高考物理人教一輪復習課件第7單元恒定電流第2講閉合電路的歐姆定律

1、第2講閉合電路的歐姆定律,知識建構,技能建構,1.電源:通過非靜電力做功把其他形式的能轉化為電能的裝置.,一、電動勢,知識建構,技能建構,(1)電路,外電路:電源外部的電路,內電路:電源內部的電路,外電路上的電壓叫路端電壓,內電路上的電壓叫內電壓.,知識建構,技能建構,2.電源電動勢,(2)電源的內阻:與外電路中電阻的物理意義相同,即電流通過電源內部時能產生熱效應的那部分“阻礙”.,知識建構,技能建構,知識建構,技能建構,知識建構,技能建構,注意:電動勢大小由電源自身的特性決定,跟電源中的非靜電力有關,與電源的體積、外電路無關.不同類電源,電動勢一般不同,電動勢越大,非靜電力做功本領越大.,電

2、動勢與電勢差(電壓)單位相同,但二者物理意義不同,是兩個不同的物理量.,知識建構,技能建構,1.內容:閉合電路的電流跟電源的電動勢成正比,跟內、外電路的電阻之和成反比.,二、閉合電路歐姆定律,知識建構,技能建構,2.表達式,I=,或E=IR+Ir=IR+U內(僅適用于純電阻電路),E=U外+U內=U外+Ir(適用于所有電路),知識建構,技能建構,(1)路端電壓與電流的關系,圖象:根據閉合電路歐姆定律可知U外=E-Ir,電源的路端電壓隨電流變化的增大而減小,U-I關系圖象如圖所示.,3.路端電壓,知識建構,技能建構,電源-關系圖象理解與應用,知識建構,技能建構,知識建構,技能建構,注意:若U-I

3、圖象中的縱坐標(U)不是從零開始時,此時圖線與橫坐標的交點小于短路電流,但圖線的斜率仍然等于電源的內阻.,知識建構,技能建構,(2)路端電壓與外電阻的關系(純電阻電路),根據U=IR、I=可得U=.,當外電阻RIIrU,當R增大到無窮大(即斷路)時,I=0,U=E.路端電壓隨外電阻的增大而增大,如圖所示.,知識建構,技能建構,(1)電源的總功率:P總=IE=IU外+IU內=P輸+P內.,4.電源的功率和效率,(2)電源的輸出功率:P輸=IU外=IE-I2r.,(3)電源的內部發(fā)熱功率:P=I2r=IU內=P總-P輸.,(4)電源的效率:=.,當外電阻,當減 小到零（短路）時， ， = 0 .,

4、知識建構,技能建構,1.關于電源和電動勢,下列說法中正確的是(),A.在電源內部把正電荷從負極移到正極,非靜電力做功,電荷電能增加,B.對于給定的電源,移動正電荷非靜電力做功越多,電動勢就越大,C.電動勢越大,說明非靜電力在電源內部從負極向正極移送單位電荷量的正電荷所做的功越多,D.電動勢越大,說明非靜電力在電源內部把正電荷從負極移到正極移送電荷量越多,知識建構,技能建構,能的能力的物理量,電動勢在數值上等于移送單位電荷量的正電荷所做的功,不能說電動勢越大,非靜電力做功越多,也不能說電動勢越大被移送的電荷量越多,所以選項B、D錯誤,C正確.,【答案】AC,【解析】電源是將其他形式的能轉化為電能

5、的裝置,是通過電源內部的非靜電力做功來完成的,所以非靜電力做功,電能就增加,因此選項A正確;電源電動勢是反映電源內部其他形式的能轉化為電,知識建構,技能建構,2.在如圖所示的電路中,電源電動勢為E、內阻為r.閉合開關以后,在滑動變阻器的滑動觸片P從圖示位置向上滑動的過程中(),A.電路中的總電流變大,B.路端電壓變大,C.通過電阻R2的電流變大,D.通過滑動變阻器R1的電流變小,知識建構,技能建構,【答案】BCD,【解析】本題可按照以下思路分析:,故B、C、D均正確,知識建構,技能建構,3.(2012年濰坊模擬)如圖所示,直線A是電源的路端電壓和電流的關系圖線,直線B、C分別是電阻R1、R2的

6、兩端電壓與電流的關系圖線,若將這兩個電阻分別接到該電源上,則(),A.R1接在電源上時,電源的效率高,B.R2接在電源上時,電源的效率高,C.R1接在電源上時,電源的輸出功率大,D.電源的輸出功率一樣大,【解析】電源的效率=,由于UBUC,故R1接在電源上時, 電源的效率高,A項正確,B項錯誤;將電阻接在電源上,電阻的U-I圖象與電源兩端電壓與電流關系圖象的交點,表示將這個電阻接到,知識建構,技能建構,此電源上的輸出電壓和電流,從圖象中只可看出電流的數值,由于圖線的斜率等于電阻的阻值,由圖象可知,R2與電源的內阻相等,所以接在電源上時,R2比R1消耗功率大,故C、D錯誤.,【答案】A,知識建構

