2019版高考物理大一輪復習 第八章 恒定電流 第23講 電路閉合電路的歐姆定律學案

1、第23講電路閉合電路的歐姆定律考綱要求考情分析命題趨勢1.電源的電動勢和內(nèi)阻2閉合電路的歐姆定律2016全國卷，172016北京卷，192016江蘇卷，8主要考查閉合電路歐姆定律、電路動態(tài)分析、閉合電路功率與效率問題、UI圖象的理解及應用1串、并聯(lián)電路的特點(1)特點對比串聯(lián)并聯(lián)電流I_I1I2In_I_I1I2In_電壓U_U1U2Un_U_U1U2Un_電阻R_R1R2Rn_(2)幾個常用的推論串聯(lián)電路的總電阻_大于_其中任一部分電路的總電阻并聯(lián)電路的總電阻_小于_其中任一支路的總電阻，且小于其中最小的電阻無論電阻怎樣連接，每一段電路的總的消耗電功率P總是等于各個電阻消耗電功率之和無論電路

2、是串聯(lián)還是并聯(lián)，電路中任意一個電阻變大時，電路的總電阻變大2電源的電動勢和內(nèi)阻(1)電動勢電動勢的計算：非靜電力搬運電荷所做的功與搬運的電荷量的比值，E；電動勢的物理含義：電動勢表示電源_把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電勢能_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(2)內(nèi)阻：電源內(nèi)部導體的電阻3閉合電路的歐姆定律(1)閉合電路歐姆定律內(nèi)容：閉合電路里的電流跟電源的電動勢成_正比_，跟內(nèi)、外電阻之和成_反比_；公式：I(只適用于純電阻電路)；其他表達形式a電勢降落表達式：EU外U內(nèi)或EU 外_Ir_；b能量表達式：EIUII2r.(2)路端電壓與外電阻的關系一般情況：UIRR，當R增大時，

3、U_增大_；特殊情況：a當外電路斷路時，I0，U_E_；b當外電路短路時，I短_，U0.1判斷正誤(1)電動勢為矢量，其方向由電源負極指向正極()(2)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()(3)閉合電路中電流越大，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)電路中某電阻大，該電阻的功率不一定大()(6)電源的輸出功率越大，電源的效率越高()2(多選)一個T形電路如圖所示，電路中的電阻R110 ，R2120 ，R340 .另有一測試電源，電動勢為100 V，內(nèi)阻忽略不計則(AC)A當cd端短路時，a、b之

4、間的等效電阻是40 B當ab端短路時，c、d之間的等效電阻是40 C當ab兩端接通測試電源時，cd兩端的電壓為80 VD當cd兩端接通測試電源時，ab兩端的電壓為80 V32013年12月2日，我國嫦娥三號探月衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射嫦娥三號衛(wèi)星的太陽能電池依靠光伏效應設計，可將太陽能轉(zhuǎn)化為電能并儲存起來已知太陽能電池板的開路電壓為800 mV，短路電流為40 mA現(xiàn)將該電池板與一阻值為20 的電阻器連成一閉合電路，下列說法不正確的是(C)A電池板的電動勢為800 mVB電池板的內(nèi)電阻為20 C閉合電路的路端電壓為800 mVD閉合電路的路端電壓為400 mV一閉合電路的功率及效率問題電源總

5、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I2RP出外電阻R的關系電源的效率任意電路100%100%純電阻電路100%由P出與外電阻R的關系圖象可知當Rr時，電源的輸出功率最大為Pm；當Rr時，隨著R的增大輸出功率越來越??；當Rr時，隨著R的增大輸出功率越來越大；當P出C2，由QCU知此時Q1Q2，當S閉合時，穩(wěn)定狀態(tài)下C1與R1并聯(lián)，C2與R2并聯(lián)，電路中電流I2 A，此時兩電阻兩端電壓分別為U1IR16 V、U2IR212 V，則此時兩電容器所帶電荷量分別為Q1C1U13.6105C、Q2C

