（新课标）河南省高考物理总复习讲义 第7章 第2讲 电路 闭合电路欧姆定律.doc

第2讲电路闭合电路欧姆定律知识一电路的串联、并联1特点对比串联并联电流ii1i2inii1i2in电压uu1u2unuu1u2un电阻rr1r2rn2.两个有用的结论(1)串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻，电路中任意一个电阻值变大或变小时，串联的总电阻变大或变小(2)并联电路的总电阻小于电路中任意一个电阻，任意一个电阻值变大或变小时，电路的总电阻变大或变小(1)电路中电阻越多，总电阻越大()(2)增加并联支路，总电阻变小()知识二部分电路欧姆定律1内容导体中的电流跟导体两端的电压u成正比，跟导体的电阻r成反比2公式：i.3适用条件适用于金属导体和电解质溶液导电，适用于纯电阻电路4导体的伏安特性曲线(1)iu图线：用横轴表示电压u，纵轴表示电流i，画出iu关系图线如图甲、乙所示(2)线性元件：伏安特性曲线为通过坐标原点的直线的电学元件(3)非线性元件：伏安特性曲线为曲线的电学元件，即非线性元件电流与电压不成正比(4)电阻大小的判断图象的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故rarb(如图721甲所示)图线c的电阻减小，图线d的电阻增大(如图乙所示)甲乙图721伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值对应这一状态下的电阻应用ui图象和iu图象分析问题，要注意它们的区别例如ui图象的斜率可以表示导体的电阻，而iu图象斜率的倒数才能表示电阻的大小知识三电动势、内阻、闭合电路欧姆定律1电动势(1)定义电动势在数值上等于非静电力把1 c的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功(2)物理意义反映电源把其他形式的能转化成电能的本领大小的物理量2内阻电源内部也是由导体组成的，也有电阻r，叫做电源的内阻，它是电源的另一个重要参数3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正比，跟内、外电阻之和成反比(2)公式i(只适用于纯电阻电路)；eu外ir(适用于所有电路)4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(1)当外电路断路时，i0，ue(2)当外电路短路时，i短e/r，u05.电路的功率和效率(1)电路的功率p总ei.(2)电源内部损耗功率p内i2r.(3)电源的输出功率p出ui.(4)电源的效率100%100%.(1)闭合电路中外电阻越大，路端电压越大()(2)外电阻越大，电源的输出功率越大()(3)电源的输出功率越大，电源的效率越高()1下列关于电动势的说法正确的是()a电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电荷量成反比b电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是两极间的电压c非静电力做的功越多，电动势就越大de只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小是由电源内非静电力的特性决定的【解析】电动势的定义式e中，e与w、q无关，e反映的是电源的属性，由电源内部非静电力的特性决定，故a、c错误，d正确；电动势的单位虽然与电压单位相同，但两者有本质的不同，b错误【答案】d2电阻r1与r2并联在电路中，通过r1与r2的电流之比为12，则当r1与r2串联后接入电路中时，r1与r2两端电压之比u1u2为()a12b21c14 d41【解析】根据并联电路的特点，r1与r2的比值为21，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】b3一电池外电路断开时的路端电压为3 v，接上8 的负载后路端电压降为2.4 v，则可以判定电池的电动势e和内阻r为()ae2.4 v，r1 be3 v，r2 ce2.4 v，r2 de3 v，r1 【解析】因为电路断开时路端电压为3 v，所以e3 v，当r8 时，u2.4 v，所以i a0.3 a，euir，所以r2 ，故b正确【答案】b4(2011北京高考)如图722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()图722a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【解析】由变阻器r0的滑动端向下滑可知r0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eu内u外可知u外减小，故电压表示数减小由u1ir1可知u1增大，由u外u1u2可知u2减小，由i2可知电流表示数变小，故a正确【答案】a5(2010新课标全国高考)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723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()图723a.