2022屆新教材高考物理一輪復習第九章電路第2節(jié)閉合電路歐姆定律及其應用課件新人教版

1、第第2 2節(jié)閉合電路歐姆定律及其應用節(jié)閉合電路歐姆定律及其應用第九章第九章2022必備知識必備知識 預案自診預案自診【知識梳理】 一、電路的串聯(lián)、并聯(lián) 串聯(lián)并聯(lián)電流 i=i=電壓 u=u=電阻 r=功率分配p1r1=p2r2=pnrni1=i2=ini1+i2+inu1+u2+unu1=u2=unr1+r2+rn注:串聯(lián)電路的總電阻大于電路中任意一個電阻,電路中任意一個電阻值變大時,電路的總電阻變大。注:并聯(lián)電路的總電阻小于電路中任意一個支路電阻,任意一個支路電阻值變大時,電路的總電阻變大。二、電源閉合電路的歐姆定律1.電源(1)電動勢計算:非靜電力搬運電荷所做的功與搬運的電荷量的比值, ;物

2、理含義:電動勢表示電源把其他形式的能轉化成本領的大小,在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓。(2)內阻:電源內部導體的電阻。電能2.閉合電路歐姆定律(1)內容:閉合電路中的電流跟電源的電動勢成,跟內、外電阻之和成;(2)公式: (只適用于純電阻電路);(3)其他表達形式電勢降低表達式:e=u外+u內或e=u外+;能量表達式:ei=ui+i2r。正比反比ir3.路端電壓與外電阻的關系(2)特殊情況:當外電路斷路時,i=0,u=;當外電路短路時, ,u=0。增大e【考點自診】 1.判斷下列說法的正誤。(1)電動勢是電源兩極間的電壓。()(2)當外電阻增大時,路端電壓也增大。()(3)閉合電路

3、中的短路電流無限大。()(4)電動勢的單位跟電壓的單位一致,所以電動勢就是電源兩極間的電壓。()(5)非靜電力做的功越多,電動勢就越大。()(6)在閉合電路中,外電阻越大,電源的輸出功率越大。()(7)在某電池的電路中每通過2 c的電荷量,電池提供的電能是4 j,那么這個電池的電動勢是0.5 v。()(8)電源的電動勢越大,電源所能提供的電能就越多。() 2.(新教材人教版必修第三冊p71習題改編)如圖是有兩個量程的電壓表,當使用a、b兩個端點時,量程為010 v;當使用a、c兩個端點時,量程為0100 v。已知電流表的內阻rg為500 ,滿偏電流ig為1 ma,則電阻r1、r2的值為()a.

4、9 500 90 000 b.90 000 9 500 c.9 500 9 000 d.9 000 9 500 答案 a3.(多選)(2020江蘇卷)某汽車的電源與啟動電機、車燈連接的簡化電路如圖所示。當汽車啟動時,開關s閉合,電機工作,車燈突然變暗,此時()a.車燈的電流變小b.路端電壓變小c.電路的總電流變小d.電源的總功率變大答案 abd解析 開關s閉合,電路中總電阻減小,總電流變大,選項c錯誤;電源的內電壓u內=ir變大,外電壓u=e-u內變小,選項b正確;車燈的電流 變小,選項a正確;電源的總功率p總=ei變大,選項d正確。4.(新教材人教版必修第三冊p101習題改編)如圖所示,電源

5、的電動勢e為12 v,內阻r為2 ,定值電阻r1為1 ,滑動變阻器r2的最大阻值為5 ,求:(1)電阻r1消耗的最大功率;(2)電源輸出的最大功率;(3)滑動變阻器r2消耗的最大功率。答案 (1)16 w(2)18 w(3)12 w 關鍵能力關鍵能力 學案突破學案突破考點一考點一電路的動態(tài)分析電路的動態(tài)分析(師生共研師生共研)一、總電阻變化的特點(1)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)。(2)若開關的通、斷使串聯(lián)的用電器增多時,電路的總電阻增大;若開關的通、斷使并聯(lián)的支路增多時,電路的總電阻減小。(3)在如圖所示分壓電路中,滑動變阻器可視為由兩段電阻構成,其

6、中一段r并與用電器并聯(lián),另一段r串與并聯(lián)部分串聯(lián)。a、b兩端的總電阻與r串的變化趨勢一致。二、電路動態(tài)分析的三種常用方法1.程序法 2.“串反并同”結論法(1)所謂“串反”,即某一電阻增大時,與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小,反之則增大。(2)所謂“并同”,即某一電阻增大時,與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大,反之則減小。3.極限法: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,讓電阻最大或電阻為零去討論。三、比較動態(tài)電路中電表變化量的方法1.掌握理論基礎:導體的伏安特性曲線上一點縱橫坐標的比值表示電阻,即 ,電源的伏安