6、2U23.6105C，對電容器C1來說，S閉合后其兩端電壓減小，所帶電荷量也減小，故選項B、C正確，D錯誤四兩種UI圖線的比較及應用電源UI圖象電阻UI圖象圖形物理意義路端電壓隨電流的變化規(guī)律電阻兩端電壓隨電流的變化規(guī)律截距與縱軸交點表示電源電動勢E，與橫軸交點表示短路電流過坐標軸原點，表示沒有電壓時電流為零坐標的乘積UI表示電源的輸出功率表示電阻消耗的功率坐標的U、I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等大，表示此電阻的大小不變斜率的絕對值內(nèi)電阻r電阻大小例4(2017上海徐匯模擬)圖甲為某元件的UI特性曲線，把它連成圖乙所示電路已知電源電動勢E5 V，內(nèi)阻r1

7、.0 ，定值電阻R04 .閉合電鍵S后，求：(1)該元件的電功率；(2)電源的輸出功率解析設非線性元件的電壓為U，電流為I，由歐姆定律得UEI(R0r)，代入數(shù)據(jù)得U55I，畫出UEIr55I圖線如圖所示，兩圖線交點坐標為(0.4 A,3.0 V)(1)該元件的電功率PRUI3.00.4 W1.2 W.(2)電源的輸出功率PPR0PRI2R0PR0.424 W1.2 W1.84 W.答案(1)1.2 W(2)1.84 W分析UI圖象的一般思路(1)明確縱、橫坐標的物理意義(2)明確圖象的截距、斜率及交點的意義(3)找出圖線上對應狀態(tài)的參量或關系式(4)結合相關概念或規(guī)律進行分析、計算五電路故障

8、的分析與判斷1故障特點斷路特點：表現(xiàn)為路端電壓不為零而電流為零；短路特點：用電器或電阻發(fā)生短路，表現(xiàn)為有電流通過電路但用電器或電阻兩端電壓為零2檢查方法電壓表檢測：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)路段短路；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；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，表示該處短路在運用歐姆表檢測時，電路一定要切斷電源；假設法：將整個電路劃分為若干部分，然后逐一假設某部分電路發(fā)生某種故障，運用閉合電路或部分電路的歐姆

9、定律進行推理例5(2017吉林長春診斷)如下圖是某同學連接的實驗實物圖，L1、L2燈都不亮，他采用下列兩種方法進行故障檢查(1)應用多用電表的直流擋進行檢查，選擇開關置于10 V擋該同學測試結果如表1所示，在測試a、b間直流電壓時，紅表筆應接觸_a_(選填“a”或“b”)根據(jù)測試結果，可判定故障是_D_.A燈L1短路B燈L2短路Ccd段斷路 Ddf段斷路表1測試點電壓示數(shù)a、b有示數(shù)b、c有示數(shù)c、d無示數(shù)d、f有示數(shù)表2測試點指針偏轉(zhuǎn)情況c、dd、ee、f(2)(多選)將開關斷開，再選擇歐姆擋測試，測量結果如表2所示，那么檢查出的故障是(BD)A燈L1斷路 B燈L2短路C燈L1、L2都斷路

10、Dd、e間導線斷路解析(1)應用多用電表判斷電路故障，首先要正確使用多用電表，對多用電表而言，電流應從紅表筆流入該表內(nèi)，由題圖能看出a點電勢高于b點電勢，可知紅表筆應接觸a.由表1條件可知，d、f間有示數(shù)，則dca干電池bf間無斷路，故d、f段斷路，選項D正確；若燈L1短路或燈L2短路，不會造成L1、L2燈都不亮，選項A、B錯誤；若cd段斷路，則d、f間不會有示數(shù)，選項C錯誤(2)由表2可知，c、d間有一定的電阻但不是很大，燈L1既不短路也不斷路，選項A、C錯誤；d、e間存在很大電阻，表明d、e間導線斷路，選項D正確；e、f間電阻為零，則燈L2短路，選項B正確1.如圖所示，C為兩極板水平放置的