、 b.、c.、 d.、【解析】电源的效率100%100%.a点对应的路端电压u为4个格，而电动势e为6个格因此a；b点对应的路端电压为2个格，因此b.故d项正确【答案】d考点一 60电路动态变化的分析一、电路动态分析类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，一处变化又引起了一系列的变化二、电路动态变化分析的方法1程序法：电路结构的变化r的变化r总的变化i总的变化u端的变化固定支路变化支路2极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论3判定总电阻变化情况的规律(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，电路的总电阻减小图724(3)在如图724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并与灯泡并联，另一段r串与并联部分串联a、b两端的总电阻与r串的变化趋势一致三、电路动态分析的一般步骤1明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的变化2根据局部电路电阻的变化，确定电路的外电阻r外总如何变化3根据闭合电路欧姆定律i总，确定电路的总电流如何变化4由u内i总r确定电源的内电压如何变化5由ueu内确定路端电压如何变化6确定支路两端的电压及通过各支路的电流如何变化1个示范例(2011海南高考)如图725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，v 与a 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()图725av 的读数变大，a 的读数变小bv 的读数变大，a 的读数变大cv 的读数变小，a 的读数变小dv 的读数变小，a 的读数变大【解析】s断开时，外电路总电阻增大，总电流减小，故路端电压增大，电压表示数增大，又知r1两端电压减小，所以r3两端的电压增大，故通过r3的电流增大，电流表示数增大，故b正确【答案】b1个预测例图726在如图726所示的电路中，当滑动变阻器r3的滑动触头p向下滑动时()a电压表示数变大，电流表示数变小b电压表示数变小，电流表示数变大c电压表示数变大，电流表示数变大d电压表示数变小，电流表示数变小【解析】r3的滑动触头向下滑动，所以r3接入电路的阻值变大，导致并联电路的阻值变大，电路的总电阻变大，干路电流变小；并联电路的电阻变大，则并联电路的分压增大，即r2、r4串联电路的电压变大，所以流过这一支路的电流变大，由于干路电流变小，所以电流表的示数变小；因为r2、r4串联电路的电压变大，使得r2两端分压变大，电压表示数变大，本题答案为a.【答案】a考点二 61电路的功率和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出与外电阻r的关系电源的效率任意电路：100%100%纯电阻电路：100%(多选)(2012上海高考)直流电路如图727所示，在滑动变阻器的滑片p向右移动时，电源的()图727a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【审题指导】解答该题应明确以下公式：(1)总功率公式p点ei.(2)内部损耗功率公式p内i2r.(3)输出功率公式p出p总p内(4)电源的效率公式.【解析】当滑片p向右移动时，外电路中电阻变大，总电流减小，p总ei，故总功率减小，a正确电源输出功率p出i2r.总功率p总eii2(rr)，故.当r增大时，值变大，b正确根据p内i2r，c正确r增大时，输出功率变化情况不确立，d错误【答案】abc考点三 62电源ui图线与电阻ui图线两种图线的比较图象上的特征物理意义电源ui图象电阻ui图象图形图象表达的物理量变化关系电源的路端电压随电路电流的变化关系电阻中的电流随电阻两端电压的变化关系图线与坐标轴交点与纵轴交点表示电源电动势e，与横轴交点表示电源短路电流过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零图线上每一点坐标的乘积ui表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率图线上每一点对应的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，表示此电阻的大小图线的斜率的大小内电阻r电阻大小图728(多选)如图728所示为两电源的ui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当外接相同的电阻时，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【解析】图线在u坐标轴上的截距等于电源电动势，图线的斜率的绝对值等于电源的内阻，因此a对；作外接电阻r的ui曲线分别交电源、的伏安特性曲线于s1、s2两点，电源的工作点横、纵坐标的乘积iu为电源的输出功率，由图可知，无论外接多大电阻，两工作点s1、s2横、纵坐标的乘积都不可能相等，且电源的输出功率总比电源的输出功率大，故b错，d对；电源的效率，因为电源内阻不同则电源效率不同，c错【答案】ad考点四 