2020版高考物理一轮复习第8章第2节电路闭合电路欧姆定律教学案新人教版.docx

第2节电路闭合电路欧姆定律知识点一| 电路的串联、并联1特点对比串联并联电流II1I2InII1I2In电压UU1U2UnUU1U2Un电阻RR1R2Rn功率分配P1R1P2R2PnRn2.三个重要的结论(1)串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻，电路中任意一个电阻值变大时，串联的总电阻变大。(2)并联电路的总电阻小于电路中任意一个支路电阻，任意一个支路电阻值变大时，电路的总电阻变大。(3)某电路中无论电阻怎样连接，该电路消耗的电功率总等于各个电阻消耗的电功率之和。(1)电路中某电阻的阻值最大，该电阻的功率不一定最大。()(2)电路中只有一个电阻增大时，电路的总电阻不一定增大。()(3)无论电路是串联还是并联，电路中任意一个电阻变大时，电路的总电阻变大。()简化串、并联电路的常用方法1等电势法：电流沿电势高电势低的方向流动，若两点之间等电势，则没有电流。2电流流向法：电流分叉的地方为并联，否则为串联。典例(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 BCDC断开S和闭合S后等效电路分别如图甲、乙所示。甲乙根据串联电路的电压与电阻成正比可得甲、乙两图中电容器两极板间的电压U1E，U2E，C所带的电荷量QCU，则Q1Q235，选项C正确。(1)当含有电容器的直流电路达到稳定状态时，电容器处可视为断路，与之串联的电阻中无电流，不起降压作用。(2)电容器电压等于与之并联的电阻的电压。(3)电容器(或串联一个电阻)接到某电源两端时，电容器的电压等于路端电压。(4)在计算电容器所带电荷量的变化时，如果变化前后极板所带电荷的电性相同，那么通过所连导线的电荷量等于初末状态电容器所带电荷量之差；如果变化前后极板所带电荷的电性相反，那么通过所连导线的电荷量等于初末状态电容器所带电荷量之和。考法1串、并联电路的分析与计算1在如图所示的电路中，R111 ，r1 ，R2R36 ，当开关S闭合且电路稳定时，电容器C带电荷量为Q1；当开关S断开且电路稳定时，电容器C带电荷量为Q2，则()AQ1Q213BQ1Q231CQ1Q215DQ1Q251A当开关S闭合时，电容器两端电压等于R2两端的电压，U2，Q1C；当开关S断开时，电容器两端电压等于电源电动势，UE，Q2EC，所以Q1Q213，选项A正确。考法2电表的改装2(多选)如图所示，甲、乙两个电路都是由一个灵敏电流表G和一个变阻器R组成的，下列说法正确的是()甲乙A甲表是电流表，R增大时量程增大B甲表是电流表，R增大时量程减小C乙表是电压表，R增大时量程增大D乙表是电压表，R增大时量程减小BC由电表的改装原理可知，电流表中应是G与R并联，改装后加在G两端的最大电压UgIgRg不变，并联电阻R越大，IR越小，IIgIR越小，即量程越小，B正确，A错误；对于电压表应是G与R串联，改装后量程UIgRgIgR，可知R越大，量程越大，C正确，D错误。3如图所示，其中电流表的量程为0.6 A，表盘均匀划分为30个小格，每一小格表示0.02 A；R1的阻值等于电流表内阻的；R2的阻值等于电流表内阻的2倍。若用电流的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则下列分析正确的是()A将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.04 AB将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.02 AC将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06 AD将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.01 AC将接线柱1、2接入电路时，R1的阻值等于电流表内阻的，通过电流表的电流为通过R1的，接线柱1、2间流过的电流为0.02 A的3倍，每一小格表示0.06 A，选项A、B错误；将接线柱1、3接入电路时，电流表先与R1并联，再与R2串联，而串联对电流没影响，故每一小格仍表示0.06 A，故选项C正确，D错误。4.如图是有两个量程的电流表，当使用a、b两个端点时，量程为1 A，当使用a、c两个端点时，量程为0.1 A。已知表头的内阻Rg为200 ，满偏电流Ig为2 mA，求电阻R1、R2的值。解析：接a、b时，R1起分流作用，I1Ig接a、c时，R1R2起分流作用，I2Ig由联立，将I11 A，I20.1 A代入得：R10.41 ，R23.67 。答案：0.41 3.67 考法指导电表改装的原理改装成电压表改装成电流表内部电路改装原理串联分压并联分流改装后的量程UIg(RRg)IIg量程扩大的倍数nn接入电阻的阻值RRg(n1)RgR改装后的总内阻RVRgRnRgRA校对电路知识点二| 闭合电路欧姆定律1电动势(1)定义：电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。(2)表达式：E。