7、,技能建構,4.如圖所示,電源電動勢E=10 V,內電阻r=0,R1=20 ,R2=30 ,R3=60 ,電容C=410-8 F,試求:,知識建構,技能建構,(2)開關S閉合后通過R3的電荷量.,【解析】(1)開關S斷開后,電容兩端電壓U1=E,Q1=U1C,開關S閉合后,I=,電容兩端電壓U2=IR2=6 V,Q2=U2C,故得:=.,(1)開關S斷開和閉合時電容器所帶電荷量之比.,知識建構,技能建構,(2)開關S閉合后通過R3的電荷量為電容器上電荷量的減少量,即QR3=Q1-Q2=(E-U2)C=1.610-7 C.,【答案】(1)53(2)1.610-7 C,知識建構,技能建構,一、三種

8、圖象的比較,知識建構,技能建構,例1如圖甲所示為一個電燈兩端的電壓與通過它的電流 的變化關系曲線.由圖可知,兩者不成線性關系,這是由于焦耳熱使燈絲的溫度發(fā)生了變化的緣故.參考這條曲線回答下列問題(不計電流表和電源的內阻),知識建構,技能建構,(2)如圖乙所示,將兩個這樣的燈泡并聯后再與10 的電阻串聯,接在電動勢為8 V的電源上,求通過電流表的電流值和每個燈泡的電阻.,【名師點金】搞清I-U圖象中的點以及斜率的物理意義,知道兩條圖線交點的物理意義.在作導體的伏安特性曲線時,由于坐標軸標度的選取是任意的,因此利用圖線求導體阻值大小時,不能用tan ,必須利用U和I的比值計算.,(1)若把三個這樣

9、的燈串聯后,接到電動勢為12 V的電源上,求通過燈泡的電流和每個燈泡的電阻值.,知識建構,技能建構,【規(guī)范全解】(1)三個電燈串聯時,由串聯電路的分壓原理可知,每個燈兩端電壓為4 V.由圖象可知,當燈泡兩端電壓為4 V時,通過燈泡的電流為0.4 A,燈泡電阻 R= =10 .,知識建構,技能建構,(2)在圖乙中,若設燈泡電流為I,兩端電壓為U,由歐姆定律得E=2IR0+U,即U=8-20I,將U=8-20I函數關系圖象作在圖甲中,如圖丙所示,兩圖線交點為(2 V,0.3 A),可得此種情況下電流為0.3 A.,丙,【答案】(1)0.4 A10 (2)0.6 A6.7 ,通過電流表的電流值 A,

10、燈泡電阻 .,知識建構,技能建構,方法概述,知識建構,技能建構,知識建構,技能建構,知識建構,技能建構,例2在如圖所示的電路中,R1=4 ,R2=6 ,電源內阻不可忽略. 當開關S2閉合時,理想電流表的示數為3 A,則當開關S2斷開時,電流表示數可能為(),A.3.2 AB.2.1 A,C.1.2 AD.0.8 A,二、閉合電路歐姆定律的應用,知識建構,技能建構,【名師點金】當開關S2斷開后,回路中總電阻增大,由閉合電路歐姆定律知總電流會減小,路端電壓會增大,從而確定回路中電流的范圍.,【規(guī)范全解】當S2閉合時,R2被短路,此時路端電壓為12 V,當S2斷開后,外電阻增大,由閉合電路歐姆定律可

11、知電流減小,路端電壓增大,應大于12 V,此時電流I=1.2 A,所以電流表的示數應滿足1. 2 AI3 A,故應選B.,【答案】B,知識建構,技能建構,方法概述,在解決直流電路的具體問題時,是用部分電路歐姆定律還是全電路歐姆定律,是從電流、電壓角度還是從電功、電功率角度來考慮問題,是從外電路還是從內電路入手,這些并沒有一定的規(guī)律可循,但有兩點值得注意:,綜觀全局,線路中哪個部分知道的條件多,容易突破,一般就從那,知識建構,技能建構,里著手解決,然后擴展到其他部分.,線路中局部地方的變動,將會影響整個線路中電壓和電流的分配,只有電源電動勢和內阻的數值是不變的.,知識建構,技能建構,例3三只燈泡

