高三一轮第七章第2课时.doc

第2课时电路闭合电路欧姆定律考纲解读 1.熟练掌握串、并联电路的特点，并能分析、计算.2.理解闭合电路欧姆定律，并能进行电路的动态分析和计算1串、并联电路的特点电阻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()A12 B21C14 D41答案B解析根据串、并联电路的特点可知R1与R2的比值为21，当将它们串联接入电路中时，电压之比为电阻之比，B选项正确2对电动势概念的理解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答案D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的单位相同，但两者有本质的区别，B错误3闭合电路欧姆定律的应用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 答案B解析当外电路断路时，I0，U外E3 V；接上8 负载时，I A0.3 A，则r 2 .一、串、并联电路的特点1特点对比串联并联电流II1I2InII1I2In电压UU1U2UnUU1U2Un电阻RR1R2Rn电压分配，电流分配，功率分配，2.几个常用的推论(1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻(2)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(3)无论电阻怎样连接，某一段电路的总耗电功率P总是等于该段电路上各个电阻耗电功率之和(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1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功(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2内阻电源内部也是由导体组成的，也有电阻，叫做电源的内阻，它是电源的另一重要参数三、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正比，跟内、外电路的电阻之和成反比2公式3路端电压U与电流I的关系图1(1)关系式：UEIr.(2)UI图象如图1所示当电路断路即I0时，纵坐标的截距为电源电动势当外电路电压为U0时，横坐标的截距为短路电流图线的斜率的绝对值为电源的内阻.考点一电路动态变化的分析1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2电路动态分析的方法(1)程序法：电路结构的变化R的变化U端的变化固定支路.(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)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，电路的总电阻减小例1巨磁电阻(GMR)电流传感器可用来准确检测大容量远距离直流输电线路中的强电流，其原理利用了巨磁电阻效应巨磁电阻效应是指某些磁性材料的电阻R在一定磁场作用下随磁感应强度B的增加而急剧减小的特性如图2所示检测电路，设输电线路电流为I(不是GMR中的电流)，GMR为巨磁电阻，R1、R2为定值电阻，已知输电线路电流I在巨磁电阻GMR处产生的磁场的磁感应强度B的大小与I成正比，下列有关说法正确的是()图2A如果I增大，电压表V1示数减小，电压表V2示数增大B如果I增大，电流表A示数减小，电压表V1示数增大C如果I减小，电压表V1示数增大，电压表V2示数增大D如果I减小，电流表A示数减小，电压表V2示数减小解析如果I增大，输电线路电流I在巨磁电阻GMR处产生的磁场的磁感应强度B增大，GMR电阻值减小，回路中电流增大，电流表A示数增大，电压表V1示数减小，电压表V2示数增大，选项A正确，选项B错误；如果I减小，输电线路电流I在巨磁电阻GMR处产生磁场的磁感应强度B减小，GMR电阻值增大，回路中电流减小，电流表A示数减小，电压表V1示数增大，电压表V2示数减小，选项D正确，选项C错误答案AD利用程序法分析电路动态变化问题的一般步骤(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突破训练1在如图3所示电路中，当滑动变阻器R3的滑片P向b端移动时()图3A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，电流表示数变小答案B解析当滑动变阻器R3的滑片P向b端移动时，电阻R3变小，电路总电阻变小，电源输出电流增大，电压表示数变小，并联电路两端电压变小，通过R2的电流变小，通过R3的电流变大，即电流表示数变大，选项B正确考点二电路中的功率及效率问题1电源的总功率(1)任意电路：P总EIU外IU内IP出P内(2)纯电阻电路：P总I2(Rr).2电源内部消耗的功率：P内I2rU内IP总P出3电源的输出功率(1)任意电路：P出UIEII2rP总P内(2)纯电阻电路：P出I2R.(3)纯电阻电路中输出功率随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Pm时，每个输出功率对应两个外电阻R1和R2，且R1R2r2.P出与R的关系如图4所示图44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Rr时，电源有最大输出功率，效率仅为50%.