（全国通用版）2019版高考物理大一轮复习 第八章 恒定电流 第23讲 电路闭合电路的欧姆定律学案.doc

第23讲电路闭合电路的欧姆定律考纲要求考情分析命题趋势1.电源的电动势和内阻2闭合电路的欧姆定律2016全国卷，172016北京卷，192016江苏卷，8主要考查闭合电路欧姆定律、电路动态分析、闭合电路功率与效率问题、ui图象的理解及应用1串、并联电路的特点(1)特点对比串联并联电流i_i1i2in_i_i1i2in_电压u_u1u2un_u_u1u2un_电阻r_r1r2rn_(2)几个常用的推论串联电路的总电阻_大于_其中任一部分电路的总电阻并联电路的总电阻_小于_其中任一支路的总电阻，且小于其中最小的电阻无论电阻怎样连接，每一段电路的总的消耗电功率p总是等于各个电阻消耗电功率之和无论电路是串联还是并联，电路中任意一个电阻变大时，电路的总电阻变大2电源的电动势和内阻(1)电动势电动势的计算：非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值，e；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：电源内部导体的电阻3闭合电路的欧姆定律(1)闭合电路欧姆定律内容：闭合电路里的电流跟电源的电动势成_正比_，跟内、外电阻之和成_反比_；公式：i(只适用于纯电阻电路)；其他表达形式a电势降落表达式：eu外u内或eu 外_ir_；b能量表达式：eiuii2r.(2)路端电压与外电阻的关系一般情况：uirr，当r增大时，u_增大_；特殊情况：a当外电路断路时，i0，u_e_；b当外电路短路时，i短_，u0.1判断正误(1)电动势为矢量，其方向由电源负极指向正极()(2)电源的重要参数是电动势和内阻电动势由电源中非静电力的特性决定，与电源的体积无关，与外电路无关()(3)闭合电路中电流越大，路端电压越大()(4)在闭合电路中，外电阻越大，电源的输出功率越大()(5)电路中某电阻大，该电阻的功率不一定大()(6)电源的输出功率越大，电源的效率越高()2(多选)一个t形电路如图所示，电路中的电阻r110 ，r2120 ，r340 .另有一测试电源，电动势为100 v，内阻忽略不计则(ac)a当cd端短路时，a、b之间的等效电阻是40 b当ab端短路时，c、d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80 vd当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为80 v32013年12月2日，我国嫦娥三号探月卫星在西昌卫星发射中心发射嫦娥三号卫星的太阳能电池依靠光伏效应设计，可将太阳能转化为电能并储存起来已知太阳能电池板的开路电压为800 mv，短路电流为40 ma现将该电池板与一阻值为20 的电阻器连成一闭合电路，下列说法不正确的是(c)a电池板的电动势为800 mvb电池板的内电阻为20 c闭合电路的路端电压为800 mvd闭合电路的路端电压为400 mv一闭合电路的功率及效率问题电源总功率任意电路p总eip出p内纯电阻电路p总i2(rr)电源内部消耗的功率p内i2rp总p出电源的输出功率任意电路p出uip总p内纯电阻电路p出i2rp出外电阻r的关系电源的效率任意电路100%100%纯电阻电路100%由p出与外电阻r的关系图象可知当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c2，由qcu知此时q1q2，当s闭合时，稳定状态下c1与r1并联，c2与r2并联，电路中电流i2 a，此时两电阻两端电压分别为u1ir16 v、u2ir212 v，则此时两电容器所带电荷量分别为q1c1u13.6105c、q2c2u23.6105c，对电容器c1来说，s闭合后其两端电压减小，所带电荷量也减小，故选项b、c正确，d错误四两种ui图线的比较及应用电源ui图象电阻ui图象图形物理意义路端电压随电流的变化规律电阻两端电压随电流的变化规律截距与纵轴交点表示电源电动势e，与横轴交点表示短路电流过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零坐标的乘积ui表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率坐标的u、i比值表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同每一点对应的比值均等大，表示此电阻的大小不变斜率的绝对值内电阻r电阻大小例4(2017上海徐汇模拟)图甲为某元件的ui特性曲线，把它连成图乙所示电路已知电源电动势e5 v，内阻r1.0 ，定值电阻r04 .