高考物理一轮复习 第八章 恒定电流 第2讲 闭合电路的欧姆定律及其应用课件.ppt

课标版物理 第2讲闭合电路的欧姆定律及其应用 一 电路的串联与并联1 串联电路与并联电路的特点 i1 i2 in u1 u2 un r1 r2 rn i1 i2 in u1 u2 un 2 几个常用的推论 1 串联电路的总电阻 其中任一部分电路的总电阻 2 并联电路的总电阻 其中任一支路的总电阻 3 无论电阻怎样连接 每一段电路总耗电功率p总是等于各个电阻电功率之和 4 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 大于 小于 自测1如图所示 电路两端的电压u保持不变 电阻r1 r2 r3消耗的电功率一样大 则电阻之比r1 r2 r3是 a 1 1 1b 4 1 1c 1 4 4d 1 2 2答案c根据串 并联电路的特点知u2 u3 因p1 p2 p3 故r2 r3 又i1 i2 i3 故i1 2i2 2i3 再结合公式p i2r得r1 r2 r3 1 4 4 c正确 二 电源的电动势和内阻1 电动势 1 定义 电动势在数值上等于非静电力把1c的 在电源内部从 移送到 所做的功 2 表达式 e 3 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 电动势的大小由电源本身的性质决定 跟外电路的组成 关 2 内阻电源内部对电流也有阻碍作用 即电源也有电阻 叫做电源的 它是电源的另一重要参数 正电荷 负极 正极 无 内阻 自测2 辨析题 1 电动势就是电源两极间的电压 2 电动势反映了电源把电能转化为其他形式的能的本领的强弱 3 电动势公式e 中的w指电荷从电源正极移到负极时静电力做的功 4 电动势公式e 中的w与电压u 中的w是一样的 都是静电力所做的功 答案 1 2 3 4 三 闭合电路欧姆定律1 内容闭合电路的电流跟电源的电动势成 跟内 外电路的电阻之和成 2 公式 1 i 2 e u外 u内 3 路端电压u与电流i的关系 1 关系式 u 2 u i图像如图所示 正比 反比 e ir a 当电路断路即i 0时 纵坐标的截距为 b 当外电路电压u 0时 横坐标的截距为 c 图线斜率的绝对值为电源的 自测3 辨析题 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 答案 1 2 电源电动势 短路电流 内阻 考点一电路的动态分析1 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 3 在如图所示分压电路中 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 2 分析思路 典例1 2016长沙四校联考 多选 如图所示 图中的四个电表均为理想电表 当滑动变阻器滑片p向右端移动时 下面说法中正确的是 a 电压表v1的读数减小 电流表a1的读数增大 b 电压表v1的读数增大 电流表a1的读数减小c 电压表v2的读数减小 电流表a2的读数增大d 电压表v2的读数增大 电流表a2的读数减小答案ad滑动变阻器滑片p向右端移动 使得滑动变阻器连入电路的电阻变小 则总电阻变小 总电流变大 电流表a1的读数增大 内电压变大 r1所分电压变大 并联电路两端电压即电压表v1的读数减小 r3两端电压变小 则通过r3的电流变小 电流表a2的读数减小 由于总电流增大 所以经过另外一个支路的电流增大 即经过r2的电流增大 r2两端电压增大 即电压表v2的读数增大 选项a d正确 电路的动态分析技巧解决电路的动态问题一定要遵循 部分 整体 部分 的程序 逐一判断 同时 尽量先分析串联电阻 后分析并联电阻 先分析定值电阻 后分析可调电阻 既要关心每一电阻的电压 又要关心其电流 例如 本题中利用 总电流增大 r3的分流减小 可以判断通过r2的电流增大 1 1 2015湖北公安模拟 多选 如图所示电路中 电源内阻不能忽略 两个电压表均为理想电表 当滑动变阻器r2的滑动触头p移动时 关于两个电压表v1与v2的示数 下列判断正确的是 a p向a移动 v1示数增大 v2的示数减小b p向b移动 v1示数增大 v2的示数减小 c p向a移动 