沪科版高考物理一轮复习：选修3-1第7章第2节《闭合电路欧姆定律》ppt精编课件.ppt

第2节闭合电路欧姆定律 一 电源的电动势1 电源 1 定义 电源是通过 做功把其他形式的能转化为 的装置 非静电力 电能 2 作用 使导体 或电路 两端保持一定的 2 电动势 1 定义 非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的 跟被移送的 的比值 电压 功 电量 2 公式 E 3 物理意义 反映电源把 的能转化为电能本领的大小 在数值上等于 把1C的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功 其他形式 非静电力 4 方向 电动势是 规定其方向为电源内部 方向 即由电源负极指向正极方向 标量 电流 二 闭合电路欧姆定律1 闭合电路的组成 1 内电路 电源内部的电路 内电阻所降落的电压称为 2 外电路 电源外部的电路 其两端电压称为 或路端电压 内电压 外电压 2 内外电压的关系 E 3 闭合电路的欧姆定律 1 内容 闭合电路里的电流跟电源的电动势成 跟整个电路的电阻成 U外 U内 正比 反比 2 公式 I 只适用于纯电阻电路 常用表达式E U外 U内 适用于任何电路 当R增大时U R减小时U 2 外电路断开时 R为无限大 I变为 路端电压U 增大 减小 0 E 0 E Ir 2 用图像表示如图7 2 1所示 图7 2 1 电动势 内电阻 短路电流 输出功率 外电阻 一 两个U I图像的比较1 1 路端电压与电流的关系 U E Ir 可用图甲表示 图像表示在E r不变的前提下 U随I单调递减 U是I的一次函数 2 过E点的平行于横轴的虚线表示内阻为零时 路端电压不随I而改变 且始终等于电源电动势 就是理想电源的情况 图7 2 2 2 一段导体两端的电压与通过的电流关系 U IR 可用图乙表示 图像表明在电阻R不变的条件下 U与I成正比 斜率表示导体的电阻 即时应用1 在如图7 2 3所示的U I图像中 直线 为某一电源的路端电压与电流的关系图像 直线 为某一电阻R的伏安特性曲线 用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路 由图像可知 A 电源的电动势为3V 内阻为0 5 B 电阻R的阻值为1 C 电源的输出功率为4WD 电源的效率为50 图7 2 3 二 电源的有关功率和效率1 电源的总功率 图7 2 4 图7 2 5 特别提醒 1 当电源的输出功率最大时 机械效率 50 在实际电路中无实用价值 当R 时 100 但此时P出 0 无实际意义 2 对于内外电路上的固定电阻 其消耗的功率根据P I2R来判断 与输出功率大小的判断方法不同 即时应用2 图7 2 6中电源的电动势为6V 内阻为1 R1为2 R2全阻值为3 下列说法错误的是 图7 2 6 A 当R2为1 时 R1消耗的功率最大B 通过改变R2的阻值 路端电压的最大值为5V 最小值为4VC R2的阻值越小 R1消耗的功率越大D 当R2的阻值为3 时 R2消耗的功率最大 解析 选A R1为定值电阻 只有当通过R1的电流最大时 其消耗的功率才最大 因此当R2 0时 R1消耗的功率最大 A错C对 由闭合电路欧姆定律 代入数据计算知B是对的 将定值电阻R1当作电源内阻的一部分 则当R2 R1 r 3 时 电源对R2的输出功率最大 即R2消耗的功率最大 D是对的 三 电路的动态分析1 电路的动态分析问题是指由于断开或闭合开关 滑动变阻器滑片的滑动等造成电路结构发生了变化 某种电路变化又引起其他电路的一系列变化 对它们的分析要熟练掌握闭合电路欧姆定律 部分电路欧姆定律 串 并联电路中电压和电流的关系 2 分析这类问题的一般步骤 1 明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的变化 2 根据局部电阻的变化 确定电路的外电阻R外总如何变化 7 确定支路两端的电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化 由以上步骤可以看出 解决此类问题 基本思路是 局部 整体 局部 同时要灵活地选用公式 