（北京專用）高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十章 恒定電流 第2講 閉合電路歐姆定律課件

第2講閉合電路歐姆定律知識梳理

一、電源的電動勢和內(nèi)阻1.電動勢(1)電源:電源是通過非靜電力做功把①其他形式

的能轉(zhuǎn)化成②

電勢能

的裝置。(2)電動勢:非靜電力搬運電荷所做的功與搬運的電荷量的比值,E=③

,單位:V。(3)電動勢的物理含義:電動勢表示電源④把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電勢能

本領(lǐng)的大小,在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓。2.內(nèi)阻:電源內(nèi)部的電路叫⑤內(nèi)電路

,其也有電阻r,叫做電源的⑥

內(nèi)電阻

,它是電源的另一重要參數(shù)。二、閉合電路及其歐姆定律1.閉合電路(1)組成

(2)內(nèi)、外電壓的關(guān)系:E=①

U外+U內(nèi)

。2.閉合電路歐姆定律(1)內(nèi)容:閉合電路中的電流跟電源的電動勢成②正比

,跟內(nèi)、外電

路的電阻之和成③反比

。(2)公式

(3)路端電壓與外電阻的關(guān)系a.負載R增大→I減小→U內(nèi)④減小

→U外⑤增大

,外電路斷路時(R

→無窮),I=0,U外=E。b.負載R減小→I增大→U內(nèi)⑥增大

→U外⑦減小

,外電路短路時

(R=0),I=

,U內(nèi)=E。(4)U-I關(guān)系圖:由U=E-Ir可知,路端電壓隨著電路中電流的增大而減小:U-I關(guān)系圖線如圖所示。

a.當(dāng)電路斷路即I=0時,縱軸的截距為⑧電動勢

。b.當(dāng)外電路電壓為U=0時,橫軸的截距為⑨短路電流

。c.圖線的斜率的絕對值為電源的⑩內(nèi)電阻

。

1.有關(guān)電壓與電動勢的說法中正確的是

()A.電壓與電動勢的單位都是伏特,所以電動勢與電壓是同一物理量的不

同叫法B.電動勢就是電源兩極間的電壓C.電動勢公式E=

中的W與電壓U=

中的W是一樣的,都是靜電力做的功D.電動勢是反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)強弱的物理量D答案

D電壓和電動勢的單位雖然相同,但它們表示的意義不同,電壓

是表示靜電力做功,將電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的本領(lǐng)大小的物理量;而

電動勢則表示電源把其他形式能轉(zhuǎn)化為電勢能本領(lǐng)大小的物理量,故電

壓和電動勢是兩個不同的物理量,A、B錯,D正確;電動勢E=

中的W是非靜電力做功,電壓U=

中的W是靜電力做功,C錯。2.飛行器在太空飛行,主要靠太陽能電池提供能量。若一太陽能電池板,

測得它的開路電壓為800mV,短路電流為40mA。若將該電池板與一阻

值為20Ω的電阻器連成一閉合電路,則它的路端電壓是

()A.0.10VB.0.20VC.0.30VD.0.40V答案

D電源的開路電壓等于電源電動勢,所以電動勢E=800mV。

由閉合電路歐姆定律得短路電流I短=

,所以電源內(nèi)阻r=

=

Ω=20Ω,該電源與20Ω的電阻連成閉合電路時,電路中電流I=

=

mA=20mA,所以路端電壓U=IR=400mV=0.40V,D項正確。D深化拓展考點一電路的動態(tài)分析考點二電路中的功率及效率考點三電源和電阻的U-I圖像的比較考點四含電容器電路的分析考點五電路故障檢測深化拓展考點一電路的動態(tài)分析1.程序法:基本思路是“部分→整體→部分”,無論電阻間是串聯(lián)還是并