(3)物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量。2内阻电源内部导体的电阻。3闭合电路欧姆定律(1)内容闭合电路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I(只适用于纯电阻电路)。EU内U外(适用于任何电路)。(3)路端电压U与电流I的关系关系式：UEIr。UI图象(如图所示)a当电路断路即I0时，纵轴的截距为电源电动势。b当外电路电压为U0时，横轴的截距为短路电流。c图线的斜率的绝对值为电源的内阻。(1)闭合电路中外电阻越大，路端电压越大。()(2)在闭合电路中，外电阻越大，电源的输出功率越大。()(3)电源的输出功率越大，电源的效率越高。()对闭合电路欧姆定律的理解(1)I或EIRIr，只适用于外电路为纯电阻电路的情况，若外电路中含有非纯电阻元件(如电动机、电解槽等)则不适用。(2)EU外U内U外Ir，即电源电动势等于内外电路的电压之和，适用于外电路为任意用电器的情况。(3)将电压表接在电源两极间测得的电压U外是指路端电压，不是内电阻两端的电压，也不是电源电动势。(4)对于有电压变化的闭合电路问题，由EU外U内可知：内、外电路电压变化量的绝对值相等，即|U外|U内|。(5)外电路中含有非纯电阻元件(如电动机、电解槽等)时，不能直接用欧姆定律解决电流问题，可以根据串、并联电路特点或能量守恒定律列式计算。典例已知电源内阻r2 ，灯泡电阻RL2 ，R22 ，滑动变阻器R1的最大阻值为3 ，如图所示。将滑片P置于最左端，闭合开关S1、S2，电源的输出功率为P0，则()A滑片P向右滑动，电源输出功率一直减小B滑片P向右滑动，电源输出功率一直增大C断开S2，电源输出功率达到最大值D滑片P置于最右端时，电源输出功率仍为P0D当外电路电阻等于电源内阻，即R外r2 时，电源的输出功率最大，开始时R外14 ，电源输出功率为P0，当P向右滑到R11 时，R外2 ，此时输出功率最大，再向右滑动，输出功率又减小，所以A、B项都是错误的。S2断开时R外2R1R25 ，R外2r，C错误。当电源的输出功率为P0时对应两种情况的电阻，应满足r，则R外31 ，因此D正确。考法1电路的动态分析1如图所示，电源内阻不能忽略，电流表、电压表均可视为理想电表，在滑动变阻器R的触头从a端滑到b端的过程中()A电压表V的示数先增大后减小，电流表A的示数增大B电压表V的示数先增大后减小，电流表A的示数减小C电压表V的示数先减小后增大，电流表A的示数增大D电压表V的示数先减小后增大，电流表A的示数减小A在滑动变阻器R的触头从a端滑到b端的过程中，外电阻先增大后减小，路端电压先增大后减小，电压表V的示数先增大后减小，电流表A的示数一直增大，选项A正确。2如图所示电路中，电源电动势、内阻一定，R1、R2为定值电阻，当滑动变阻器R3的滑片P向上端a滑动时，电流表A1、A2及电压表V的示数的变化情况是()AA1示数增大，A2示数减小，V示数减小BA1示数减小，A2示数增大，V示数减小CA1示数增大，A2示数增大，V示数增大DA1示数减小，A2示数减小，V示数增大B滑片P向上端a滑动时，滑动变阻器连入电路的有效电阻减小，整个电路的总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律可知干路电流I增大，即A2的读数增大，因UEI(R2r)，I增大，U减小，即电压表V的读数减小，通过电流表A1的电流I1减小，选项B正确，A、C、D错误。考法指导电路动态分析的三种常用方法(1)程序法(2)“串反并同”结论法所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大。所谓“并同”，即某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，反之则减小。即：R(3)极限法因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或电阻为零去讨论。考法2含电容电路问题3.(2019武汉模拟)在如图所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E、内电阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C为电容器，A、V为理想电流表和电压表。在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，下列说法中正确的是()A电压表示数变小B电流表示数变小C电容器C所带电荷量增多Da点的电势降低D在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，干路电流I增大，电阻R1两端电压增大，则电压表示数变大。电阻R2两端的电压U2EI(R1r)，I增大，则U2变小，电容器两板间电压变小，其带电荷量减小。根据外电路中顺着电流方向，电势降低，可知a点的电势大于零。a点的电势等于R2两端的电压，U2变小，则a点的电势降低，通过R2的电流I2减小，通过电流表的电流IAII2，I增大，I2减小，则IA增大，即电流表示数变大，A、B、C错误，D正确。