闭合电键s后，求：(1)该元件的电功率；(2)电源的输出功率解析设非线性元件的电压为u，电流为i，由欧姆定律得uei(r0r)，代入数据得u55i，画出ueir55i图线如图所示，两图线交点坐标为(0.4 a,3.0 v)(1)该元件的电功率prui3.00.4 w1.2 w.(2)电源的输出功率ppr0pri2r0pr0.424 w1.2 w1.84 w.答案(1)1.2 w(2)1.84 w分析ui图象的一般思路(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、计算五电路故障的分析与判断1故障特点断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零；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用电器或电阻两端电压为零2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；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，一定要注意电流表的极性和量程；欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处断路，当测量值很小或为零时，表示该处短路在运用欧姆表检测时，电路一定要切断电源；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5(2017吉林长春诊断)如下图是某同学连接的实验实物图，l1、l2灯都不亮，他采用下列两种方法进行故障检查(1)应用多用电表的直流挡进行检查，选择开关置于10 v挡该同学测试结果如表1所示，在测试a、b间直流电压时，红表笔应接触_a_(选填“a”或“b”)根据测试结果，可判定故障是_d_.a灯l1短路b灯l2短路ccd段断路 ddf段断路表1测试点电压示数a、b有示数b、c有示数c、d无示数d、f有示数表2测试点指针偏转情况c、dd、ee、f(2)(多选)将开关断开，再选择欧姆挡测试，测量结果如表2所示，那么检查出的故障是(bd)a灯l1断路 b灯l2短路c灯l1、l2都断路 dd、e间导线断路解析(1)应用多用电表判断电路故障，首先要正确使用多用电表，对多用电表而言，电流应从红表笔流入该表内，由题图能看出a点电势高于b点电势，可知红表笔应接触a.由表1条件可知，d、f间有示数，则dca干电池bf间无断路，故d、f段断路，选项d正确；若灯l1短路或灯l2短路，不会造成l1、l2灯都不亮，选项a、b错误；若cd段断路，则d、f间不会有示数，选项c错误(2)由表2可知，c、d间有一定的电阻但不是很大，灯l1既不短路也不断路，选项a、c错误；d、e间存在很大电阻，表明d、e间导线断路，选项d正确；e、f间电阻为零，则灯l2短路，选项b正确1.如图所示，c为两极板水平放置的平行板电容器，闭合开关s，当滑动变阻器r1，r2的滑片处于各自的中点位置时，悬在电容器c两极板间的带电尘埃p恰好处于静止状态要使尘埃p向下加速运动，下列方法中可行的是(b)a将r1的滑片向左移动b将r2的滑片向左移动c将r2的滑片向右移动d将闭合的开关s断开解析尘埃p受到重力和电场力而平衡，要使尘埃p向下加速，就要减小电场力，故要减小电容器两端的电压；电路稳定时，滑动变阻器r1无电流通过，两端电压为0，故改变r1的电阻值无效果，故选项a错误；变阻器r2处于分压状态，电容器两端电压等于变阻器r2左半段的电压，故要减小变阻器r2左半段的电阻值，变阻器r2滑片应该向左移动，故选项b正确，c错误；将闭合的开关s断开，电容器两端电压增大到等于电源电动势，故p向上加速，选项d错误. 2(2017浙江杭州模拟)(多选)如图所示，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(acd)a电源的电动势为50 vb电源的内阻为 c电流为2.5 a时，外电路的电阻为15 d输出功率为120 w时，输出电压可能是30 v解析电源的输出电压和电流的关系为ueir，显然直线的斜率的绝对值等于r，纵轴的截距为电源的电动势，从题图中看出截距为50 v，斜率的绝对值等于r 5 ，选项a正确，b错误；当电流为i12.5 a时，由回路中电流i1，解得外电路的电阻r外15 ，选项c正确；当输出功率为120 w时，由题图中pi关系图线中看出对应干路电流可能为4 a，再从ui图线中读取对应的输出电压可能为30 