物理課件（新教材魯科版）第十章電路及應用第2講閉合電路的歐姆定律

閉合電路的歐姆定律第2講目標要求1.了解電動勢的物理意義，理解并掌握閉合電路的歐姆定律.2.會用閉合電路歐姆定律分析電路的動態(tài)變化.3.會計算涉及電源的電路功率.4.掌握路端電壓和電流的關系及電源的U－I圖像.

內(nèi)容索引考點一閉合電路歐姆定律及應用考點二閉合電路的功率及效率問題考點三電源的U－I圖像課時精練考點四含容電路的分析考點一閉合電路歐姆定律及應用1.電動勢(1)非靜電力所做的功與所移動的電荷量之比叫電動勢.(2)物理含義：電動勢表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成

本領的大小，在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓.梳理必備知識電勢能2.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勢成

，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成

；(2)公式：I＝

(只適用于純電阻電路)；(3)其他表達形式E＝U外＋U內(nèi)或E＝U外＋

(適用于

電路).正比反比Ir任意1.電動勢的大小反映了電源把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的本領強弱.(

)2.電動勢就是電源的路端電壓.(

)3.電源的重要參數(shù)是電動勢和內(nèi)阻.電動勢由電源中非靜電力的特性決定，與電源的體積無關，與外電路無關.(

)4.在電源電動勢及內(nèi)阻恒定的閉合電路中，外電阻越大，路端電壓越大.(

)×√×√1.路端電壓與外電阻的關系提升關鍵能力(2)特殊情況：①當外電路斷路時，I＝0，U＝E.2.動態(tài)分析常用方法(1)程序法：遵循“局部—整體—局部”的思路.①分析步驟(如圖)：②分析時：串聯(lián)電路注意分析電壓關系，并聯(lián)電路注意分析電流關系.(2)結(jié)論法：“串反并同”，應用條件為電源內(nèi)阻不為零.①所謂“串反”，即某一電阻的阻值增大時，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.②所謂“并同”，即某一電阻的阻值增大時，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.考向1閉合電路的有關計算例1

(2019·江蘇卷·3)如圖所示的電路中，電阻R＝2Ω.斷開S后，電壓表的讀數(shù)為3V；閉合S后，電壓表的讀數(shù)為2V，則電源的內(nèi)阻r為A.1Ω

B.2Ω

C.3Ω

D.4Ω√當斷開S后，電壓表的讀數(shù)等于電源的電動勢，即E＝3V；當閉合S后，有U＝IR，又由閉合電路歐姆定律可知，I＝

，聯(lián)立解得r＝1Ω，A正確，B、C、D錯誤.例2

(2023·福建福州市質(zhì)檢)在如圖所示的電路中，電源電動勢為E、內(nèi)阻為r，閉合開關S，當滑動變阻器的滑片P移動時，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)變大，則下列判斷正確的是A.電流表示數(shù)變大B.電阻R1的電功率變大C.滑動變阻器的滑片P向上移動D.電源的輸出功率一定增大√考向2閉合電路的動態(tài)分析電壓表示數(shù)變大時，說明外電路電阻增大，則滑動變阻器阻值變大，即滑動變阻器的滑片P向下移動，此時R2和R3的并聯(lián)阻值增大，R2、R3兩端電壓增大，電流表示數(shù)變大，故A正確，C錯誤；外電路電阻增大，干路電流減小，電阻R1的電功率變小，故B錯誤；當外電阻和電源內(nèi)阻相等時，電源的輸出功率最大，當滑動變阻器的滑片向下移動時外電阻變大，但是不能確定外電阻和電源內(nèi)阻的大小關系，所以輸出功率不一定變大，故D錯誤.√考向3電路故障分析若R3短路，則電壓表V2示數(shù)為零，兩電壓表示數(shù)不相同；若RP斷路，則電壓表V2示數(shù)為零，兩電壓表示數(shù)不相同；若R1短路，則V1測滑動變阻器和R2串聯(lián)的總電壓，V2測R2兩端電壓，兩電壓表示數(shù)不同；若R2斷路，則兩電壓表均測R3兩端電壓，兩電壓表示數(shù)相同且不為零，A、C、D錯誤，B正確.例4