4(多选)如图所示，电源电动势为E，内阻为r，电容器C两极板之间有一通过绝缘轻绳悬挂的带电小球，闭合开关S1、S2，电路稳定后轻绳与竖直方向的夹角为，下列有关说法正确的是()A将滑片P1向左端缓慢滑动，增大B将滑片P2向上端缓慢滑动，减小C断开开关S1、S2，将电容器两极板错开一些，增大D断开开关S1、S2，将电容器两极板间距增大一些，减小AC闭合开关S1、S2，将滑片P1向左端滑动，R1增大，电容器两极板间电压U增大，对带电小球受力分析得qmgtan ，所以增大，选项A正确；R2的变化对电压U无影响，不变，选项B错误；断开开关S1、S2，电容器所带电荷量不变，将电容器两极板错开一些，由C知电容器的电容减小，由C知U增大，E增大，增大，选项C正确；将电容器两极板间距d增大一些，E不变，不变，选项D错误。考法指导电路稳定时电容器的处理方法电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻不起降低电压的作用，与电容器串联的电阻视为等势体，电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压。考法3电源的功率及效率问题5(2019遵义模拟)直流电路如图所示，在滑动变阻器的滑片P向右移动时，电源的()A总功率可能增加B滑动变阻器的功率一定增大C内部损耗功率一定减小D输出功率一定先增大后减小C由电路图可知，当滑动变阻器滑片向右移动时，滑动变阻器接入电路的阻值增大，电路总电阻变大，电源电动势不变，由闭合电路的欧姆定律可知，电路总电流I变小，电源总功率PEI一定减小，故A错误；滑动变阻器的功率等于电源的输出功率，由于变阻器的电阻与电源内阻的关系未知，不能确定其变化情况，故B错误；电源内阻r不变，电流I减小，电源的内部损耗功率PrI2r减小，故C正确；当滑动变阻器阻值与电源内阻相等时，电源输出功率最大，由于不知道最初滑动变阻器接入电路的阻值与电源内阻间的关系，因此无法判断电源输出功率如何变化，故D错误。6如图所示，电源电动势E12 V，内阻r3 ，R01 ，直流电动机内阻R01 。当调节滑动变阻器R1时可使图甲中电路的输出功率最大；调节R2时可使图乙中电路的输出功率最大，且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为P02 W)，则R1和R2连入电路中的阻值分别为()甲乙A2 、2 B2 、1.5 C1.5 、1.5 D1.5 、2 B因为题图甲电路是纯电阻电路，当外电阻与电源内阻相等时，电源的输出功率最大，所以R1接入电路中的阻值为2 ；而题图乙电路是含电动机的电路，欧姆定律不适用，电路的输出功率PIUI(EIr)，所以当I2 A时，输出功率P有最大值，此时电动机的输出功率为2 W，发热功率为4 W，所以电动机的输入功率为6 W，电动机两端的电压为3 V，电阻R2两端的电压为3 V，所以R2接入电路中的阻值为1.5 ，B正确。考法指导1电源的总功率(1)任意电路：P总EIU外IU内IP出P内。(2)纯电阻电路：P总I2(Rr)。2电源内部消耗的功率：P内I2rU内IP总P出。3电源的输出功率(1)任意电路：P出UIEII2rP总P内。(2)纯电阻电路：P出I2R。(3)纯电阻电路中输出功率随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Pm时，每个输出功率对应两个外电阻R1和R2，且R1R2r2。P出与R的关系如图所示。4电源的效率(1)任意电路：100%100%。(2)纯电阻电路：100%100%。【特别提醒】在纯电阻电路中R越大，越大；当Rr时，电源有最大输出功率，效率仅为50%。当电源的输出功率最大时，效率并不是最大，只有50%；当R时，100%，但此时P出0，无实际意义。考法4电源UI图象与电阻UI图象对比7(多选)如图所示的UI图象中，直线为某电源的路端电压与电流的关系图线，直线为某一电阻R的UI图线，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图象可知()AR的阻值为1.5 B电源电动势为3 V，内阻为0.5 C电源的输出功率为3.0 WD电源内部消耗功率为1.5 WAD由于电源的路端电压与电流的关系图线和电阻R的UI图线都为直线，所以电源的路端电压与电流的关系图线的斜率的绝对值等于电源内阻，r1.5 ；电阻R的UI图线的斜率等于电阻R的阻值，R1.5 ，选项A正确，B错误；电源的路端电压与电流的关系图线和电阻R的UI图线交点纵、横坐标的乘积表示电源的输出功率，电源的输出功率为PUI1.51.0 W1.5 W，选项C错误；由EIPPr解得电源内部消耗的功率为PrEIP3.01.0 W1.5 W1.5 W，选项D正确。8(2019成都质检)如图所示，直线A为电源的UI图线，直线B和C分别为电阻R1、R2的UI图线。现用该电源分别与R1、R2组成闭合电路甲和乙。由图象一定能确定的是()A电阻R1R2B电源输出功率P1P2C电源内阻消耗的功率Pr1Pr2D电源效率1R2，选项A错误；电源的输出功率等于电阻R上消耗的功率，大小等于电源的UI图线与电阻