v1示数改变量的绝对值小于v2示数改变量的绝对值d p向b移动 v1示数改变量的绝对值大于v2示数改变量的绝对值答案ac由图可知r1与r2串联 v1测r1两端的电压 v2测r2两端的电压 若p向a端移动 则滑动变阻器接入电路的电阻减小 由闭合电路欧姆定律可知 电路中总电流增大 则内电压增大 r1两端的电压增大 故r2两端的电压减小 则可知v1示数增大 v2示数减小 又电源电动势不变 故可知v1示数改变量的绝对值小于v2示数改变量的绝对值 a c正确 若p向b端移动 则滑动变阻器接入电路的电阻增大 可知电路中总电流减小 内电压减小 v1减小 又电源电动势不变 则v2必然增大 且增大量一定大于v1的减少量 故b d错误 1 电源的总功率 1 任意电路 p总 ei u外 u内 i p出 p内 2 纯电阻电路 p总 i2 r r 2 电源内部消耗的功率 p内 i2r u内i p总 p出 3 电源的输出功率 1 任意电路 p出 ui ei i2r p总 p内 2 纯电阻电路 p出 i2r 3 输出功率随r的变化关系 考点二闭合电路的功率及效率问题 当r r时 电源的输出功率最大 为pm 当r r时 随着r的增大输出功率越来越小 当r r时 随着r的增大输出功率越来越大 当p出 pm时 每个输出功率对应两个可能的外电阻r1和r2 且r1r2 r2 p出与r的关系如图所示 4 电源的效率 1 任意电路 100 100 2 纯电阻电路 100 100 因此在纯电阻电路中r越大 越大 当r r时 电源有最大输出功率 效率仅为50 典例2 2015湖南长沙模拟 多选 如图所示 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r2 r1 r时 r2获得最大功率b 当r1 r2 r时 r1获得最大功率c 当r2 0时 r1上获得最大功率d 当r2 0时 电源的输出功率最大答案ac将r1等效到电源的内部 r2上的功率等于电源的输出功率 当外电阻等于内阻时 即r2 r1 r时 输出功率最大 即r2上的功率最大 故a正确 根据p i2r知 电流最大时 r1上的功率最大 当外电阻最小时 即r2 0时 电流最大 故b错误 c正确 当外电阻等于内阻时 即r1 r2 r时 电源的输出功率最大 故d错误 2 1如图所示 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 a 2 2 b 2 1 5 c 1 5 1 5 d 1 5 2 答案b因为题中甲电路是纯电阻电路 当外电阻与电源内阻相等时 电源的输出功率最大 所以r1 r r0 2 而乙电路是含电动机电路 欧姆定律不适用 电路的输出功率p iu i e ir 当i 2a时 输出功率p有最大值 此时电动机的输出功率为p0 2w 发热功率为p热 i2r0 4w 所以电动机的输入功率为p入 p0 p热 6w 电动机两端的电压为um 3v 电阻r2两端的电压为ur2 e um ir 3v 所以r2 1 5 选项b正确 考点五电路故障问题电路故障一般是短路或断路 常见的情况有 导线断芯 灯泡断丝 灯座短路 变阻器内部断路 接触不良等现象 检查故障的基本方法有两种 1 电压表检测方法 如果电压表示数为0 说明电压表上无电流通过 则可能在与电压表并联段之外有断路 或并联段内有短路 如果电压表有示数 说明电压表上有电流通过 则在与电压表并联段之外无断路 或并联段内无短路 2 用多用电表的欧姆挡检测要对检测的电路切断电源 逐一使元件脱离原电路 或对某段电路检测 后测量是通路还是断路便可找到故障所在 典例3 2014重庆理综 6 1 某照明电路出现故障 其电路如图1所示 该电路用标称值12v的蓄电池为电源 导线及其接触完好 维修人员使用已调好的多用表直流50v挡检测故障 他将黑表笔接在c点 用红表笔分别探测电路的a b点 断开开关 红表笔接a点时多用表指示如图2所示 读数为v 说明正常 选填 蓄电池 保险丝 开关 小灯 图1 图2 红表笔接b点 断开开关时 表针不偏转 闭合开关后 多用表指示仍然和图2相同 可判定发生故障的器件是 选填 蓄电池 保险丝 开关 小灯 答案 11 5 11 2 11 8之间的值均可 蓄电池 小灯 解析 由题图2可知 直流50v挡的分度值为1v 故按 