（全国版）2019版高考物理一轮复习 第9章 恒定电流 第34课时 闭合电路欧姆定律学案.doc

第34课时闭合电路欧姆定律考点1电阻的串并联一、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(1)负载r增大i减小u内减小u外增大外电路断路时(r)，i0，u外e。(2)负载r减小i增大u内增大u外减小外电路短路时(r0)，i，u内e。4ui关系图：由ueir可知，路端电压随着电路中电流的增大而减小；ui关系图线如图所示。(1)当电路断路即i0时，纵坐标的截距为电动势e。(2)当外电路电压为u0时，横坐标的截距为短路电流im。(3)图线的斜率的绝对值为电源的内阻r。二、电阻的串并联串联电路并联电路电流各处电流相等，即ii1i2inii1i2ini1r1i2r2inrn即电流分配和电阻成反比电压电压分配和电阻成正比，即i各支路两端电压相等，即uu1u2un总电阻总电阻等于各电阻之和，即rr1r2rn总电阻的倒数等于各电阻倒数之和，即功率分配功率分配和电阻成正比，即i2功率分配和电阻成反比，即p1r1p2r2pnrnu2 例1如图所示的电路中，当s闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为1.6 v和0.4 a；当s断开时，它们的示数各改变0.1 v和0.1 a，求电源的电动势及内阻。解析当s闭合时，由闭合电路欧姆定律得：u1ei1r，即e1.60.4r当s断开时，由闭合电路欧姆定律得：u2ei2r，即e(1.60.1)(0.40.1)r由得：e2 v，r1 。答案2 v1 (1)分析电路：认清各元件的串、并联关系，必要时画等效电路图，特别注意电压表和电流表对应的电路。(2)求总电流i：若已知内、外电路上所有电阻的阻值和电源电动势，可用闭合电路欧姆定律直接求出；若内、外电路上有多个未知电阻，可利用某一部分电路的已知电流和电压求总电流i；当以上方法都行不通时，可以应用联立方程求出i。(3)各部分的电压、电流：根据串、并联电路的特点或部分电路欧姆定律求各部分电路的电压和电流。(2017河北唐山月考)如图所示电路中，r是电源的内阻，r1和r2是外电路中的电阻，如果用pr、p1和p2分别表示电阻r、r1和r2上所消耗的功率，当r1r2r时，prp1p2等于()a111 b211c144 d411答案d解析设干路电流为i，流过r1和r2的电流分别为i1和i2。由题，r1和r2并联，电压相等，电阻也相等，则电流相等，故i1i20.5i；根据公式pi2r，三个电阻相等，功率之比等于电流平方之比，即prp1p2411。故选d。考点2闭合电路的故障及动态分析1解决闭合电路动态变化问题，应按照局部整体局部的程序进行分析。2动态电路分析的基本思路：电路结构的变化r的变化r总的变化i总的变化u内的变化u外的变化固定支路变化支路。(1)对于固定不变的部分，一般按照欧姆定律直接判断。(2)对于变化的部分，一般应根据分压或分流间接判断。(3)涉及变阻器滑动引起的电路变化问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。3故障分析电路故障主要包括断路和短路，判断方法主要采用现象分析法和假设排除法。 例2如图所示的电路中，灯泡a和b原来都是正常发光的，现在突然灯泡a比原来变暗了些，灯泡b比原来变亮了些，则电路中出现的故障可能是()ar3断路 br1短路cr2断路dr1、r2同时短路解析假如r3断路，外电阻增大，总电流i减小，可知路端电压ueir增大，a、b两灯均变亮，不符合题意，故a错误；若r1短路，外电阻减小，总电流增大，可知路端电压ueir减小，因为干路电流i增大，r3电流i3减小，则通过a的电流iaii3增大，ua增大，a灯变亮。b灯电压ubuua，则ub减小，b灯变暗，不符合题意，故b错误；若r2断路，外电阻增大，干路电流i减小，可知路端电压ueir增大，r3电流i3增大，则通过a的电流iaii3减小，a灯变暗。b灯电压ubuia(rar1)增大，b灯变亮，符合题意，故c正确；若r2短路，b灯被短路所以不亮，不符合题意，故d错误。答案c本题首先明确电路中各用电器的连接关系，然后运用动态变化分析方法逆推对现象进行分析，找出电路的变化从而找出故障。r2与灯泡b并联后，与r1、a串联，再与r3并联，灯泡a变暗了，说明实际功率减小了，灯泡b变亮，说明实际功率增大了。具体故障可将每个选项逐一代入题目检查是否符合题意，从而确定正确选项。如图所示的电路，闭合开关s后，a、b、c三盏灯均能发光，电源电动势e恒定且内阻r不能忽略。现将滑动变阻器r的滑片稍向上滑动一些，三盏灯亮度的变化情况是()aa灯变亮，b灯和c灯变暗ba灯和c灯变亮，b灯变暗ca灯和c灯变暗，b灯变亮da灯和b灯变暗，c灯变亮答案b解析滑片稍向上滑动，滑动变阻器接在电路中的电阻减小，总电阻减小，从而总电流增大，a灯变亮；由于总电流变大，内电压及a端电压都增大，并联电路即b两端电压减小，b灯变暗；b两端电压减小使流过b的电流减小，而总电流增大，所以流过c的电流增大，c灯变亮，b正确。考点3闭合电路的功率和效率问题一、闭合电路中的功率问题1电源的总功率：p总eiiuiurp出p内2电源内耗功率：p内i2rp总p出3电源的输出功率：p出iueii2rp总p内当外电路为纯电阻电路时讨论如下：(1)纯电阻电路：p出i2r。(2)输出功率随r的变化关系当rr时，电源的输出功率最大，为pm。