阻箱讀數(shù)為r5 ，電流i3 a，電源電動(dòng)勢ei(rr)30 v，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；電阻箱所消耗功率p最大時(shí)，電源效率為50%，選項(xiàng)d錯(cuò)誤。 電源與電阻u­i圖象的比較及應(yīng)用1.(多選)如圖所示是某電源的路端

23、電壓與電流的關(guān)系圖象，下列結(jié)論正確的是()a電源的電動(dòng)勢為6.0 vb電源的內(nèi)阻為12 c電源的短路電流為0.5 ad電流為0.3 a時(shí)的外電阻是18 ad雖然該電源的u­i圖象的縱軸坐標(biāo)不是從0開始的，但縱軸上的截距仍為電源的電動(dòng)勢，即e6.0 v，橫軸上的截距0.5 a不是電源的短路電流，故內(nèi)阻應(yīng)按斜率的絕對值計(jì)算，即r 2 。由閉合電路歐姆定律可得電流i0.3 a時(shí)，外電阻rr18 。故選項(xiàng)a、d正確。2.(多選)如圖所示，a、b分別是一電源和一小燈泡的u­i圖線，圖線a與縱、橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(0，u1)和(i1,0)，兩條圖線的交點(diǎn)坐標(biāo)為(i2，u2)，圖線b在交點(diǎn)的切線與橫軸交點(diǎn)的坐標(biāo)為(i3,0)，則下列說法正確的是()a小燈泡的電阻隨著電流的增大而減小b電源與小燈泡形成閉合回路且通過的電流都為i2時(shí)小燈泡的電阻為c電源的電動(dòng)勢為u1d電源的內(nèi)阻為cd從圖線b可以看出小燈泡的值隨著電