（课标通用版）2020版高考物理总复习第八章02第2讲电路闭合电路欧姆定律课件.pptx

第2讲电路闭合电路欧姆定律,一串、并联电路的特点,二电源的电动势和内阻,三闭合电路欧姆定律,基础过关,考点一电阻的串、并联,考点二闭合电路欧姆定律的理解及应用,考点三电路的动态分析,考点突破,考点四电源的功率和效率,基础过关,一、串、并联电路的特点1.特点对比,2.几个常用的推论(1)当n个等值电阻R0串联或并联时,R串=nR0,R并=R0。(2)串联电路的总电阻大于电路中任意一个分电阻,并联电路的总电阻小于电路中任意一个分电阻。(3)在电路中,某个电阻增大(或减小),则总电阻增大(或减小)。(4)某电路中无论电阻怎样连接,该电路消耗的电功率P总等于各个电阻消耗的电功率之和。,二、电源的电动势和内阻1.电动势(1)定义:电动势在数值上等于非静电力把1C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成电能的本领大小的物理量。,2.内阻:电源内部也是由导体组成的,也有电阻,叫做电源的内阻,它是电源的另一重要参数。三、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,3.路端电压U与电流I的关系(1)关系式:U=E-Ir。(2)用图像表示如图所示,其中纵轴截距为电动势,横轴截距为短路电流,图线斜率的绝对值为电源内阻。,1.判断下列说法对错。(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)电流表改装时,并联的电阻越小,改装后的量程越大。()(4)电动势就是电源两极间的电压。()(5)闭合电路中的电流跟电源电动势成正比,跟整个电路的电阻成反比。()(6)闭合电路中的短路电流无限大。(),2.(多选)(2019河南商丘期末)如图所示,图线1表示导体A的电阻,设为R1,图线2表示导体B的电阻,设为R2,则下列说法正确的是(AC)A.R1R2=13B.把A拉长为原来的3倍后,其电阻等于B的电阻R2C.将A与B串联后接在电源上,二者消耗的功率之比P1P2=13,D.将A与B并联后接在电源上,通过二者的电流之比I1I2=13,3.如图所示,直线A为某电源的U-I图线,曲线B为某小灯泡的U-I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)A.4W,8WB.2W,4W,C.2W,3WD.4W,6W,考点一电阻的串、并联,考点突破,1.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:电流分叉的地方则为并联,否则为串联。,2.电压表、电流表的改装,电表的改装并没有改变表头的满偏电流和满偏电压,改装后电压表的最大测量值是表头指针满偏时表头与串联电阻两端的电压之和,改装后的电流表的最大测量值是表头指针满偏时通过表头与并联电阻电流之和。在已知改装后的电表量程求串联或并联电阻时,根据串、并联电路的特点求解即可。,1.如图所示,其中电流表A的量程为00.6A,表盘均匀划分为30个小格,每一小格表示0.02A;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(C),A.将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.04AB.将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.02AC.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.06AD.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.01A,解析设电流表的内阻为RA,则R1=RA,R2=2RA,将接线柱1、2接入电路时,流过接线柱1的电流I1=3I0,其中I0为流过电流表A的电流,因此每一小格表示0.06A;将接线柱1、3接入电路时,流过接线柱1的电流I1=3I0,其中I0为流过电流表A的电流,因此每一小格表示0.06A,选项A、B、D错误,C正确。,2.两个定值电阻R1、R2串联接在电压恒为12V的直流电源上,有人把一个内阻不是远大于R1、R2的电压表接在R1的两端,如图所示,电压表示数为8V。