v，选项d正确3如图所示，电灯l1、l2原来都正常发光，在两灯突然熄灭后，用电压表测得c、d间电压比灯泡正常发光时的电压增高，故障可能是(假设电路中仅有一处故障)(b)aa、c间断路bc、d间断路cb、d间断路db、d间短路解析因电路中l1、l2、r及电源串联，电路中只有一处故障且两灯不亮，故电路中必是断路，选项d错误电路中无电流，但c、d间电压升高，是因为c、d间断路，c、d两点分别与电源正、负极等电势故选项b正确，a、c错误例1(2016贵州贵阳诊断6分)图中电源的电动势为6 v，内阻为1 ，r1为2 ，r2全阻值为3 ，闭合开关，下列说法中错误的是()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5 v，最小值为4 vcr2的阻值越小，r1消耗的功率越大d当r2的阻值为3 时，r2消耗的功率最大答题送检来自阅卷名师报告错误致错原因扣分c没有理解闭合电路输出功率最大的条件适用对象，简单地运用“r外r时电源的输出功率最大”，将r2当作电源内阻的一部分，因此有r1r2r2 ，即当r21 时，r1消耗的功率最大，认为a项说法正确，认为c项说法错误而选c6规范答题 解析 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r20时，r1消耗的功率最大，a说法错，c说法正确；由闭合电路欧姆定律得路端电压ue，代入数据计算知b说法是正确的；将定值电阻r1当作电源内阻的一部分，则当r2r1r3 时，电源对r2的输出功率最大，即r2消耗的功率最大，d说法是正确的本题答案为a答案a1功率为10 w的发光二极管(led灯)的亮度与功率为60 w的白炽灯相当根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰假设每户家庭有2个60 w的白炽灯，均用10 w的led灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近(b)a8108 kwhb81010 kwhc81011 kwhd81013 kwh解析假设每天照明5小时，每户家庭每天节能5025 wh0.5 kwh，每年节能约0.5 kwh365183 kwh，全国约有4108户家庭，全国一年节省的电能最接近183 kwh41087.321010 kwh，与选项b的数值最为接近，故选项b正确2(2018湖北高校联考)(多选)在如图甲所示的电路中，电源电动势为3.0 v，内阻不计，l1、l2为相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，r为定值电阻，阻值为7.5 .当并关s闭合后(cd)al1的电阻为 bl1消耗的电功率为7.5 wcl2的电阻为7.5 dl2消耗的电功率为0.3 w解析s闭合后，l1两端的电压为3.0 v，由乙图可知，i10.25 a，故p10.75 w，r112 ，故选项a、b均错误；由电路图可得l2的电压与电流关系为u3.07.5i，在小灯泡的伏安特性曲线上画出该电压电流关系，如图所示，两图线的交点表示出了此时l2两端的电压与通过的电流的大小，由图知u21.5 v，i20.2 a，所以r2 7.5 ，p2u2i21.50.2 w0.3 w，故选项c、d正确1(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(ac)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解析开关s闭合后，外电路的总电阻为r10 ，路端电压ur10 v10 v，选项a正确；电源的总功率p12 w，选项b错误；由于两条支路的电流均为i a0.5 a，因此a、b两点间的电压为uab0.5(155) v5 v，选项c正确；a、b两点用导线连接后，外电阻r2 7.5 ，因此电路中的总电流i a1.26 a，选项d错误2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(c)a b c d解析当开关s断开时等效电路如图甲所示，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乙所示，电容器c两端的电压ue，所带的电荷量q3ce.所以，选项c正确3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电源键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断开电键s解析设油滴质量为m，电荷量为q，两板间距离为d，当其静止时，有qqmg；由题图知，增大r1，ur1增大，油滴将向上加速，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；断开电键s，电容器将通过r1、r2放电，两板间场强度小，油滴将向下加速，故只有选项b正确4(多选)如图，电路中定值电阻阻值r大于电源内阻阻值r.