高考物理大一轮复习 第八章 恒定电流（第2课时）闭合电路的欧姆定律课件

第2课时闭合电路的欧姆定律 回扣教材 考点扫描 真题在线 回扣教材 梳理知识夯基础 知识整合 一 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把1C的正电荷在电源内从移送到所做的功 2 表达式 E 单位 V 3 物理意义 反映电源把转化为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 它是电源的另一个参数 非静电力 负极 正极 其他形式的能 电势能 内阻 二 闭合电路的欧姆定律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反比 2 公式 1 I 只适用于纯电阻电路 2 E 适用于所有电路 如图 由电源 灯泡L1 L2组成闭合电路 开关闭合时 外电阻R 电流I 正比 U外 Ir RL1 RL2 3 路端电压U与电流I的关系 1 关系式 U 2 电源的U I图像 当电路断路即I 0时 纵坐标的截距为 当外电路电压U 0时 横坐标的截距为 图线的斜率的绝对值为电源的 E Ir 电源电动势 短路电流 内阻 问题思考 1 图中R1 14 R2 9 电源的电动势E 3V 当开关处于位置1时 电流表读数I1 0 2A 则 选修3 1P62图2 7 4 1 电源的内电阻r为多大 路端电压U为多大 2 当开关处于位置2时 电流表读数I2为多大 电源的总功率P为多大 电源的输出功率PR2为多大 电源的效率 为多大 答案 1 1 2 8V 2 0 3A0 9W0 81W90 解析 1 根据闭合电路欧姆定律有E I1 R1 r 得r 1 路端电压U I1R1 2 8V 2 在如图所示的电路中 电源的电动势E 1 5V 内阻r 0 5 电流表满偏电流Ig 10mA 电流表的内阻Rg 7 5 A B为接线柱 1 将红 黑表笔短接 此时应把R1调节为多少才能使电流表恰好达满偏电流 2 调至满偏后保持R1的值不变 在A B间接入待测电阻R 电流表指针恰好指在满刻度的一半 则R的阻值为多大 3 在用该电路测电阻时 A B接线柱哪个电势高 解析 1 由闭合电路的欧姆定律 有E Ig Rg r R1 得R1 142 2 电路的电流I 5mA 由闭合电路的欧姆定律 有E I Rg r R1 R 得R 150 3 B接线柱与电源正极相连接 电势高 答案 1 142 2 150 3 B 选修3 1P64图2 8 2 考点扫描 重点透析通热点 考点一电路的动态分析 要点透析 1 程序法 局部R的变化 全局I U的变化 局部I分 U分的变化 1 判断电阻的变化情况 当外电路的任何一个电阻增大 或减小 时 电路的总阻值一定随之增大 或减小 当开关的通 断使串联的用电器增多时 电路的总电阻增大 当开关的通 断使并联的支路增多时 电路的总电阻减小 2 判断总电流 路端电压的变化情况 根据闭合电路欧姆定律I 分析电路的总电流如何变化 根据U E Ir分析路端电压如何变化 3 分析各部分的电压 电流变化情况 先分析干路中各部分上电压 电流的变化情况 再分析支路中各部分上电压 电流的变化情况 2 极限法 因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题 可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端 让电阻最大或电阻为零去讨论 典例突破 核心点拨 1 滑片P向右滑动时 滑动变阻器接入电路的阻值变小 2 A1测量的是干路电流 V1测量的是R3两端的电压或并联电路的电压 例1 2016 湖南长沙四校联考 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 解析 滑动变阻器滑片P向右端移动 使得RP变小 总电阻变小 总电流变大 即电流表A1的读数增大 内电压变大 R1所分电压变大 并联电路电压即电压表V1的读数变小 即R3两端电压变小 