如果把它改接在R2的两端,则电压表的示数将(A)A.小于4VB.等于4VC.大于4V而小于8VD.等于或大于8V,解析当电压表并联在R1两端时,a、b间的电阻是R1与电压表内阻RV并联后的等效电阻Rab,Rab2R2,由此可以推断,当不用电压表测量时,R2分得的电压小于4V。当把电压表并在R2两端时,b、c间的等效电阻Rbc为R2和RV的并联电阻,RbcE乙,r甲r乙,A正确,B错误;当电流都为I0时,两电源的路端电压相等,内电压不相等,C错误;当路端电压为U0时,电流为I0,外电阻R=相等,D正确。,考向3U-I图像与I-U图像的综合应用3.(多选)如图所示,a、b分别表示一个电池组和一只电阻的伏安特性曲线。以下说法正确的是(AD)A.电池组的内阻是1B.电阻的阻值为0.33C.将该电阻接在该电池组两端,电池组的输出功率将是4W,D.改变外电阻的阻值时,该电池组的最大输出功率是4W,解析由题图可知,a图线斜率绝对值的倒数表示电源的内阻,则电池组的内阻是r=1,选项A正确;b图线斜率的倒数表示电阻R,则R=3,选项B错误;由a图线可知,电池组的电动势为E=4V,将该电阻接在该电池组两端,电池组的输出功率是P=R=3W=3W,选项C错误;改变外电阻的阻值时,该电池组的最大输出功率为Pm=W=4W,选项D正确。,规律方法,考点三电路的动态分析,1.判定总电阻变化情况的规律(1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时,电路的总电阻一定增大(或减小)。(2)若开关的通、断使串联的用电器增多时,电路的总电阻增大;若开关的通、断使并联的支路增多时,电路的总电阻减小。(3)在如图所示分压电路中,滑动变阻器可视为由两段电阻构成,其中一段R并与用电器并联,另一段R串与并联部分串联。A、B两端的总电阻与R串的变化趋势一致。,2.分析思路,3.闭合电路的动态变化问题的分析方法(1)程序法:闭合电路中,由于局部电阻变化(或开关的通断),引起各部分电压、电流(或灯泡明暗)发生变化,分析此类问题的基本思路是“局部整体局部”。即R局R总I总U外(2)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去讨论。,(3)特殊值法:对于某些双臂环路(如图所示)问题,可以采取代入特殊值法判定,从而得出结论。(4)结论法:当局部电阻Rn变化时,与Rn串联的电阻R0的功率P、电流I、电压U与Rn变化相反,简称串联反变或串反,如图(a)。而与Rn并联的R上,IR、UR、PR与Rn的变化相同,简称并联同变或并同,如图(b)。总称串反并同。,(a)(b),4.电路故障问题的分析方法与技巧(1)故障特点断路特点:表现为电路中的两点间电压不为零而电流为零,并且这两点与电源的连接部分没有断点。短路特点:用电器或电阻发生短路,表现为有电流通过电路但其两端电压为零。,(2)检查方法电压表检测:如果电压表示数为零,则说明可能在并联路段之外有断路,或并联路段短路。欧姆表检测:当测量值很大时,表示该处是断路,当测量值很小或为零时,表示该处是短路。在运用欧姆表检测时,电路一定要切断电源。电流表检测:当电路中接有电源时,可用电流表测量各部分电路上的电流,通过对电流值的分析,可以确定故障的位置。在运用电流表检测时,要注意电流表的正负接线柱和量程。,假设法:将整个电路划分为若干部分,然后逐一假设某部分电路发生某种故障,运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理。,例2(多选)(2019河南安阳质检)如图,电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r,闭合开关后,将滑动变阻器滑片向下滑动,理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为U1、U2、U3,理想电流表示数变化量的绝对值为I,则(ACD),A.A的示数增大B.V2的示数增大C.U3与I的比值大于rD.U1大于U2,解析此电路为串联电路,将滑片向下滑动时,电路中的总电阻减小,总电流增大,电流表的示数增大,A项正确;电源的内阻分压增大,所以路端电压减小,即V2的示数减小,B项错误;电压表V1测量的是定值电阻两端的电压,U1=IR,U2=Ir,由于Rr,所以U1大于U2,D项正确;将定值电阻等效为电源的内阻,=R+r,C项正确。