2011高考物理复习第11章1单元电阻闭合电路欧姆定律课件粤教版选修

(1)形成：电荷的

形成电流．(2)形成电流的条件：有自由电荷；导体两端存在电压．(3)定义式：通过导体横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用时间的比值，

(4)方向：正电荷定向移动的方向．外电路由

级流向

极，内电路由

极流向

极，电流是标量．定向移动正负负正1．电流(1)定义：电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置．(2)作用：电源有正、负两个极，两极间有一定的电压，将一段导体(或一段电路)接到电源两极之间，在导体(或电路)两端就有了一定电压，可见电源能在导体(或电路)两端保持一定的电压．2．电源3．电动势(1)定义：非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功跟被移送的电荷量的比值叫电源的电动势．(3)单位：伏特(4)物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小，在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功．(5)方向规定：电动势E是标量，为研究问题方便，规定其方向为电源内部电流方向，即由电源极指向极方向．负正说明：电动势是用比值定义的物理量，由电源中非静电力的特性决定，是电源的属性，与移送的电荷量q和所做的功W无关，跟电源的体积，外电路也无关．(3)欧姆定律适用于

，或由若干

构成的一段电路．从能量转化的角度看，电流通过时，电能只转化成热能的用电器或电路，叫纯电阻电路．某些电阻在电流增大时，由于温度升高而使得电阻变化，这种情况下作出的伏安特性曲线不是直线，但欧姆定律仍然适用．纯电阻纯电阻(1)定义：导体两端的电压与通过导体的电流之比叫导体的电阻．公式：单位：欧姆(Ω)(2)电阻：反映导体对电流

作用的大小．(3)导体的电阻R是由导体

决定的，R与U、I无关，但可通过U、I计算出导体的电阻R的大小．

阻碍本身5．电阻(1)内容：同种材料的导体，其电阻R与它的长度l成

，与它的横截面积S成

；导体电阻与构成它的材料有关．对于电阻定律重点要理解电阻的定义和影响电阻的因素．正比反比6．电阻定律长度l是沿电流方向导体的长度，横截面积S是垂直于电流方向的横截面．如图11－1－1所示，一块长方体铜块，若通过电流I1，则长度为a，横截面积为bc；若通以电流I2时，则长度为c，横截面积为ab.式中l是导体长度，S是导体横截面积，ρ是材料的电阻率，单位为Ω·m，电阻率是反映导体材料导电性能的物理量，与导体

和

有关．材料温度(3)适用条件：温度一定，粗细均匀的

或浓度均匀的电解质溶液．金属导体7．电阻率(1)物理意义电阻率ρ是一个反映导体导电性能的物理量，是导体材料本身的属性，与导体的

、

无关，它的单位是：欧姆·米，国际符号Ω·m.而且电阻R反映的是导体的属性，与导体的材料、

、

有关．(2)大小形状大小形状大小②各种材料的电阻率在数值上等于用该材料制成的长度为1m、横截面积为1m2的导体的电阻．(3)电阻率与温度的关系各种材料的电阻率都随温度的变化而变化，金属的电阻率随温度升高而

(可用于制造电阻温度计)；半导体和电介质的电阻率随温度的升高而

(半导体的电阻率随温度变化较大，应用于制成热敏电阻)；当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小到零成为

增大减小超导体8．电功、电功率(1)电功①实质：电流做功的实质是电场力对电荷做功．电场力对电荷做功，电荷的电势能

，电势能转化为其他形式的能．②计算公式：W＝qU＝UIt，这是计算电功普遍适用的公式．减小(2)电功率①定义：单位时间内电流做的功叫电功率．②计算公式：P＝＝UI，这是计算电功率普遍适用的公式．9．焦耳定律(1)电热：由于导体的电阻，使电流流过导体时消耗的电能中转化为内能的那一部分叫电热．(2)计算公式(焦耳定律)：Q＝I2Rt焦耳定律是