如圖所示的電路中，電源的電動勢為6V，當開關S閉合后，燈泡L1和L2都不亮，用電壓表測得各部分的電壓分別為Uab＝6V，Uad＝0，Ucd＝6V，由此可斷定1和L2的燈絲都燒斷了1的燈絲燒斷了2的燈絲燒斷了D.滑動變阻器R斷路√由Uab＝6V可知電源完好，燈泡都不亮，說明電路中出現(xiàn)斷路故障，由Ucd＝6V可知，燈泡L1與滑動變阻器R完好，斷路故障出現(xiàn)在c、d之間，故燈泡L2的燈絲燒斷了，選項C正確.1.電壓表檢測：如果電壓表示數(shù)為零，則說明可能在并聯(lián)路段之外有斷路，或并聯(lián)部分短路；2.電流表檢測：當電路中接有電源時，可用電流表測量各部分電路上的電流，通過對電流值的分析，可以確定故障的位置.在運用電流表檢測時，一定要注意電流表的極性和量程；3.歐姆表檢測：當測量值很大時，表示該處斷路；當測量值很小或為零時，表示該處短路.在用歐姆表檢測時，應斷開電源.電路故障檢測方法方法點撥考點二閉合電路的功率及效率問題1.電源的總功率(1)任意電路：P總＝

＝

＋IU內(nèi)＝P出＋P內(nèi).(2)純電阻電路：P總＝

＝

.2.電源內(nèi)部消耗的功率P內(nèi)＝

＝IU內(nèi)＝P總－P出.3.電源的輸出功率(1)任意電路：P出＝

＝IE－I2r＝P總－P內(nèi).(2)純電阻電路：P出＝

＝

.梳理必備知識IEIU外I2(R＋r)I2rIUI2R4.電源的效率1.外電阻越大，電源的輸出功率越大.(

)2.電源的輸出功率越大，電源的效率越高.(

)3.電源內(nèi)部發(fā)熱功率越大，輸出功率越小.(

)×××1.純電阻電路中電源的最大輸出功率(如圖)提升關鍵能力2.提高純電阻電路效率的方法例5

(多選)某同學將一直流電源的總功率PE、電源內(nèi)部的發(fā)熱功率Pr和輸出功率PR隨電流I變化的圖線畫在了同一坐標系中，如圖中的a、b、c所示.以下判斷正確的是A.在a、b、c三條圖線上分別取橫坐標相同的A、B、C

三點，這三點的縱坐標一定滿足關系PA＝PB＋PCB.b、c圖線的交點與a、b圖線的交點的橫坐標之比一

定為1∶2，縱坐標之比一定為1∶4C.電源的最大輸出功率Pm＝9WD.電源的電動勢E＝3V，內(nèi)電阻r＝1Ω√√√在a、b、c三條圖線上分別取橫坐標相同的A、B、C三點，因為直流電源的總功率PE等于輸出功率PR和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率Pr之和，所以這三點的縱坐標一定滿足關系PA＝PB＋PC，故A正確；圖線c表示電路的輸出功率與電流的關系圖線，很顯然，最大輸出功率小于3W，故C錯誤；例6

如圖所示，已知電源電動勢E＝6V，內(nèi)阻r＝1Ω，保護電阻R0＝0.5Ω.(1)當電阻箱R讀數(shù)為多少時，保護電阻R0消耗的電功率最大，并求這個最大值；答案0

8W(2)當電阻箱R讀數(shù)為多少時，電阻箱R消耗的功率PR最大，并求這個最大值；答案1.5Ω

6W(3)求電源的最大輸出功率.答案9W把含有電源、電阻的部分電路等效為新的“電源”，其“電動勢”、“內(nèi)阻”如下：(1)兩點間斷路時的電壓等效為電動勢E′.等效電源方法點撥常見電路等效電源如下：方法點撥考點三電源的U－I圖像兩類U－I圖像的比較

