高考物理专题复习课件大全：闭合电路欧姆定律.ppt

闭合电路欧姆定律 要点疑点考点 课 前 热 身 能力思维方法 延伸拓展 要点疑点考点 1.电源 (1)电源是一种把其他形式能转化为电能的一 种装置，能使其两极间有电压. (2)电源的电动势E 数值上等于电源未接入电路(即断路)时两极 间电压，E=U断，单位：伏. 电动势是反映电源把其他形式能转化为电能 的本领的物理量，只由电源本身结构特性决定， 与电路无关 电源提供的电能W=qE=IEt，总功率P总=IE. 要点疑点考点 2.电路 (1)内电路：电源两极(不含两极)以内，电流从 电源内部通过时形成的通路，该通路上也有电阻被 称为内电阻r 内电压：内电路(即内电阻)两端的电压，U内=Ir. 靠近正极处电势比靠近负极处的电势低，电流由负 极流向正极. 内电路中内电阻消耗电能转化为内能(发热)P内 =IU内=I2r. 要点疑点考点 (2)外电路：接在电源两极(包括两极)之间的所有元 件线路总体，这部分的总电阻称为外电阻这部分两 端即电源两极间的电压称为外电压也叫路端电压.正极 电势比负极电势高，电流由正极流向负极. 外电路中消耗的电能转化为其他形式的能，输出功 率即外电路消耗的电功率，P外=IU外 供电效率:=P出/P总U外/E 内电路与外电路中的总电流是相同的，内电路与外 电路的电压总和一定等于电源的电动势，U内+U外E 内电路与外电路中消耗的电能之和等于电源把其它 形式能转化过来的电能，IU内+IU外=IE. 要点疑点考点 3.闭合电路欧姆定律 (1)内容：闭合电路的电流与电源电动势成正 比，与内、外电路的电阻之和成反比. (2)公式：IE/(R+r). (3)适用条件：纯电阻电路. 要点疑点考点 4.纯电阻闭合电路中变量分析 (1)保持不变的量只有电源的电动势和内电阻，电 流、电压、电功率等都随外电阻的改变而改变 (2)变化关系： 电流I=E/(R+r). 内电压U内Ir=Er/(R+r). 外电压U外E-Ir. 总功率P总IE. 要点疑点考点 输出功率:P出=I2R= 供电效率:=R/(R+r). 由以上各式可看出当外电阻R增大时，电流减小 ，内电压U内减小，外电压U外增大，总功率P总减小 ，效率变大. 输出功率却不是单调变化，当外电阻R=r时P出有 最大值E2/4r. 要点疑点考点 (3)路端电压随电流变化的U-I图像，如图10-3-1所示. 要点疑点考点 图线与纵坐标交点表示电路断开情况，交点的纵 坐标为电源电动势E. 图线与横坐标交点表示外电路短路情况，交点横 坐标为短路电流I短=E/r. 图线斜率值(tan)表示电源的内电阻r=U/I. 【注意】若纵轴的原点不在两轴交点时，此结论不 成立 课 前 热 身 1.断路状态和短路状态各有什么特点? 【答案】断路：外电阻R外，外电压U外=E,内电 压U内=0，I=0. 短路：R外=0，U外=0,U内=E,I=E/r很大，但不能 说无穷大. 课 前 热 身 2.手电筒里的两节干电池，已经用过较长时间，灯泡只 发出微弱的光，把它们取出来，用电压表测电压，电压 表的示数很接近3V，再把它们作为一个台式电子钟的电 源，电子钟能正常工作下列说法中正确的是(BD) A.这两节干电池的电动势减小了很多 B.这两节干电池的内电阻增大了很多 C.这台电子钟的额定电压一定比手电筒里的小灯泡的额 定电压小 D.这台电子钟正常工作时，电流一定比手电筒里的小灯 泡的正常工作电流小 课 前 热 身 3.电源电动势为E，内阻为r，大致画出输出功率随 外电阻的变化关系图像. 【答案】如图10-3-2所示. 能力思维方法 【例1】一太阳能电池板，测得它的开路电压为800mV ，短路电流为400mA，若将该电池板与一阻值为2的 电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是(D) A.0.10V B.0.20V C.0.30V D.0.40V 能力思维方法 【解析】此题考查电源电动势与路端电压的区别以 及闭合电路中的断路与短路的特征.由题中已知条 件知电源电动势即为开路电压，即E=800mV=0.8V, 短路电流为Imax=400mA=0.4A，可知电源内阻为 r=E/Imax=2则当该电池板与一阻值也为2的电阻 器连成一闭合电路时，它的路端电压为: 能力思维方法 【解题回顾】纯电阻电路中电动势与内外电压的关 系可以看做是内外电阻串联分压，遵从与电阻成正 比规律，电压总和等于电动势.本题最后一步也可以 看做是根据这一规律列式求解的. 能力思维方法 【例2】如图10-3-3所示，R1=9,R2=30,S闭合时， 电压表(不计内阻)V的读数为11.4V，电流表(不计内阻 )A的读数为0.2A；S断开时，电流表A的读数为0.3A. 