教科版物理高考第一輪復(fù)習(xí)——閉合電路歐姆定律的應(yīng)用（學(xué)案）

1、.年 級(jí)高三學(xué) 科物理版 本教育科學(xué)版內(nèi)容標(biāo)題高三第一輪復(fù)習(xí)閉合電路歐姆定律的應(yīng)用問題一、教學(xué)內(nèi)容：高三第一輪復(fù)習(xí)：閉合電路歐姆定律的應(yīng)用問題二、學(xué)習(xí)目的：1、理解電功和電功率的概念，重點(diǎn)掌握在非純電阻電路中電功與電熱的計(jì)算方法。2、知道串并聯(lián)電路的特點(diǎn)及功率分配關(guān)系。3、掌握電表改裝原理并能純熟進(jìn)展相關(guān)的計(jì)算?？键c(diǎn)地位：電路的分析與計(jì)算、電功與電功率的計(jì)算問題是高考考察的重點(diǎn)內(nèi)容，也是每年高考的必考內(nèi)容，出題的形式主要是以選擇題、填空題形式出現(xiàn)，出題背景常與實(shí)際問題相結(jié)合，側(cè)重考察學(xué)生的分析、理解和計(jì)算才能，電學(xué)實(shí)驗(yàn)是歷年高考考察的重點(diǎn)，電表的改裝問題是電學(xué)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要組成部分，09年廣東

2、卷第10題、重慶卷第18題、2019年重慶卷第15題、寧夏卷第15題、2019年重慶卷第15題、海南卷第5題均是以選擇題形式考察了本知識(shí)點(diǎn)。一電功和電功率：1. 電功定義：導(dǎo)體中的自由電荷在電場力作用下定向挪動(dòng)，電場力做的功稱為電功。公式：意義：電功是電流做功的過程中電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的多少的量度。2. 焦耳定律：電流流過導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體上產(chǎn)生的熱量記為Q，那么焦耳定律適用于一切導(dǎo)體或用電器，但只能用來求其電熱。3. 電功和電熱的關(guān)系1在純電阻電路中，W=Q，此時(shí)，U=IR，故2在非純電阻電路中，W>Q，此時(shí)，故無意義，.4. 正確理解有關(guān)電功和電功率的幾個(gè)公式1W=IUt普遍適用于計(jì)算任

3、何一段電路上的電功。P=IU普遍適用于計(jì)算任何一段電路上消耗的電功率。2，只用于計(jì)算電熱。3對(duì)純電阻電路來說，由于電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以有關(guān)電功、電功率的所有公式和形式都適用，即4在非純電阻電路中，總電能中的一部分轉(zhuǎn)化為熱能，另一部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能，電熱仍用計(jì)算。這時(shí)，同理問題1：非純電阻電路的電功和電熱的計(jì)算：一直流電動(dòng)機(jī)線圈內(nèi)阻一定，用手握住轉(zhuǎn)軸使其不能轉(zhuǎn)動(dòng)，在線圈兩端加電壓為0.3V，電流為0.3A，松開轉(zhuǎn)軸，在線圈兩端加電壓為2V時(shí)，電流為0.8A，電動(dòng)機(jī)正常工作，求該電機(jī)正常工作時(shí)，輸入的電功率是多少？電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率是多少？解析：題目中的電動(dòng)機(jī)告訴了兩種工作狀態(tài)：第一種是卡住

4、轉(zhuǎn)軸，此時(shí)的電動(dòng)機(jī)看作純電阻用電器；第二種是松開轉(zhuǎn)軸時(shí)的非純電阻的用電器，而在這兩種情況下的功率求法不一樣. 由于電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其消耗的電功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故可視為純電阻電路，由歐姆定律得電動(dòng)機(jī)線圈內(nèi)阻： 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，消耗的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機(jī)械能，其輸入的電功率：電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率：小結(jié)：在非純電阻電路里，要注意區(qū)別電功和電熱，注意應(yīng)用能量守恒定律：a電熱；b電動(dòng)機(jī)消耗的電能也就是電流的功；c由能量守恒得W=Q+E，E為其他形式的能，這里是機(jī)械能；d對(duì)電動(dòng)機(jī)來說，輸入的功率，發(fā)熱的功率，輸出的功率，即機(jī)械功率。在非純電阻電路中，部分電路歐姆定律不再成立，所以電動(dòng)機(jī)兩端的電壓，電流，那么在求電