12、L1、L2和L3的額定電壓分別為1.5 V、1.5 V和2.5V, 它們的額定電流都為0.3 A.若將它們連接成如圖甲、乙所示的電路,且燈泡都正常發(fā)光,電源電動勢E1=3.0 V,E2=6.0 V,內阻r1=r2=0.5 .,三、閉合電路的幾個功率,(1)試求圖甲電路的總電流和電阻R2消耗的電功率.,知識建構,技能建構,(2)分別計算兩電路電源提供的電功率,并說明哪個電路更節(jié)能.,知識建構,技能建構,【名師點金】由燈泡的額定電流即可求出總電流,由閉合電路的歐姆定律可求出電源的路端電壓,與L3兩端電壓相減即可得出R2兩端電壓,從而求出R2消耗的電功率.電源提供的電功率由公式P總=IE可求得.,知

13、識建構,技能建構,【規(guī)范全解】(1)由題意,在圖甲電路中,電路的總電流I總=IL1+IL2+IL3=0.9 A,U路端=E1-I總r1=2.55 V,UR2=U路端-UL3=0.05 V,IR2=I總=0.9 A,電阻R2消耗的電功率PR2=IR2UR2=0.045 W.,(2)圖甲電源提供的電功率,P總=I總E=0.93 W=2.7 W,圖乙電源提供的電功率,P總=I總E=0.36 W=1.8 W,由于P總P總,所以,圖乙電路比圖甲電路節(jié)能.,【答案】(1)0.9 A0.045 W,(2)P甲=2.7 WP乙=1.8 W乙電路更節(jié)能,知識建構,技能建構,方法概述,關于電源的輸出功率,知識建構

14、,技能建構,(1)電源輸出功率的電流形式,P出=UI=EI-I2r=P總-P內.,P出-I關系如圖所示(圖線為拋物線),由圖可知:,對于任意電路當I=時輸出功率最大,即Pm=.,知識建構,技能建構,(2)電源輸出功率的電阻形式,若外電路是純電阻電路,則有P出=I2R= = .,P出-R關系如圖所示.,討論:由上式可以看出,當R=r時,電源的輸出功率最大為Pm=.,當Rr時,隨著R的增大輸出功率越來越小.,當Rr時,隨著R的增大輸出功率越來越大.,當P出Pm時,每個輸出功率對應兩個可能的外電阻R1和R2,且R1R2=r2.,知識建構,技能建構,注意:用電器獲得最大功率的分析方法:,若用電器的電阻

15、是變化的,通常采用等效電源法得出E和r,將用電器獲得的最大功率問題轉化為電源的最大輸出功率問題來解決(即當R=r時,Pm=).,若用電器的電阻是固定不變的,通常直接利用公式P=I2R或P= 進行討論.,四、電路的動態(tài)分析,知識建構,技能建構,例4在如圖所示的電路中,E為電源電動勢,r為電源內阻,R1和R 3均為定值電阻,R2為滑動變阻器.當R2的滑片在a端時合上開關S,此時三個電表 、 和 的示數分別為I1、I2和U.現將R2的滑片向b端 移動,則三個電表示數的變化情況是(),A.I1增大,I2不變,U增大,B.I1減小,I2增大,U減小,C.I1增大,I2減小,U增大,D.I1減小,I2不變

16、,U減小,知識建構,技能建構,【名師點金】本題可采用“局部整體局部”的思路分析,思路流程:R2變化情況R總變化情況總電流I變化情況U變化情況I1變化情況I2變化情況.,知識建構,技能建構,【規(guī)范全解】滑片向b端移動時,R2減小,引起總電阻減小,總電流I=增大,路端電壓U=E-Ir減小,R3的電流等于總電流,U3=IR3增大,故并 聯部分電壓U并=U-U3減小,R1阻值不變,故電流I1減小,I2=I-I1增大,故選B.,【答案】B,方法概述,動態(tài)電路的分析,知識建構,技能建構,(1)程序法,基本思路:電路結構的變化R的變化R總的變化I總的變化U端的變化固定支路變化支路.,判定總電阻變化情況的規(guī)律

17、,a.當外電路的任何一個電阻增大(或減小)時,電路的總電阻一定增大(或減小).,b.若開關的通、斷使串聯的用電器增多時,電路的總電阻增大;若開關的通、斷使并聯的支路增多時,電路的總電阻減小.,知識建構,技能建構,知識建構,技能建構,(2)“并同串反”規(guī)律,所謂“并同”,即某一電阻增大時,與它并聯或間接并聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大,反之則減小.所謂“串反”,即某一電阻增大時,與它串聯或間接串聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小,反之則增大.則,R,知識建構,技能建構,(3)極限法:即因變阻器滑片滑動引起電路變化的問題,可將變阻器的滑片分別滑至兩個極端去討論.在如圖所示電路中