当rr时，随着r的增大输出功率越来越小。当rr时，随着r的增大输出功率越来越大。当p出50%，pi2r2 w，即2r2 w，得 rr1 ，故c正确。6如图所示，电路中电源的电动势为e，内阻为r，开关s闭合后，当滑动变阻器r的滑动片p向左移动的过程中，三盏规格相同的小灯泡l1、l2、l3的亮度变化情况是()a灯l2变亮，灯l1、l3变暗b灯l1变亮，灯l2、l3变暗c灯l1、l2变亮，灯l3变暗d灯l2、l3变亮，灯l1变暗答案a解析图中变阻器r与灯l3并联后与灯l2串联，再与灯l1并联。灯l1的电压等于路端电压，将滑动变阻器的滑片p向左移动的过程中，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻r总减小，由闭合电路欧姆定律得知：干路电流i增大，路端电压ueir减小，则灯l1变暗；流过灯l2的电流i2ii1，i增大，i1减小，则i2增大，灯l2变亮；灯l3的电压u3uu2，u减小，u2增大，则u3减小，灯l3变暗，故a正确。7(多选)某种小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示，三个完全相同的这种小灯泡l1、l2、l3连接成如图乙所示的电路，电源的内阻为1.0 。现闭合开关s，理想电压表v的示数为4.0 v，则()a三个灯泡的总电阻约为8.3 b电源的电动势为5.6 vc电源消耗的热功率为3.0 wd电源的效率约为89.3%答案abd解析理想电压表v的示数为u4.0 v，由题图甲可知电路总电流为i0.6 a，小灯泡l1电阻r1 ；通过小灯泡l2、l3的电流均为i0.3 a，由题图甲可知电压均为u1.0 v，小灯泡l2，l3的电阻r ，所以三个小灯泡的总电阻为r总r1r 8.3 ，a正确；电动势为euuu内4 v1 v0.61.0 v5.6 v，b正确；电源消耗的热功率pi2r0.621.0 w0.36 w，c错误；电源效率为100%100%100%89.3%，d正确。8电路如图甲所示。若电阻未知，电源电动势和内阻也未知，电源的路端电压u随电流i的变化图线及外电阻的ui图线分别如图乙所示，求：(1)电源的电动势和内阻；(2)电源的路端电压；(3)电源的输出功率。答案(1)4 v1 (2)3 v(3)3 w解析(1)由题图乙所示ui图线知，电源电动势e4 v，短路电流i短4 a，故内阻r1 。(2)由题图甲、乙知，电源与电阻串联时，电流i1 a，此时对应的路端电压u3 v。(3)由题图乙知r3 ，故p出i2r3 w。9如图所示的电路中，两平行金属板a、b水平放置，极板长l60 cm，两板间的距离d30 cm，电源电动势e36 v，内阻r1 ，电阻r09 ，闭合开关s，待电路稳定后，将一带负电的小球(可视为质点)从b板左端且非常靠近b板的位置以初速度v06 m/s水平向右射入两板间，小球恰好从a板右边缘射出。已知小球带电荷量q2102 c，质量m2102 kg，重力加速度g取10 m/s2，求：(1)带电小球在平行金属板间运动的加速度大小；(2)滑动变阻器接入电路的阻值。答案(1)60 m/s2(2)14 解析(1)小球在金属板间做类平抛运动，有lv0t，dat2，解得a60 m/s2。(2)设两金属板间电压为u，由牛顿第二定律得mgma，解得u21 v。设滑动变阻器接入电路的阻值为r，根据串联电路的特点有，解得r14 。10(2016全国卷)阻值相等的四个电阻、电容器c及电池e(内阻可忽略)连接成如图所示电路。开关s断开且电流稳定时，c所带的电荷量为q1；闭合开关s，电流再次稳定后，c所带的电荷量为q2。q1与q2的比值为()a. b. c. d.答案c解析当开关s断开时等效电路如图1所示，电容器c两端的电压ue，所带的电荷量q1cuce；当开关s闭合时等效电路如图2所示，电容器c两端的电压ue，所带的电荷量q2ce。所以，c正确。11(2016江苏高考)(多选)如图所示的电路中，电源电动势为12 v，内阻为2 ，四个电阻的阻值已在图中标出。闭合开关s，下列说法正确的有()a路端电压为10 vb电源的总功率为10 wca、b间电压的大小为5 vda、b间用导线连接后，电路的总电流为1 a答案ac解析外电路的总电阻r10 ，由闭合电路欧姆定律可得电路中的总电流i1 a，因此路端电压ueir12 v12 v10 v，a正确；电源的总功率pei12 w，b错误；由图a可知uabuaoubo150.5 v50.5 v5 v，故c正确；当a、b间用导线连接后，其等效电路如图b所示，电路中的外电阻r7.5 ，电路中总电流i a1 a，d错误。12. (2017山东青岛模拟)电子式互感器是数字变电站的关键装备之一。如图所示，某电子式电压互感器探头的原理为电阻分压，ac间的电阻是cd间电阻的(n1)倍，某次测量中输出端数字电压表的示数为u，则输入端的电压为()anu b. c(n1)u d.答案a解析由正比分压得n，uabnucdnu，a正确。13. (2017湖北襄阳一模)(多选)如图所示，一平行板电容器两极板a、b水平放置，上极板a接地，电容器通过滑动变阻器r和开关s与电动势为e的电源相连。现将开关s闭合，位于a、b两板之间的p点的带电粒子恰好处于静止状态，则()ab板电势为eb改变滑动变阻器的滑片位置，带电粒子仍处于静止状态c将b板向上移动，p点电势将不变d将b板向左平移，带电粒子电势能将不变答案abd解析粒子静止在p点，受力分析可知粒子受到向上的电场力和重力处于平衡状