通过R3的电流变小即电流表A2的读数减小 由于总电流增大 所以经过另外一个支路即经过R2的电流变大 R2两端电压变大 即电压表V2的读数增大 选项A D正确 方法技巧电路的动态分析技巧 1 遵循 部分 整体 部分 的程序 逐一判断 2 先分析串联电阻 后分析并联电阻 先分析定值电阻 后分析可变电阻 3 分析每一电阻的电压和电流的变化情况 1 分析电流 电压的变化 如图所示的电路中 当变阻器R1的滑动触头向上滑动时 A B两灯亮度的变化情况为 A A灯和B灯都变亮B A灯和B灯都变暗C A灯变亮 B灯变暗D A灯变暗 B灯变亮 即时巩固 A 2 导学号00622540 分析电流 电压的变化 2016 湖北公安县期末 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 AC 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 解析 P向a移动 R2连入电路的电阻减小 根据 并同串反 可知V2示数减小 V1示数增大 U内增大 A正确 同理 B错误 由E U内 U外 U内 UV1 UV2 电源电动势不变可得 U内改变量绝对值与V1示数改变量绝对值之和等于V2示数改变量绝对值 C正确 D错误 考点二闭合电路的功率及效率问题 要点透析 1 电路中的功率分配 P总 P出 P内 即EI UI I2r 2 输出功率与闭合电路总电流的关系 由上式可以看出 1 当R r时 电源的输出功率最大 为Pm 2 当R r时 随着R的增大输出功率越来越小 3 当R r时 随着R的增大输出功率越来越大 4 P出与R的关系如图所示 典例突破 例2 在如图所示的电路中 直流电源的电动势E 6V 内电阻r 2 定值电阻R0 1 滑动变阻器R的电阻为0 5 电压表为量程适当的理想电压表 在变阻器滑片P从端点a滑向端点b的过程中 下列说法正确的是 A 电压表读数先减小后增大B 电源输出功率先减小后增大C 定值电阻R0消耗的最大热功率为3WD 滑动变阻器消耗的最大热功率为3W 答案 D 题后反思定值电阻和可变电阻最大功率的求解方法 1 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 2 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 3 计算电源最大输出功率时 可用等效法 1 导学号00622541 电源功率 效率的变化分析 如图所示的电路中 电源电动势为E 内阻为r R2 r R1 R2 电表均视为理想电表 闭合开关S后 调节R的阻值 使电流表的示数增大 I 在这一过程中电压表示数的变化量的大小为 U 则 即时巩固 D 2 电源功率的计算 如图 电路中三个电阻R1 R2和R3的阻值分别为R 2R和4R 当开关S1断开 S2闭合时 电源输出功率为P0 当S1闭合 S2断开时 电源输出功率也为P0 根据以上信息 你认为下列结论正确的是 C A 该电源电动势为B 该电源内阻为3RC 当S1 S2都断开时 电源的总功率为P0D 当S1 S2都断开时 电源的总功率为2P0 考点三含电容器的电路分析及故障分析 要点透析 1 含容电路分析 1 电路的简化不分析电容器的充 放电过程时 把电容器所处的支路视为断路 简化电路时可以去掉 求电荷量时再在相应位置补上 2 电路稳定时电容器的处理方法电容器所在的支路中没有电流 同支路的电阻相当于导线 即电阻不降低电压 是等势体 电容器两端的电压等于与之并联的支路两端的电压 3 电容器所带电荷量及其变化的计算 利用Q UC计算电容器所带的电荷量 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 2 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 典例突破 例3 2016 全国 卷 17 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 