特别提醒当电源的输出功率最大时，效率并不是最大，只有50%；当R时，100%，但此时P出0，无实际意义例2如图5所示，已知电源电动势E5 V，内阻r2 ，定值电阻R10.5 ，滑动变阻器R2的阻值范围为010 .求：图5(1)当滑动变阻器R2的阻值为多大时，电阻R1消耗的功率最大？最大功率是多少？(2)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？最大功率是多少？(3)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？最大功率是多少？解析(1)定值电阻R1消耗的电功率为P1I2R1，可见当滑动变阻器的阻值R20时，R1消耗的功率最大，最大功率为P1m2 W.(2)将定值电阻R1看做电源内阻的一部分，则电源的等效内阻rR1r2.5 ，故当滑动变阻器的阻值R2r2.5 时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率为P2m2.5 W.(3)由电源的输出功率与外电阻的关系可知，当R1R2r，即R2rR1(20.5) 1.5 时，电源有最大输出功率，最大功率为P出m3.125 W.答案(1)R20时，R1消耗的功率最大，为2 W(2)R22.5 时，滑动变阻器消耗的功率最大，为2.5 W(3)R21.5 时，电源的输出功率最大，为3.125 W对闭合电路功率的两点新认识(1)闭合电路是一个能量转化系统，电源将其他形式的能转化为电能内、外电路将电能转化为其他形式的能，EIP内P外就是能量守恒定律在闭合电路中的体现(2)外电阻的阻值向接近内阻的阻值方向变化时，电源的输出功率变大突破训练2如图6所示电路中，R为一滑动变阻器，P为滑片，若将滑片向下滑动，则在滑动过程中，下列判断错误的是()图6A电源内电路消耗功率一定逐渐增大B灯泡L2一定逐渐变暗C电源效率一定逐渐减小DR上消耗功率一定逐渐变小答案D解析滑动变阻器滑片P向下滑动，RR并R外，由闭合电路欧姆定律I推得I，由电源内电路消耗功率P内I2r可得P内，A正确U外EIr，U1(IIL1)R1，UL2U外U1，PL2，故灯泡L2变暗，B正确电源效率，故C正确R上消耗的功率PR，PR增大还是减小不确定，故D错考点三电路故障问题的分析1故障特点(1)断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零(2)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它两端电压为零2检查方法(1)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(2)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(3)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(4)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3如图7是某同学连接的实验实物图，开关闭合后A、B灯都不亮，他采用下列两种方法进行故障检查图7(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_(填a或b)根据测试结果，可判定故障是_A灯A短路 B灯B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)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()A灯A断路 B灯B短路C灯A、B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，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，又因为c、d间无示数，故d、f段断路，选项D正确；若灯A短路或灯B短路，不会造成A、B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，即灯A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B短路，选项B正确答案(1)aD(2)BD突破训练3如图8所示电路中，开关闭合稳定后，某时刻理想电压表和电流表的读数都突然增大，造成这一现象的原因是电阻元件发生短路或断路故障，则可能出现了下列哪种故障()图8AR3断路 BR1短路 CR2断路 DR3短路答案D解析若R3短路，回路的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律I得干路的总电流增大，由UEIr可知电路的外电压减小，通过R1的电流减小；因II1I2，所以通过电流表所在支路的电流增大，由U2R2I2可知电压表示数增大，D可能；A、B、C均不可能考点四电源UI图象与电阻UI图象的比较图象上的特征物理意义电源UI图象电阻UI图象图形图象表述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两端电压随电阻中的电流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斜率的绝对值大小内电阻r电阻大小例4在如图9所示的UI图象中，直线为某一电源的路端电压与电流的关系图线，直线为某一电阻R的UI图线用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路，由图象可知()图9A电源的电动势为3 