高中物理人教版选修3127闭合电路欧姆定律难点深究

1、闭合电路欧姆定律难点深究（高三 赵黎晨）一、电路动态分析1电路的动态分析问题：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，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：一个基本结论：局部电阻增（减）则总电阻增（减），路端电压增（减），效率增（减），总电流减（增）3、“串反并同”结论法(1)所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大。(2)所谓“并同”，即某一电阻增大时，

2、与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，反之则减小。即：R4、 开关断开相当于开关所在之路电阻增大，开关闭合相当于开关所在之路电阻减小。二.电源的输出功率随外电阻变化的讨论及电源的等效思想当外电阻为纯电阻电路时1电源的输出功率P出I2R·R(输出功率随外电阻变化的图线如图所示)(1)当Rr时，P出最大.(2)当P出<P出最大时，每个输出功率值对应两个可能的外电阻R1和R2，且r.(3)R<r时，P出随R的增大而增大；R>r时，P出随R的增大而减小2电源的效率，随着R的增大而增大，当Rr时，电源有最大输出功率时，效率仅为50%.3、图2所示的电路中

3、，电源的电动势为E，内阻为r，R1为定值电阻，那么负载电阻R取何值时，负载R上将获得最大功率?将定值电阻R1和电源看成一个等效电源，如图3虚线框所示。则等效电源的电动势，内阻，由例1的结论可知，当时，验证：显然，时，（正确）4、图4所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，R1为定值电阻，那么负载电阻R取何值时，负载R上将获得最大功率?图5中，虚线框内等效电源的电动势（UAB为外电路从AB处断开时的路端电压），内阻。因此，当时， 验证：易错解法：将定值电阻R1和电源看成一个等效电源，如图5虚线框所示。则等效电源的电动势，内阻，由例1的结论可知，当时， （1）显然，当时， 正确小结：等效电源法我

4、们知道，电源的内阻等于将电动势短路后的电阻值，电源的电动势等于外电路断开时的路端电压。如图6，。要正确使用等效电源法，就要谨记这两点。三、含电容器电路的分析与计算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，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，但电容器两端可能出现电势差3电压变化带来的电容器带电荷量的变化：电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电若电容器两端电压升高，电容器将充电；若电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电，可由QC

5、·U计算电容器上电荷量的变化四、闭合电路的U-I图象 右图中a为闭合电路的U-I图象b为部分电路(外电阻)的U-I图象 1、斜率：a的斜率的绝对值表示电源内阻的大小、b的斜率的绝对值表示接入电路中外电阻的的大小 2、截距：a的纵截距表示电动势E 衡截距表示短路电流3、交点：两者的交点坐标表示该电阻接入电路时的路端电压与电流4、面积：图中虚线矩形的面积表示接入该电阻时的输出功率。当两个斜率相等时（即内、外电阻相等）图中矩形面积最大，即输出功率最大。矩形的面积表示电源内部消耗的功率；矩形的面积表示电源的总功率则效率五、 关于，的物理意义引例1：如图所示，电源的电动势为，内阻为，调整电路的

6、可变电阻的阻值，使电压表的示数增大，则在这个过程中（ ）A.通过的电流增大，增加量一定等于B两端的电压减小，减少量一定等于C.通过的电流减小，但减少量一定小于D.路端电压增大，增加量一定等于分析与解答：电路结构为与并联，再与串联，再连在电源两端。，由题意可得，增大，由“串反并同”得增大，减小，减小，如果规定表示增加，表示减少，则有：，如果规定表示变化量的绝对值，由式可得：，变形可得：，即电压表V示数的增加量等于两端电压的减少量和电源内阻上电压的减少量。为定值电阻，有，变形可得，A正确；，B正确；为定值电阻，C正确； ，所以路端电压的增加量小于电压表V示数的增加量，D选项错误。引例二 在如图所示

