54　第九章　第49课时　电能　闭合电路欧姆定律

第九章电路及其应用电能第49课时电能闭合电路欧姆定律[学习目标]

1．理解焦耳定律并能区别纯电阻电路和非纯电阻电路。2．了解电动势的物理意义，理解闭合电路的欧姆定律。3．熟练应用闭合电路的欧姆定律分析电路的动态变化。4．能够分析闭合电路的功率问题和含容电路问题。考点1电路中的能量转化

意义公式联系电功电流在一段电路中所做的功W＝_____对纯电阻电路，电功等于电热：W＝Q＝UIt＝I2Rt；对非纯电阻电路，电功大于电热：W>Q电热电流通过导体产生的热量Q＝______电功率单位时间内电流所做的功P＝____对纯电阻电路，电功率等于热功率：P＝P热＝UI＝I2R；对非纯电阻电路，电功率大于热功率：P>P热热功率单位时间内导体产生的热量P热＝_____UIt

I2Rt

UI

I2R

如图所示是某款理发用的电吹风机，其电路如图所示，它主要由电动机M和电热丝R构成。当闭合开关S1、S2后，电动机驱动风叶旋转，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出。

×

√

×角度1纯电阻电路[典例1]

(2024·海南卷)虚接是常见的电路故障，如图所示，电热器A与电热器B并联。电路中的C处由于某种原因形成了虚接，造成了该处接触电阻的阻值在0～240Ω之间不稳定变化，可等效为电阻RC，已知M、N两端电压U＝220V，A与B的电阻RA＝RB＝24Ω，求：(1)M、N间电阻R的变化范围；(2)当RC＝240Ω时，电热器B消耗的功率(保留三位有效数字)。

[答案]

(1)12Ω≤R≤22Ω

(2)16.7W角度2非纯电阻电路[典例2]

(人教版必修第三册习题改编)如图所示的是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图。电动机内电阻r＝0.8Ω，电路中另一电阻R＝10Ω，直流电压U＝160V，理想电压表示数UV＝110V。(1)求通过电动机的电流；(2)求输入电动机的电功率；(3)若电动机以v＝1m/s匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量。(g取10m/s2)

[答案]

(1)5A

(2)550W

(3)53kg拓展思考

在[典例2]中，若直流电压不变，电动机正常工作过程中，转子突然被卡死，电压表的示数变为多少?

[答案]

11.9V

考点2闭合电路的动态分析正比反比Ir

I2r2．总电阻变化的几种情况(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)若开关的通、断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增大；若开关的通、断使并联的支路增多时，电路的总电阻减小。(3)在如图甲所示分压电路中，滑动变阻器可视为由两段电阻构成，其中一段R并与用电器并联，另一段R串与并联部分串联。A、B两端的总电阻与R串的变化趋势一致。(4)在一个定值电阻R和一个可变电阻R0组成的如图乙所示的电路中，两支路电阻越趋于相等，乙图中电路电阻越大；两支路电阻相等时，乙图中电路电阻最大。(1)当外电路的任何一个电阻增大，电路的总电阻不一定增大。 (

)(2)若串联电路的用电器增多时，电路的总电阻增大。 (

)(3)若并联电路的支路增多时，电路的总电阻减小。 (

)×

√

√角度1常规电路的动态分析[典例3]如图所示，闭合开关S，在滑动变阻器R的滑片向右滑动的过程中(

)A．电流表A1的示数变小B．电流表A2的示数变小C．电压表V的示数变小D．电阻R1的电功率变大√A

[闭合开关S，在滑动变阻器R的滑片向右滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变大，电路总电阻变大，根据闭合电路的欧姆定律可知，干路电流变小，电流表A1的示数变小，选项A正确；由于干路电流变小，根据U外＝E－Ir可知外电路两端的电压变大，电阻R1两端的电压U1＝IR1变小，则并联部分电路两端的电压变大，即电压表V的示数变大，通过电阻R2的电流变大，即电流表A2的示数变大，选项B、C错误；根据P1＝I2R1可知，通过R1的电流变小，则电阻R1的电功率变小，选项D错误。]方法技巧：电路动态分析的方法(1)程序法(2)“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，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。(3)极限法解决因滑动变阻器滑片滑动而引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端，使电阻最大或电阻为0去讨论。角度2含容电路的动态分析[典例4]如图所示，电源电动势E＝6V，内阻r＝1Ω，R0＝3Ω，R1＝7.5Ω，R2＝3Ω，R3＝2Ω，电容器的电容C＝2μF。开始时开关S处于闭合状态，则下列说法正确的是(

)A．开关S闭合时，电容器上极板带正电B．开关S闭合时，电容器两极板间电势差是3VC．将开关S断开，稳定后电容器极板所带的电荷量是3.6×10-6CD．将开关S断开至电路稳定的过程中通过R0的电荷量是9.6×10-6