11、平行板電容器，閉合開關S，當滑動變阻器R1，R2的滑片處于各自的中點位置時，懸在電容器C兩極板間的帶電塵埃P恰好處于靜止狀態(tài)要使塵埃P向下加速運動，下列方法中可行的是(B)A將R1的滑片向左移動B將R2的滑片向左移動C將R2的滑片向右移動D將閉合的開關S斷開解析塵埃P受到重力和電場力而平衡，要使塵埃P向下加速，就要減小電場力，故要減小電容器兩端的電壓；電路穩(wěn)定時，滑動變阻器R1無電流通過，兩端電壓為0，故改變R1的電阻值無效果，故選項A錯誤；變阻器R2處于分壓狀態(tài)，電容器兩端電壓等于變阻器R2左半段的電壓，故要減小變阻器R2左半段的電阻值，變阻器R2滑片應該向左移動，故選項B正確，C錯誤；將閉

12、合的開關S斷開，電容器兩端電壓增大到等于電源電動勢，故P向上加速，選項D錯誤. 2(2017浙江杭州模擬)(多選)如圖所示，圖中直線表示某電源的路端電壓與電流的關系圖象，圖中曲線表示該電源的輸出功率與電流的關系圖象，則下列說法正確的是(ACD)A電源的電動勢為50 VB電源的內(nèi)阻為 C電流為2.5 A時，外電路的電阻為15 D輸出功率為120 W時，輸出電壓可能是30 V解析電源的輸出電壓和電流的關系為UEIr，顯然直線的斜率的絕對值等于r，縱軸的截距為電源的電動勢，從題圖中看出截距為50 V，斜率的絕對值等于r 5 ，選項A正確，B錯誤；當電流為I12.5 A時，由回路中電流I1，解得外電路

13、的電阻R外15 ，選項C正確；當輸出功率為120 W時，由題圖中PI關系圖線中看出對應干路電流可能為4 A，再從UI圖線中讀取對應的輸出電壓可能為30 V，選項D正確3如圖所示，電燈L1、L2原來都正常發(fā)光，在兩燈突然熄滅后，用電壓表測得c、d間電壓比燈泡正常發(fā)光時的電壓增高，故障可能是(假設電路中僅有一處故障)(B)Aa、c間斷路Bc、d間斷路Cb、d間斷路Db、d間短路解析因電路中L1、L2、R及電源串聯(lián)，電路中只有一處故障且兩燈不亮，故電路中必是斷路，選項D錯誤電路中無電流，但c、d間電壓升高，是因為c、d間斷路，c、d兩點分別與電源正、負極等電勢故選項B正確，A、C錯誤例1(2016貴

14、州貴陽診斷6分)圖中電源的電動勢為6 V，內(nèi)阻為1 ，R1為2 ，R2全阻值為3 ，閉合開關，下列說法中錯誤的是()A當R2為1 時，R1消耗的功率最大B通過改變R2的阻值，路端電壓的最大值為5 V，最小值為4 VCR2的阻值越小，R1消耗的功率越大D當R2的阻值為3 時，R2消耗的功率最大答題送檢來自閱卷名師報告錯誤致錯原因扣分C沒有理解閉合電路輸出功率最大的條件適用對象，簡單地運用“R外r時電源的輸出功率最大”，將R2當作電源內(nèi)阻的一部分，因此有R1R2r2 ，即當R21 時，R1消耗的功率最大，認為A項說法正確，認為C項說法錯誤而選C6規(guī)范答題 解析 R1為定值電阻，只有當通過R1的電流

15、最大時，其消耗的功率才最大，因此當R20時，R1消耗的功率最大，A說法錯，C說法正確；由閉合電路歐姆定律得路端電壓UE，代入數(shù)據(jù)計算知B說法是正確的；將定值電阻R1當作電源內(nèi)阻的一部分，則當R2R1r3 時，電源對R2的輸出功率最大，即R2消耗的功率最大，D說法是正確的本題答案為A答案A1功率為10 W的發(fā)光二極管(LED燈)的亮度與功率為60 W的白熾燈相當根據(jù)國家節(jié)能戰(zhàn)略，2016年前普通白熾燈應被淘汰假設每戶家庭有2個60 W的白熾燈，均用10 W的LED燈替代，估算出全國一年節(jié)省的電能最接近(B)A8108 kWhB81010 kWhC81011 kWhD81013 kWh解析假設每天