7、特性曲線的斜率的絕對值表示電源內阻,在縱軸(u軸)的截距表示電源電動勢,在橫軸(i軸)的截距表示短路電流。電源的伏安特性曲線上點的縱橫坐標的乘積表示電源的輸出功率。2.明確比較方法:比較動態(tài)電路中電表變化量,就要弄清電表所測量的是純電阻還是非純電阻,弄清什么量變,什么量不變,然后根據(jù)伏安特性特點求解。要看u和i之比的情況,就是看它們的比值是什么,然后就可判斷結果?！镜淅?】 (2020四川綿陽模擬)如圖所示,閉合開關s,將滑動變阻器r的滑片向右滑動的過程中()a.電流表a1的示數(shù)變小b.電流表a2的示數(shù)變小c.電壓表v的示數(shù)變小d.電阻r1的電功率變大答案 a解析 程序法:在滑動變阻器r的滑片

8、向右滑動的過程中,滑動變阻器接入電路的電阻變大,電路總電阻變大,根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知,干路電流變小,選項a正確;由于干路電流變小,根據(jù)u外=e-ir可知外電路兩端的電壓變大,電阻r1兩端的電壓u1=ir1變小,則并聯(lián)部分電路兩端的電壓變大,即電壓表v的示數(shù)變大,通過電阻r2的電流變大,即電流表a2的示數(shù)變大,選項b、c錯誤;根據(jù)p1=i2r1可知,電阻r1不變,通過r1的電流變小,則電阻r1的電功率變小,選項d錯誤。結論法:根據(jù)“串反并同”,滑動變阻器r的滑片向右滑動的過程中,r變大,與之間接串聯(lián)部分的電流、電壓減小,r1的電功率變小,選項a正確、d錯誤;與之并聯(lián)部分的電流、電壓變大,選

9、項b、c錯誤。解題指導審題關鍵詞句分析解讀滑片向右滑動 滑動變阻器接入電路的電阻變大,電路總電阻變大題圖電路結構:滑動變阻器右側電阻被短路,變阻器r與r2并聯(lián)后再與r1串聯(lián);電流表a1測干路電流,電流表a2測r2所在支路電流,電壓表測并聯(lián)部分電壓破題 本題考查閉合電路的動態(tài)分析,識別電路結構、明確各電表測量哪部分電路的物理量是解答本題的關鍵。【拓展】 在本題中,當滑動變阻器r的滑片向右滑動時,電壓表的變化量u與電流表a1的變化量i1的比值 將會怎樣變化?提示保持不變。根據(jù)閉合電路歐姆定律得e=u+i1(r1+r),變式得u=e-i1(r1+r),即u-i1關系圖像中,圖線斜率|k|=r1+r,

10、則 =r1+r,故保持不變?！緦c演練】 1.(2020江蘇連云港高三下學期考前模擬)如圖所示,已知電源電動勢為e,內阻為r,r0為固定電阻。當滑動變阻器r的滑動觸頭向下滑動時,下列說法中錯誤的是()a.燈泡l變亮b.電壓表的示數(shù)變小c.電流表的示數(shù)變小d.r0消耗的功率變小答案 b解析 當r的滑動觸頭向下滑動時,r變大,外電路總電阻變大,由閉合電路歐姆定律知,總電流i變小,電源的內電壓變小,則路端電壓變大,因此電壓表的示數(shù)變大。燈泡l的電壓減大,則燈l變亮,故a正確,b錯誤;電路中并聯(lián)部分電壓變大,通過l的電流變大,而總電流減小,則電流表a的讀數(shù)變小,r0消耗的功率變小,故c、d正確。2.(

11、多選)(2020四川宜賓高三下學期三診)如圖所示,電源的電動勢、內阻及各電阻的阻值都標記在圖中,當滑動變阻器r3的滑動觸頭p向a端移動時,以下說法中正確的是()a.電壓表示數(shù)變小,電流表示數(shù)變小b.電阻r1兩端的電壓減小c.電源的總功率減少但電源的輸出功率增大d.如果設定流過電阻r2電流變化量的絕對值為i2,流過滑動變阻器r3的電流變化量的絕對值為i3,則i2i3答案 bd解析 將滑動變阻器的滑動觸頭p向a滑動的過程中,外電路總電阻變大,電路中總電流變小,內電壓減小,路端電壓變大,電壓表示數(shù)變大,故a錯誤;電路中總電流變小,通過電阻r1的電流變小,r1兩端電壓變小,r2兩端電壓增大,通過電阻r

