2020版高考物理总复习第八章第2节电路闭合电路的欧姆定律教学案新人教版.docx

第2节电路闭合电路的欧姆定律【p132】夯实基础把灵敏电流表(微安表)改装成电压表或大量程的电流表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接入电阻的阻值R串RgRg(n1)RgR并Rg量程扩大的倍数nn与扩程倍数n的关系串联的电阻是原电表内阻的n1倍串联的电阻是原电表内阻的改装后的总内阻RVRgRnRgRA校准电路考点突破例1如图所示，其中电流表A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，若用电流表A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 A【解析】将接线柱1、2接入电路时，通过R1的电流是通过电流表的2倍，每一小格表示0.02 A0.04 A0.06 A，选项A、B错误；将接线柱1、3接入电路时，通过R1的电流仍然是通过电流表的2倍，每一小格仍然表示0.06 A，选项C正确，选项D错误【答案】C针对训练1有两个相同的电流表，允许通过的最大电流(满偏电流)为Ig1 mA，表头电阻Rg30 ，若改装成一个量程为3 V的电压表和一个量程为0.6 A的电流表应分别(C)A串联一个2 990 的电阻和并联一个0.15 的电阻B并联一个2 990 的电阻和串联一个0.15 的电阻C串联一个2 970 的电阻和并联一个0.05 的电阻D并联一个2 970 的电阻和串联一个0.05 的电阻2如图所示，有三个电阻，已知R1R2R3136，则电路工作时，电压U1U2为(D)A16 B19C13 D12【解析】由题图可知R2与R3并联再与R1串联，U1为R1两端电压，U2为并联部分电压，由电阻关系知R23R1，R36R1，R2与R3并联总电阻R232R1，根据串联电路电压分配规律有U1U2R1R2312.【p133】夯实基础1电动势反映电源_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(1)电动势在数值上等于电源_不接入电路时_电源两极间的电压；(2)电动势等于_电路断开时电源_正、负极间电压；(3)电动势等于_内、外电路_电压之和2闭合电路欧姆定律(1)内容：闭合电路里的电流，跟_电源的电动势_成正比，跟_电路中的总电阻_成反比(2)表达式：_I_或_EU外Ir_或_EU外U内_注意：式只适用于外电路为纯电阻电路时的情形，、式对外电路无特殊要求3路端电压_电源两极间的电压_叫路端电压(1)跟外电阻的关系UIRR讨论：当R增大时，U_增大_，当R减小时，U_减小_；当外电路开路时，R，I0，_UE_；当外电路短路时，R0，I，_U0_(2)电源的UI图象如图所示UEIr直线斜率的绝对值表示_电源内阻r_，纵轴的截距为_电源的电动势E_，横轴的截距为_短路电流I短_(仅对电压、电流均以坐标原点为0值而言)U随I变化的原因是电源有内阻图线上每一点的坐标的乘积为_电源的输出功率_，即图中阴影部分“面积”考点突破例2在如图a所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器闭合开关S，将滑动变阻器的滑动触头P从最右端滑到最左端，两个电压表的示数随电路中电流变化的完整过程图线如图b所示则()A图线甲是电压表V2示数随电流变化的图线B电源内电阻的阻值为10 C电源的最大输出功率为3.6 WD滑动变阻器R2的最大功率为0.9 W【解析】R1为定值电阻，图线甲是电压表示数随电流变化的图线，A对由图线知，R1 5 .设电源电动势为E，内阻为r，把R1放入电源内，依图线可得：E40.2(5r)，0.6，解得E6 V，r5 ，B错；电源最大输出功率 Pm1.8 W，C错视R1为电源内阻的一部分，而R2m 20 ，R2mR1r，R2的最大功率P20.9 W，D对【答案】AD【小结】定值电阻的UI图象与电源的UI图象的比较定值电阻电源UI图象物理意义表示电阻两端的电压与通过电阻的电流之间的变化关系，描述了电阻的性质表示电源的路端电压与电源中电流之间的变化关系，描述了电源的性质截距、斜率斜率表示电阻的阻值在U轴上的截距等于电源的电动势，斜率的绝对值等于电源的内阻坐标值的乘积UI表示电阻消耗的电功率表示电源的输出功率两图线交点的物理意义交点的纵坐标U既为定值电阻两端的电压又是电源的路端电压，横坐标I既是定值电阻的电流又是电源中的电流，故交点坐标表示该电阻与该电源组成闭合回路时的电压、电流值.