C√

归纳总结：含容电路的分析(1)电路简化把电容器所在的支路稳定时视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上。(2)电容器两端的电压①电容器所在的支路中没有电流，与之串联的电阻两端无电压，相当于导线。②电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压。(3)电容器的电荷量及变化①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。②如果变化前后极板带电的电性相同，通过所连导线的电荷量为|Q1－Q2|。③如果变化前后极板带电的电性相反，通过所连导线的电荷量为Q1＋Q2。考点3闭合电路的功率及效率问题

越大(1)外电阻越大，电源的输出功率越大。 (

)(2)电源的输出功率越大，电源的效率越高。 (

)(3)电源内部发热功率越大，输出功率越小。 (

)×

×

×

[典例5]外电路为纯电阻的情况下，电源输出功率P随路端电压U变化的函数关系如图所示，则有(

)A．电源电动势为6V，内阻为3ΩB．路端电压为4V时，电源输出功率为7WC．外电阻的阻值为3Ω时，电源效率为75%D．外电阻分别为1Ω与2Ω时，电源输出功率相同√

【教师备选资源】如图甲所示的电路，其中电源电动势E＝6V，内阻r＝2Ω，定值电阻R＝4Ω，已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的阻值RP的关系如图乙所示。则下列说法中正确的是(

)A．图乙中滑动变阻器的最大功率P2＝2WB．图乙中R1＝6Ω，R2＝12ΩC．滑动变阻器消耗功率P最大时，定值电阻R消耗的功率也最大D．调整滑动变阻器RP的阻值，可以使电源的输出电流达到2A√

课时作业(四十九)电能闭合电路欧姆定律题号135246879101．交警使用的某型号酒精测试仪其工作原理如图所示，传感器电阻R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，电源的电动势为E，内阻为r，电表均为理想电表。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法正确的是(

)A．传感器的电阻增大B．电流表的示数变小C．电压表的示数变大D．电源的总功率变大√

题号135246879102．如图所示的电路中，电阻R＝2Ω。断开S后，电压表的读数为3V；闭合S后，电压表的读数为2V，电压表为理想电表，则电源的内阻r为(

)A．1Ω

B．2ΩC．3Ω

D．4Ω√

题号135246879103．(多选)在如图所示的U-I图像中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻R的U-I图线。用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路，由图像可知(

)A．电源的电动势为3V，内阻为0.5ΩB．电阻R的阻值为1ΩC．电源的输出功率为4WD．电源的效率为50%√√√题/p>

135246879104．(2025·江苏南京一模)如图所示的电路中，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在滑动变阻器R0的滑片向上移动的过程中(电压表和电流表均可视为理想电表)(

)A．电压表的示数减小B．电流表的示数减小C．电源的总功率增大D．电源内阻消耗的电功率减小√题

[当滑动变阻器R0的滑片向上滑动时，R0接入电路的阻值变大，外电路的电阻变大，回路中总电流减小，电源的内电压减小，所以路端电压增大，即电压表的示数增大，故A错误；R1两端的电压也随之减小，故R0与R2两端的电压增大，则电流表的示数增大，故B错误；P总＝EI，故电源的总功率减小，故C错误；Pr＝I2r，故电源内阻消耗的电功率减小，故D正确。]题号题号135246879105．(2025·北京模拟)如图所示的电路中，电源电动势E＝36V，内阻r＝1Ω，灯泡A上标有“6V

12W”的字样，直流电动机M线圈电阻R＝2Ω。接通电源后，灯泡恰好能正常发光。下列说法正确的是(

)A．电路中的电流为6AB．电动机两端电压为4VC．电动机发热的功率为56WD．电动机输出的功率为48W√题/p>

题号135246879106．如图所示的电路中，带电微粒悬停在两水平金属板中间，电源内阻r＝R1＝R2＝R3＝R0(R0为定值)，所有电表均为理想电表。当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，下列说法正确的是(

)A．通过R2的电流减小B．带电微粒向上运动C．电源的输出功率增大D．电流表的示数变小√题/p>

题号135246879107．(2025·山东济南一模)在如图所示的电路中，电源电动势为12V，内阻为2Ω，白炽灯的灯丝电阻RL为16Ω，电动机M线圈的电阻为2Ω。当开关S闭合后，白炽灯的电功率为4W。若灯丝电阻保持不变，电动机的机械损耗可忽略不计，则下列说法正确的是(

)A．通过电源的电流约为3.2AB．流过电动机M的电流为4AC．电动机M输出的机械功率为12WD．电源的总功率为24W√题/p>

题号135246879108．在一次分组实验的教学活动中，某小组用如图甲所示电路做实验，电路中R1是滑动变阻器，R2是定值电阻，滑动变阻器的滑片从左端往右滑动，分别记录多组电流表和电压表的示数(电流表和电压表均可视为理想电表)，用这些数据在坐标纸上描点作图，得到的U-I图像如图乙中的AB所示，下列说法正确的是(

)A．R1的最大阻值为20ΩB．R