的实验规律：凡是要计算电热，都应首选焦耳定律．电流热效应10．串、并联电路的特点(1)串联电路的特点①各处的电流强度相等：I＝I1＝I2＝…②分压原理：③电路的总电阻：R＝R1＋R2＋…＋Rn④电路两端电压U＝U1＋U2＋…＋Un(2)并联电路的特点①各支路电压相等：U1＝U2＝…＝Un②分流原理：I1R1＝I2R2＝…＝InRn③电路的总电阻：④电路中的总电流：I＝I1＋I2＋…＋In(3)串、并联电路的功率：串联电路功率与电阻成正比，即并联电路的功率与电阻成反比，即P1·R1＝P2·R2＝…＝Pn·Rn无论串联电路还是并联电路，电路的总功率等于各用电器功率之和，即P总＝P1＋P2＋…＋Pn11．闭合电路欧姆定律(1)内容：闭合电路的电流强度与电源的电动势成正比，与整个电路的电阻成反比．(2)表达式闭合电路欧姆定律的表达形式有：①E＝U外＋U内(3)适用条件：外电路为纯电阻电路．1．用电阻定律分析导体电阻的变化下列说法中，错误的是 (

)A．每种金属都有确定的电阻率，电阻率不随温度变化B．导线越细、越长，其电阻率也越大C．一般金属的电阻率，都随温度升高而降低D．测电阻率时，为了提高精度，通过导线的电流要足够大，而且要等到稳定一段时间后才可读数[解析]

电阻率随温度而变化，A错；电阻率由导体材料本身的属性决定，B错；一般金属的电阻率随温度的升高而变大，C错；测电阻率时，电流不能太大，时间不能太长，D错，故选A、B、C、D.[答案]

ABCD一根粗细均匀的导线，两端加上电压U时，通过导线的电流为I，导线中自由电子定向移动的平均速率为v，若将导线均匀拉长，使它的横截面积半径变为原来的，再给它两端加上电压U，则 (

)[答案]

BC2．电功和电热的计算

(2008·德州模拟)日常生活用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风可将头发吹干．设电动机线圈的电阻R1，它与电热丝的电阻R2相串联，接到直流电源上，电吹风机两端电压为U，通过的电流为I，消耗的电功率为P，则以下选项正确的是 (

)A．IU＞P

B．IU＝PC．P＞I2(R1＋R2) D．P＝I2(R1＋R2)[解析]

电吹风机是非纯电阻电路，计算消耗的电功率用P＝IU，故B正确，A错误．而发热部分为P热＝I2(R1＋R2)，根据能量守恒P＝P热＋P机，故P＞P热，即P＞I2(R1＋R2)，C正确，D错误．[答案]

BC(1)须弄清楚是纯电阻电路还是非纯电阻电路．①对纯电阻而言，电功等于电热：W＝Q＝UIt＝I2Rt＝

②对非纯电阻电路(如电动机和电解槽)，由于电能除了转化为电热以外还同时转化为机械能或化学能等其他能，所以电功必然大于电热：W>Q，这时电功只能用W＝UIt计算，电热只能用Q＝I2Rt计算．(2)灵活选取公式．②计算电压，除了用U＝IR外，还经常用串联电路总电压和分电压关系：U＝U1＋U2.③计算电功率，无论串、并联还是混联电路，总功率都等于各电阻功率之和：P＝P1＋P2.以上公式I＝I1＋I2，U＝U1＋U2和P＝P1＋P2既可用于纯电阻电路，也可用于非纯电阻电路；既可用于恒定电流，也可用于交变电流．

一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电压为0.3V时，电流为0.3A．松开转轴，在线圈两端加电压为2V时，电流为0.8A，且电动机正常工作．求该电动机正常工作时，输入的电功率是多少？电动机的机械功率是多少？[答案]

0.96W3．闭合电路的分析与计算三只灯泡L1、L2和L3的额定电压分别为1.5V、1.5V和2.5V，它们的额定电流都为0.3A．若将它们连接成图11－1－2中甲、乙所示电路，且灯泡都正常发光，求：(1)甲电路的总电流和电阻R2消耗的电功率；(2)分别计算两电路电源提供的电功率，并说明哪个电路更节能．[解析]

(1)由题意，在图甲电路中：电路的总电流I总＝IL1＋IL2＋IL3＝0.9AU路程＝E－I总r＝2.55VUR2＝U路程－UL3＝0.05VIR2＝I总＝0.9A电阻R2消耗功率PR2＝IR2UR2＝0.045W(2)图甲电源提供的电功率P总＝I总E＝0.9×3W＝2.7W图乙电源提供的电功率P′总＝I′总E′＝0.3×6W＝1.8W.由于灯泡都正常发光，两电路有用功率相等，而P′总＜P总，所以，图乙电路比题图甲电路节能．[答案]见解析闭合电路问题涉及的基本概念、基本方法较多，当要求计算电路中某用电器的电流、电压、电功率时，若直接用定义式来表示比较麻烦，甚至不能求解，可根据串、并联电路中的有关规律和闭合电路欧姆定律从另一角度求解．如例4甲电路中计算路端电压时，直接利用U＝IR比较繁琐，而利用U＝E－Ir，问题即可迎刃而解．