针对训练3(多选)如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图象，下列结论正确的是(AD)A电源的电动势为6.0 VB电源的内阻为12 C电源的短路电流为0.5 AD电流为0.3 A时的外电阻是18 【解析】图线横轴从零开始，故纵轴上截距等于电动势，即E6 V，而纵轴不是从零开始，故横轴上的截距0.5 A不是电源的短路电流，故内阻应按斜率的绝对值计算，即r 2 .由闭合电路欧姆定律可得电流I0.3 A时，外电阻Rr18 .故选项A、D正确4如图所示，电源电动势为E，内阻为r，三个灯泡A、B、C原来都是正常发光的，电路突然发生了故障，结果灯泡A比原来暗了些，灯泡B和C比原来亮了些，假设三个灯泡灯丝的电阻恒定不变，则电路中出现的故障可能是(A)AR2断路 BR2短路CR1短路 D无法判断【解析】若R2断路，外电阻增大，路端电压增大，干路电流减小，灯泡C中的电流增大，灯泡C变亮，则通过灯泡A的电流减小，灯泡A变暗；灯泡A和R1两端电压减小，故灯泡B两端电压增大，灯泡B变亮，符合题意，故A正确；若R2短路，灯泡B不亮，不符合题意，故B错误；若R1短路，外电阻减小，路端电压减小，干路电流增大，灯泡C中的电流减小，则通过灯泡A的电流增大，灯泡A变亮，不符合题意，故C错误【p134】夯实基础闭合电路的动态分析1特点：闭合电路中只要某一电阻的阻值发生变化，就会影响整个电路，使总电路和每一部分的电流和电压都发生变化2基本依据：闭合电路的欧姆定律、部分电路的欧姆定律、串联电路的电压关系、并联电路的电流关系等3基本方法(1)程序法：基本思路是“部分整体部分” 即R局R总I总U外(2)结论法运用“串反并同”这个结论(仅适用单变量电路)所谓“串反”是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都将减小，反之则增大所谓“并同”，是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流，两端的电压，电功率都将增大，反之则减小(3)极限法：即因变阻器滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑动触头分别滑至两个极端去讨论(4)特殊值法：对于某些问题，可以采取代入特殊值去判定，从而得出结论(5)等效电源法：电源与一定值电阻串联后，这一整体看做一个新的电源(等效电源)电源与一定值电阻R1并联后，这一整体可看做一个新的电源考点突破例3在如图所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的绝对值分别用I、U1、U2和U3表示下列说法正确的是()AU1变小，U2变大，U3变小，I变大BU1变大，U2变小，U3变大，I变大C.变大，变大，变大D.不变，不变，不变【解析】当滑动变阻器R2的滑动触头P向上滑动，其阻值变小，总电阻变小，电流表示数I变大，路端电压U3减小，R1的电压U1增大，故R2的电压U2减小，故A、B错误因R1是定值电阻，则有R1，不变因为R2，R2变小，变小；R1R2，变小，故C错误根据闭合电路欧姆定律得U3EI(rR3)，则rR3，不变U2EI(R1rR3)，则R1rR3，不变，故D正确【答案】D针对训练5某市区某学校创建绿色校园，如图甲为新装的一批节能路灯，该路灯通过光控开关实现自动控制：电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变如图乙为其内部电路简化原理图，电源电动势为E，内阻为r，Rt为光敏电阻(光照强度增加时，其电阻值减小)现增加光照强度，下列判断正确的是(B)A电源路端电压不变 BR0两端电压变大 CB灯变暗，A灯变亮 