電源的U－I圖像電阻的U－I圖像圖像表述的物理量的關系電源的路端電壓與電路電流的關系電阻兩端電壓與流過電阻的電流的關系圖線與坐標軸交點①與縱軸交點表示電源電動勢E②與橫軸交點表示電源短路電流過坐標軸原點，表示沒有電壓時電流為零圖線的斜率－r(r為內(nèi)阻)表示電阻大小(電阻為純電阻時)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坐標比值表示外電阻的大小，不同點對應的外電阻大小不同每一點對應的比值均表示此電阻的阻值大小例7

(多選)如圖所示，圖甲中M為一電動機，開關S閉合后，當滑動變阻器R的滑片從一端滑到另一端的過程中，兩電壓表V1和V2的讀數(shù)隨電流表A讀數(shù)的變化情況如圖乙所示，已知電流表A讀數(shù)在0.2A以下時，電動機沒有轉(zhuǎn)動.不考慮電表內(nèi)阻，以下判斷正確的是A.圖線①為V2讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變化圖線B.電路中電源電動勢為3.4VC.此電路中，電動機的最大輸入功率

是0.9WD.滑動變阻器的最大阻值為30Ω√√由題圖甲知，電壓表V2測量路端電壓，電流增大時，內(nèi)電壓增大，路端電壓減小，所以圖線①為V2的讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變化圖線，故A正確；當I2＝0.3A時，U2＝3V，此時電動機輸入功率最大，且P＝U2I2＝3×0.3W＝0.9W，故C正確；考點四含容電路的分析1.電路簡化把電容器所在的支路穩(wěn)定時視為斷路，簡化電路時可以去掉，求電荷量時再在相應位置補上.2.電容器的電壓(1)電容器所在的支路中沒有電流，與之串聯(lián)的電阻兩端無電壓，相當于導線.(2)電容器兩端的電壓等于與之并聯(lián)的電阻兩端的電壓.3.電容器的電荷量及變化(1)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.(2)如果變化前后極板帶電的電性相同，通過所連導線的電荷量為|Q1－Q2|.(3)如果變化前后極板帶電的電性相反，通過所連導線的電荷量為Q1＋Q2.例8

阻值相等的四個電阻、電容器C及電池E(內(nèi)阻可忽略)連接成如圖所示電路.開關S斷開且電流穩(wěn)定時，C所帶的電荷量為Q1；閉合開關S，電流再次穩(wěn)定后，C所帶的電荷量為Q2.Q1與Q2的比值為√S斷開時等效電路圖如圖甲所示.甲S閉合時等效電路圖如圖乙所示.乙√√油滴恰好靜止在金屬板之間，則重力和電場力是一對平衡力，滑片向b端移動，滑動變阻器接入電路的電阻減小，則并聯(lián)部分總電阻減小，并聯(lián)部分兩端電壓減小，即電容器兩板間電壓減小，板間電場強度減小，油滴所受電場力減小，所以油滴向下移動.故A正確；電壓表和滑動變阻器并聯(lián)，電流表和滑動變阻器串聯(lián)，滑動變阻器電阻變小，總電阻減小，總電流變大，內(nèi)阻r和R1兩端電壓變大，則R1消耗的功率變大，并聯(lián)支路兩端電壓減小，通過R3的電流減小，則R3消耗的功率變小，通過R2和R電流變大，電流表示數(shù)變大，R2兩端電壓變大，則R兩端電壓減小，即電壓表示數(shù)減小，故B正確，D錯誤；根據(jù)電源的輸出功率與外電阻間的關系可知，當外電路電阻大于內(nèi)阻時，電源的輸出功率隨外電路總電阻的減小而增大，由題知電源的內(nèi)阻小于外電路電阻，R總減小，所以電源的輸出功率增大，故C錯誤.五課時精練1.(2022·江蘇卷·2)如圖所示，電路中燈泡均正常發(fā)光，阻值分別為R1＝2Ω，R2＝3Ω，R3＝2Ω，R4＝4Ω，電源電動勢E＝12V，內(nèi)阻不計，四個燈泡中消耗功率最大的是A.R1