V，内阻为0.5 B电阻R的阻值为1 C电源的输出功率为4 WD电源的效率为50%解析由图线可知，电源的电动势为3 V，内阻为r0.5 ；由图线可知，电阻R的阻值为1 ，该电源与电阻R直接相连组成的闭合电路的电流为I2 A，路端电压UIR2 V(可由题图读出)，电源的输出功率为PUI4 W，电源的效率为100%66.7%，故选项A、B、C正确，D错误答案ABC突破训练4如图10所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图象；直线B为电源b的路端电压与电流的关系图象；直线C为一个电阻R的两端电压与电流的关系图象如果将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么有()图10AR接到a电源上，电源的效率较高BR接到b电源上，电源的输出功率较大CR接到a电源上，电源的输出功率较大，但电源效率较低DR接到b电源上，电阻的发热功率和电源的效率都较高答案C解析由题图判断电源a的内阻大，在纯电阻电路中电源效率100%，内阻越大，效率越低；电源的输出功率PUI对应图线交点坐标的乘积，只有C正确33.含电容器电路的分析方法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3在计算电容器所带电荷量的变化时，如果变化前后极板所带电荷的电性相同，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例5如图11所示的电路中，电源的电动势E6 V，内阻r1 ，电阻R13 ，R26 ，电容器的电容C3.6 F，二极管D具有单向导电性，开始时，开关S1闭合，S2断开图11(1)合上S2，待电路稳定以后，求电容器上电荷量变化了多少？(2)合上S2，待电路稳定以后再断开S1，求断开S1后流过R1的电荷量是多少？审题与关联解析(1)设开关S1闭合，S2断开时，电容器两端的电压为U1，干路电流为I1，根据闭合电路欧姆定律有I11.5 AU1I1R14.5 V合上开关S2后，电容器两端电压为U2，干路电流为I2.根据闭合电路欧姆定律有I22 AU2I24 V所以电容器上电荷量减少了：Q(U1U2)C1.8106 C(2)设合上S2后，电容器上的电荷量为Q，则QCU21.44105 C再断开S1后，R1和R2的电流与阻值成反比，故流过电阻的电荷量与阻值成反比故流过电阻R1的电荷量为：Q1Q9.6106 C.答案(1)减少了1.8106 C(2)9.6106 C高考题组1(2011北京理综17)如图12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12A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，电流表的示数增大答案A解析变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中，变阻器R0接入电路中的电阻变小，从而使整个电路中的外电阻变小，干路电流变大，内阻r分得的电压U内Ir变大，U外变小，电压表示数变小由U1IR1知U1变大，因U外U1U2，故U2变小，由于I2，所以流过R2的电流变小，电流表示数变小，选项A正确模拟题组2如图13所示为汽车蓄电池与车灯(电阻不变)、启动电动机组成的电路，蓄电池内阻为0.05 ，电流表和电压表均为理想电表只接通S1时，电流表示数为10 A，电压表示数为12 V，再接通S2，启动电动机工作时，电流表示数变为8 A，则此时通过启动电动机的电流是()图13A2 A B8 A C50 A D58 A答案C3.竖直放置的一对平行金属板的左极板上，用绝缘细线悬挂了一个带正电的小球，将平行金属板按如图14所示的电路连接，开关闭合后绝缘细线与左极板间的夹角为.保持开关闭合，当滑动变阻器R的滑片在a位置时，电流表的读数为I1，夹角为1；当滑片在b位置时，电流表的读数为I2，夹角为2，则()图14A12，I12，I1I2C12，I1I2 D12，I1I2答案D解析本题考查电路的动态分析及带电小球在电场中的受力问题，意在考查学生对分压电路的理解和认识在滑动变阻器的滑片由a位置滑到b位置的过程中，平行金属板两端的电压增大，小球受到的电场力增大，因此夹角增大，即12；另外，电路中的总电阻不变，因此总电流不变，即I1I2.对比各选项可知，答案选D.(限时：30分钟)题组1电路的动态分析1在如图所示的四个电路中，电源电动势为E，内阻为r，定值电阻阻值为R0，当滑动变阻器R的滑片P从a向b滑动时，理想电压表读数变大的是()答案D解析对于图A，电压表被短路，当滑动变阻器的滑片P从a向b滑动时，理想电压表一直没有读数对于图B，当滑动变阻器的滑片P从a向b滑动时，理想电压表读数减小对于图C，当滑动变阻器的滑片P从a向b滑动时，外电路中电流减小，理想电压表读数变小对于图D，当滑动变阻器的滑片P从a向b滑动时，理想电压表读数变大，选项D正确2.