D电源总功率不变【解析】由题意，增加光的强度，Rt减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律，干路电流I增大，电源的内电压增大，路端电压U减小，则A灯变暗；通过R0电流I0IIA，I增大，而IA减小，则I0增大，R0两端电压U0增大，而R0、B灯的电压之和等于路端电压，路端电压减小，则知，B的两端电压减小，B灯变暗；电源的总功率PEI，I增大，则P增大，故B正确，A、C、D错误6如图所示电路，当滑动变阻器R3的滑片向右移动一段距离后，电压表V1和电压表V2的示数的变化量分别为U1和U2(均取绝对值)下列说法中正确的是(B)A电压表V1的示数变大，电压表V2的示数变小，且有U1U2B电压表V1的示数变小，电压表V2的示数增大，且有U1U2C电容器的左极板带正电，且两极板间电场强度减小D电源的输出功率比R3的滑片移动前大【解析】滑动变阻器R3的滑片向右移动一小段距离后，R3接入电路的电阻减小，电路外电阻减小，总电阻减小，电源输出电流增大，R2中电流增大，R2两端电压增大，电压表V2的示数增大，与其并联的电容器C两端电压增大，极板带电荷量增大，两板间电场强度增大，C错电源内阻电压增大，导致电源路端电压减小，电源输出功率不一定增大，选项D错误；根据闭合电路欧姆定律，EU1U2Ir，电源输出电流I增大，则U1U2减小，电压表V2的示数增大，则电压表V1的示数减小，且有U1U2Ir，即U1U2，选项B正确，A错误【p135】夯实基础含容电路的分析电容器是一个储存电荷的元件在直流电路中，当电容器充、放电时，电路里有充、放电电流，一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大(只考虑电容器是理想的不漏电的情况)的元件，在电容器处电路看做断路，简化电路时可去掉它简化后若要求电容器所带电荷量时，可在相应的位置补上1解决这类问题的一般方法：通过稳定的两个状态来了解不稳定的中间变化过程2只有当电容器充、放电时，电容器支路中才会有电流，当电路稳定时，电容器处电路相当于断路3电路稳定时，与电容器串联的电阻为等势体，相当于一段导线，电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压有时要求出电容器两端电势，然后求电势差4在计算出电容器的带电量后，必须同时判定两板的极性，并在图上标出5在充放电时，电容器两根引线上的电流方向总是相同的，所以要根据正极板电荷变化情况来判断电流方向6如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差；如果变化前后极板带电的电性改变，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和，可用公式QCU计算电容器上电荷的变化量考点突破例4如图所示，R0为热敏电阻(温度降低电阻增大)，D为理想二极管(正向电阻为零，反向电阻无穷大)，C为平行板电容器，C中央有一带电液滴刚好静止，M点接地下列各项单独操作可能使带电液滴向上运动的是()A变阻器R的滑动头P向上移动B将热敏电阻R0降温C开关S断开D电容器C的上极板向上移动【解析】要使液滴向上运动，则应增大液滴受到的电场力；即应增大两极间的电场强度；当变阻器的滑片向上移动时，滑动变阻器接入电阻减小，则总电流增大，内电压及R0两端的电压增大，则滑动变阻器两端的电压减小，由于二极管具有单向导电性，电荷不会向右流出，所以电容器两板间的电场强度不变，故A错误；热敏电阻降温时，热敏电阻阻值增大，则由闭合电路欧姆定律可知，滑动变阻器两端的电压减小，由于二极管具有单向导电性，电荷不会向右流出，所以电容器两板间的电场强度不变，液滴仍然静止，故B错误；开关S断开时，电容器直接接在电源两端，电压增大，电场强度变大，则液滴向上运动，故C正确；电容器C的上极板向上移动，d增大，则电容C减小，由于二极管具有单向导电性，电荷不会向右流出，由U，C，E，所以E，由于极板上的电量、电容器的正对面积不变，所以电场强度E不变，液滴仍然静止，故D错误【答案】C针对训练7(多选)如图所示，一电荷量q3105 C的带正电小球，用绝缘细线悬挂于竖直放置、足够大的平行金属板中的O点开关S合上后，小球静止时细线与竖直方向的夹角37.已知两板间距d0.1 m，电源电动势E15 V，内阻r0.5 ，电阻箱R13 ，R2R3R48 .g取10 m/s2，已知sin 370.6，cos 370.8，重力加速度g10 m/s2.则以下表达正确的是(BD)A电源的输出功率为14 WB两板间的电场强度的大小为140 V/mC带电小球的质量为5.6103 kgD若增加R1的大小，会有瞬时电流从左向右流过R4【解析】外电路电阻RR1，电路中总电流I，路端电压UEIr，输出功率PUI，解得P28 W，两板间的场强E0140 V/m，A错误，B正确；设小球质量为m，由共点力平衡条件有mgtan qE0，解得m5.6104 kg，C错误；若增加R1的大小，电容器两端电压增大，会有瞬时电流从左向右流过R4，D正确8如图所示的电路中，电源的电动势E6 V，内阻r1 ，电阻R13 ，R26 ；电容器的电容C3.6 F，二极管D具有单向导电性，开始时，开关S1闭合，S2断开；(1)合上S2，待电路稳定后，求电容器C上电量变化了多少？