,考向1电阻变化引起的动态分析问题1.(多选)如图所示,图中的四个电表均为理想电表,当滑动变阻器的滑片P向右端移动时,下列说法中正确的是(AD)A.电压表V1的读数减小,电流表A1的读数增大,B.电压表V1的读数增大,电流表A1的读数减小C.电压表V2的读数减小,电流表A2的读数增大D.电压表V2的读数增大,电流表A2的读数减小,解析滑动变阻器的滑片P向右端移动,使得RP接入电路的阻值变小,电路总电阻变小,总电流变大,故电流表A1的读数增大。总电流增大,则内电压变大,R1两端电压变大,并联电路两端的电压即电压表V1的读数变小,R3两端电压变小,通过R3的电流变小即电流表A2的读数减小;由于总电流增大,所以经过另外一条支路即经过R2的电流变大,R2两端的电压变大,即电压表V2的读数增大。综上可知选项A、D正确。,考向2开关的通断引起的动态电路问题2.如图所示,E为内阻不能忽略的电源,R1、R2、R3为定值电阻,S0、S为开关,V与A分别为电压表与电流表。初始时S0与S均闭合,现将S断开,则(B),A.电压表的读数变大,电流表的读数变小B.电压表的读数变大,电流表的读数变大C.电压表的读数变小,电流表的读数变小D.电压表的读数变小,电流表的读数变大,解析当S断开后,闭合电路的总电阻增大,根据闭合电路欧姆定律可知,总电流减小,故路端电压U=E-Ir增大,即电压表的读数变大;由于流过定值电阻R1的电流减小,故R1两端的电压减小,R3两端的电压增大,通过R3的电流增大,即电流表的读数变大,选项B正确。,考向3含电容器电路的动态分析3.如图所示,电源电动势为E,内阻为r,闭合开关S,不考虑灯丝电阻随温度的变化,电流表、电压表均为理想电表,当滑动变阻器的滑片由左端向右端滑动时,下列说法正确的是(B)A.电流表读数减小,小灯泡L1变暗,B.电压表读数变大C.电流表读数增大,小灯泡L2变暗D.电容器所带电荷量增大,解析将滑动变阻器的滑片由左端向右端滑动时,变阻器接入电路的电阻增大,其与小灯泡L1并联的电阻增大,外电路总电阻增大,电流表读数减小,小灯泡L2变暗,路端电压U=E-Ir增大,电压表的读数变大,选项B正确,C错误;小灯泡L1两端的电压U1=E-I(r+RL2)增大,通过小灯泡L1的电流变大,小灯泡L1变亮,选项A错误;通过小灯泡L2的电流减小,小灯泡L2两端电压变小,与小灯泡L2并联的电容器两端电压减小,由Q=CU可得电容器所带电荷量减小,选项D错误。,考向4含热敏电阻、光敏电阻等的动态电路4.(多选)(2019安徽黄山期末)某温度检测、光电控制加热装置原理如图所示。图中RT为热敏电阻(随温度升高阻值减小),用来探测加热电阻丝R的温度,RG为光敏电阻(随光照强度增大阻值减小),接收小灯泡L的光照,除RT、RG外,其他电阻均为定值电阻。当R处温度降低时(BC),A.L变亮B.通过R3的电流减小C.E2的路端电压增大D.R消耗的功率减小,解析当R处温度降低时,热敏电阻RT阻值变大,由闭合电路欧姆定律可知,左侧电路中的电流减小,通过小灯泡L的电流减小,小灯泡L的光照强度减小,光敏电阻RG的阻值变大,对右侧电路,由闭合电路欧姆定律可知,通过R2的电流变小,右侧电路中的电源E2的路端电压变大,R两端电压变大,通过R的电流也变大,R消耗的功率变大,通过R3的电流变小。选项B、C正确,A、D错误。,考向5电路的故障分析5.(多选)在如图所示的电路中,由于某一电阻发生短路或断路,使A灯变暗,B灯变亮,则故障可能是(BC)A.R1短路B.R2断路C.R3断路D.R4短路,解析R1短路时,R外减小,干路中电流增大,A灯变亮,故A项错。R2断路时,R外增大,干路中电流减小,A灯变暗,此时R3两端电压变大,则R3分流变大,R1分流减小,则R1的分压减小,B灯的分压增大,B灯变亮,故B项正确。R3断路时,R外增大,则干路中电流减小,A灯变暗,路端电压变大,A灯、R4两端电压变小,R1、B灯两端电压均增大,B灯变亮,故C项正确。R4短路时,R外减小,干路中电流增大,A灯变亮,故D项错。,方法总结,考点四电源的功率和效率,1.电源的功率和效率问题,2.由P出与外电阻R的关系图像可知(1)当R=r时,电源的输出功率最大,为P出m=。