2012届高考物理第一轮基础知识闭合电路的欧姆定律复习教案

精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创1/132012届高考物理第一轮基础知识闭合电路的欧姆定律复习教案第4课时闭合电路的欧姆定律基础知识归纳1闭合电路的欧姆定律1内、外电路内电路电源两极不含两极以内，如电池内的溶液、发电机的线圈等内电路的电阻叫做内电阻外电路电源两极，用电器和导线等外电路的电阻叫做外电阻2闭合电路的欧姆定律内容闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，与内、外电路的电阻之和成反比适用条件纯电阻电路闭合电路欧姆定律的表达形式有EU外U内II、R间关系UEIRU、I间关系UEU、R间关系2闭合电路中的电压关系1电源电动势等于内、外电压之和注意U不一定等于IR纯电阻电路中UIR，非纯电阻电精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创2/13路中UIR2路端电压与电流的关系如图所示路端电压随总电流的增大而减小电流为零时，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势E在图象中，UI图象在纵轴上的截距表示电源的电动势路端电压为零时即外电路短路时的电流IM短路电流图线斜率的绝对值在数值上等于内电阻3纯电阻电路中，路端电压U随外电阻R的变化关系外电路的电阻增大时，I减小，路端电压升高；外电路断开时，R，路端电压UE；外电路短路时，R0，U0，IIME/R3电动势与路端电压的比较电动势路端电压U物理意义反映电源内部非静电力做功把其他形式能量转化为电能的情况反映电路中电场力做功把电能转化成为其他形式能量的情况定义式E，W为电源的非静电力把正电荷从电源负极移到正极所做的功U，W为电场力把正电荷从电源外部由正极移到负极所做的功量度式EIRIRUUUIR测量运用欧姆定律间接测量用伏特表测量精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创3/13决定因素只与电源性质有关与电源和电路中的用电器有关特殊情况当电源开路时路端电压U值等于电源电动势E4闭合电路中的功率关系1电源的总功率P总IEIUIUP出P内2电源内耗功率P内I2RIUP总P出3电源的输出功率P出IUIEI2RP总P内4电源的输出功率与电路中电流的关系P出IU外IEI2RRI2，当I时，电源的输出功率最大，P出P出I图象如右图示5电源的输出功率与外电路电阻的关系对于纯电阻电路，电源的输出功率P出I2R2R由上式可以看出，当外电阻等于电源内电阻RR时，电源输出功率最大，其最大输出功率为PM当RR时，即IE/2R时，电源的输出功率最大，P出P出R图象如右图所示由图象可知，对应于电源的非最大输出功率P可以有两个不同的外电阻R1和R2，不难证明R由图象还可以看出，当RR时，若R增大，则P出增大；当RR时，若R增大，则P出减小注意对于内、外电路上的固定电阻，其消耗的功率仅取精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创4/13决于电路中的电流大小5电源的效率指电源的输出功率与电源功率之比即100100100对纯电阻电路，电源的效率100100100由上式看出，外电阻越大，电源的效率越高6电路的UI图象右图中A为电源的UI图象，B为外电阻的UI图象两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点的连线为对角线的矩形的面积表示输出功率；A的斜率的绝对值表示内阻大小；B的斜率的绝对值表示外电阻的大小；当两个斜率相等时，即内、外电阻相等时，图中矩形面积最大，即输出功率最大可以看出此时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半重点难点突破一、闭合电路中的能量关系1电源的功率、电源消耗的功率、其他形式的能转变为电能的功率、整个电路消耗的功率都是指EI或I2R外R2电源的输出功率、外电路消耗的功率都是指IU或IEI2R或I2R外3电源内阻消耗的功率是I2R精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创5/134整个电路中有P电源P外P内这显然是能量的转化和守恒定律在闭合电路中的具体体现二、闭合电路的动态分析分析问题分析解答这类习题的一般步骤是1确定电路的外电阻如何变化说明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若电键的通断使串联的用电器增多时，总电阻增大；若电键的通断使并联的支路增多时，总电阻减小3在右图所示分压器电路中，滑动变阻器可以视为由两段电阻构成，其中一段与用电器并联以下简称并联段，另一段与并联部分相串联以下简称串联段；设滑动变阻器的总电阻为R，灯泡的电阻为R灯，与灯泡并联的那一段电阻为R并，则分压器的总电阻为R总RR并由上式可以看出，当R并减小时，R总增大；当R并增大时，R总减小由此可以得出结论分压器总电阻的变化情况，与并联段电阻的变化情况相反，与串联段电阻的变化情况相同2根据闭合电路的欧姆定律，确定电路的总电流如何变化3由U内I内R，确定电源的内电压如何变化4由U外EU内，确定电源的外电压路端电压如何变精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创6/13化5由部分电路的欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的电压如何变化6确定支路两端的电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化三、电路的故障分析1常见的故障现象断路是指电路两点间或用电器两端的电阻无穷大，此时无电流通过，若电源正常时，即用电压表两端并联在这段电路或用电器上，指针发生偏转，则该段电路断路如电路中只有该一处断路，整个电路的电势差全部降落在该处，其他各处均无电压降落短路是指电路两点间或用电器两端的电阻趋于零，此时电路两点间无电压降落，用电器实际功率为零即用电器不工作或灯不亮，但电源易被烧坏2检查电路故障的常用方法电压表检查法当电路中接有电源时，可以用电压表测量各部分电路上的电压，通过对测量电压值的分析，就可以确定故障在用电压表检查时，一定要注意电压表的极性正确和量程符合要求电流表检查法当电路中接有电源时，可以用电流表测量各部分电路上的电流，通过对测量电流值的分析，就可以精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