（北京专用）2020版高考物理总复习第十章第2讲闭合电路欧姆定律课件.pptx

第2讲闭合电路欧姆定律,一电源的电动势和内阻,二闭合电路及其欧姆定律,知识梳理,考点一电路的动态分析,考点二电路中的功率及效率,考点三电源和电阻的U-I图像的比较,深化拓展,考点四含电容器电路的分析,知识梳理,一、电源的电动势和内阻,1.电动势(1)电源:电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化成电势能的装置。(2)电动势:非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值,E=,单位:V。(3)电动势的物理含义:电动势表示电源把其他形式的能转化成电势能本领的大小,在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。,2.内阻:电源内部的电路叫内电路,其也有电阻r,叫做电源的内电阻,它是电源的另一重要参数。,二、闭合电路及其欧姆定律,1.闭合电路(1)组成(2)内、外电压的关系:E=U外+U内。,2.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a.负载R增大I减小U内减小U外增大,外电路断路时(R无穷),I=0,U外=E。,b.负载R减小I增大U内增大U外减小,外电路短路时(R=0),I=,U内=E。(4)U-I关系图:由U=E-Ir可知,路端电压随着电路中电流的增大而减小,U-I关系图线如图所示。,a.当电路断路即I=0时,纵轴的截距为电动势。b.当外电路电压为U=0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电阻。,1.有关电压与电动势的说法中正确的是(D)A.电压与电动势的单位都是伏特,所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法B.电动势就是电源两极间的电压C.电动势公式E=中的W与电压U=中的W是一样的,都是静电力做的功D.电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能的本领强弱的物理量,解析电压和电动势的单位虽然相同,但它们表示的意义不同,电压是表示静电力做功,将电能转化为其他形式能的本领大小的物理量;而电动势则表示电源把其他形式能转化为电势能本领大小的物理量,故电压和电动势是两个不同的物理量,A、B错,D正确;电动势E=中的W是非静电力做功,电压U=中的W是静电力做功,C错。,2.飞行器在太空飞行,主要靠太阳能电池提供能量。若一太阳能电池板,测得它的开路电压为800mV,短路电流为40mA。将该电池板与一阻值为20的电阻器连成一闭合电路,则它的路端电压是(D)A.0.10VB.0.20VC.0.30VD.0.40V,解析电源的开路电压等于电源电动势,所以电动势E=800mV。由闭合电路欧姆定律得短路电流I短=,所以电源内阻r=20,该电源与20的电阻连成闭合电路时,电路中电流I=mA=20mA,所以路端电压U=IR=400mV=0.40V,D项正确。,3.(2017丰台一模)在如图所示电路中,电源内阻不可忽略。开关S闭合后,在滑动变阻器R2的滑动端由b向a缓慢滑动的过程中,下列说法正确的是(D),A.电流表的示数增大B.电压表的示数减小C.电容器C的电容增大D.电容器C所带电荷量增大,解析滑动端由b向a滑动的过程中,R2接入电路部分的阻值增大,由闭合电路欧姆定律可知电流表的示数减小,A项错误;由串联电路的分压规律可知电压表的示数增大,B项错误;由Q=CU可知,D项正确;电容器的电容由自身结构决定,跟它的带电荷量或它两端电压大小无关,故C项错误。,深化拓展,考点一电路的动态分析,1.程序法:基本思路是“部分整体部分”,无论电阻间是串联还是并联,只要有一个电阻变大(或变小),R总一定变大(或变小),再由欧姆定律判知I总和U端的变化情况,先确定串联在干路中定值电阻两端的电压,再根据U端=U1+U2+判定并联电路的电压,最后由部分电路欧姆定律判知各部分物理量的变化情况。,2.“并同串反”法:所谓“并同”,即某一电阻增大时,与它并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大;某一电阻减小时,与它并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。所谓“串反”,即某一电阻增大时,与它串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小;某一电阻减小时,与它串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大。要注意“并同串反”的规律仅作为一种解题技巧供参考。