有电路如图11－1－3所示，R1＝3000Ω，VA是内阻为6000Ω的电压表，VB是内阻为3000Ω的电压表．已知K1断开K2接到A时，电压表读数是4V；K1接通、K2接到A时，电压表读数是8V；K1接通、K2接到B时，电压表读数是7.5V．求R的值．[解析]

由于K1闭合时，VA和VB的示数不相同．所以电源的内阻不能忽略．设电源电动势为E，内阻为r.R1与RA的并联总电阻为RA1＝2000Ω，R1与RB的并联总电阻为RB1＝1500Ω.当K1断开、K2接A时，根据分压原理有[答案]

2500Ω4．电源的功率、输出功率及效率在如图11－1－4所示电路中，电池电动势E＝5V，内阻r＝10Ω，固定电阻R＝90Ω，R0是可变电阻，在R0由零增加到400Ω的过程中，求：(1)可变电阻R0上消耗热功率最大的条件和最大热功率．(2)电池的内阻r和固定电阻R上消耗的最小功率之和．明确电源的功率、输出功率及效率计算公式及其适用条件．(1)功率：①电源的功率(电源的总功率)PE＝EI②电源的输出功率P出＝UI③电源内部消耗的功率Pr＝I2r

一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表规格后轮驱动直流永磁毂电机车型26′′电动自行车额定输出功率120W整车质量30kg额定电压40V最大载重120kg额定电流3.5A质量为M＝70kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶，所受摩擦阻力F1恒为车和人总重的k倍，k＝0.02，g取10m/s2，求：(1)此车永磁毂电机在额定电压下正常工作的效率；(2)仅在永磁毂电机以额定功率提供动力的情况下，人骑车行驶的最大速度是多少．(2)行驶时所受阻力为F1＝k(M＋m)g，式中m为车的质量．当达到最大速度vm时，应有P出＝Ffvm所以最大速率vm＝P出/Ff＝6.0m/s[答案]

(1)85.7%

(2)6.0m/s5．变化电路的讨论如图11－1－6所示，电源电动势为E，内电阻为r.当滑动变阻器的触片P从右端滑到左端时，发现电压表V1、V2示数变化的绝对值分别为ΔU1和ΔU2.下列说法中正确的是 (

)A．小灯泡L1、L3变暗，L2变亮B．小灯泡L3变暗，L1、L2变亮C．ΔU1<ΔU2D．ΔU1>ΔU2[答案]

BD

根据欧姆定律及串、并联电路的性质，来分析电路中某一电阻变化而引起的整个电路中各部分电学量的变化情况，常见方法如下：(1)程序法：基本思路是“部分→整体→部分”即从阻值变化的部分入手，由串、并联规律判知R总的变化情况，再由欧姆定律判知I总和U端的变化情况，最后由部分电路欧姆定律判知各部分量的变化情况．即(2)“并同串反”法：所谓“并同”，即某一电阻增大时，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，某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；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；要注意“并同串反”规律不能做为知识点，只能是一种解题技巧．(3)极限法：即因变阻器滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论．(4)特殊值法：对于某些双臂环路问题，可以采取代入特殊值去判定，从而找出结论．

在图11－1－7图电路中，当滑动变阻器滑动片P向下移动时，则 (

)A．A灯变亮、B灯变亮、C灯变亮B．A灯变亮、B灯亮亮、C灯变暗C．A灯变亮、B灯变暗、C灯变暗D．A灯变亮、B灯变暗、C灯变亮[答案]

D6．电路故障的分析在如图11－1－8所示的电路中，由于某一电阻发生短路或断路，使A灯变暗，B灯变亮，则故障可能是(

)A．R1短路 B．R2断路C．R3断路 D．R4短路[解析]

由于A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.若假设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对．若假设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断路后也必引起与之并联的电路(即R1所在支路)中电流增大，灯B中分得电流也变大，B灯变亮，故选项C正确．[答案]