在如图1所示的电路中，E为电源，其内阻为r，L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变)，R1、R2为定值电阻，R3为光敏电阻，其阻值随所受照射光强度的增大而减小，V为理想电压表若将照射R3的光的强度减弱，则()图1A电压表的示数增大B小灯泡消耗的功率减小C通过R2的电流减小D电源内阻的电压增大答案B解析若将照射R3的光的强度减弱，则R3的电阻将增大，电路中的总电阻将增大，总电流减小，故电压表的示数减小，内电压也减小，A、D错误；电阻R2两端的电压将增大，通过R2的电流增大，而总电流减小，所以通过小灯泡的电流减小，小灯泡消耗的功率减小，B正确，C错误3如图2所示的电路中，电源内阻不可忽略，L1、L2两灯均正常发光，R1为定值电阻，R为一滑动变阻器，P为滑动变阻器的滑片，若将滑片P向下滑动，则()图2AL1灯变亮 BL2灯变暗CR1上消耗的功率变大 D总电流变小答案BC解析本题考查电路的动态变化，意在考查闭合电路中各物理量随外电阻变化的关系由闭合电路欧姆定律可得，滑片P向下滑动，电路总电阻减小，总电流增大，路端电压减小，所以L1、L2变暗，R1上消耗的功率变大，A、D错误，B、C正确题组2电路中的功率与效率4在如图3所示的电路中，电源内阻不能忽略，当滑动变阻器的滑片移动时，电流表示数变大，则()图3A电源的总功率一定增大B电源的输出功率一定增大C电源内部消耗的功率一定减小D电源的效率一定减小答案AD解析本题考查闭合电路的动态分析，意在考查学生对闭合电路欧姆定律的理解以及对闭合电路动态分析的能力滑片移动时，电流表示数变大，可知滑片向右移动，电路的总电阻减小，总电流增大，因此电源的总功率增大，电源的效率减小，A、D正确；电源内部消耗的功率增大，电源输出功率的变化情况不确定，B、C错误5.在纯电阻电路中，当用一个固定的电源(E、r是定值)向变化的外电阻供电时，关于电源的输出功率P随外电阻R变化的规律如图4所示，则()图4A当Rr时，电源有最大的输出功率B当Rr时，电源的效率50%C电源的功率P随外电阻R的增大而增大D电源的效率随外电阻R的增大而增大答案ABD解析由题图可知，Rr时电源有最大输出功率，A正确；电源的功率P，随外电阻R的增大而减小，C错误；由可知B、D正确6电阻非线性变化的滑动变阻器R2接入图5甲所示的电路中，移动滑动变阻器触头改变接入电路中的电阻有效长度x(x为图中a与触头之间的距离)，定值电阻R1两端的电压U1与x间的关系如图乙所示，a、b、c为滑动变阻器上等间距的三个点，当触头从a移到b和从b移到c的这两个过程中，下列说法正确的是()图5A电流表A示数变化相等B电压表V2的示数变化不相等C电阻R1的功率变化相等D电源的输出功率均不断增大答案A解析由U1IR1，根据定值电阻R1两端的电压U1与x间的关系图象可知，电流表A示数变化相等，选项A正确由UEIr可知，电压表V2的示数变化相等，选项B错误电阻R1的功率PI2R1，所以电阻R1的功率变化不相等，选项C错误由于题述没有给出电源内阻与外电阻的大小关系，不能判断电源的输出功率如何变化，选项D错误题组3对电路故障及图象问题的考查7.在如图6所示的电路中，由于某一电阻发生短路或断路，A灯变暗，B灯变亮，则故障可能是()图6AR1短路BR2断路CR3断路DR4短路答案BC解析由于A灯串联于干路中，且故障发生后，A灯变暗，故知电路中总电流变小，即电路总电阻变大，由此推知，故障应为某一电阻断路，排除选项A、D.假设R2断路，则其断路后，电路总电阻变大，总电流变小，A灯变暗，同时R2断路必引起与之并联的灯B中电流变大，使B灯变亮，推理结果与现象相符，故选项B正确假设R3断路，则也引起总电阻变大，总电流变小，使A灯变暗，同时R3断路也必引起与之并联的电路(即R1所在支路)中电流增大，B灯中分得的电流也变大，B灯变亮，故选项C正确8.如图7所示，直线A为某电源的UI图线，曲线B为某小灯泡的UI图线的一部分，用该电源和小灯泡组成闭合电路，下列说法中正确的是()图7A此电源的内阻为0.5 B电源的总功率为10 WC电源的输出功率为8 WD由于小灯泡的UI图线是一条曲线，所以欧姆定律不适用答案A解析由电源的UI图线A可知，此电源的电动势为4 V，内阻为0.5 ，选项A正确用该电源和小灯泡组成闭合电路，电源输出电流为2 A，电源的总功率为PEI8 W，电源的输出功率为PUI32 W6 W，选项B、C错误虽然小灯泡的UI图线是一条曲线，但是欧姆定律仍适用，选项D错误9.某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在同一坐标系内，如图8所示，根据图线可知()图8A反映Pr变化的图线是bB电源电动势为8 VC电源内阻为2 D当电流为0.5 A时，外电路的电阻为6 答案CD解析电源的总功率PEIE，与电流成正比，由PrI2r知电源内部的发热功率与电流的平方成正比，A错误当电流为2 A时，电源的总功率与发热功率相等，可得出电源电动势为4 V，内阻为2 .当电流为0.5 A时，根据闭合电路欧姆定律可得外电路的电阻为6 ，B错误，C、D正确10如图9所示，图中直线表示某电源的路端电压与电流的关系图线，图中曲线表示该电源的输出功率与电流的关系图线，则下列说法正确的是()图9A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，输出电压是30 V答案ACD解析电源的输出电压和电流的关系为：UEIr，直线的斜率的绝对值