16、照明5小時，每戶家庭每天節(jié)能5025 Wh0.5 kWh，每年節(jié)能約0.5 kWh365183 kWh，全國約有4108戶家庭，全國一年節(jié)省的電能最接近183 kWh41087.321010 kWh，與選項B的數(shù)值最為接近，故選項B正確2(2018湖北高校聯(lián)考)(多選)在如圖甲所示的電路中，電源電動勢為3.0 V，內(nèi)阻不計，L1、L2為相同規(guī)格的小燈泡，這種小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示，R為定值電阻，阻值為7.5 .當并關S閉合后(CD)AL1的電阻為 BL1消耗的電功率為7.5 WCL2的電阻為7.5 DL2消耗的電功率為0.3 W解析S閉合后，L1兩端的電壓為3.0 V，由乙圖可知，I1

17、0.25 A，故P10.75 W，R112 ，故選項A、B均錯誤；由電路圖可得L2的電壓與電流關系為U3.07.5I，在小燈泡的伏安特性曲線上畫出該電壓電流關系，如圖所示，兩圖線的交點表示出了此時L2兩端的電壓與通過的電流的大小，由圖知U21.5 V，I20.2 A，所以R2 7.5 ，P2U2I21.50.2 W0.3 W，故選項C、D正確1(多選)如圖所示的電路中，電源電動勢為12 V，內(nèi)阻為2 ，四個電阻的阻值已在圖中標出閉合開關S，下列說法正確的有(AC)A路端電壓為10 VB電源的總功率為10 WCa、b間電壓的大小為5 VDa、b間用導線連接后，電路的總電流為1 A解析開關S閉合后

18、，外電路的總電阻為R10 ，路端電壓UR10 V10 V，選項A正確；電源的總功率P12 W，選項B錯誤；由于兩條支路的電流均為I A0.5 A，因此a、b兩點間的電壓為Uab0.5(155) V5 V，選項C正確；a、b兩點用導線連接后，外電阻R2 7.5 ，因此電路中的總電流I A1.26 A，選項D錯誤2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(C)A B C D解析當開關S斷開時等效電路如圖甲所示，電容器C兩端的電壓UE，所帶的電荷量Q1CUCE

19、；當開關S閉合時等效電路如圖乙所示，電容器C兩端的電壓UE，所帶的電荷量Q3CE.所以，選項C正確3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電源鍵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(B)A增大R1的阻值B增大R2的阻值C增大兩板間的距離D斷開電鍵S解析設油滴質(zhì)量為m，電荷量為q，兩板間距離為d，當其靜止時，有qqmg；由題圖知，增大R1，UR1增大，油滴將向上加速，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；斷開電鍵S，電容器將通過R1、R2

20、放電，兩板間場強度小，油滴將向下加速，故只有選項B正確4(多選)如圖，電路中定值電阻阻值R大于電源內(nèi)阻阻值r.將滑動變阻器滑片向下滑動，理想電壓表V1、V2、V3示數(shù)變化量的絕對值分別為U1、U2、U3，理想電流表A示數(shù)變化量的絕對值I，則(ACD)AA的示數(shù)增大BV2的示數(shù)增大CU3與I的比值大于rDU1大于U2解析滑片向下滑動，連入電路中的電阻R變減小，由I，A表示數(shù)增大，故選項A正確；V2表測量的是電源的輸出電壓U2EIr減小，故選項B錯誤； U3EIrIR，則有U3I(Rr)，U3與I的比值等于Rr，大于r，故選項C正確U2Ir , U1IR，又因為題目告知Rr ，得U1大于U2 ，故

21、選項D正確課時達標第23講解密考綱主要考查閉合電路的歐姆定律、動態(tài)電路分析、閉合電路的功率與效率問題1(多選)如圖所示，電源的電動勢和內(nèi)阻分別為E、r，在滑動變阻器的滑片P由a向b移動的過程中，下列各物理量變化情況為(BD)A電流表的讀數(shù)一直減小BR0的功率先減小后增大C電源輸出功率先增大后減小D電壓表的讀數(shù)先增大后減小解析滑動變阻器滑片P由a向b端移動過程中，bP和aP并聯(lián)，外電路總電阻先變大后變小，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電路總電流(電流表示數(shù))先減小后增大，選項A錯誤；根據(jù)電功率P0I2R0，可知R0的功率先減小后增大，選項B正確；當外電路總電阻與電源內(nèi)阻相等時，輸出功率最大，但R0與