B.R2

C.R3

D.R4123456789101112√基礎落實練123456789101112由電路圖可知，R3與R4串聯(lián)后與R2并聯(lián)，再與R1串聯(lián).123456789101112四個燈泡的實際功率分別為P1＝I12R1＝18W，P2＝I22R2＝12W，P3＝I32R3＝2W，P4＝I42R4＝4W，故四個燈泡中消耗功率最大的是R1，故A正確，B、C、D錯誤.2.交警使用的某型號酒精測試儀如圖甲所示，其工作原理如圖乙所示，傳感器電阻R的阻值隨氣體中酒精濃度的增大而減小，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，電路中的電表均為理想電表.當一位酒駕駕駛員對著測試儀吹氣時，下列說法中正確的是A.電壓表的示數(shù)變大，電流表的示數(shù)變小B.電壓表的示數(shù)變小，電流表的示數(shù)變小C.酒精氣體濃度越大，電源的輸出功率越大D.電壓表示數(shù)變化量與電流表示數(shù)變化量的絕對值之比保持不變√123456789101112123456789101112當一位酒駕駕駛員對著測試儀吹氣時，R的阻值減小，電路總電阻減小，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知，電路中電流I變大，故電流表的示數(shù)變大，R兩端電壓為U＝E－I(R0＋r)變小，故電壓表的示數(shù)變小，故A、B錯誤；123456789101112因為不知道外電阻R0＋R與電源內(nèi)阻r的關系，所以無法判斷電源的輸出功率如何變化，故C錯誤；電壓表示數(shù)為U＝E－I(R0＋r)，電壓表示數(shù)變化量與電流表示數(shù)變化量的絕對值之比為

＝R0＋r，保持不變，故D正確.3.在如圖所示的電路中，開關S閉合后，由于電阻元件發(fā)生短路或斷路故障，導致電壓表和電流表的讀數(shù)都增大，電壓表和電流表均為理想電表，則可能出現(xiàn)了下列哪種故障

A.R1短路 B.R2短路C.R3短路 D.R1斷路√123456789101112123456789101112若電路正常，則電流表測量流過R1的支路電流，電壓表測量R3兩端的電壓.若R1短路，則R2被短路，外電路只有電阻R3接在電源兩端，電流表測量干路電流，電壓表測量路端電壓，兩表示數(shù)均增大，A正確；若R2短路，則R1被短路，電流表示數(shù)為零，B錯誤；若R3短路，則電壓表示數(shù)為零，C錯誤；若R1斷路，則電流表示數(shù)為零，D錯誤.4.如圖所示，圖中的四個電表均為理想電表，當滑動變阻器的滑片P向右端移動時，下列說法中正確的是A.電源的輸出功率一定變小B.電壓表V1的讀數(shù)變小，電流表A1的讀數(shù)變小C.電壓表V2的讀數(shù)變大，電流表A2的讀數(shù)變小D.電壓表V2的讀數(shù)變小，電流表A2的讀數(shù)變小123456789101112√123456789101112當內(nèi)、外電阻相等時電源的輸出功率最大，由于電源的內(nèi)、外電阻關系未知，所以不能確定電源的輸出功率如何變化，故A錯誤；當滑動變阻器的滑片P向右端移動時，滑動變阻器接入電路的電阻減小，外電路總電阻減小，由閉合電路的歐姆定律可得，干路電流I增大，路端電壓U減小，則電流表A1讀數(shù)變大，電壓表V1讀數(shù)U1＝E－I(R1＋r)，I增大，其他量不變，則U1減小，A2的讀數(shù)為I2＝

