高考物理大一轮复习 第7章 第2讲 电路 闭合电路的欧姆定律课件 新人教版选修31.ppt

第2讲电路闭合电路的欧姆定律 串 并联电路的特点 电阻的串 并联 考纲要求 i1 i2 in u1 u2 un 1 电动势 1 电源 电源是通过非静电力做功把 的能转化成 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 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 电源的电动势和内阻 考纲要求 其它形式 电势能 能转化成电势能 把其它形式的 2 内阻 电源内部也是由导体组成的 也有电阻r 叫做电源的 它是电源的另一重要参数 内阻 1 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 跟内 外电阻之和成 2 公式 i 只适用于纯电阻电路 e 适用于所有电路 闭合电路的欧姆定律 考纲要求 正比 反比 u外 ir 2 路端电压与外电阻的关系 增大 e 判断正误 正确的划 错误的划 1 闭合电路中的短路电流无限大 2 闭合电路中外电阻越大 路端电压越大 3 外电阻越大 电源的输出功率越大 4 电源的输出功率越大 电源的效率越高 答案 1 2 3 4 基础自测 解析根据闭合电路欧姆定律i e r r 知 外电路中电流i随外电阻r的变化而变化 所以选项a错误 u内 ir是电源内电阻上的电压 不是电源两端的电压 选项b错误 电源电动势e和内电阻r不变 由u e ir可知 电源输出电压随输出电流i的增大而减小 选项c正确 当u不变时 电源的输出功率p随输出电流i的增大而增大 选项d错误 答案c 3 单选 电阻r1与r2并联在电路中 通过r1与r2的电流之比为1 2 则当r1与r2串联后接入电路中时 r1与r2两端电压之比u1 u2为 a 1 2b 2 1c 1 4d 4 1解析根据串 并联电路的特点 r1与r2的比值为2 1 当串联接入电路中时 电压之比为电阻之比 b选项正确 答案b 4 单选 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 若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 a 0 10vb 0 20vc 0 30vd 0 40v 5 多选 一个t形电路如图7 2 1所示 电路中的电阻r1 10 r2 120 r3 40 另有一测试电源 电动势为100v 内阻忽略不计 则 a 当cd端短路时 ab之间的等效电阻是40 b 当ab端短路时 cd之间的等效电阻是40 c 当ab两端接通测试电源时 cd两端的电压为80vd 当cd两端接通测试电源时 ab两端的电压为80v 图7 2 1 图 1 图 2 1 判定总电阻变化情况的规律 记一记 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 热点一电路的动态分析 3 在如图7 2 2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 图7 2 2 2 分析思路 典例1 图7 2 3所示的电路 l1 l2 l3是3只小电灯 r是滑动变阻器 开始时 它的滑片p位于中点位置 当s闭合时 3只小电灯都发光 现使滑动变阻器的滑片p向右移动时 则小电灯l1 l2 l3的变化情况 a l1变亮b l2变亮c l3变暗d l1 l2 l3均变亮 图7 2 3 思路指导 反思总结分析此类问题要注意以下三点 1 闭合电路欧姆定律e u ir e r不变 和部分电路欧姆定律u ir联合使用 2 局部电阻增则总电阻增 反之总电阻减 支路数量增则总电阻减 反之总电阻增 3 两个关系 外电压等于外电路上串联各分电压之和 总电流等于各支路电流之和 跟踪短训 1 如图7 2 4所示 e为内阻不能忽略的电池 r1 r2 r3为定值电阻 s0 s为开关 与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 a 的读数变大 的读数变小b 的读数变大 的读数变大c 的读数变小 的读数变小d 的读数变小 的读数变大 图7 2 4 解析当s断开后 闭合电路的总电阻增加 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增加 即的读数变大 由于定值电阻r1两端的电压减小 故r3两端的电压增加 通过r3的电流增加 即的读数变大 选项b正确 答案b 2 2013 江苏卷 4 在输液时 药液有时会从针口流出体外 为了及时发现 设计了一种报警装置 电路如图7 2 5所示 m是贴在针口处的传感器 接触到药液时其电阻rm发生变化 导致s两端电压u增大 装置发出警报 此时 a rm变大 且r越大 u增大越明显b rm变大 且r越小 u增大越明显c rm变小 且r越大 u增大越明显d rm变小 且r越小 u增大越明显 图7 2 5 热点二闭合电路欧姆定律的应用及电源的功率 典例2 如图7 2 6所示 电源电动势e 12v 内阻r 3 r0 1 直流电动机内阻r0 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p0 2w 则r1和r2的值分别为 图7 2 6 a 2 2 b 2 1 5 c 1 5 1 5 d 1 5 2 提示 2 外电阻与电源的内阻相等 3 输出功率应根据p iu i e ir 确定 4 由p iu i e ir 得出 i 2a时 输出功率有最大值 反思总结对闭合电路功率的两点认识 1 闭合电路是一个能量转化系统 电源将其他形式的能转化为电能 内外电路将电能转化为其他形式的能 ei p内 p外就是能量守恒定律在闭合电路中的体现 2 