22、電源內(nèi)阻r大小關系不能確定，故不能確定電源輸出功率的變化情況，選項C錯誤；電壓表所測為電源的路端電壓，路端電壓與外電阻變化趨勢一致，故選項D正確2電源的效率定義為外電路電阻消耗的功率與電源的總功率之比在測電源電動勢和內(nèi)電阻的實驗中得到的實驗圖線如圖所示，圖中U為路端電壓，I為干路電流，a、b為圖線上的兩點，相應狀態(tài)下電源的效率分別為a、b.由圖可知a、b的值分別為(D)AB CD解析由題中UI圖象可知，若電源的電動勢為6U0，則a、b兩點處對應的路端電壓分別為4U0、2U0，電源的效率，所以a，b，選項D正確3(多選)電源開關S、S，定值電阻R1、光敏電阻R2和電容器連接成如圖所示電路，電容器

23、的兩平行板水平放置當開關S、S 閉合，且無光照射光敏電阻R2時，一帶電液滴恰好靜止在電容器兩板間的M點，當用強光照射光敏電阻R2時，光敏電阻的阻值變小，則(BD)A液滴向下運動B液滴向上運動C不能確定R2兩端的電勢差是否升高D不改變照射光強度，斷開S，將電容器的上極板向上移一小段距離，則上極板的電勢比A點的電勢高解析強光照射使光敏電阻R2的阻值變小，電流增大，R1兩端的電勢差IR1升高，R2兩端的電勢差降低，電容器極板之間電壓升高，電場強度增強，液滴向上運動，選項B正確，選項A、C錯誤；當光照強度不變時斷開S，電容器帶電量不變，據(jù)U可知，把電容器的上極板向上移一小段距離時兩極板間電勢差變大，則

24、上極板的電勢比A點的電勢高，選項D正確4如圖所示的電路中，燈泡A和燈泡B原來都是正常發(fā)光的現(xiàn)在突然發(fā)現(xiàn)燈泡A比原來變暗了些，燈泡B比原來變亮了些，則電路中出現(xiàn)的故障可能是(C)AR3斷路BR1短路CR2斷路DR1、R2同時短路解析燈泡A比原來暗了些，說明燈泡A的電流和電壓變??；燈泡B比原來亮了些，說明燈泡B的電流和電壓變大采取代入排除法，將選項逐個代入分析： R3斷路R外增大R總變大I減小U變大，由此可知兩燈均變亮，故選項A錯誤；R1短路R外減小R總減小I增大，通過燈泡A和B的電流變大，兩燈變亮，選項B錯誤；同理分析可知選項C正確，選項D錯誤5(多選)圖示電路中，電源內(nèi)阻不可忽略，若調(diào)整可變電

25、阻R的阻值，可使電壓表V的示數(shù)減小U(電壓表為理想電表)，在這個過程中(AD)A通過R1的電流減小，減小量一定等于BR2兩端的電壓增加，增加量一定等于UC路端電壓減小，減小量一定等于UD通過R2的電流增加，但增加量一定小于解析電壓表示數(shù)減小，可知R減小，設路端電壓、干路電流分別為U、I，電壓表示數(shù)為U1，R2兩端電壓為U2，流過R1、R2的電流分別為I1、I2，電阻改變后，分別為U、I、U1、U2、I1、I2，則U1I1R1，U1I1R1，UU1U1(I1I1)R1，則I1減小量為I1I1I1，選項A正確；U2EU1Ir，U2EU1Ir，得U2(U1U1)(II)rU(II)rU，選項B錯誤；路端電壓減小量小于U，選項C錯誤；U(II)(rR2)，I2IIrb，根據(jù)閉合電路歐姆定律I0，解得Rra，則a電源的效率為50%；電阻R接在電源b上時50%，則電源b的效率大于50%，故選項A錯誤；電源的UI圖線與電阻R的UI圖線的交點表示電阻R接在該電源上的工作狀態(tài)，由題圖可知電阻R接在電源a上時的電壓和電流較大，電源a的輸出功率較大