江蘇2014高考物理一輪復(fù)習(xí)：閉合電路及其歐姆定律

1、第二節(jié)閉合電路及其歐姆定律一、電源電動勢及內(nèi)阻1電源電源是把負電荷從正極搬到負極的一種裝置；從能的轉(zhuǎn)化角度看，電源是_的裝置。2電源的電動勢表征電源_的本領(lǐng)，在數(shù)值上等于在電源內(nèi)部把1庫侖的正電荷從負極移到正極非靜電力做的功或電源沒有接入電路時兩極間的電壓。電動勢由電源自身的非靜電力的特性決定，與電源體積大小無關(guān)，與外電路無關(guān)。3內(nèi)阻電流通過電源內(nèi)部時也受阻礙作用，阻礙的強弱用_表示。電池用久后，r會_。二、閉合電路歐姆定律1內(nèi)容閉合電路里的電流跟電源的_成正比，跟內(nèi)、外電路的_成反比。2公式_，變形后也可以寫成EIRIr或EU外U內(nèi)。3適用條件外電路為純電阻電路。三、路端電壓1定義外電路兩端

2、的電壓即電源的輸出電壓，UEIr。2與外電阻的關(guān)系當外電路總電阻R增大時，由I知，總電流I_，由UEIr知，路端電壓U_。如圖所示為UR圖象。四、電源的UI圖象1定義電源的輸出電壓與輸出電流的變化關(guān)系圖線。由UEIr可畫出UI關(guān)系圖線如圖所示。2規(guī)律（1）當電路斷路即I0時，縱軸上的截距為_；（2）當電路短路即U0時，橫軸上的截距為_；（3）圖線斜率的絕對值為電源的_；（4）圖線上任一點對應(yīng)的U、I比值為相應(yīng)外電路的電阻。1下列關(guān)于電源電動勢的說法中正確的是（）A在某電源的電路中，每通過2 C的電荷量，電源提供的電能是4 J，那么這個電源的電動勢是0.5 VB電源的路端電壓增大時，其電源的電動

3、勢一定也增大C無論內(nèi)電壓和外電壓如何變化，其電源的電動勢一定不變D電源的電動勢越大，電源所能提供的電能就越多2如圖所示電路中，電源電動勢E9 V、內(nèi)阻r3 ，R15 。下列說法中正確的是（）A當S斷開時，UAC9 VB當S閉合時，UAC9 VC當S閉合時，UAB7.5 V，UBC0D當S斷開時，UAB0，UBC03兩個相同的電阻R，當它們串聯(lián)后接在電動勢為E的電源上，通過一個電阻的電流為I；若將它們并聯(lián)后仍接在該電源上，通過一個電阻的電流仍為I，則電源的內(nèi)阻為（）A4R BR C D無法計算4易錯辨析：請你判斷下列表述的正確與否，對不正確的，請予以更正。（1）因為電動勢和電壓單位一樣，所以電動

4、勢就是電壓。（2）電壓表接在電源正負極間，測的是電源的內(nèi)電壓。（3）含有電容器的電路在電路穩(wěn)定時，電容器位置處于斷路狀態(tài)。（4）電源的UI圖線與橫軸上的截距總是短路電流。（5）電源相同時，并聯(lián)的電路越多，總電阻越小，消耗電功率越大。一、兩個UI圖象的比較自主探究1在如圖所示的UI圖象中，直線為某一電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖象，直線為某一電阻R的UI圖線。用該電源直接與電阻R相連組成閉合電路，由圖象可知（）A電源的電動勢為3 V，內(nèi)阻為0.5 B電阻R的阻值為1 C電源的輸出功率為4 WD電源的效率為50%自主探究2某白熾燈泡的伏安特性曲線如圖甲所示。當將該燈泡接在電源電動勢E80 V，內(nèi)阻r

5、100 的電源兩端時（如圖乙所示），求：甲乙（1）該燈泡的實際功率和實際電阻；（2）若將這樣兩個完全相同的燈泡串聯(lián)起來接在這個電源上，求每個燈泡的實際功率和實際電阻。思考1：自主探究1中圖線與縱軸的交點、與橫軸的交點各表示什么含義？思考2：自主探究1中兩圖線的斜率各有什么物理意義？思考3：自主探究1中兩圖線交點坐標的乘積有什么含義？思考4：解決非線性問題的基本方法是什么？如何操作？歸納要點電源UI圖象與電阻UI圖象的區(qū)別。圖象上特征物理意義電源UI圖象電阻UI圖象圖象表述的物理量變化關(guān)系電源的路端電壓隨電路電流的變化關(guān)系電阻的電流隨電阻兩端電壓的變化關(guān)系圖線與坐標軸交點與縱軸交點表示電源電動勢

