12.2 闭合电路的欧姆定律 考点学案-2022-2023学年物理高二上学期（人教版2019必修第三册）(含答案)

闭合电路的欧姆定律一、把握基础知识1.闭合电路组成(1)外电路：电源部由用电器和导线组成的电路，在外电路中，沿电流方向电势。(2)内电路：电源部的电路，在内电路中，沿电流方向电势。2.闭合电路的欧姆定律(1)推导：如图所示，设电源的电动势为E，外电路电阻为R，内电路电阻为r，闭合电路的电流为I。在时间t内：①外电路中电能转化成的内能为E外＝I2Rt。②内电路中电能转化成的内能为E内＝。③非静电力做的功为W＝Eq＝EIt。根据能量守恒定律有W＝E外＋E内，所以EIt＝I2Rt＋I2rt。整理后得到E＝IR＋Ir，即I＝eq\f(E,R＋r)。(2)内容：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。(3)表达式：I＝。(4)常用的变形式：E＝＋Ir，E＝U外＋，U外＝E－。(5)适用范围：①I＝eq\f(E,R＋r)、E＝IR＋Ir只适用于外电路为的闭合电路。②U外＝E－Ir、E＝U外＋U内适用于任意的闭合电路。二、重难点突破1.解决闭合电路问题的一般步骤(1)认清电路中各元件连接关系，画出等效电路图。(2)求总电流I：若已知内、外电路上所有电阻的阻值和电源电动势，可用闭合电路的欧姆定律直接求出，若内、外电路上有多个未知电阻，可利用某一部分电路的已知电流和电压求总电流I；当以上方法都行不通时，可以应用联立方程求出I。(3)根据串、并联电路的特点或部分电路欧姆定律求各部分电路的电压和电流。(4)当外电路含有非纯电阻元件时(如电动机、电解槽等)，不能应用闭合电路的欧姆定律求解干路电流，也不能应用部分电路欧姆定律求解该部分的电流，若需要时只能根据串、并联的特点或能量守恒定律计算得到。2.闭合电路的动态分析闭合电路中由于局部电阻变化(或开关的通断)引起各部分电压、电流(或灯泡亮暗)发生变化的问题分析的具体步骤如下：101小贴士：(1)对给定的电源，认为E、r不变。(2)在纯电阻电路中，任何一个电阻的增大(或减小)，都将引起电路总电阻的增大(或减小)，该电阻两端的电压一定会增大(或减小)。(3)对于有电压变化的闭合电路问题，由E＝U外＋U内，可知：内、外电路电压变化的绝对值相等，即|ΔU外|＝|ΔU内|。趁热打铁：1.如图所示的电路中，电阻R1＝9Ω，R2＝15Ω，电源电动势E＝12V，内电阻r＝1Ω。求当电流表示数为0.4A时，变阻器R3的阻值多大？三、对应考点：一：闭合电路的动态分析问题[例]如图所示电路，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，电流表的示数增大[思路点拨]解答本题时应把握以下三点：(1)R0的滑动端向下滑动时对局部和整个电路的电阻的影响；(2)电压表的测量对象；(3)电流表的测量对象。规律方法：分析闭合电路的动态变化问题时，基本思路是“部分→整体→部分”，即根据局部电阻的变化，判断总电阻的变化，并进一步判断电流、路端电压的变化情况，根据串并联电路的特点再确定电路其他部分电流、电压的变化情况。二：含容电器电路的分析与计算[例]如图所示，E＝10V，r＝1Ω，R1＝R3＝5Ω，R2＝4Ω，C＝100μF。当S断开时，电容器中带电粒子恰好处于静止状态。求：(1)S闭合后，带电粒子加速度的大小和方向；(2)S闭合后流过R3的总电荷量。[思路点拨]解答本题时可按以下思路分析：规律方法：分析和计算含有电容器的直流电路时，需注意以下三点：(1)在直流电路中，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大的元件，一旦电路达到稳定状态，在电容器处电路看成是断路。(2)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低，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压。(3)当电容器和用电器并联后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联用电器两端的电压相等。

参考答案一、把握基础知识答案：1.外、降低、内、升高；2.I2rt、正比、反比、eq\f(E,R＋r)、U内、Ir、纯电阻。二、重难点突破趁热打铁：解析：对R2，有U2＝I2R2＝0.4×15V＝6V则R1和r上的电压U＝E－U2＝(12－6)V＝6V故总电流I1＝eq\f(U,R1＋r)＝eq\f(6,9＋1)A＝0.6A流过R3的电流I3＝I1－I2＝(0.6－0.4)A＝0.2A故R3＝eq\f(U2,I3)＝eq\f(6,0.2)Ω＝30Ω。答案：30Ω三、对应考点：一：闭合电路的动态分析问题[解析]滑动变阻器R0的滑片向下滑动，R0接入电路的电阻变小，电路的总电阻变小，总电流变大，电源的内电压变大，外电压变小，电压表的示数变小，R1两端的电压变大，R2两端的电压变小，电流表的示数变小，A项正确。[答案]A二：含容电器电路的分析与计算[解析]开始带电粒子恰好处于静止状态，必有qE＝mg且qE竖直向上。S闭合后，qE＝mg的平衡关系被打破。S断开，带电粒子恰好处于静止状态，设电容器两极板间距离为d，有UC＝eq\f(R2,R1＋R2＋r)E＝4V，qUC/d＝mg。S闭合后，UC′＝eq\f(R2,R2＋r)E＝8