聯(lián),只要有一個電阻變大(或變小),R總一定變大(或變小),再由歐姆定律判

知I總和U端的變化情況,先確定串聯(lián)在干路中定值電阻兩端的電壓,再根

據(jù)U端=U1+U2+…判定并聯(lián)電路的電壓,最后由部分電路歐姆定律判知各

部分物理量的變化情況。2.“并同串反”法:所謂“并同”,即某一電阻增大時,與它并聯(lián)的電阻

中的電流、兩端電壓、電功率都將增大;某一電阻減小時,與它并聯(lián)的

電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小。所謂“串反”,即某一電

阻增大時,與它串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小;某

一電阻減小時,與它串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增

大。要注意“并同串反”的規(guī)律僅作為一種解題技巧供參考。3.極限法: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

分別滑至兩個極端去討論。4.特殊值法:對于某些雙臂環(huán)路問題,可以代入特殊值去判定,從而找出

結(jié)論。

1-1如圖所示的電路中,電源電動勢為E,內(nèi)電阻為r,L為小燈泡(其燈絲

電阻可以視為不變),R1和R2為定值電阻,R3為光敏電阻,其阻值的大小

隨照射光強度的增強而減小。閉合開關(guān)S后,將照射光強度增強,則

()

DA.電路的路端電壓將增大B.燈泡L將變暗C.R2兩端的電壓將增大D.R1兩端的電壓將增大答案

D光強度增加,R3減小,電路中的總電阻減小,總電流I增加,內(nèi)電

壓增大,路端電壓U減小,A錯誤。由UR1=IR1知R1兩端電壓增大,D正確。

由UR2=U-UR1得R2兩端電壓減小,通過R2的電流減小,則通過L的電流增

加,燈泡L變亮,B、C錯誤。1-2

(2011北京理綜,17,6分)如圖所示電路,電源內(nèi)阻不可忽略。開關(guān)S

閉合后,在變阻器R0的滑動端向下滑動的過程中

()

A.電壓表與電流表的示數(shù)都減小B.電壓表與電流表的示數(shù)都增大C.電壓表的示數(shù)增大,電流表的示數(shù)減小D.電壓表的示數(shù)減小,電流表的示數(shù)增大A答案

A在變阻器R0的滑動端向下滑動過程中,其連入電路的有效電

阻減小,則R總減小,由I=

可知I增大,由U內(nèi)=Ir可知U內(nèi)增大,由E=U內(nèi)+U外可知U外減小,故電壓表示數(shù)減小。由U1=IR1可知

增大,由U外=

+U并可知U并減小,由I2=

可知電流表示數(shù)變小,故A正確?？键c二電路中的功率及效率1.電源的功率(1)電源的總功率①任意電路:P總=EI=U外I+U內(nèi)I=P出+P內(nèi)。②純電阻電路:P總=I2(R+r)=

。(2)電源內(nèi)部消耗的功率:P內(nèi)=I2r=U內(nèi)I=P總-P出。(3)電源的輸出功率:①任意電路:P出=UI=EI-I2r=P總-P內(nèi)。②純電阻電路:P出=I2R=

=

輸出功率隨R的變化關(guān)系:a.當(dāng)R=r時,電源的輸出功率最大,為Pm=

。b.當(dāng)R>r時,隨著R的增大,輸出功率越來越小。c.當(dāng)R<r時,隨著R的增大,輸出功率越來越大。d.P出<Pm時,每個輸出功率對應(yīng)兩個不同的外電阻R1和R2,且滿足R1R2=r

2。e.P出與R的關(guān)系如圖:

