高考物理人教一轮配套课件7.2闭合电路的欧姆定律

1、1.电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化成 的装置。 2.电动势： 搬运电荷所做的功跟搬运电荷电量的比值，E ，国际单位: 。 3.电动势的物理意义：电动势表示电源内部的 大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的 。 4.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 ，这个规律叫做闭合电路的欧姆定律。 I （只适用于纯电阻电路） 5.公式 E （适用于任何电路）,学案2 闭合电路的欧姆定律,E/(R+r),电势能,非静电力,W/q,V,非静电力做功本领,电压,正比,反比,U外+U内,考点 1 闭合电路欧姆定律,闭合电路的欧姆定律 (1)内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势

2、成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。 (2)公式 IE/(R+r)只适用于纯电阻电路 EU外U内适用于任何电路 (3)路端电压与外电阻的关系 负载R增大I减小U内减小U外增大 外电路断路时(R无穷)，I0，U外E。 负载R减小I增大U内增大U外减小 外电路短路时(R0)，IEr，U内E。 (4)UI关系图：由UEIr可知，路端电压随着电路中电流的增大而减小；UI关系图线如图7-2-1所示。 当电路断路即I0时，纵坐标的截距为电动势。 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。,图7-2-1,图线在U坐标轴上的截距等于电源电动势， 图线的斜率等于电源的内阻

3、，因此A项正确；作外电阻 R的U-I曲线分别交电源、的伏安特性曲线于S1、S2 两点，其横、纵坐标的乘积IU为电源的输出功率，如图 7-2-3所示，无论外接多大电阻，两点S1、S2横、纵坐标 的乘积不可能相等，且电源输出功率总比电源的输 出功率大，故B错误、D正确；电源的效率=P出/P总 I2R/I2(R+r)R/(R+r)，因此电源内阻不同则电源效率 不同，C错误。,思路点拨：把电源的U-I图象和闭合电路欧姆定律U=E-Ir结合起来，明确截距、斜率和交点的物理意义。,例1 如图7-2-2所示为两电源的U-I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.当外接同样的电阻

4、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,AD,图7-2-2,方法点拨：电源的U-I图象纵截距表示I=0时路端电压即电源电动势，斜率表示电源内阻r=U/I。,图7-2-3,1.如图7-2-4所示是某直流电路中电压随电流变化的图象， 其中a、b分别表示路端电压、负载电阻上电压随电流变 化的情况，下列说法正确的是 ( ) A.阴影部分的面积表示电源输出功率 B.阴影部分的面积表示电源的内阻上 消耗的功率 C.当满足=时，电源效率最高 D.当满足=时，电源效率小于50%,A,图7-2-4,根据闭合电

5、路的欧姆定律和U-I图象特点可知，阴影部分的面积表示负载电阻消耗的功率，即电源的效率为50%，输出功率最大，B、C、D错误。,考点 2 电路动态分析,1.电路的动态分析问题 指断开或闭合开关、滑动变阻器滑片的滑动等造成电路结构发生了变化，某处电路变化又引起其他电路的一系列变化；对它们的分析要熟练掌握闭合电路欧姆定律，部分电路欧姆定律，串、并联电路中电压和电流的关系。 2.电路动态分析的思路 基本思想是“部分整体部分”。思维流程如下：,思路点拨：搞清外电路的串、并联结构，按照局部整体局部的思路分析。,例2如图7-2-5所示，电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接。 只合上开关S1，三

6、个灯泡都能正常工作，如果再合上S2，则下列表述正确的是 ( ) A.电源输出功率减小 B.L1上消耗的功率增大 C.通过R1上的电流增大 D.通过R3上的电流增大,方法点拨:电路动态分析的一般步骤: 1.明确局部电路变化所引起局部电路电阻变化。 2.根据局部电阻变化，确定电路外电阻R外如何变化。 3.根据闭合电路欧姆定律I总E/(R外总r)，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U外EU内确定电源的外电压如何变化。 6.由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的电压如何变化。 7.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。,C,电源的内阻