12、2的電流變大,通過電阻r1的電流等于通過電阻r2的電流和通過電阻r3的電流之和,故通過電阻r3的電流變小,且i2i3,故b、d正確;電路中總電流變小,則電源的總功率減少,因不知道外電阻與內電阻之間的關系,所以無法判斷電源的輸出功率的變化,故c錯誤?？键c二考點二含電容器電路的分析含電容器電路的分析(師生共研師生共研)含電容器電路的分析是一個難點,電路中出現(xiàn)電容器,學生往往難以確定電容器與電路的串、并聯(lián)關系及電壓關系等,給分析解決問題帶來很大的障礙。1.電路的簡化:不分析電容器的充、放電過程時,把電容器所在的電路視為斷路,簡化電路時可以去掉,求電荷量時再在相應位置補上。2.電路穩(wěn)定時電容器的處理方

13、法:電路穩(wěn)定后,與電容器串聯(lián)的電路中沒有電流,同支路的電阻相當于導線,即電阻不起降低電壓的作用,電容器兩端的電壓與其并聯(lián)用電器兩端電壓相等。3.電壓變化帶來的電容器變化: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;若電容器兩端電壓降低,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量?！镜淅?】 (2016全國卷)阻值相等的四個電阻、電容器c及電池e(內阻可忽略)連接成如圖所示電路。開關s斷開且電流穩(wěn)定時,c所帶的電荷量為q1;閉合開關s,電流再次穩(wěn)定后,c所帶的電荷量為q2。q1與q2的比值為()答案 c解析 s斷開時等效電路圖

14、如圖a所示。圖a 圖b 素養(yǎng)微點含電容器電路問題的解題思路(1)理清電路的串、并聯(lián)關系。(2)確定電容器兩極板間的電壓。在電容器充電和放電的過程中,歐姆定律等電路規(guī)律不適用,但對于充電或放電完畢的電路,電容器的存在不再影響原電路,電容器接在某一支路兩端,可根據(jù)歐姆定律及串、并聯(lián)規(guī)律求解該支路兩端的電壓u。(3)分析電容器所帶的電荷量。針對某一狀態(tài),根據(jù)q=cu,由電容器兩端的電壓u求電容器所帶的電荷量q,由電路規(guī)律分析兩極板電勢的高低,高電勢板帶正電,低電勢板帶負電?！緦c演練】 3.(2020江蘇揚州高三月考)如圖所示,e為電源,其內阻不可忽略,rt為熱敏電阻,其阻值隨溫度的升高而減小,l為

15、指示燈泡,c為平行板電容器,g為靈敏電流計。閉合開關s,當環(huán)境溫度明顯升高時,下列說法正確的是()a.g中電流方向由a到bb.rt兩端電壓變大c.c所帶的電荷量保持不變d.l變暗答案 a解析 由題圖可以知道,熱敏電阻與l串聯(lián),當環(huán)境溫度升高時,熱敏電阻的阻值減小,總電阻減小,則電路中電流增大,燈泡l變亮,故d錯誤;電路中電流增大,電源的內壓及燈泡l兩端的電壓增大,由e=u內+u外可得rt兩端電壓減小,故b錯誤;因為電容器并聯(lián)在電源兩端,因內電壓增大,路端電壓減小,故由q=cu知電容器的帶電荷量減小,故c錯誤;電容器的帶電荷量減小,電容器放電,故g中電流由a到b,故a正確。4.(多選)(2020

16、四川綿陽模擬)如圖所示的電路中,電源電動勢為2 v,內阻r=0.5 ,電阻r1=1.5 ,電阻r2=2 ,電阻r3=3 ,滑動變阻器r4接入電路的阻值為2 ,電容器的電容c=1.0 f,電阻r3與電容器間的導線記為d,單刀雙擲開關s與觸點1連接,下列說法正確的是()a.如果僅將r4的滑片向上滑動,r1消耗的功率減少b.如果僅將r4的滑片向上滑動,電源的輸出功率增加c.如果僅將r4的滑片向上滑動,電容器兩極板間的電勢差減小d.如果僅將開關s由觸點1撥向觸點2,流過導線d的橫截面的電荷量為1.7510-6 c答案 bd考點三考點三電路故障問題電路故障問題(自主探究自主探究)1.故障特點(1)斷路特