外电阻的阻值向接近内阻的阻值方向变化时 电源的输出功率变大 跟踪短训 3 如图7 2 7所示电路 电源电动势为e 串联的固定电阻为r2 滑动变阻器的总电阻为r1 电阻大小关系为r1 r2 r 则在滑动触头从a端移动到b端的过程中 下列描述中正确的是 a 电路中的总电流先减小后增大b 电路的路端电压先增大后减小c 电源的输出功率先增大后减小d 滑动变阻器r1上消耗的功率先减小后增大 图7 2 7 解析在滑动触头从a端移动到b端的过程中 r1接入电路的电阻 实际上是rap与rbp的并联电阻 先增大后减小 所以电路中的总电流先减小后增大 电路的路端电压先增大后减小 a b正确 题中r外总大于电源内阻 外电路电阻r外越接近电源内阻 电源输出功率越大 滑动触头从a端移动到b端的过程中 r1接入电路的电阻先增大后减小 电源的输出功率先减小后增大 c错误 将r2 r视为电源内阻 在滑动触头从a端移动到b端的过程中 外电阻r1接入电路的电阻先增大后减小 滑动变阻器r1上消耗的功率先增大后减小 d错误 答案ab 4 如图7 2 8所示 闭合开关s后 a灯与b灯均发光 当滑动变阻器的滑片p向左滑动时 以下说法中正确的是 a a灯变亮b b灯变亮c 电源的输出功率可能减小d 电源的总功率增大 图7 2 8 1 根据u e ir可知 电源的u i图线是如图7 2 9所示的一条倾斜的直线 1 直线斜率的绝对值表示电源的电阻r 纵轴的截距为电源电动势e 2 直线上任何一点a与原点o的连线的斜率表示对应的外电路电阻r 3 图线上每一点的坐标的乘积为对应情况下电源的输出功率 对于图中的a点有pa uaia 热点三电源的u i图象的应用 图7 2 9 2 对于u i图线中纵坐标 u 不从零开始的情况 图线与横坐标的交点坐标小于短路电流 但直线斜率的绝对值仍等于电源的内阻 典例3 如图7 2 10所示 直线a为电源的u i图线 直线b和c分别为电阻r1 r2的u i图线 用该电源分别与r1 r2组成闭合电路时 电源的输出功率分别为p1 p2 电源的效率分别为 1 2 则 a p1 p2b p1 p2c 1 2d 1 2 图7 2 10 反思总结u i图象的一般分析思路 1 明确纵 横坐标的物理意义 2 明确图象的截距 斜率及交点的意义 3 找出图线上对应状态的参量或关系式 4 结合相关概念或规律进行分析 计算 跟踪短训 5 如图7 2 11所示为两电源的u i图象 则下列说法正确的是 a 电源 的电动势和内阻均比电源 大b 当外接同样的电阻时 两电源的输出功率可能相等c 当外接同样的电阻时 两电源的效率可能相等d 不论外接多大的相同电阻 电源 的输出功率总比电源 的输出功率大 图7 2 11 解析图线在u坐标轴上的截距等于电源电动势 图线斜率的绝对值等于电源的内阻 因此a正确 作外接电阻r的伏安特性曲线分别交电源 的伏安特性曲线于s1 s2两点 如图所示 交点横 纵坐标的乘积iu p为电源的输出功率 6 如图7 2 12所示 图中直线 表示某电源的路端电压与电流的关系图象 图中曲线 表示该电源的输出功率与电流的关系图象 则下列说法正确的是 图7 2 12 思想方法12 等效电源法 的应用 1 方法概述等效法是把复杂的物理现象 物理过程转化为简单的物理现象 物理过程来研究和处理的一种科学思想方法 2 常见类型 1 物理量的等效 如等效电阻 等效电源 等效长度 等效力等 2 过程的等效 如平抛运动可等效为水平方向的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动 3 解题思路 1 分析所研究的问题是否属于等效问题 2 确定该问题属于哪一类等效问题 3 分析问题等效后的求解思路 典例 如图7 2 13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0 10 1 当滑动变阻器的阻值为多大时 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 最大输出功率是多少 图7 2 13 审题指导求解定值电阻消耗的最大功率时 根据p i2r可知 只要电流最大即可 求解可变电阻消耗的最大功率时 不能套用上述方法 因为电流随电阻的变化而变化 此时 可以利用电源的输出功率与外电阻的关系进行求解 反思总结对于电源输出的最大功率问题 可以采用数学中求极值的方法 也可以采用电源的输出功率随外电阻的变化规律来求解 但应当注意的是 当待求的最大功率对应的电阻值不能等于等效电源的内阻时 此时的条件是当电阻值最接近等效电源的内阻时 电源的输出功率最大 即学即练如图7 2 14所示 电动势为e 内阻为r的电池与定值电阻r0 滑动变阻器r串联 已知r0 r 滑动变阻器的最大阻值是2r 当滑动变阻器的滑片p由a端向b端滑动时 下列说法中正确的是 a 电路中的电流变大b 电源的输出功率先变大后变小c 滑动变阻器消耗的功率变小d 定值电阻r0上消耗的功率先变大后变小 图7 2 14 解析当滑动变阻器的滑片p由a端向b端滑动时 外电路电阻减小 电路中的电流变大 电源的输出功率变大 选项a正确 b错误 把定值电阻r0看成电源内阻 当滑动变阻器的滑片p由a端向b端滑动时 滑动变阻器消耗的功率变小 定值电阻r0上消耗的功率变大 选项c正确 d错误 答案ac 附 对应高考题组1 2013 安徽卷 19 用图示的电路可以测量电阻的阻值 图中rx是待测电阻 r0是定值电阻 是灵敏度很高的电流表 mn是一段均匀的电阻丝 闭合开关 改变滑动头p的位置 当通过电流表的电流为零时 测得mp l1 pn l2 则rx的阻值为 2 2012 上海卷 17 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 总功率一定减小b 效率一定增大c 内部损耗功率一定减小d 输出功率一定先增大后减小