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a示数变化量的绝对值i，则(acd)aa的示数增大bv2的示数增大cu3与i的比值大于rdu1大于u2解析滑片向下滑动，连入电路中的电阻r变减小，由i，a表示数增大，故选项a正确；v2表测量的是电源的输出电压u2eir减小，故选项b错误； u3eirir，则有u3i(rr)，u3与i的比值等于rr，大于r，故选项c正确u2ir , u1ir，又因为题目告知rr ，得u1大于u2 ，故选项d正确课时达标第23讲解密考纲主要考查闭合电路的欧姆定律、动态电路分析、闭合电路的功率与效率问题1(多选)如图所示，电源的电动势和内阻分别为e、r，在滑动变阻器的滑片p由a向b移动的过程中，下列各物理量变化情况为(bd)a电流表的读数一直减小br0的功率先减小后增大c电源输出功率先增大后减小d电压表的读数先增大后减小解析滑动变阻器滑片p由a向b端移动过程中，bp和ap并联，外电路总电阻先变大后变小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流(电流表示数)先减小后增大，选项a错误；根据电功率p0i2r0，可知r0的功率先减小后增大，选项b正确；当外电路总电阻与电源内阻相等时，输出功率最大，但r0与电源内阻r大小关系不能确定，故不能确定电源输出功率的变化情况，选项c错误；电压表所测为电源的路端电压，路端电压与外电阻变化趋势一致，故选项d正确2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)ab cd解析由题中ui图象可知，若电源的电动势为6u0，则a、b两点处对应的路端电压分别为4u0、2u0，电源的效率，所以a，b，选项d正确3(多选)电源开关s、s，定值电阻r1、光敏电阻r2和电容器连接成如图所示电路，电容器的两平行板水平放置当开关s、s 闭合，且无光照射光敏电阻r2时，一带电液滴恰好静止在电容器两板间的m点，当用强光照射光敏电阻r2时，光敏电阻的阻值变小，则(bd)a液滴向下运动b液滴向上运动c不能确定r2两端的电势差是否升高d不改变照射光强度，断开s，将电容器的上极板向上移一小段距离，则上极板的电势比a点的电势高解析强光照射使光敏电阻r2的阻值变小，电流增大，r1两端的电势差ir1升高，r2两端的电势差降低，电容器极板之间电压升高，电场强度增强，液滴向上运动，选项b正确，选项a、c错误；当光照强度不变时断开s，电容器带电量不变，据u可知，把电容器的上极板向上移一小段距离时两极板间电势差变大，则上极板的电势比a点的电势高，选项d正确4如图所示的电路中，灯泡a和灯泡b原来都是正常发光的现在突然发现灯泡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(c)ar3断路br1短路cr2断路dr1、r2同时短路解析灯泡a比原来暗了些，说明灯泡a的电流和电压变小；灯泡b比原来亮了些，说明灯泡b的电流和电压变大采取代入排除法，将选项逐个代入分析： r3断路r外增大r总变大i减小u变大，由此可知两灯均变亮，故选项a错误；r1短路r外减小r总减小i增大，通过灯泡a和b的电流变大，两灯变亮，选项b错误；同理分析可知选项c正确，选项d错误5(多选)图示电路中，电源内阻不可忽略，若调整可变电阻r的阻值，可使电压表v的示数减小u(电压表为理想电表)，在这个过程中(ad)a通过r1的电流减小，减小量一定等于br2两端的电压增加，增加量一定等于uc路端电压减小，减小量一定等于ud通过r2的电流增加，但增加量一定小于解析电压表示数减小，可知r减小，设路端电压、干路电流分别为u、i，电压表示数为u1，r2两端电压为u2，流过r1、r2的电流分别为i1、i2，电阻改变后，分别为u、i、u1、u2、i1、i2，则u1i1r1，u1i1r1，uu1u1(i1i1)r1，则i1减小量为i1i1i1，选项a正确；u2eu1ir，u2eu1ir，得u2(u1u1)(ii)ru(ii)ru，选项b错误；路端电压减小量小于u，选项c错误；u(ii)(rr2)，i2iirb，根据闭合电路欧姆定律i0，解得rra，则a电源的效率为50%；电阻r接在电源b上时50%，则电源b的效率大于50%，故选项a错误；电源的ui图线与电阻r的ui图线的交点表示电阻r接在该电源上的工作状态，由题图可知电阻r接在电源a上时的电压和电流较大，电源a的输出功率较大，故