2019版高考物理第9章恒定电流第34课时闭合电路欧姆定律学案.docx

第34课时闭合电路欧姆定律考点1电阻的串并联一、闭合电路欧姆定律1内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。2公式3路端电压与外电阻的关系(1)负载R增大I减小U内减小U外增大外电路断路时(R)，I0，U外E。(2)负载R减小I增大U内增大U外减小外电路短路时(R0)，I，U内E。4UI关系图：由UEIr可知，路端电压随着电路中电流的增大而减小；UI关系图线如图所示。(1)当电路断路即I0时，纵坐标的截距为电动势E。(2)当外电路电压为U0时，横坐标的截距为短路电流Im。(3)图线的斜率的绝对值为电源的内阻r。二、电阻的串并联串联电路并联电路电流各处电流相等，即II1I2InII1I2InI1R1I2R2InRn即电流分配和电阻成反比电压电压分配和电阻成正比，即I各支路两端电压相等，即UU1U2Un总电阻总电阻等于各电阻之和，即RR1R2Rn总电阻的倒数等于各电阻倒数之和，即功率分配功率分配和电阻成正比，即I2功率分配和电阻成反比，即P1R1P2R2PnRnU2 例1如图所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为1.6 V和0.4 A；当S断开时，它们的示数各改变0.1 V和0.1 A，求电源的电动势及内阻。解析当S闭合时，由闭合电路欧姆定律得：U1EI1r，即E1.60.4r当S断开时，由闭合电路欧姆定律得：U2EI2r，即E(1.60.1)(0.40.1)r由得：E2 V，r1 。答案2 V1 (1)分析电路：认清各元件的串、并联关系，必要时画等效电路图，特别注意电压表和电流表对应的电路。(2)求总电流I：若已知内、外电路上所有电阻的阻值和电源电动势，可用闭合电路欧姆定律直接求出；若内、外电路上有多个未知电阻，可利用某一部分电路的已知电流和电压求总电流I；当以上方法都行不通时，可以应用联立方程求出I。(3)各部分的电压、电流：根据串、并联电路的特点或部分电路欧姆定律求各部分电路的电压和电流。(2017河北唐山月考)如图所示电路中，r是电源的内阻，R1和R2是外电路中的电阻，如果用Pr、P1和P2分别表示电阻r、R1和R2上所消耗的功率，当R1R2r时，PrP1P2等于()A111 B211C144 D411答案D解析设干路电流为I，流过R1和R2的电流分别为I1和I2。由题，R1和R2并联，电压相等，电阻也相等，则电流相等，故I1I20.5I；根据公式PI2R，三个电阻相等，功率之比等于电流平方之比，即PrP1P2411。故选D。考点2闭合电路的故障及动态分析1解决闭合电路动态变化问题，应按照局部整体局部的程序进行分析。2动态电路分析的基本思路：电路结构的变化R的变化R总的变化I总的变化U内的变化U外的变化固定支路变化支路。(1)对于固定不变的部分，一般按照欧姆定律直接判断。(2)对于变化的部分，一般应根据分压或分流间接判断。(3)涉及变阻器滑动引起的电路变化问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。3故障分析电路故障主要包括断路和短路，判断方法主要采用现象分析法和假设排除法。 例2如图所示的电路中，灯泡A和B原来都是正常发光的，现在突然灯泡A比原来变暗了些，灯泡B比原来变亮了些，则电路中出现的故障可能是()AR3断路 BR1短路CR2断路DR1、R2同时短路解析假如R3断路，外电阻增大，总电流I减小，可知路端电压UEIr增大，A、B两灯均变亮，不符合题意，故A错误；若R1短路，外电阻减小，总电流增大，可知路端电压UEIr减小，因为干路电流I增大，R3电流I3减小，则通过A的电流IAII3增大，UA增大，A灯变亮。B灯电压UBUUA，则UB减小，B灯变暗，不符合题意，故B错误；若R2断路，外电阻增大，干路电流I减小，可知路端电压UEIr增大，R3电流I3增大，则通过A的电流IAII3减小，A灯变暗。B灯电压UBUIA(RAR1)增大，B灯变亮，符合题意，故C正确；若R2短路，B灯被短路所以不亮，不符合题意，故D错误。答案C本题首先明确电路中各用电器的连接关系，然后运用动态变化分析方法逆推对现象进行分析，找出电路的变化从而找出故障。R2与灯泡B并联后，与R1、A串联，再与R3并联，灯泡A变暗了，说明实际功率减小了，灯泡B变亮，说明实际功率增大了。具体故障可将每个选项逐一代入题目检查是否符合题意，从而确定正确选项。如图所示的电路，闭合开关S后，a、b、c三盏灯均能发光，电源电动势E恒定且内阻r不能忽略。现将滑动变阻器R的滑片稍向上滑动一些，三盏灯亮度的变化情况是()Aa灯变亮，b灯和c灯变暗Ba灯和c灯变亮，b灯变暗Ca灯和c灯变暗，b灯变亮Da灯和b灯变暗，c灯变亮答案B解析滑片稍向上滑动，滑动变阻器接在电路中的电阻减小，总电阻减小，从而总电流增大，a灯变亮；由于总电流变大，内电压及a端电压都增大，并联电路即b两端电压减小，b灯变暗；b两端电压减小使流过b的电流减小，而总电流增大，所以流过c的电流增大，c灯变亮，B正确。考点3闭合电路的功率和效率问题一、闭合电路中的功率问题1电源的总功率：P总EIIUIUrP出P内2电源内耗功率：P内I2rP总P出3电源的输出功率：P出IUEII2rP总P内当外电路为纯电阻电路时讨论如下：(1)纯电阻电路：P出I2R。(2)输出功率随R的变化关系当Rr时，电源的输出功率最大，为Pm。当Rr时，随着R的增大输出功率越来越小。