答案 C 题后反思含容电路问题的解题思路 1 理清电路的串并联关系 2 确定电容器两极板间的电压 对于充电或放电完毕的电路 电容器的存在与否不再影响原电路 电容器接在某一支路两端 可根据欧姆定律及串 并联规律求解该支路两端的电压U 3 分析电容器所带的电荷量 由电容器两端的电压U求电容器所带的电荷量Q CU 由电路规律分析两极板电势的高低 1 分析电容器所带电荷量的变化 如图所示 将一根粗细均匀的电阻丝弯成一个闭合的圆环 接入电路中 电路与圆环的O点固定 P为与圆环良好接触的滑动头 闭合开关S 在滑动头P缓慢地由m点经n点移到q点过程中 电容器C所带的电荷量将 即时巩固 解析 因圆环的两部分电阻并联 则当两部分电阻相等时阻值最大 则当触点P由m点经n点移到q点的过程中 电路总电阻先变大后变小 由闭合电路欧姆定律得知 电路中电流先变小后变大 R两端的电压先变小后变大 对于电容器 其电压等于R两端的电压 则由电荷量公式Q CU 可知电容器的电荷量先减少后增多 故选项D正确 D A 由少变多B 由多变少C 先增多后减少D 先减少后增多 2 导学号00622542 含电容器电路的动态分析 多选 如图所示的电路中 闭合开关S 灯泡L1和L2均正常发光 由于某种原因灯泡L2灯丝突然烧断 其余用电器均不会损坏 则下列结论正确的是 BC A 灯泡L1变亮B 电容器C上电荷量增加C 电源的输出功率可能变大D 电流表读数变大 电压表读数变小 解析 L2灯丝烧断 外电路总电阻增大 总电流减小 根据闭合电路欧姆定律可知 电源的内电压减小 路端电压增大 故知电流表的读数变小 电压表的读数变大 总电流减小 则灯泡L1变暗 选项A D错误 根据电源的内阻等于外电阻时 电源的输出功率最大 由于电源的内电阻与外电阻关系未知 故电源的输出功率可能变大也可能变小 选项C正确 路端电压增大 灯L1两端的电压减小 则电阻R两端的电压增大 电容器两端的电压增大 由Q CU知 电容器C上电荷量增加 选项B正确 3 导学号00622543 故障分析 如图所示的电路中 电源的电动势为6V 当开关S接通后 灯泡L1 L2都不亮 用电压表测得各部分的电压是Uab 6V Uad 0V Ucd 6V 由此可判定 C 解析 由Uab 6V可知 电源完好 灯泡都不亮 说明电路中出现断路故障 且在a b之间 由Ucd 6V可知 断路故障出现在c d之间 故灯L2断路 C正确 A L1和L2的灯丝都烧断了B L1的灯丝烧断了C L2的灯丝烧断了D 变阻器R断路 考点四两种U I图像的理解和应用 要点透析 典例突破 例4 如图所示直线A为某电源的U I图线 曲线B为某小灯泡L1的U I图线的一部分 用该电源和小灯泡L1串联起来组成闭合回路时灯泡L1恰能正常发光 则下列说法中正确的是 A 此电源的内电阻为 B 灯泡L1的额定电压为3V 额定功率为6WC 把灯泡L1换成阻值恒为1 的纯电阻 电源的输出功率将变小D 由于小灯泡L1的U I图线是一条曲线 所以灯泡发光过程中欧姆定律不适用 答案 B 审题指导 易错警示U I图线的应用误区 1 电源U I图线的纵坐标U不以零开始的话 横轴的截距小于短路电流 但直线的斜率的绝对值仍为电源的内阻 2 电源和电阻的U I图线的交点表示该电源与电阻组成的回路中该电阻的工作电压和工作电流 3 当外电路电阻随两端电压 或通过的电流 变化而变化时 如小灯泡灯丝的阻值 电阻只能由U I坐标值之比来计算 此时斜率的意义不再是电阻 1 对电源U I图像的理解 多选 如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图像 下列结论正确的是 A 电源的电动势为6 0VB 电源的内阻为12 C 电源的短路电流为0 5AD 电流为0 3A时的外电阻是18 即时巩固 AD 2 导学号00622544 两种U I图线的综合应用 如图所示的U I图像中 直线a为某一电源的路端电压与电流的关系图线 直线b为某一电阻R的伏安特性曲线 两图线相交于 2 2 用该电源和该电阻组成闭合电路