17、點:表現(xiàn)為路端電壓不為零而電流為零;(2)短路特點:用電器或電阻發(fā)生短路,表現(xiàn)為有電流通過電路但用電器或電阻兩端電壓為零。2.檢查方法(1)電壓表檢測:如果電壓表示數(shù)為零,則說明可能在并聯(lián)路段之外有斷路,或并聯(lián)路段短路。(2)電流表檢測:當電路中接有電源時,可用電流表測量各部分電路上的電流,通過對電流值的分析,可以確定故障的位置。在運用電流表檢測時,一定要注意電流表的量程。(3)歐姆表檢測:當測量值很大時,表示該處斷路;當測量值很小或為零時,表示該處短路。在運用歐姆表檢測時,被檢測元件應從電路中拆下來。(4)假設法:將整個電路劃分為若干部分,然后逐一假設某部分電路發(fā)生某種故障,運用閉合電路或部

18、分電路的歐姆定律進行推理?！緦c演練】 5.(2020山西長治第二中學期中)如圖所示,電源電動勢約為4 v,因線路故障,按通s時,燈l1和l2均不亮,用電壓表測得uab=0,ubc=0,ucd=4 v。由此可知斷路處為()a.燈l1b.燈l2c.變阻器d.不能確定答案 c解析 ucd=4 v,說明c與電源正極相通,燈l1、燈l2通路,而電壓都加在變阻器上,說明變阻器斷路,故選c。6.有三個電阻串聯(lián),如圖所示,電流表是完好的,合上開關s后,發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為零,在不拆開電路的前提下,通過電壓表測量各連接點的電壓值,可判斷故障原因,電壓表測量數(shù)據(jù)為uab=ucd=0,uac0,則該電路的故障原因可能

19、是()a.僅r1斷路b.僅r2斷路c.僅r3斷路d.r1、r2、r3均斷路答案 b解析 若僅r1斷路,則uab0,a錯誤;若僅r2斷路,則uab=ucd=0,uac0,且電流表的示數(shù)為零,b正確;若僅r3斷路,則ucd0,c錯誤;若r1、r2、r3均斷路,則uac=0,d錯誤。素養(yǎng)微點(1)斷路故障的判斷:用電壓表與電源并聯(lián),若有電壓,再逐段與電路并聯(lián),若電壓表示數(shù)等于電源電動勢,則該段電路斷路。(2)短路故障的判斷:用電壓表與電源并聯(lián),若有電壓,再逐段與電路并聯(lián),若電壓表示數(shù)為零,則該并聯(lián)段電路短路;若電壓表示數(shù)不為零,則該并聯(lián)段電路沒有短路或不完全短路?？键c四考點四閉合電路的功率及效率問題

20、閉合電路的功率及效率問題(師生共研師生共研)【典例3】 如圖所示,已知電源電動勢e=6 v,內阻r=1 ,保護電阻r0=0.5 。(1)當電阻箱r讀數(shù)為多少時,保護電阻r0消耗的電功率最大,并求這個最大值。(2)當電阻箱r讀數(shù)為多少時,電阻箱r消耗的功率pr最大,并求這個最大值。(3)求電源的最大輸出功率。(4)若電阻箱r的最大值為3 ,r0=5 ,當電阻箱r讀數(shù)為多少時,電阻箱r的功率最大,并求這個最大值。答案(1)08 w(2)1.5 6 w(3)9 w(4)3 w思維點撥 定值電阻中通過的電流有極值時對應的電功率有極值。求可變電阻消耗的電功率極值時,如果可變電阻是外電路唯一的電阻,則電源的最大輸出功率為可變電阻的電功率最大值;如果可變電阻不是外電路唯一的電阻,則把可變電阻之外的電阻看成是電源內阻的一部分,利用等效電源法求解。素養(yǎng)微點本題中電阻箱與保護電阻是串聯(lián)關系,把保護電阻和電源看成一個等效電源時,等效電源的電動勢不變,等效電源的內阻為r0+r。需要特別注意的是,如果電阻箱與保護電阻是并聯(lián)的,則等效電源的電動勢和內阻均不是這樣的求法(具體方法請參考章末“核心素養(yǎng)專項提升”之“等效電源模型”)?！緦c演練】 7.將一電源僅與一電阻箱連接成閉合回路,測得電阻箱所消耗功率p與電