18、,當閉合開關S,移動滑動變阻器觸頭從左端至右端時,分析兩燈亮度變化情況.,采用極限值法:滑片P置于最左端時,L1被短路,不發(fā)光,而L2兩端電壓最大,亮度最大;滑片P置于最右端,時,L1兩端電壓最大,亮度最大,而L2被短路,不發(fā)光.由此分析可知,L1逐漸變亮、L2逐漸變暗.,五、含電容器電路的分析,知識建構,技能建構,例5在如圖所示的電路中,兩平行金屬板A、B水平放置, 兩板間的距離d=40 cm,電源電動勢E=24 V,內電阻r=1 ,電阻R=15 .閉合開關S,待電路穩(wěn)定后,將一帶正電的小球從B板小孔以初速度v0=4 m/s豎直向上射入板間.若小球帶電量q=110-2 C,質量m=210-2

19、 kg,不考慮空氣阻力.那么,滑動變阻器接入電路的阻值為多大時,小球恰能到達A板?此時,電源的輸出功率是多大?(取g=10 m/s2),知識建構,技能建構,【名師點金】本題主要考查電容器、閉合電路歐姆定律、串并聯電路特點、動能定理等.解答時要根據小球的運動情況及受力情況求出電容器兩極板間的電場分布情況,并結合電路的有關規(guī)律求出相關的電學量.,知識建構,技能建構,【規(guī)范全解】小球進入板間后,受重力和電場力,且到A板時速度為零,設兩板間電壓為UAB,由動能定理得,-mgd-qUAB=0-m,所以滑動變阻器兩端電壓,U滑=UAB=8 V,設通過滑動變阻器的電流為I,由歐姆定律得:,I=1 A,滑動變

20、阻器接入電路的電阻,R滑=8 ,知識建構,技能建構,電源的輸出功率,P出=I2(R+R滑)=23 W.,【答案】8 23 W,方法概述,含容電路的分析,(1)簡化電路時可以把電容器處電路作為斷路,簡化電路時可以去掉,在求電荷量時在相應位置補上.,(2)電路穩(wěn)定后,與電容器同支路的電阻相當于導線.,知識建構,技能建構,(3)電路中電流、電壓的變化可能會引起電容器的充放電.若電容器兩端電壓升高,電容器將充電;若電壓降低,電容器將通過與它連接的電路放電.可由Q=CU計算電容器上電荷量的變化.,(4)在直流電路中,如果串聯或并聯了電容器應該注意,在與電容器串聯的電路中沒有電流,所以電阻不起降低電壓作用

21、,但電容器兩端可能出現電勢差;如果電容器與電源并聯,電路中有電流通過.電容器兩端的充電電壓不是電源電動勢E,而是路端電壓U.,知識建構,技能建構,(5)在含容電路中,當電路發(fā)生變化時.除了要判斷和計算電容器兩端的電壓外,還必須要判斷電容器極板上極性的變化,防止出現電容器先放電后反向充電的現象.,知識建構,技能建構,高考真題1(2011年高考海南物理卷)如圖所示,E為內阻不能忽略的電池,R1、R2、R3為定值電阻,S0、S為開關,與分別為電壓表 與電流表.初始時S0與S均閉合,現將S斷開,則(),A.的讀數變大,的讀數變小,B.的讀數變大,的讀數變大,C.的讀數變小,的讀數變小,D.的讀數變小,

22、的讀數變大,知識建構,技能建構,【解析提示】本題屬于關于恒定電流的動態(tài)變化問題的一道比較常規(guī)的題目.判斷時也可以采用“串反并同”的結論.,【命題分析】本題以恒定電流的動態(tài)變化問題考查了學生的分析推理能力.,知識建構,技能建構,【規(guī)范全解】S斷開,則電路總電阻變大總電流變小外電壓變大(電壓表示數變大),再考慮到R1兩端的電壓變小,則R3兩端的電壓變大,故電流表示數要變大.,【答案】B,知識建構,技能建構,考向預測1如圖所示,AD、BC為兩根平行且相同的均勻電阻絲,EF為另一根電阻絲,其電阻為R,它可以在AD、BC上滑動并保持與AD垂直,EF與AD、BC接觸良好.圖中電壓表為理想電壓表,電池的電動勢和內阻都不變,C、D與電池兩極連接的導線的電阻可忽略.當EF處于圖中位置時,電壓表的讀數U1=3.0 V.已知將EF由圖中位置向左移動一段距離l后,電壓表的讀數變?yōu)閁2=2.5 V.