(2)合上S2，待电路稳定后再断开S1后流过R1的电量是多少？【解析】(1)设开关S1闭合，S2断开时，电容器两端的电压为U1，干路电流为I1，根据闭合电路欧姆定律有I11.5 A，U1I1R14.5 V合上开关S2后，设电容器两端电压为U2，干路电流为I2，根据闭合电路欧姆定律有I22 AU2I24 V所以电容器上电量变化了Q(U2U1)C1.8106 C故电容器的电量减少了1.8106 C.(2)合上S2后，设电容器上的电量为Q，则QCU21.44105 C断开S1后，R1和R2的电流与阻值成反比，因而流过的电量与阻值也成反比，故流过R1的电量Q1Q9.6106 C故断开S1后流过R1的电量是9.6106 C.【p135】夯实基础闭合电路中的能量转化关系1电源的功率_PIE_，普遍适用；PI2(Rr)，_只适用于外电路为纯电阻元件的情况_2电源内阻消耗的功率P内_I2r_3电源的输出功率P出IU外，普遍适用；对于纯电阻电路，当r包含在R的变化范围内时有：P出I2RR；当Rr时，P出最大，_Pmax_电源的输出功率P出跟外电阻R的关系如图，由图可知当Rr时，电源输出功率最大为Pm当Rr时，随着R的增大，输出功率减小当P出Pm时，每个输出功率对应两个外电阻R1、R2，且R1R2r24闭合电路中功率分配关系：_PP出P内_5电源的效率：100%，100%，适用于任何电路，只适用于纯电阻电路考点突破例5如图所示是某直流电路中电压随电流变化的图象，其中a、b分别表示路端电压、负载电阻上电压随电流变化的情况，下列说法正确的是()A阴影部分的面积表示电源输出功率B阴影部分的面积表示电源的内阻上消耗的功率C当满足时，电源效率最高D当满足时，电源效率小于50%【解析】根据闭合电路的欧姆定律和UI图象特点可知，阴影部分的面积表示负载电阻消耗的功率，即电源输出功率，选项A正确，B错误；当满足时，电源内阻等于负载电阻，电源的效率为50%，输出功率最大，选项C、D错误【答案】A针对训练9(多选)如图所示，电源电动势E12 V，内阻r3 ，R01 ，直流电动机内阻R01 .先调节滑动变阻器R1，使甲电路中电源输出功率最大，再调节R2，使乙电路中电源输出功率与甲电路中电源的最大输出功率相等，且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率P02 W)，甲电路中电流为I1，乙电路中电流为I2，则下列选项正确的是(BC)AR12 ，R22 BI12 A，I22 ACR12 ，R21.5 DI12 A，I21 A【解析】题图甲电路中，当电路的外电阻等于电源内阻时电源的输出功率最大，则R1rR03 1 2 ，此时电流I12 A，则题图甲电路的最大输出功率为PI(R0R1)12 W；对于题图乙电路，输出功率也为12 W，电流I22 A，由能量守恒定律得I(R2R0)2 W12 W，解得R21.5 ，故AD错误，B、C正确10(多选)如图所示为某电源甲和两定值电阻乙和丙的伏安特性曲线，如果将乙和丙分别接在电源甲的两端则下列说法正确的是(AC)A定值电阻乙接在电源两端时，电源的效率高B定值电阻丙接在电源两端时，电源的效率高C定值电阻丙接在电源两端时，电源的输出功率大D无论定值电阻乙还是定值电阻丙接在电源两端，电源的输出功率一样大【解析】乙接在电源上时，输出电压高，电源的效率高，A正确，B错误；图线交点的纵、横坐标的乘积等于输出功率，所以丙接在电源上时，电源的输出功率大，C正确，D错误考 点 集 训【p312】A组1将一块内阻为600 ，满偏电流为50 A的电流表G改装成量程为3 V的电压表，应该(C)A串联一个60.0 k的电阻B并联一个60.0 k的电阻C串联一个59.4 k的电阻D并联一个59.4 k的电阻【解析】改装电压表需要串联一个分压电阻，选项B、D错误；根据欧姆定律可知：RRg，解得R59.4 