7、不计，故电源两端的电压不变，再合上S2，实际上就是将电阻R2并联入电路中，引起总电阻减小，干路总电流必然增大，由P=UI(U=E)知，电源的输出功率应增大，A错误；R1处于干路中，C正确；由于R1两端的电压U1=IR1,I增大，故U1增大，则L1两端的电压减小，由P=U2/R知L1的功率减小，B错误；L3和R3两端的电压减小，通过R3的电流必减小，D错误。,图7-2-5,2.如图726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( ) A.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

8、，电流表的示数增大,A,图7-2-6,在电路中，变阻器R0的滑动端向下滑动时，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I2U2/R2，知流过R2的电流变小，电流表示数变小。选项A正确。,考点 3 含电容器电路的分析,1.电路的简化 不分析电容器的充、放电过程时，把电容器处的电路视为断路，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，但电容器两端可能

9、出现电势差。联后，接在某一电路两端时，此电路两端电压即为电容器两端电压。,(1)设电压表的内阻为RV，测得R1两端的电压 为U1，R1与RV并联后的总电阻为R，则有：1/R=1/R1+1/RV 由串联电路的规律得：R/R2=U1/(E-U1) 联立以上两式，得RV=R1R2U1/R1E-(R1+R2)U1，代入已知数据得RV=4.8 k。 (2)电压表接入前，电容器上的电压UC等于电阻R2上的电压，R1两端的电压为UR1，则UC/UR1=R2/R1 又E=UC+UR1 接入电压表后，电容器上的电压为UC=E-U1 由于电压表的接入，电容器带电荷量增加了 Q=C(UC-UC) 由以上各式代入数据

10、解得Q=2.3510-6C。,思路点拨：电容器两端的电压等于其并联电阻两端的电压。,例3如图7-2-7所示的电路中，电源电动势E=6.00 V，其内阻可忽略不计。电阻的 阻值分别为R1=2.4 k、R2=4.8 k，电容器的电容C=4.7 F。闭合开关S，待电 流稳定后，用电压表测R1两端的电压，其稳定值为1.50 V。 (1)该电压表的内阻为多大？ (2)由于电压表的接入，电容器的带电荷量变化了多少？,图7-2-7,方法点拨：求解含电容器的电路问题，首先应弄清电路结构，分析出电容器两极板电势的高低，并由此判断出极板上的带电性，由串、并联电路或欧姆定律计算或判断出极板间的电压大小，最后计算电容

11、器带电荷量的大小。,3.如图7-2-8所示电路，E=10 V,R1=4 ，R2=6 ，电池内阻 不计，C1=C2=30 F。先闭合开关S，待电路稳定后再断开 S，求断开S后通过电阻R1的电量。,图7-2-8,(2)电源的输出功率与外电路电阻的关系(如图7-2-10所示) P出=I2R=E2/(R-r)2/R+4r 当R=r时，电源的输出功率最大，最大值Pm=E2/(4r)。 当R向接近r阻值时方向变化时，P出增大，当R向远离 r阻值的方向变化时，P出减小。 除最大输出功率以外，同一个输出功率P有两个外电 阻值R1、R2与之对应(如图中水平虚线)。根据输出功率相等 可推得R1、R2满足 R1R2

12、=r2。,P出=IU=I2R,图7-2-9,2.电源的效率 =(P外/P总)100%=(U/E)100%=R/(R+r)100% R越大，越大，当R=r时，P外最大；=50%。,图7-2-10,1.电源的输出功率,(1)电源的输出功率与电路中电流的关系(如图7-2-9所示) P出=EI-I2r=-rI-E/(2r)2+E2/(4r)。 当I=E/(2r)(即内外电阻相等)时，电源的输出功率最大， 最大值Pm=E2/(4r)。,考点 4 电路的功率,思路点拨： 当外电阻等于内电阻时，电源的输出功率最大。可根据路端电压的变化求出内阻r。,(1)由闭合电路欧姆定律得E=U1+(U1/R1)r，E=U