63含有电容器电路的分析方法一、电路的简化：不分析电容器的充、放电过程时，把电容器所处的电路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上二、电路稳定时电容器的处理方法：电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻不起降低电压的作用，与电容器串联的电阻视为等势体电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压三、在计算电容器的带电荷量变化时，如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过所连导线的电荷量等于初末状态电容器所带电荷量之差；如果变化前后极板带电的电性相反，那么通过所连导线的电荷量等于初末状态电容器所带电荷量之和图729如图729中电源电动势e10 v，内阻可忽略，r14 ，r26 ，c30 f，求：(1)s闭合后，稳定时通过r1的电流；(2)s原来闭合，然后断开，求这个过程中流过r1的总电荷量【审题指导】(1)s闭合后，电路稳定时，即电容器充电完成，处于断路状态(2)若s再断开，则电容器两端的电压从等于r2两端的电压升高至e.【解析】(1)电路稳定时，r1、r2串联，易求i1 a，即为流过r1的电流(2)s闭合时，电容器两端电压ucu2ir26 v，储存的电荷量q1cuc.s断开至达到稳定后电路中电流为零，此时uce，储存的电荷量q1cuc.很显然电容器上的电荷量增加了qqqcuccuc1.2104 c电容器上电荷量的增加是在s断开以后才产生的，这只有通过r1这条途径实现，所以流过r1的电荷量就是电容器带电荷量的增加量【答案】(1)1 a(2)1.2104 c“等效电源法”的妙用一、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二、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三、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1个示范例图7210(多选)如图7210所示，r1为定值电阻，r2为可变电阻，e为电源电动势，r为电源内电阻，以下说法中正确的是()a当r2r1r时，r2上获得最大功率b当r2r1r时，r1上获得最大功率c当r20时，r1上获得最大功率d当r20时，电源的输出功率最大【审题指导】在讨论r2的电功率时，可将r1视为电源内阻的一部分，即将原电路等效为外电阻r2与电动势为e、内阻为(r1r)的电源(等效电源)【解析】画出如图所示等效电路图r2，的电功率是等效电源的输出功率，显然当r2r1r时，r2获得的电功率最大，选项a正确在讨论r1的电功率时，由i及p1i2r1可知r20时，r1获得的电功率最大，故选项b错误，选项c正确当r1r2r时，电源的输出功率最大，由于题目没有给出r1和r的具体数值，所以当r20时，电源输出功率并不一定最大，故选项d错误【答案】ac1个方法练图7211如图7211所示，已知蓄电池的电动势e6 v，内阻r2 、r12 、r2为一可变电阻，则r2为何值时，r2上消耗的功率最大？并求此时最大功率值【解析】用图中虚线框所围的部分替代电源时，其电动势也相应地替换等效电动势e等于其负载电阻r2断开时a、b两点间的电压，故ee6 v3 v，内阻为r1 ；当外电路电阻等于等效电源内阻时，电源输出功率最大，故r21 时，r2上消耗的功率最大r2上消耗的最大功率p2max w2.25 w.【答案】1 2.25 w导体伏安特性曲线的应用1.图7212(2014扬州二模)如图7212所示是电阻r1和r2的伏安特性曲线，并且把第一象限分为、三个区域，现在把r1和r2并联在电路中，消耗的电功率分别为p1和p2，并联总电阻设为r.下列关于p1和p2的大小关系及r的伏安特性曲线应在的区域正确的是()a特性曲线在区，p1p2c特性曲线在区，p1p2d特性曲线在区，p1p2.【答案】c电路动态变化的分析2(2013江苏高考)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7213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()图7213arm变大，且r越大，u增大越明显brm变大，且r越小，u增大越明显crm变小，且r越大，u增大越明显drm变小，且r越小，u增大越明显【解析】当rm变大时，回路的总电阻r总变大，根据i总，得干路中的电流变小，s两端的电压ui总rs变小，故选项a、b错误；当rm变小时，回路的总电阻r总rs变小，根据i总，得干路中的电流变大，s两端的电压ui总rs变大，而且r越大，rm变小时，对回路的总电阻变化的影响越明显，故选项c正确，选项d错误【答案】c输出功率、含电容电路的分析3.图7214(2014南昌模拟)在如图7214所示的电路中，灯泡l的电阻大于电源的内阻r，闭合电键s，将滑动变阻器滑片p向左移动一段距离后，下列结论正确的是()a灯泡l变亮b电源的输