，則I2減小，即電流表A2的讀數(shù)變小，因總電流增大，則通過R2的電流增大，則U2變大，即電壓表V2讀數(shù)變大，故C正確，B、D錯誤.5.將一電源與一電阻箱連接成閉合電路，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45WB.電源內(nèi)阻等于5ΩC.電源電動勢為45VD.電阻箱所消耗功率P最大時，電源效率大于50%√123456789101112123456789101112由題可知將一電源與一電阻箱連接成閉合電路，電阻箱所消耗功率P等于電源輸出功率，由題圖可知，電阻箱所消耗功率P最大為45W，所以電源最大輸出功率為45W，選項A錯誤；由電源輸出功率最大的條件可知，電源輸出功率最大時，外電路電阻等于電源內(nèi)阻，所以電源內(nèi)阻r＝5Ω，選項B正確；123456789101112電阻箱所消耗功率P最大時，電源效率為50%，選項D錯誤.電阻箱所消耗功率P最大值為45W時，電阻箱讀數(shù)為R＝5Ω，則電流I＝

＝3A，電源電動勢E＝I(R＋r)＝30V，選項C錯誤；√123456789101112123456789101112由電源的U－I圖線可知，縱軸截距表示電動勢，斜率的絕對值表示內(nèi)阻，故電源a、b電動勢一樣大，b內(nèi)阻較大，A正確；當電源與電阻直接相連時，電源和電阻的U－I圖線交點表示該電阻的工作狀態(tài)，其橫坐標表示電路中的電流，故R接到電源a上，電路中的電流較大，B錯誤；123456789101112√123456789101112能力綜合練123456789101112滑片向上滑動，滑動變阻器接入電路的阻值減小，總電阻減小，回路中電流變大，兩燈泡變亮，選項A正確；123456789101112把L1的電阻R看作電源內(nèi)阻一部分，ΔU2就是R＋r兩端電壓的增加量，則

＝R＋r，選項C正確；由閉合電路歐姆定律可得

＝r，所以ΔU2>ΔU1，選項D正確.8.硅光電池是一種太陽能電池，具有低碳環(huán)保的優(yōu)點.如圖所示，圖線a是該電池在某光照強度下路端電壓U和電流I的關系圖像(電池內(nèi)阻不是常量)，圖線b是某電阻R的U－I圖像.在該光照強度下將它們組成閉合回路時，硅光電池的內(nèi)阻為A.5.5Ω B.7.0ΩC.12.0Ω D.12.5Ω√123456789101112123456789101112由閉合電路歐姆定律得U＝E－Ir，當I1＝0時，E＝U1，由圖線a與縱軸的交點讀出電源的電動勢為E＝3.6V，組成閉合回路時，根據(jù)兩圖線交點處的123456789101112√√123456789101112由電路結(jié)構(gòu)可知，滑動變阻器R的滑動觸頭P兩邊的電阻并聯(lián)，則當P從a端向b端滑動時，電路的總電阻先變大后變小，則干路電流先變小后變大，故小燈泡L先變暗后又變亮，選項B正確；由U＝E－Ir可知路端電壓先變大后變小，即電壓表的示數(shù)先變大后變小，選項A錯誤；因為小燈泡電阻和電源內(nèi)阻相等，電路的總電阻先變大后變小，結(jié)合電源輸出功率隨外電路電阻變化圖像可知，當內(nèi)、外電阻相等時電源輸出功率最大，則電源的輸出功率先變小后變大，選項C正確；12345678910111210.(2023·河北邯鄲市模擬)如圖所示，電源電動勢E＝6V，內(nèi)阻r＝1Ω，R0＝3Ω，R1＝7.5Ω，R2＝3Ω，R3＝2Ω，電容器的電容C＝2μF.開始時開關S處于閉合狀態(tài)，則下列說法正確的是A.開關S