13、2+(U2/R2)r，联立上式并代入数据解得E=6V，r =1 。 (2)由电功率表达式P=E2/(R+r)2R，将上式变形为P=E2/(R-r)2/R+4r，由上式可知R=r=1 时，P有最大值Pm=E2/(4r)=9 W。,例4 如图7-2-11所示，R为电阻箱， 为理想电压表，当电阻箱读数为R1=2 时， 电压表读数为U1=4 V；当电阻箱读数为R2=5 时，电压表读数为U2=5 V，求： (1)电源的电动势E和内阻r； (2)当电阻箱R读数为多少时，电源的输出功率最大？ 最大值Pm为多少？,图7-2-11,方法点拨：熟练掌握闭合电路的各种功率，电源总功率、内耗功率、输出功率的计算方法及

14、取极值的条件。,当滑动变阻器的滑片P向右移动时，接入电路的电阻变大，整个回路的电流变小，内部消耗的功率P=I2r减小，C正确；总功率P=EI减小，A正确；而内电压降低，外电压升高，电源的效率=UI/EI=U/E增大，B正确；当内电阻等于外电阻时，输出功率最大，此题中无法知道内、外电阻的关系，因此D错误。,4.如图7-2-12所示电路，当滑动变阻器的滑片P向右移 动时，电源的( ) A.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,图7-2-12,ABC,1.电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻 器R连接成如图7-2-13所示的电路

15、，当滑动变阻器的触头由 中点滑向b端时，下列说法正确的是( ) A.电压表和电流表读数都增大 B.电压表和电流表读数都减小 C.电压表读数增大，电流表读数减小 D.电压表读数减小，电流表读数增大,A,图7-2-13,由图可知滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，滑动变阻器连入电路中的阻值R增大，则外电路的总阻值R总增大，干路电流I=E/(R总+r)，因R总增大，所以I减小；路端电压U=E-Ir，因I减小，所以U增大，即电压表的读数增大；R2两端电压U2=E-I(R1+r)，I减小，所以U2增大，由I2=U2/R2知，I2增大，即电流表的读数增大，故选项A正确，选项B、C、D错误。,2.如图7-2-

16、14所示，M、N是平行板电容器的两个极板，R0 为定值电阻，R1、R2为可调电阻，用绝缘细线将质量为m、 带正电的小球悬于电容器内部。闭合开关S，小球静止时受 到悬线的拉力为F。调节R1、R2 关于F的大小判断正确的 是( ) A.保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变大 B.保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变小 C.保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变大 D.保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变小,B,图7-2-14,保持R1不变，缓慢增大R2时，由闭合电路知识可得R0两端电压变小，R0与电容器并联，则电容器两端电压变小，悬线与竖直方向夹角变小，由F=mgcos得F变小，选项B正确而A错误；

17、R1与电容器串联，改变R1不影响电容器两端的电压，选项C、D均错误。,3. 如图7-2-15所示的电路中，电源电动势E3 V，内 电阻r1 ，定值电阻R13 ，R22 ，电容器 的电容C100 F，则下列说法正确的是( ) A.闭合开关S，电路稳定后电容器两端的电压为1.5 V B.闭合开关S，电路稳定后电容器所带电荷量为3.010-4 C C.闭合开关S，电路稳定后电容器极板a所带电荷量为310-4 C D.先闭合开关S，电路稳定后断开开关S，通过电阻R1的电荷量为3.010-4 C,闭合开关S，电路稳定后电流IE/(R1R2r)0.5 A，电容器两端的电压为UIR11.5 V，选项A正确；电路稳定后电容器带电荷量为QCU100106 1.5 C1.5104 C，选项B、C错误；先闭合开关S，电路稳定后断开开关S，电容器C通过电阻R1放电，通过电阻R1的电荷量为1.5104 C，选项D错误。,图7-2-15,A,4. .如图7-2-16所示，已知电源内阻r=2 ，定值电阻R1=0.5 。求： （1）当滑动变阻器