十分之一 估读法可知读数应为11 5v左右 由于测得的电压基本等于蓄电池电动势的标称值 说明a c两点与电源之间是通路 只能是此电路之外的保险丝 开关 小灯中出现了断路故障 但故障的具体位置不能确定 同理可知 两表笔接c b时测得结果仍等于电源电动势 说明多用表 开关 保险丝 蓄电池形成了一闭合回路 故只能是与多用表并联的小灯发生了断路故障 3 1某同学按如图所示电路进行实验 实验时该同学将变阻器的触片p移到不同位置时测得各电表的示数如下表所示 将电压表内阻看做无限大 电流表内阻看做零 电路中e r分别为电源的电动势和内阻 r1 r2 r3为定值电阻 在这五个物理量中 可根据上表中的数据求得的物理量是 不要求具体计算 由于电路发生故障 发现两电压表示数相同了 但不为零 若这种情况的发生是由用电器引起的 则可能的故障原因是 答案 e r3 r2 rp短路或r2断路解析 先将电路简化 将r1与r看成一个等效内阻r r1 r 则由v1和a1的两组数据可求得电源的电动势e 由a2和v1的数据可求出电阻r3 由v2和a1 a2的数据可求出电阻r2 当发现两电压表的示数相同但又不为零时 说明v2也并联在r3两端 由此可推断rp两端电压为零 故障的原因有两个 若假设r2是完好的 则rp一定短路 若假设rp是完好的 则r2一定断路 考点四两类u i图像的比较与应用 典例4 2015河北衡水中学模拟 多选 在如图所示的图像中 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2wd 电源的效率为66 7 答案abd图线 与纵轴的交点表示电源电动势e 3v 图线 的斜率的绝对值表示电源内阻r 0 5 a正确 图线 的斜率表示电阻r的阻值为1 b正确 由 图线的交点坐标可知该闭合电路的电流i 2a 路端电压u 2v 电源输出功率p出 ui 4w c错误 电源效率 66 7 d正确 用u i图像分析电源输出功率和效率时注意的问题 1 分析图像问题时 一定要明确图线的含义 即要确定两坐标轴表示的物理意义 2 对闭合电路的u i图像 图线上每一点横 纵坐标的乘积为电源的输出功率 纯电阻电路的u i图线上每一点纵 横坐标的比值为此时外电路的电阻 4 1如图所示 直线a是电源的路端电压和电流的关系图线 直线b c分别是电阻r1 r2两端的电压与通过的电流的关系图线 若将这两个电阻分别接到该电源上 则 a r1接在电源上时 电源的效率高b r2接在电源上时 电源的效率高 c r1接在电源上时 电源的输出功率大d 电源的输出功率一样大答案a电源的效率 由于r1 r2 故r1接在电源上时 电源的效率高 a项正确 b项错误 将电阻接在电源上 电阻的u i图线与电源的路端电压和电流的关系图线的交点的坐标值 表示将这个电阻接到此电源上的输出电压和电流 从图像中只可看出电流的数值 由于b c图线的斜率等于电阻的阻值 由图像可知 r2与电源的内阻相等 所以电源接r2时比接r1时输出功率大 故c d错 考点三含电容器电路的分析1 电路稳定后 由于电容器所在支路无电流通过 所以在此支路中的电阻上无电压降 因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压 2 当电容器和电阻并联后接入电路时 电容器两极板间的电压与其并联电阻两端的电压相等 3 电路的电流 电压变化时 将会引起电容器的充 放电 如果电容器两端电压升高 电容器将充电 如果电压降低 电容器将通过与它连接的电路放电 典例5 2014天津理综 2 6分 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 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 答案b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q q mg 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 两板间场强变小 油滴将向下加速 故只有b项正确 5 1 多选 如图所示 r1 r2 r3 r4均为可变电阻 c1 c2均为电容器 电源的电动势为e 内阻r 0 若