6、，與橫軸交點表示電源短路電流過坐標軸原點，表示沒有電壓時通過電阻的電流為零圖線上每一點坐標的乘積UI表示電源的輸出功率表示電阻消耗的功率圖線上每一點對應(yīng)的U、I比值表示外電阻的大小，不同點對應(yīng)的外電阻大小不同每一點對應(yīng)的比值表示此電阻的大小圖線的斜率內(nèi)電阻r的相反數(shù)表示電阻大小二、閉合電路的幾個功率自主探究3如圖所示，E=6 V，r=4 ，R1=2 ，R2的變化范圍是010 。求：（1）R2等于多少時，電源的輸出功率最大，此時電源的最大輸出功率是多少？（2）R1上消耗的最大功率；（3）R2上消耗的最大功率。思考1：閉合電路中有哪幾種功率，它們間的關(guān)系是怎樣的？思考2：若外電路是純電阻電路，則輸

7、出功率和外電阻間有什么關(guān)系？思考3：電源的效率如何求？輸出功率最大時，電源的效率最大嗎？歸納要點1在閉合電路中，電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，其轉(zhuǎn)化功率為PEI，對純電阻電路，其中一部分消耗在電源內(nèi)部（I2r），另一部分提供給外電路（I2R）。2在進行功率計算時，根據(jù)需要可以把與電源串聯(lián)的電阻R1視為內(nèi)阻，建立一等效電源，其電動勢不變，內(nèi)阻rrR1，這樣可以為解題帶來很大的方便。命題研究一、閉合電路的動態(tài)分析【題例1】如圖，E為內(nèi)阻不能忽略的電池，R1、R2、R3為定值電阻，S0、S為開關(guān)，V與A分別為電壓表與電流表。初始時S0與S均閉合，現(xiàn)將S斷開，則（）AV的示數(shù)變大，A的示數(shù)變小BV的示

8、數(shù)變大，A的示數(shù)變大CV的示數(shù)變小，A的示數(shù)變小DV的示數(shù)變小，A的示數(shù)變大思路點撥：S斷開時引起總電阻的變化，干路電流和路端電壓隨之變化，再回到部分，電壓和電流也會變化，即采用局部到整體再到局部的思路逐步分析即可。解題要點：規(guī)律總結(jié)電路動態(tài)分析的方法對電路動態(tài)分析問題，首先要弄清一點，不論電路如何變化，電源的電動勢、電源的內(nèi)阻不變。處理這類題目時，必須認清外電路電阻是自變量，根據(jù)閉合電路歐姆定律，判斷電壓、電流的變化。常見的方法如下：1程序法：基本思路是“局部整體局部”，即從阻值變化的部分入手，由串、并聯(lián)規(guī)律判斷總電阻的變化情況，再由閉合電路歐姆定律分析總電流I和路端電壓U的變化情況，最后由

9、部分電路歐姆定律判斷各部分電路物理量的變化情況，分析解答這類習(xí)題的一般步驟是：（1）確定外電路電阻R如何變化，根據(jù)閉合電路歐姆定律I，確定電路的總電流如何變化。（2）由U內(nèi)Ir，確定電源的內(nèi)電壓如何變化。（3）由UEIr，確定路端電壓如何變化。（4）由部分電路歐姆定律、串聯(lián)電路的分壓規(guī)律和并聯(lián)電路的分流規(guī)律確定某一支路兩端的電壓如何變化以及通過各支路的電流如何變化。2此類題目還可用“串反并同”規(guī)律判斷。所謂“串反”，即某一電阻增大（減小）時，與它串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小（增大）。所謂“并同”，即某一電阻增大（減?。r，與它并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大（減?。?/p>

10、。3極限法：即因變阻器滑片滑動引起電路變化的問題，可將變阻器的滑動端分別滑至兩個極限去討論。命題研究二、含電容器電路的分析與計算【題例2】如圖所示，電源電動勢E=6 V，內(nèi)阻r=1 ，外電路中電阻R1=2 ，R2=3 ，R3=7.5 ，電容器的電容C=4 pF。開始時開關(guān)S斷開，從開關(guān)合上到電路穩(wěn)定的過程中，通過電流表的電荷量是多少？思路點撥：畫出閉合前后電流的流向圖，找到電容器電壓與電路中哪部分電壓相等，分析極板帶電性是解題的要點。解題要點：規(guī)律總結(jié)含電容器電路的分析方法（1）電路的簡化：不分析電容器的充、放電過程時，把電容器處的電路視為斷路，簡化電路時可以去掉，求電荷量時再在相應(yīng)位置處補上