能力思维方法 求：(1)电阻R3的阻值 (2)电源的电动势和内阻 能力思维方法 【解析】电压表测量的是路端电压U. (1)S闭合时R2和R3并联， R3两端的电压U3=U2=I2R2=0.230=6(V)， R1两端的电压U1=U-U3=11.4-6=5.4(V)， 流过R1的电流I1=U1/R1=5.4/9=0.6(A)， 通过R3的电流I3=I1-I2=0.6-0.2=0.4(A)， 电阻R3=U3/I3=6/0.4=15， 能力思维方法 (2)设电源电动势为E，内阻为r，根据闭合电路欧姆定 律E=I(R+r)有： 当S闭合时E=U+I1r，即E=11.4+0.6r； 当S断开时E=I(r+R1+R2)，即E=0.3(r+9+30). 联立以上两式解得E=12V , r=1 能力思维方法 【解题回顾】闭合电路欧姆定律或内外电路的电压 关系是计算闭合电路问题的基本公式，总电流是内 外电路相联系的桥梁，它还与电功、电功率等有联 系，分析时要注意灵活使用. 能力思维方法 【例3】如图10-3-4所示，线段A为某电源U-I图线，线 段B为某电阻R的U-I图线以上述电源和电阻组成闭合 电路时，求： (1)电源的输出功率 P出多大? (2)电源内部损耗的 电功率P内是多少? (3)电源的效率多 大? 能力思维方法 【解析】根据题意从A的图线可读出E=3V,Imax=6A， 则r=E/Imax=3/6=0.5，从B图线可读出 R=U/I=1. 由电源E=3V,r=0.5与R=1组成的闭合电路中， I=E/R+r=3/1.5=2A则P出=I2R=4W,P内=Ir=2W. P总=IE=6W,所以，=P出/P总=66.7% 能力思维方法 【解题回顾】电源的U-I图线与电阻的U-I图线的物 理意义不同前者是路端电压与电路电流的函数关 系；后者是加在电阻两端的电压与通过的电流的函 数关系本题还可直接由图中交点坐标读出电路中 的电流和路端电压分别为2A、2V. 能力思维方法 【例4】如图10-3-5所示电路，当滑动变阻器的滑片P向 上移动时，判断电路中的电压表、电流表的示数如何变 化? 能力思维方法 【解析】先认清电流表A是测量R3中的电流，电压表 V2测量R2和R3并联的电压，电压表V1测量路端的电压. 再利用闭合电路欧姆定律判断主干上的一些物理量的 变化：P向上滑，R3的有效电阻增大，外电阻R外增大 ，干路电流I减小，路端电压U增大，则电压表V1示数 增大，再进行分支上的分析：由I减小，知内电压U 和R1两端电压U1减小， 能力思维方法 由U外增大知R2和R3并联的电压U2增大判断出 电压表V2示数增大，由U2增大和R3有效电阻增大， 无法确定电流表A表示数如何变化，这就要从另一 条途径去分析：由电压表V2示数增大知通过R2的电 流I2增大，而干路电流I减小，所以R3中的电流减 小，即电流表A示数减小. 能力思维方法 【解题回顾】电路中任一部分发生变化时，将引起电 路中各处的电流和电压都随之发生变化，可谓“牵一 发而动全身”.判断此类问题时，应先由局部的变化推 出总电阻、总电流的变化、路端电压的变化，再由此 分析对其他各部分电路产生的影响，即由局部到总体 再到局部的思路. 延伸拓展 【例5】在图10-3-6电路中，直流发电机 E=250V,r=3,R1=R2=1，电热丝组中装有50只完全 相同的电热丝，每只电热丝的额定电压为200V， 额定功率为1000W，其他电阻不计，并且不计电热 丝电阻随温度的变化， 延伸拓展 问： (1)当接通几只电热丝时，实际使用的电热丝能正常工作? (2)当接通几只电热丝时，发电机输出功率最大? (3)当接通几只电热丝时，电热丝组加热物体最快? (4)当接通几只电热丝时，电阻R1、R2上消耗的功率最大? (5)当接通几只电热丝时，实际使用的每只电热丝中电流最 大? 延伸拓展 【解析】不计用电器电阻随温度的变化，则每只电热 丝的电阻R0=U/P=40，每只电热丝的额定电流: I0=P/U=5A. (1)要使用电器正常工作，必须使电热丝两端实际电压 等于额定电压200V，因此干路电流: I=(E-U0)/(r+R1+R2)=10A, 而每只电热丝的额定电流为5A，则电热丝的只数n=2只 (2)要使电源输出功率最大，必须使外电阻等于内电阻 ，由此可得电热丝总电阻R=r-(R1+R2)=1故有: n=R0/R=40只 延伸拓展 (3)要使电热丝组加热物体最快，就必须使电热丝组 得到的电功率最大，有的同学错误地认为电热丝接 得越多，总功率就越大，这是没有考虑到外电阻的 变化会影响电源输出功率的变化这里要注意到A、