2.討論、分析電阻消耗功率大小的方法(1)定值電阻:求解定值電阻消耗的最大功率時,根據(jù)P=I2R可知,電流最

大時消耗功率最大。(2)可變電阻:求解可變電阻消耗的最大功率時,不能套用上述方法,因為

電流隨電阻的變化而變化,此時,可以利用電源的輸出功率與外電阻的

關(guān)系進行求解。也可采用等效電源法將用電器獲得最大功率問題轉(zhuǎn)化

為等效電源輸出最大功率問題。3.電源的效率η=

×100%=

×100%=

×100%=

×100%,因此當(dāng)R增大時,效率η提高,當(dāng)R=r,即電源有最大輸出功率時,效率僅為50%。η-R圖像如圖所

示。

2-1(多選)直流電路如圖所示,在滑動變阻器的滑片P向右移動時,電源

的

()A.總功率一定減小B.效率一定增大C.內(nèi)部損耗功率一定減小D.輸出功率一定先增大后減小ABC答案

ABC滑片P向右移動時外電路電阻R外增大,由閉合電路歐姆定

律知總電流減小,由P總=EI可得P總減小,故選項A正確。根據(jù)η=

=

可知選項B正確。由P損=I2r可知,選項C正確。如圖為P輸-R外圖像,因不知道R外的初始值與r的關(guān)系,所以無法判斷P輸?shù)淖兓闆r,選項D

錯誤。

2-2如圖所示,已知電源電動勢E=5V,內(nèi)阻r=2Ω,定值電阻R1=0.5Ω,滑

動變阻器R2的阻值范圍為0~10Ω。求:

(1)當(dāng)滑動變阻器R2接入電路的阻值為多大時,電阻R1消耗的功率最大,

最大功率是多少。(2)當(dāng)滑動變阻器接入電路的阻值為多大時,滑動變阻器消耗的功率最

大,最大功率是多少。(3)當(dāng)滑動變阻器接入電路的阻值為多大時,電源的輸出功率最大,最大功率是多少。答案見解析解析(1)定值電阻R1消耗的電功率為P1=I2R1=

,可見當(dāng)滑動變阻器接入電路的阻值為0時,R1消耗的功率最大,最大功率為P1m=

=2W。(2)將定值電阻R1看做電源內(nèi)阻的一部分,則電源的等效內(nèi)阻r'=R1+r=2.5

Ω,故當(dāng)滑動變阻器接入電路的阻值R2=r'=2.5Ω時,滑動變阻器消耗的功

率最大,最大功率為P2m=

=2.5W。(3)由電源的輸出功率與外電阻的關(guān)系可知,當(dāng)R1+R″2=r,即R″2=r-R1=(2

-0.5)Ω=1.5Ω時,電源有最大輸出功率,最大輸出功率為P出m=

=3.125W?？键c三電源和電阻的U-I圖像的比較

圖像物理意義注意問題電阻的U-I圖像

反映I跟U的正比關(guān)系圖線的斜率表示導(dǎo)體的電阻,斜率越大,電阻

越大電源的U-I圖像

表示電源的輸出特性,縱軸截距為電源電動勢,橫軸截距為短路電流圖線斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻(注意縱坐

標數(shù)值在坐標原點是否從零值開始)3-1如圖所示,直線A為電源的U-I圖線,曲線B為小燈泡的U-I圖線,用該

電源和小燈泡組成閉合電路時,電源的輸出功率和電源的總功率分別是

()A.4W、8W

B.2W、4WC.2W、3W

D.4W、6WD答案

D由電源的U-I圖線可知E=3V,由兩圖線交點知,該電源和小燈

泡組成閉合電路時,電流I=2A,路端電壓U=2V,電源的輸出功率P出=UI=

4W,總功率P總=IE=6W,故D項正確。3-2如圖所示,直線A是電源的路端電壓和電流的關(guān)系圖線,直線B、C

分別是電阻R1、R2兩端的電壓與通過的電流的關(guān)系圖線,若將這兩個電

阻分別接到該電源上,則

()A.R1接在電源上時,電源的效率高B.R2接在電源上時,電源的效率高C.R1接在電源上時,電源的輸出功率大D.電源的輸出功率一樣大A答案

A電源的效率η=

=

=

=

,由于R1>R2,故R1接在電源上時,電源的效率高,A項正確,B項錯誤;將電阻接在電源上,電阻的

U-I圖線與電源的路端電壓和電流的關(guān)系圖線的交點,表示將這個電阻

接到此電源上的輸出電壓和電流,從圖像中可看出電流的數(shù)值,由于B、

C圖線的斜率等于電阻的阻值,由圖像可知,R2與電源的內(nèi)阻相等,所以電

源接R2時比接R1時輸出功率大,故C、D錯。考點四含電容器電路的分析1.電路穩(wěn)定后,由于電容器所在支路無電流通過,所以在此支路中的電阻上無電壓降,因此電容器兩極板間的電壓就等于該支路兩端的電壓。2.當(dāng)電容器和電阻并聯(lián)后接入電路時,電容器兩極板間的電壓與其并聯(lián)