当Rr时，随着R的增大输出功率越来越大。当P出50%，PI2R2 W，即2R2 W，得 Rr1 ，故C正确。6如图所示，电路中电源的电动势为E，内阻为r，开关S闭合后，当滑动变阻器R的滑动片P向左移动的过程中，三盏规格相同的小灯泡L1、L2、L3的亮度变化情况是()A灯L2变亮，灯L1、L3变暗B灯L1变亮，灯L2、L3变暗C灯L1、L2变亮，灯L3变暗D灯L2、L3变亮，灯L1变暗答案A解析图中变阻器R与灯L3并联后与灯L2串联，再与灯L1并联。灯L1的电压等于路端电压，将滑动变阻器的滑片P向左移动的过程中，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻R总减小，由闭合电路欧姆定律得知：干路电流I增大，路端电压UEIr减小，则灯L1变暗；流过灯L2的电流I2II1，I增大，I1减小，则I2增大，灯L2变亮；灯L3的电压U3UU2，U减小，U2增大，则U3减小，灯L3变暗，故A正确。7(多选)某种小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示，三个完全相同的这种小灯泡L1、L2、L3连接成如图乙所示的电路，电源的内阻为1.0 。现闭合开关S，理想电压表V的示数为4.0 V，则()A三个灯泡的总电阻约为8.3 B电源的电动势为5.6 VC电源消耗的热功率为3.0 WD电源的效率约为89.3%答案ABD解析理想电压表V的示数为U4.0 V，由题图甲可知电路总电流为I0.6 A，小灯泡L1电阻R1 ；通过小灯泡L2、L3的电流均为I0.3 A，由题图甲可知电压均为U1.0 V，小灯泡L2，L3的电阻R ，所以三个小灯泡的总电阻为R总R1R 8.3 ，A正确；电动势为EUUU内4 V1 V0.61.0 V5.6 V，B正确；电源消耗的热功率PI2r0.621.0 W0.36 W，C错误；电源效率为100%100%100%89.3%，D正确。8电路如图甲所示。若电阻未知，电源电动势和内阻也未知，电源的路端电压U随电流I的变化图线及外电阻的UI图线分别如图乙所示，求：(1)电源的电动势和内阻；(2)电源的路端电压；(3)电源的输出功率。答案(1)4 V1 (2)3 V(3)3 W解析(1)由题图乙所示UI图线知，电源电动势E4 V，短路电流I短4 A，故内阻r1 。(2)由题图甲、乙知，电源与电阻串联时，电流I1 A，此时对应的路端电压U3 V。(3)由题图乙知R3 ，故P出I2R3 W。9如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，极板长L60 cm，两板间的距离d30 cm，电源电动势E36 V，内阻r1 ，电阻R09 ，闭合开关S，待电路稳定后，将一带负电的小球(可视为质点)从B板左端且非常靠近B板的位置以初速度v06 m/s水平向右射入两板间，小球恰好从A板右边缘射出。已知小球带电荷量q2102 C，质量m2102 kg，重力加速度g取10 m/s2，求：(1)带电小球在平行金属板间运动的加速度大小；(2)滑动变阻器接入电路的阻值。答案(1)60 m/s2(2)14 解析(1)小球在金属板间做类平抛运动，有Lv0t，dat2，解得a60 m/s2。(2)设两金属板间电压为U，由牛顿第二定律得mgma，解得U21 V。设滑动变阻器接入电路的阻值为R，根据串联电路的特点有，解得R14 。10(2016全国卷)阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示电路。开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2。Q1与Q2的比值为()A. B. C. D.答案C解析当开关S断开时等效电路如图1所示，电容器C两端的电压UE，所带的电荷量Q1CUCE；当开关S闭合时等效电路如图2所示，电容器C两端的电压UE，所带的电荷量Q2CE。所以，C正确。11(2016江苏高考)(多选)如图所示的电路中，电源电动势为12 V，内阻为2 ，四个电阻的阻值已在图中标出。闭合开关S，下列说法正确的有()A路端电压为10 VB电源的总功率为10 WCa、b间电压的大小为5 VDa、b间用导线连接后，电路的总电流为1 A答案AC解析外电路的总电阻R10 ，由闭合电路欧姆定律可得电路中的总电流I1 A，因此路端电压UEIr12 V12 V10 V，A正确；电源的总功率PEI12 W，B错误；由图a可知UabUaOUbO150.5 V50.5 V5 V，故C正确；当a、b间用导线连接后，其等效电路如图b所示，电路中的外电阻R7.5 ，电路中总电流I A1 A，D错误。12. (2017山东青岛模拟)电子式互感器是数字变电站的关键装备之一。如图所示，某电子式电压互感器探头的原理为电阻分压，ac间的电阻是cd间电阻的(n1)倍，某次测量中输出端数字电压表的示数为U，则输入端的电压为()AnU B. C(n1)U D.答案A解析由正比分压得n，UabnUcdnU，A正确。13. (2017湖北襄阳一模)(多选)如图所示，一平行板电容器两极板A、B水平放置，上极板A接地，电容器通过滑动变阻器R和开关S与电动势为E的电源相连。现将开关S闭合，位于A、B两板之间的P点的带电粒子恰好处于静止状态，则()AB板电势为EB改变滑动变阻器的滑片位置，带电粒子仍处于静止状态C将B板向上移动，P点电势将不变D将B板向左平移，带电粒子电势能将不变答案ABD解析粒子静止在P点，受力分析可知粒子受到向上的电场力和重力处于平