7、电路中，闭合开头，当滑动变阻器的滑片向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用、和表示，电表示数变化量的大小分别用、和表示.下列比值正确的是（ ）A、不变，不变 B、变大，变大C、变大，不变 D、变大，不变分析与解答：将电路进行简化，可得与串联后接在电源两端。对定值电阻来说，其导体的伏安特性曲线为过原点的直线，由部分电路欧姆定律得图像上任意一点的坐标比值为定值电阻的阻值，即；由图像形状可得，图像上任意一点的坐标比值等于该图像的斜率，即；所以，对定值电阻来讲，结论为。对阻值变化的电阻来说，其导体的伏安特性曲线的表达式为，形状为倾斜的直线，为了研究的方便，可将看成唯一的外电路，其余

8、部分等效成内电路，其等效电路如图所示，等效电动势为E，等效内阻为，从等效电路图可以看出，两端的电压就是等效电源的路端电压，所以的导体的伏安特性曲线（）就是等效电源的伏安特性曲线，由等效电路图可得，。由部分电路欧姆定律得图像上任意一点的坐标比值为在该时刻的阻值，即，由图像形状可得，图像的斜率为等效电源的内阻，即；所以，对阻值变化的电阻来讲，结论为，。将和的串联部分看成一个新的电阻，为电源的外电路，随的减小而减小，所以的导体的伏安特性曲线就是电源的伏安特性曲线，所以，随的减小而减小；为定值。总结：对任何导体均有：导体的伏安特性曲线上任意一点的坐标比值为电阻的阻值，即；对定值电阻有：导体的伏安特性曲

9、线的斜率同样表示导体的电阻，对阻值变化的电阻有：导体的伏安特性曲线的斜率表示将阻值变化的电阻做为唯一的外电路时的等效电源的内阻，即6、 习题精选1如图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%解析根据闭合电路的欧姆定律和UI图象特点可知，阴影部分的面积表示负载电阻消耗的功率，即电源输出功率，A正确、B错误；当满足时，负载电阻等于电源内阻，电源的效率为50%，输出功率最大，C、D错误。2如图所

10、示的电路中，电压表都看作理想电表，电源内阻为r。闭合开关S，当把滑动变阻器R3的滑动触头P向b端移动时()A电压表V1的示数变大，电压表V2的示数变小B电压表V1的示数变小，电压表V2的示数变大C电压表V1示数变化量大于电压表V2示数变化量D电压表V1示数变化量小于电压表V2示数变化量解析当把滑动变阻器R3的滑动触头P向b端移动时，滑动变阻器的有效阻值变大，外电阻的阻值变大，路端电压变大，电压表V1的示数变大，因为总电流变小，所以内电压和R1两端的电压都变小，R2两端的电压变大，V2的示数变大，AB错误；电压表V1的变化量除以总电流的变化量等于内阻r，电压表V2的变化量除以总电流的变化量等于内

11、阻rR1，C错误，D正确。3.如图所示的电路中，电源内阻不可忽略，若调整可变电阻R的阻值，可使电压表的示数减小U(电压表为理想电表)，在这个过程中()A通过R1的电流减小，减少量一定等于BR2两端的电压增加，增加量一定等于UC路端电压减小，减少量一定等于UD通过R2的电流增加，但增加量一定大于解析电压表的示数表示R1两端的电压，设电压表的示数为U，通过R1的电流为I1，则UR1I1，当电压表的示数减小U时，有UR1I1，所以通过R1的电流的减少量I1，选项A正确；根据闭合电路欧姆定律有EUI(rR2)，当电压表的示数减小U时，有I(rR2)U，即电源内阻r和R2两端的电压均增大，增加量之和一定

12、等于U，选项B错误；当电压表的示数U减小时，干路电路I增大，路端电压U路端EIr减小，减小量为IrUIR2，选项C错误；通过R2的电流即干流电流增加，增加量I<，选项D错误。本题答案为A。4.在如图所示的电路中，开关闭合后，灯泡L能正常发光。当滑动变阻器的滑片向右移动时，下列判断正确的是()A滑动变阻器R的阻值变小B灯泡L变暗C电源消耗的功率增大D电容器C的电荷量增大解析当滑动变阻器的滑片向右移动时，滑动变阻器R的阻值变大，灯泡L变暗，选项A错误、B正确；电路中的总电流减小，电源消耗的功率减小，路端电压增大，电容器C的电荷量增大，选项C错误D正确。5.如图所示电路中，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，下列判断正确的是()A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