,4.特殊值法:对于某些双臂环路问题,可以代入特殊值去判定,从而找出结论。,3.极限法:对于因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。,1-1(2018朝阳期末)在如图所示的电路中,闭合开关后,当滑动变阻器R1的滑片P向a端移动时(A),A.A1、A2的示数都减小B.A1、A2的示数都增大C.A1的示数增大,A2的示数减小D.A1的示数减小,A2的示数增大,解析当R1的滑片P向a端移动时,R1接入电路的阻值增大,外电路总电阻R外增大,干路电流I减小,故A1示数减小,则路端电压U=E-Ir增大,由I2=得I2增大,而I=I2+I1,可见I1减小,电流表A2示数减小,故B、C、D选项均错误,只有A选项正确。,1-2如图所示电路,电源内阻不可忽略。开关S闭合后,在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中(A),A.电压表与电流表的示数都减小B.电压表与电流表的示数都增大C.电压表的示数增大,电流表的示数减小D.电压表的示数减小,电流表的示数增大,答案A在变阻器R0的滑动端向下滑动过程中,其连入电路的有效电阻减小,则R总减小,由I=可知I增大,由U内=Ir可知U内增大,由E=U内+U外可知U外减小,故电压表示数减小。由UR1=IR1可知UR1增大,由U外=UR1+U并可知U并减小,由I2=可知电流表示数变小,故A正确。,考点二电路中的功率及效率,1.电源的功率(1)电源的总功率任意电路:P总=EI=U外I+U内I=P出+P内。纯电阻电路:P总=I2(R+r)=。(2)电源内部消耗的功率:P内=I2r=U内I=P总-P出。(3)电源的输出功率:任意电路:P出=UI=EI-I2r=P总-P内。,纯电阻电路:P出=I2R=。输出功率随R的变化关系:a.当R=r时,电源的输出功率最大,为Pm=。b.当Rr时,随着R的增大,输出功率越来越小。c.当Rr时,随着R的增大,输出功率越来越大。d.P出R2,故R1接在电源上时,电源的效率高,A项正确,B项错误;将电阻接在电源上,电阻的U-I图线与电源的路端电压和电流的关系图线的交点,表示将这个电阻接到此电源上的输出电压和电流,从图像中可看出电流的数值,由于B、C图线的斜率等于电阻的阻值,由图像可知,R2与电源的内阻相等,所以电源接R2时比接R1时输出功率大,故C、D错。,考点四含电容器电路的分析,1.电路稳定后,由于电容器所在支路无电流通过,所以在此支路中的电阻上无电压降,因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压。,2.当电容器和电阻并联后接入电路时,电容器两极板间的电压与其并联电阻两端的电压相等。,3.电路中电流、电压变化时,将会引起电容器的充(放)电。如果电容器两端电压升高,电容器将充电;如果电压降低,电容器将通过与它连接的电路放电。,4-1如图所示,电路中R1、R2均为可变电阻,电源内阻不能忽略,平行板电容器C的极板水平放置。闭合开关S,电路达到稳定时,带电油滴悬浮在两板之间静止不动。如果仅改变下列某一个条件,油滴仍能静止不动的是(B),A.增大R1的阻值B.增大R2的阻值C.增大两板间的距离D.断开开关S,解析设油滴质量为m,带电荷量为q,两板间距离为d,当其静止时,有q=q=mg;由题图知,增大R1,由闭合电路欧姆定律有I=知I减小,Ir=U内减小,UR1=E-Ir增大,油滴将向上加速运动;增大R2,油滴受力不变,仍保持静止;由E=知,增大d,U不变时,E减小,油滴将向下加速运动;断开开关S,电容器将通过R1、R2放电,两板间场强变小,油滴将向下加速运动。故只有B项正确。,4-2(2017东城一模)利用图像分析问题是物理学中常用的方法,图像的斜率、面积通常具有明确的物理意义。用如图1所示的电路研究电容器的放电过程,其中电压传感器相当于一个理想电压表,可以显示电阻箱两端电压随时间的变化关系。实验时将电阻箱R的阻值调至2000,将开关S拨到a端,电源向电容器充电,待电路稳定后,将电压传感器打开,再将开关S拨到b端,电容器通过电阻箱放电。以S拨到b端时为t=0时刻,电压传感器测得的电压U随时间t变化的图像如图2所示。忽略导线及开关的电阻,且不考虑电路辐射问题。,(1)求电容器所带电荷量的最大值。(2)在图3上定量画出放电过程中电容器两端电压U随电荷量Q变化的关系图像,并据此求出在电容器充电过程中电源内部产生的热量。,图3,答案(1)见解析(2)见解析,解析(1)在电容器放电过程中的任意瞬时有Q=It根据欧姆定律有I=U-t图线与t轴所围面积除以电阻R即电容器所带电荷量的最大值,由图可知该面积等于12个小方格的面积。因此电容器所带电荷量的最大值Qm=610-3C(2)电容器所带电荷量Q与其两端电压U成正比,且由图2知电容器所带电荷量最大时,电容器两端电压U=