创7/13确定故障在用电流表检查时，一定要注意电流表的极性正确和量程符合要求欧姆表检查法当电路中断开电源后，可以利用欧姆表测量各部分电路的电阻，通过对测量电阻值的分析，就可以确定故障在用欧姆表检查时，一定要注意切断电源试电笔检查法对于家庭用电线路，当出现故障时，可以利用试电笔进行检查在用试电笔检查电路时，一定要用手接触试电笔上的金属体3常见故障电路问题的分类解析1给定可能故障现象，确定检查方法；2给定测量值，分析推断故障；3根据观察现象，分析推断故障；4根据故障，分析推断可能观察到的现象典例精析1闭合电路中的功率问题【例1】如图所示，电源电动势为50V，电源内阻为10，定值电阻R为14，M为直流电动机，电动机电阻为20电动机正常运转时，电压表的读数为35V求在100S的时间内电源做的功和电动机上转化为机械能的部分是多少【解析】由题设条件知R和R上的电压降之和为EU，所以电路中的电流为精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创8/13IA10A所以在100S内电源做的功为WEIT501100J50103J在100S内电动机上把电能转化为机械能的部分是EIUTI2RT1035100122100J33103J【思维提升】1正确理解闭合电路的几种功率2从能量守恒的角度解析闭合电路的有关问题是一条重要思路【拓展1】如图所示，已知电源电动势为6V，内阻为1，保护电阻R005，求1当电阻箱R读数为多少时，电源输出功率P出最大，并求这个最大值2当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R消耗的功率PR最大，并求这个最大值3当电阻箱R读数为多少时，保护电阻R0消耗的功率最大，并求这个最大值【解析】1由电功率公式P出2R外，当R外R时，P出最大，即RRR010505时，P出MAXW9W2这时要把保护电阻R0与电源内阻R算在一起，据以上精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创9/13结论，当RR0R即R10515时，PRMAXW6W3保护电阻消耗的功率为P，因R0和R是常量，而R是变量，所以R最小时，PR0最大，即R0时，PR0MAXW8W【拓展2】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中，如图中的A、B、C所示则下列说法正确的是CDA图线B表示输出功率PR随电流I变化的关系B图中A线最高点对应的功率为最大输出功率C在A、B、C三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，这三点的纵坐标一定满足关系PAPBPCDB、C线的交点M与A、B线的交点N的横坐标之比一定为12，纵坐标之比一定为142闭合电路的动态分析【例2】如图所示，当滑动变阻器的滑片P向上端移动时，判断电路中的电压表、电流表的示数如何变化【解析】先认清电流表A测量R3中的电流，电压表V2测量R2和R3并联的电压，电压表V1测量路端电压再利用闭合电路的欧姆定律判断主干电路上的一些物理量变化P向上滑，R3的有效电阻增大，外电阻R外增大，干路电流I减小，路端电压U增大，至此，已判断出V1示数增大再精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创10/13进行分支电路上的分析由I减小，知内电压U和R1两端电压U减小，由U外增大知R2和R3并联的电压U2增大，判断出V2示数增大由U2增大和R3有效电阻增大，无法确定A示数如何变化这就要从另一条途径去分析由V2示数增大知通过R2的电流I2增大，而干路电流I减小，所以R3中的电流减小，即A示数减小【答案】V1示数增大，V2示数增大，A示数减小【思维提升】当电路中任一部分发生变化时，将引起电路中各处的电流和电压都随之发生变化，可谓“牵一发而动全身”判断此类问题时，应先由局部的变化推出总电流的变化、路端电压的变化，再由此分析对其他各部分电路产生的影响3电路的故障分析【例3】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序号A1示数AA2示数AV1示数VV2示数V10600302401202044032256048将电压表内阻看做无限大，电流表内阻看做零1电路中E、R分别为电源的电动势和内阻，R1、R2、R3精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创11/13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2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【解析】1先将电路简化，R1与R看成一个等效内阻R，RR1R，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R22当发现两电压表的示数相同时，但又不为零，说明V2的示数也是路端电压，即外电路的电压降全在电阻R2上，由此可推断RP两端电压为零，这样故障的原因可能有两个，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【答案】1E、R2、R32RP短路或R2断路【思维提升】知晓断路、短路时电压表的示数表现是解答“故障”类电路题的关键【拓展3】如图所示，灯泡A和B都正常发光，R2忽然断路，已知U不变，试分析A、B两灯的亮度如何变化【解析】当R2忽然断路时，电路的总电阻变大，A灯两端的电压增大，B灯两端的电压降低，所以将看到灯B比原来变暗了些，而灯泡A比原来亮了些精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创12/13易错门诊【例4】如图所示电路，已知电源电动势E63V，内电阻R05，固定电阻R12，R23，R3是阻值为5的滑动变阻器按下电键S，调节滑动变阻器的触点，求通过电源的电流范围【错解】将滑动触头滑至左端，R3与R1串联再与R2并联，外电阻R21IA24A再将滑动触头滑至右端，R3与R2串联再与R1并联，外电阻R16I3A【错因】由于平时实验，常常用滑动变阻器作限流用滑动变阻器与用电器串联，当滑动头移到两头时，通过用电器的电流将最大或最小，以至给人以一种思维定势在没有分析具体电路的情况下，只要电路中有滑动变阻器，滑动头在它的两头，通过的电流是最大或最小【正解】将原图化简成如图所示外电路的结构是R与R2串联、R3R与R1串联，然后这两串电阻并联要使通过电路中电流最大，外电阻应当最小，要使通过电源的电流最小，外电阻应当最大设R3中与