(2)当Rr时,随着R的增大输出功率越来越小。(3)当Rr时,随着R的增大输出功率越来越大。(4)当P出P出m时,每个输出功率对应两个外电阻R1和R2,且R1R2=r2。,1.如图所示,电源电动势E=12V,内阻r=3,R0=1,直流电动机内阻RM=1,当调节滑动变阻器R1时可使甲电路输出功率最大,调节R2时可使乙电路输出功率最大,且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为PM=2W),则R1和R2的阻值分别为(B),A.2,2B.2,1.5C.1.5,1.5D.1.5,2,解析因为题中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=r-R0=2;而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P=IU=I(E-Ir),当I=2A时,输出功率P有最大值,此时电动机的输出功率为PM=2W,发热功率为P热=I2RM=4W,所以电动机的输入功率为P入=PM+P热=6W,电动机两端的电压为UM=3V,电阻R2两端的电压为UR2=E-UM-Ir=3V,所以R2=1.5,选项B正确。,2.(2019江西八校联考)电源的效率定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比。在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图所示,图中U为路端电压,I为干路电流,a、b为图线上的两点,相应状态下电源的效率分别为a、b。由图可知a、b的值分别为(D),A.、B.、C.、D.、,解析电源的效率=。a点对应的路端电压U为4个格所对应的值,而电动势E为6个格所对应的值。因此a=;b点对应的路端电压为2个格所对应的值,因此b=。故D项正确。,3.如图所示,已知电源电动势E=5V,内阻r=2,定值电阻R1=0.5,滑动变阻器R2的阻值范围为010。(1)当滑动变阻器R2的阻值为多大时,电阻R1消耗的功率最大?最大功率是多少?(2)当滑动变阻器的阻值为多大时,滑动变阻器消耗的功率最大?最大功,率是多少?(3)当滑动变阻器的阻值为多大时,电源的输出功率最大?最大功率是多少?,答案(1)02W(2)2.52.5W(3)1.53.125W,解析(1)定值电阻R1消耗的电功率P1=I2R1=当滑动变阻器R2接入电路的电阻为0时,R1消耗的电功率最大。最大功率P1m=2W。(2)电源的等效内阻r=R1+r=2.5,当滑动变阻器的阻值R2=r=2.5时,滑动变阻器消耗的功率最大。最大功率P2m=2.5W。,(3)当R1+R2=r,即R2=r-R1=2-0.5=1.5时,电源有最大输出功率。最大输出功率P出m=3.125W。,含容电路分析例3(2018内蒙古集宁一中期中)如图所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,板长l=80cm,两板间的距离d=40cm。电源电动势E=40V,内电阻r=1,电阻R=15。闭合开关S,待电路稳定后,将一带负电的小球从B板左端且非常靠近B板的位置以初速度v0=4m/s水平向右射入两板间,该小球可视为质点。已知小球的质量为m=210-2kg,所带的电荷量为q=110-2C,不考虑空气阻力,电路中电压表、电流表均为理想电表。若小球恰好从A板右边缘射出(g取10m/s2)。求:,热点题型探究,(1)滑动变阻器接入电路的电阻;(2)此时电流表、电压表的示数;(3)此时电源的输出功率。,根据d=at2可得小球的加速度为a=m/s2=20m/s2对小球,根据牛顿第二定律有q-mg=ma解得UAB=24V所以滑动变阻器两端的电压U滑=UAB=24V由闭合电路欧姆定律得,通过滑动变阻器的电流为,答案(1)24(2)1A39V(3)39W解析(1)小球在两板间的飞行时间为t=s=0.2s,则滑动变阻器接入电路的电阻R滑=24(2)此时电流表的示数为1A,电压表的示数为U=E-Ir=(40-11)V=39V(3)电源的输出功率P出=IU=1A39V=39W,I=A=1A,1.(2018江西名校联考)如图所示电路中,R1和R2是两个滑动变阻器,电源的内阻不可忽略。开关S闭合后,灯泡L正常发光,两金属板之间的带电油滴