BC电路故障分析来源于生产生活实际，意义重大，是高考命题的一个热点．故障一般是断路或短路．断路和短路各有特点：①电路中发生断路，表现为电源电压不为零，而电流为零；断路后，电源电压将全部降落在断路之处，若电路中某两点间电压不为零，等于电源电压，则过这两点间有断点而这两点与电源连接部分无断点．若电路中某两点电压为零，说明这两点无断点，而这两点与电源连接部分有断点．②电路中某一部分发生短路，表现为有电流通过电路而该电路两端电压为0.明确电路故障的这些特点是正确分析电路故障问题的基础．

如图11－1－9所示的电路中，电源电动势为6V，当开关S接通后，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分电压是Uab＝6V，Uad＝0，Ucd＝6V，由此可断定(

)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[解析]

由题给条件知，电路中有的地方有电压，可知电源是有电压的，由Uad＝0可知a、d之间没有断点；由Uab＝6V和Uad＝6V，可知外电路中a、b之间有断点和外电路中c、d之间有断点，取其公共部分，可知灯L2断路，由灯L2两端电压不为零可知灯L1的变阻器R是通的，本题应选C[答案]

C7．含有电容器电路的分析与计算 (2009·江苏泰州)如图11－1－10所示的电路，闭合开关S，滑动变阻器滑片P向左移动，下列结论中正确的是 (

)A．电流表读数变小，电压表读数变大B．小电珠L变亮C．电容器C上的电荷量减小D．电源的总功率变大[解析]

闭合开关S，滑动变阻器滑片P向左移动，滑动变阻器R的阻值增大，外电路的电阻增大，由闭合电路欧姆定律I＝E/(R外＋r)，可得电路的电流减小，路端电压为：U＝E－Ir，可得路端电压增大，电流表读数变小，电压表读数变大，小电珠L变暗，B错误，A正确；电容器两端的电压为：UC＝E－I(RL＋R)，I减小可得UC增大，电容器的带电量为：Q＝CUC，UC增大，可得带电量增大，C错误；电源的总功率P电＝EI，I减小，总功率减小，D错误．[答案]

A电容器是一个储能元件．在直流电路中，电容器在充、放电时会形成充、放电电流．当电路稳定后，电容器相当于一个电阻无穷大的元件，与电容器串联的电路是断路．对含电容器的直流电路问题的分析，关键是要弄清电路结构，确定电容器两极板间电压值的变化，有时还必须分析电容器两极板极性的变化．若要求电容器所带电量时，可接在相应的位置上，分析和计算含有电容器的直流电路时，需注意以下几点：(1)电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过．所以在此支路中的电阻上无电压降，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压．(2)当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极间的电压与共并联电阻两端的电压相等．(3)电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充(放)电．如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电．如图11－1－11所示的电路中，电源的电动势E＝18V，内电阻r＝1Ω，定值电阻R1＝5Ω，R3＝6Ω，水平放置的平行板电容器相距d＝2mm.开关S闭合时，电流表示数为I＝2A，这时金属板间电荷量为q＝8.0×10－7C的油滴恰好静止不动．试分析计算：(g取10m/s2)(1)定值电阻R2的阻值为多大？(2)油滴的质量为多大？(3)断开S后，油滴将如何运动？并说明理由．[答案]

(1)6Ω

(2)4×10－4kg

(3)向上匀加速运动，理由见解析【例】如图11－1－12所示，电源电动势ε＝9V，内电阻r＝0.5Ω，电阻R1＝5.0Ω、R2＝3.5Ω、R3＝6.0Ω、R4＝3.0Ω，电容C＝2.0μF.当电键K由a与接触到与b接触通过R3的电量是多少？[错解]

K接a时，由图11－1－13可知此时电容器带电量Q′C＝CU′C＝0.7×10－5(C)流过R3的电量为ΔQ＝QC－QC′＝3×10－6(C)[答案]

1.7×10－5C某电解质溶液，如果在1s内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某横截面，那么通过电解质溶液的电流是多大？[解析]

设在t＝1s内，通过某横截面的二价正离子数为n1，一价离子数为n2，元电荷的电荷量为e，则t时间内通过该横截面的电荷量为q＝(2n1＋n2)e[答案]

3.2A[点