11、。（2）電路穩(wěn)定時電容器的處理方法：電路穩(wěn)定后，與電容器串聯(lián)的電路中沒有電流，同支路的電阻相當于導(dǎo)線，即電阻不起降低電壓的作用，電容器跟與它并聯(lián)的用電器的電壓相等。（3）電壓變化帶來的電容器的變化：電路中電流、電壓的變化可能會引起電容器的充、放電。若電容器兩端電壓升高，電容器將充電；若電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電。（4）電容器帶電量的計算：在計算出電容器的帶電荷量后，必須同時判定兩板的極性，并標在圖上，從而能進一步求電容器所帶電荷量的變化量。命題研究三、電路故障的分析【題例3】用電壓表檢查如圖所示電路中的故障，閉合開關(guān)S后，測得UAD5.0 V，UCD0 V，UBC0 V，UAB5

12、.0 V，則此故障可能是（）AL斷路 BR斷路 CR斷路 DS斷路思路點撥：根據(jù)電壓表的示數(shù)情況判斷。若電壓表示數(shù)為零，則外電路斷路；若電壓表示數(shù)不為零，則外電路是通路。解題要點：規(guī)律總結(jié)電路故障的分析方法（1）儀器檢測法斷點故障的判斷：用電壓表與電源并聯(lián)，若有電壓時，再逐段與電路并聯(lián)，若電壓表指針偏轉(zhuǎn)，則該路段電路中有斷點。短路故障的判斷：用電壓表與電源并聯(lián)，若有電壓時，再逐段與電路并聯(lián)，當電壓表示數(shù)為零時，該電路被短路；當電壓表示數(shù)不為零時，則該電路不被短路或不完全被短路。（2）排除法：如果電路發(fā)生某種故障，尋求故障發(fā)生在何處時，可將整個電路劃分為若干部分；然后逐一假設(shè)某部分電路發(fā)生故障，

13、運用電路規(guī)律進行正向推理，推理結(jié)果若與題干中所述物理現(xiàn)象不符合，則故障不是發(fā)生在這部分電路；若推理結(jié)果與題干中所述物理現(xiàn)象符合，則故障可能發(fā)生在這部分電路，直到找出發(fā)生故障的全部可能為止。1在如圖所示的閉合電路中，當滑片向右移動時，兩電表讀數(shù)的變化是（）AA變大，V變大 BA變小，V變大CA變大，V變小 DA變小，V變小2（2012·福州模擬）將電阻R1和R2分別接到同一電池組的兩極時消耗的電功率相同。電池組向兩個電阻供電時的電流分別是I1和I2，電池組內(nèi)阻消耗的功率分別是P1和P2，電池組的效率分別是1和2，電阻兩端的電壓分別是U1和U2。若已知電流I1I2，則有（）AR1R2 B

14、U1U2 C12 DP1P23如圖所示，一只玩具電動機用一節(jié)干電池供電，閉合開關(guān)S后，發(fā)現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)速較慢，經(jīng)檢測，電動機性能完好；用電壓表測A與B間電壓，只有0.6 V；斷開開關(guān)S，測得A與B間電壓接近1.5 V，電動機轉(zhuǎn)速較慢的原因是（）A開關(guān)S接觸不良 B電動機接線接觸不良C電動機兩端接線短路 D電池過舊，內(nèi)阻過大4（2012·南京模擬）如圖所示的電路中，R13 ，R26 ，R31.5 ，C20 F，當開關(guān)S斷開時，電源的總功率為2 W；當開關(guān)S閉合時，電源的總功率為4 W，求：（1）電源的電動勢和內(nèi)電阻；（2）閉合S時，電源的輸出功率；（3）S斷開和閉合時，電容器所帶的電荷量各

15、是多少？參考答案基礎(chǔ)梳理自測知識梳理一、1將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能2非靜電力做功3內(nèi)阻r變大二、1電動勢電阻之和2I三、2減小增大四、2（1）電源電動勢（2）短路電流（3）內(nèi)電阻基礎(chǔ)自測1C解析：電動勢E V2 V，A錯誤；電源的電動勢與外電路無關(guān)，只有電源本身的性質(zhì)判定，則B錯誤，C正確；電源的電動勢大，所提供的能量不一定大，電源提供的電能取決于通過電源的電量與電動勢的乘積，D錯誤。2AC3B解析：當兩電阻串聯(lián)接入電路中時I，當兩電阻并聯(lián)接入電路中時I×，由以上兩式可得：rR，故選項B正確。4答案：（1）錯誤，電源的電動勢是表征電源非靜電力做功的本領(lǐng)，電壓表征電場力做功的本領(lǐng)。（2