電阻兩端的電壓相等。3.電路的電流、電壓變化時,將會引起電容器的充(放)電。如果電容器

兩端電壓升高,電容器將充電;如果電壓降低,電容器將通過與它連接的

電路放電。

4-1如圖所示,電路中R1、R2均為可變電阻,電源內(nèi)阻不能忽略,平行板

電容器C的極板水平放置。閉合開關(guān)S,電路達到穩(wěn)定時,帶電油滴懸浮

在兩板之間靜止不動。如果僅改變下列某一個條件,油滴仍能靜止不動

的是

()

A.增大R1的阻值B.增大R2的阻值C.增大兩板間的距離D.斷開開關(guān)SB答案

B設(shè)油滴質(zhì)量為m,帶電荷量為q,兩板間距離為d,當(dāng)其靜止時,

有

q=

q=mg;由題圖知,增大R1,由閉合電路歐姆定律有I=

知I減小,Ir=U內(nèi)減小,UR1=E-Ir增大,油滴將向上加速運動;增大R2,油滴受力不

變,仍保持靜止;由E=

知,增大d,U不變時,E減小,油滴將向下加速運動;斷開開關(guān)S,電容器將通過R1、R2放電,兩板間場強變小,油滴將向下加速

運動。故只有B項正確。4-2(多選)如圖所示的電路中,電源電動勢E=3V,內(nèi)電阻r=1Ω,定值電

阻R1=3Ω,R2=2Ω,電容器的電容C=100μF,則下列說法正確的是

(

)A.閉合開關(guān)S,電路穩(wěn)定后電容器兩端的電壓為1.5VB.閉合開關(guān)S,電路穩(wěn)定后電容器所帶電荷量為3.0×10-4CC.閉合開關(guān)S,電路穩(wěn)定后電容器極板a所帶電荷量為1.5×10-4CD.先閉合開關(guān)S,電路穩(wěn)定后斷開開關(guān)S,通過電阻R1的電荷量為3.0×10-4CAC答案

AC閉合開關(guān)S,電路穩(wěn)定后電流I=

=0.5A,電容器兩端的電壓為U=IR1=1.5V,選項A正確;電路穩(wěn)定后電容器帶電荷量為Q=CU

=100×10-6×1.5C=1.5×10-4C,選項B錯誤、C正確;先閉合開關(guān)S,電路穩(wěn)定

后斷開開關(guān)S,電容器C通過電阻R1放電,通過電阻R1的電荷量為1.5×10-4

C,選項D錯誤?？键c五電路故障檢測電路故障一般是短路或斷路,常見的情況有:導(dǎo)線斷芯、燈泡斷

絲、燈座短路、變阻器內(nèi)部斷路、接觸不良等現(xiàn)象。檢查故障的基本

方法有兩種:1.電壓表檢測方法:如果電壓表示數(shù)為0,說明電壓表上無電流通過,則可

能在并聯(lián)段之外有斷路,或并聯(lián)段內(nèi)有短路。如果電壓表有示數(shù),說明電壓表上有電流通過,則在并聯(lián)段之外無斷路,

或并聯(lián)段內(nèi)無短路。2.用多用電表的歐姆擋檢測要對檢測的電路切斷電源,逐一使元件脫離原電路(或?qū)δ扯坞娐窓z測)

后測量是通路還是斷路便可找到故障所在。

5-1

某照明電路出現(xiàn)故障,其電路如圖1所示,該電路用標稱值12V的

蓄電池為電源,導(dǎo)線及其接觸完好。維修人員使用已調(diào)好的多用電表直

流50V擋檢測故障。他將黑表筆接在c點,用紅表筆分別探測電路的a、