每一步推导都要有确切的依据 特别提醒电路的动态分析问题还可以用极限法来分析 即遇到因变阻器滑动触头滑动引起电路变化的问题时 可将变阻器的滑动触头分别滑至两个极端去讨论 3 2018 高考上海单科卷 如图7 2 7所示电路中 闭合开关S 当滑动变阻器的滑动触头P从最高端向下滑动时 图7 2 7 A 电压表V读数先变大后变小 电流表A读数变大B 电压表V读数先变小后变大 电流表A读数变小C 电压表V读数先变大后变小 电流表A读数先变小后变大D 电压表V读数先变小后变大 电流表A读数先变大后变小 2018 宝鸡二检 在如图7 2 8所示的电路中 电源的电动势E和内阻r恒定 闭合开关S后灯泡能够发光 经过一段时间后灯泡突然变亮 则出现这种现象的原因可能是 A 电阻R1短路B 电阻R2断路C 电阻R2短路D 电容器C断路 图7 2 8 思路点拨 解此题关键有三点 1 电路的结构 2 灯泡在电路中的位置 3 短路和断路对电路有何影响 解析 若R1短路 则R总变小 I总变大 通过灯泡L的电流变大 灯泡变亮 A正确 若R2断路 R总变大 I总变小 U内 I总r变小 U外变大 U1 I总R1变小 因UL U外 U1 所以UL变大 灯泡变亮 故B正确 若R2短路 电流不经过灯泡 灯泡不亮 C错误 若电容器断路 总电阻不影响 故灯泡亮度不变 D错误 答案 AB 方法引导 1 认真审题 判断电路各元件的连接方式 明确电流表 电压表测量的元件 各开关控制的元件 2 根据故障现象分析有无电流 得出电路是短路还是断路 3 根据电表示数变化及电路元件的现象分析找出故障位置 变式训练如图7 2 9所示 电源电动势为6V 当开关接通时 灯泡L1和L2都不亮 用电压表测得各部分电压是Uad 0 Ucd 6V Uab 6V 由此可判定 A L1和L2的灯丝都断了B L1的灯丝断了C L2的灯丝断了D 变阻器R断路 图7 2 9 解析 选C 由题给条件知 电路中有的地方没有电压 由Uad 0 Ucd 6V可知电路是断路 由Uab 6V Ucd 6V可知 内电路a b之间没有断点 外电路中的a b和c d之间有断点 取其公共部分可知灯L2断路 由电灯L2两端电压不为零 可知灯L1与变阻器R是导通的 C正确 如图7 2 10所示的电路中 电源电动势为E 内电阻为r 闭合开关S 待电流达到稳定后 电流表示数为I 电压表示数为U 电容器C所带电荷量为Q 将滑动变阻器的滑动触头P从图示位置向a端移动一些 待电流达到稳定后 则与P移动前相比 图7 2 10 A U变小B I变小C Q不变D Q减小 思路点拨 解此题首先要把握住电容器在电路中的位置及作用 然后分析其两端电压高低以及电容器的充放电情况 解析 当电流稳定时 电容器可视为断路 当P向左滑时 滑动变阻器连入电路的阻值R增大 根据闭合电路欧姆定律得 电路中的电流 电压表的示数U E I R2 r 增大 A错B对 对于电容器 电荷量Q CU增大 C D均错 答案 B 方法引导 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 电容器对电路的作用是断路 3 电路稳定时 与电容器串联的电阻为等势体 电容器电压为与之并联的电阻电压 互动探究上题中 若R1 R2 RP 5 E 12V r 2 C 30 F 当滑动触头P从a端滑到b端时 电容器电量改变量为多少 所带电量Q2 U C 5 30 10 6 1 5 10 4C 电量改变了 Q Q2 Q1 1 5 10 4C 答案 1 5 10 4C 满分样板14分 2018 盐城模拟 如图7 2 11所示 电阻R1 2 小灯泡L上标有 3V 1 5W 电源内阻r 1 滑动变阻器的最大阻值为R0 大小未知 当触头P滑动到最上端a时 电流表的读数为1A 小灯泡L恰好正常发光 图7 2 11 求 1 滑动变阻器的最大阻值R0 2 当触头P滑动到最下端b时 求电源的总功率及输出功率 思路点拨 解此题的关键是认清电路结构及正确应用电流表的读数及小灯泡正常发光的条件 解题样板规范步骤 该得的分一分不丢 答案 1 6 2 12W8W 名师归纳 涉及到闭合回路的功率问题时应注意 1 要从概念上区分电源总功率P EI 电源输出功率P出 U路I及电源内阻热功率