16、）錯誤，電壓表接在電源正負極間，測的是電源的外電壓（路端電壓）。（3）正確。（4）錯誤，只有外電壓為零時，即縱軸坐標為零時，電源的UI圖線與橫軸上的截距才是短路電流。（5）正確。核心理解深化【自主探究1】ABC解析：由圖線可知，電源的電動勢為3 V，內(nèi)阻為r0.5 ，由圖線可知，電阻R的阻值為1 ，與電阻R相連組成閉合電路的電流為I2 A，路端電壓UIR2 V（可由圖讀出），電源的輸出功率為PUI4 W，電源的效率為×100%66.7%，故選項A、B、C正確，D錯誤。【自主探究2】答案：（1）16 W100 （2）7.8 W67.6 解析：（1）由于燈泡的電阻隨電壓變化而呈非線性變化

17、，所以不能應(yīng)用閉合電路的歐姆定律直接計算燈泡的實際功率和電阻。當把燈泡和電源連接后，由于燈泡兩端的電壓和流過的電流等于路端電壓和流過電源的電流，所以可以把電源的UI線和燈泡的UI線畫在同一坐標系中，兩個圖線的交點就是燈泡的“工作點”。電源的UI線的函數(shù)式為UEIr即：U80 V100 ·I，在圖甲中畫出U80 V100 ·I圖線，如圖丙所示，圖線交點顯示該白熾燈泡的實際電壓為40 V，實際電流為0.40 A。所以該白熾燈泡的功率和實際電阻分別為PUI40×0.40 W16 WR 100 。丙?。?）和一個燈泡相比，兩個燈泡串聯(lián)時，當通過相同的電流時，兩個燈泡兩端的

18、電壓是原來的2倍。因此可畫出兩個燈泡串聯(lián)時的UI線，即過點（0,0）、（20,0.2）、（40,0.3）、（80,0.4），如圖丁所示，顯然，從圖丁中圖線的交點可以發(fā)現(xiàn)：兩個燈泡兩端的總電壓約為46 V，每個燈泡兩端的電壓約為23 V，通過兩個燈泡的電流均為0.34 A。所以每個燈泡的功率和每個燈泡的電阻分別為PU1I23×0.34 W7.8 WR 67.6 。提示：1圖線與縱軸的交點表示電源的電動勢，與橫軸的交點表示短路電流。2圖線的斜率表示電源內(nèi)電阻的相反數(shù)，圖線的斜率表示電阻的大小。3兩圖線交點坐標的乘積表示電源的輸出功率，也表示電阻消耗的功率。4基本方法是圖解法，即把電源和負

19、載的UI圖線畫在同一坐標系中，圖線的交點即負載的“工作點”，負載的電壓和電流可求，其他的量也可求?！咀灾魈骄?】答案：（1）2 2.25 W（2）2 W（3）1.5 W解析：（1）R22 時，外電阻等于內(nèi)電阻，電源輸出功率最大為Pmax2.25 W。（2）R1是定值電阻，電流越大功率越大，所以R20時R1上消耗的功率最大為P12R12 W。（3）把R1也看成電源的一部分，等效電源的內(nèi)阻為6 ，所以，當R26 時，R2上消耗的功率最大為P22R21.5 W。提示：1電源的總功率P總EIU外IU內(nèi)IUII2r；電源的輸出功率P出IUIEI2r；電源內(nèi)部的熱功率P熱I2r。關(guān)系為P總P出P熱。2對于

20、外電路是純電阻的電路，電源輸出功率PUII2R2·R·R。電源輸出功率隨外電路電阻變化關(guān)系如圖所示（1）Rr時，輸出功率有極大值，Pmax。（2）一個輸出功率（除最大功率外）P對應(yīng)于兩個不同的外電阻R1和R2，且r。（3）當Rr時，R增加，P增加；當Rr時，R增加，P減小。3電源的效率：×100%×100%，若為純電阻電路，效率還可表示為×100%，R增大時，提高；當輸出功率最大（Rr）時，電源的效率為50%，此時電源的效率不是最大。考向探究突破【題例1】B解析：解法一：當S斷開時，外電阻變大，總電流I變小，路端電壓U外變大，所以電壓表的示數(shù)變大；總電流變小，電阻R1上的電壓U1減小，而路端電壓變大，則電阻R3上的電壓變大，所以電流表的示數(shù)變大。所以B項正確。解法二：S斷開，相當于電阻變大，電流表A和電壓表V都和S所在支路并聯(lián)，根據(jù)“串反并同”，A、V示數(shù)都變大，故B正確?！绢}例2】答案：192×1011 C解析：開關(guān)S斷開時，電容器并聯(lián)在電阻R2兩端；開關(guān)S合上后，電容器并聯(lián)在電阻R1兩端。開關(guān)S斷開時，由串