k，选项C正确2(多选)某电路如图所示，电源电动势为E、内阻为r，定值电阻R1、R2，电位器(滑动变阻器)为R，L1是小灯泡，电压表和电流表均为理想电表当电位器的滑片滑向b端时，下列说法正确的是(ACD)A小灯泡L1将变亮B电压表示数与电流表A1示数的比值将变大C电流表A1的示数将变大D电源的总功率将变大【解析】当电位器的滑片滑向b端时，接入电路的电阻减小，电路的总电阻减小，则电路的总电流增大，电流表A1示数将变大，电源和R1两端电压变小，R2两端电压减小，电压表V的示数将变小，通过R2的电流减小，则通过L1的电流变大，小灯泡L1将变亮，选项A、C正确；由于总电流增大，电源的总功率PEI将变大，选项D正确；由闭合电路欧姆定律知，电压表示数与电流表A1示数的比值等于外电路电阻，外电路总电阻减小，所以该比值变小，选项B错误3如图所示，直线A为某电源的UI图线，曲线B为某小灯泡的UI图线，用该电源和小灯泡组成闭合电路时，电源的输出功率和电源的总功率分别是(D)A4 W，8 W B2 W，4 WC2 W，3 W D4 W，6 W【解析】用该电源和小灯泡组成闭合电路时，两图象的交点即为小灯泡实际工作的电压值和电流值，电源的输出功率是UI22 W4 W，电源的总功率是EI32 W6 W选项D正确4在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路当调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时，理想电流表和理想电压表的示数分别为0.50 A和2.0 V重新调节R并使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2.0 A和24.0 V则这台电动机正常运转时输出功率为(A)A32 W B44 W C47 W D48 W【解析】电动机不转时相当于一个发热的纯电阻，根据通过电动机的电流为0.5 A、电压为2 V，可算出电动机内阻为4 .正常工作时，电动机消耗功率UI等于48 W，内阻发热消耗功率为I2r等于16 W，则输出功率PUII2r32 W.5(多选)如图所示，电阻箱、电源、定值电阻R0和开关通过电阻不计的导线连接在一起，理想电压表用来测量电阻箱两端电压当电阻箱的阻值调为R12 时，电压表的示数为U14 V；当电阻箱的阻值调为R25 时，电压表的示数增加了U1 V则下列说法正确的是(AC)A该电源的电动势一定为6 VB该电源的内阻一定为0.5 C当电阻箱消耗的功率最大时，其阻值为1 D此过程中电源的路端电压增加量U1 V【解析】因为电压表的示数增加了U1 V，说明电压表的示数变为5 V，由闭合电路欧姆定律得EU1(R0r)，EU2(R0r)，联立以上两式并代入数据解得E6 V，R0r1 ，A正确，B错误；把R0放入电源内，当RR0r1 时，电阻箱消耗的功率P有最大值，Pm9 W，C正确；因为路端电压UEIr，所以路端电压的增加量U|I|r，而U|I|(rR0)1 V，Ur，将滑动变阻器R的滑片从位置a向下滑动到位置b的过程中，电路均处于稳定状态滑片处于位置b和位置a相比，电路中(AC)A灯泡L的亮度变暗B电容器C所带电荷量Q增大C电源的输出功率P增大D电阻R1消耗的热功率P1减小【解析】电路稳定时，通过R3的电流为0.滑片由a到b，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电路总电阻变小，应用闭合电路欧姆定律可知通过电源和R1的电流增大，R1和r的电压都增大，并联部分电压减小，灯泡变暗，又R2两侧电压增大，则电容器C两端电压也在减小，电容器所带电荷量减小，A正确，B错误；因为R1r，则外电路电阻总大于内阻，外电路电阻在减小，根据输出功率随外电路电阻减小而增大，可知电源输出功率在增大，C正确；电阻R1中电流增大，根据PI2R可知，D错误B组9(多选)如图所示，直线a、曲线b和c为一稳恒直流电源在纯电阻电路中的总功率PE、输出功率PR、电源内部发热功率Pr随路端电压U变化的图象，但具体对应关系未知，根据图象可判断(BC)APEU图象对应图线a，由图知电动势为9 V，内阻为3 BPrU图象对应图线b，由图知电动势为3 V，内阻为1 CPRU图象对应图线c，图象中任意电压值对应的功率关系为PEPrPRD外电路电阻为1.5 ，电源输出功率最大为2.25 W【解析】稳恒直流电源在纯电阻电路中的总功率PEEI，路端电压UEIr，联立解得PEU，PEU图象对应图线a，由题图可知，9 W，3 A，解得电动势为E3 V，内阻为r1 ，选项A错误；输出功率PRUIU()UU2，PRU图象对应图线c，图象中任意电压值对应的功率关系为PEI2rPRPrPR，选项C正确；电源内部发热功率PrI2r，PrU图象对应图线b，由题图知电动势为3 V，内阻为1 ，选项B正确；当外电路电阻等于电源内阻1 时输出功率最大，电源最大输出功率P()2r2.25 W，选项D错误10如图所示，电表均为