5、動(dòng)機(jī)的電壓U和電流I時(shí)，須根據(jù)串并聯(lián)電路的特點(diǎn)用迂回的方法求解。變式1：如下圖，有一個(gè)提升重物用的直流電動(dòng)機(jī)，電阻為r=0.6，電路中的固定電阻R10，電路兩端的電壓U=160V，理想電壓表的示數(shù)U=110V，那么通過電動(dòng)機(jī)的電流是多少，電動(dòng)機(jī)的輸入功率和輸出功率又各是多少？解析：由電路圖可知，電阻R與電動(dòng)機(jī)串聯(lián)，所以，電流相等，對(duì)電阻R根據(jù)歐姆定律得：電動(dòng)機(jī)的輸入功率P=； 電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率；所以電動(dòng)機(jī)的輸出功率變式2：某一用直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置，如下圖. 重物的質(zhì)量m=50kg，電源的電動(dòng)勢E110V，不計(jì)電源內(nèi)阻及各處的摩擦，當(dāng)電動(dòng)機(jī)以v=0.90m/s的恒定速度向上提升重物時(shí)，電路

6、中的電流強(qiáng)度I=5A，由此可知電動(dòng)機(jī)線圈的電阻R . 解析：這是直流電路中能量守恒與能量轉(zhuǎn)化問題，即總能量是守恒的，其中一部分用于提升重物，另一部分消耗在電動(dòng)機(jī)的電阻上。答案：4.4二串并聯(lián)電路的特點(diǎn)：1串聯(lián)電路的特點(diǎn)各處的電流強(qiáng)度相等：分壓原理：電路的總電阻：電路的兩端電壓：2并聯(lián)電路的特點(diǎn)各支路的電壓相等：分流原理：電路的總電阻：電路中的總電流：說明：n個(gè)一樣電阻r并聯(lián)，總電阻，兩個(gè)電阻并聯(lián)時(shí)，并聯(lián)電路的總電阻小于任一支路的電阻，并聯(lián)電路中僅某一支路電阻增大時(shí)，總電阻將增大，反之，假設(shè)僅某一電阻減小時(shí)，總電阻就減小，假設(shè)并聯(lián)電路中各支路電阻之和為定值時(shí)，當(dāng)各支路電阻相等時(shí)，并聯(lián)總電阻為最大

7、值。問題2：混聯(lián)電路的簡化與計(jì)算：如下圖為分壓器電路圖，電源電動(dòng)勢為E，內(nèi)電阻不計(jì)，滑動(dòng)變阻器總電阻為。閉合開關(guān)S后，負(fù)載電阻RL兩端的電壓U隨滑動(dòng)變阻器從a端至滑動(dòng)觸頭間的阻值變化而改變。當(dāng)負(fù)載電阻分別為和時(shí)，關(guān)于負(fù)載電阻兩端的電壓U隨變化的圖線大致接近以下圖中的哪條曲線，以下說法中正確的選項(xiàng)是 A. RL1大致接近曲線，RL2大致接近曲線B. RL1大致接近曲線，RL2大致接近曲線C. RL1大致接近曲線，RL2大致接近曲線D. RL1大致接近曲線，RL2大致接近曲線答案：C變式3：將如下圖的電路進(jìn)展等效變換S未接通。解析：假設(shè)電流從A流入，R1是干路，第1支路從C經(jīng)過R3到B，第2支路從

8、C經(jīng)R2到B，第3支路從C經(jīng)R4和R5到B，這3條支路并聯(lián)再與R1串聯(lián)，變換成如下圖的電路. 在變換過程中，我們可用切斷電路的方法認(rèn)識(shí)串、并聯(lián)關(guān)系：假設(shè)切斷R1，整個(gè)電路不通，說明它在干路上；假設(shè)切斷R4，那么R5隨之不通，而其他電路仍是通的，說明R4與R5是串聯(lián)，而與R2、R3是并聯(lián)的。變式4：如下圖，A、B、C、D是四個(gè)阻值一樣的小燈泡，接通電路后，四個(gè)燈的實(shí)際功率之比為= .解析：問題的關(guān)鍵是把A、B、C、D四個(gè)燈泡的連接形式搞清楚。顯而易見P、Q兩點(diǎn)的電勢相等，可合而為一，于是可見，D并聯(lián)于電源兩端，同時(shí)B與A并聯(lián)，且并聯(lián)后又與C串聯(lián)，如下圖，從而不難比較各個(gè)燈實(shí)際功率的大小，從電壓大

9、小關(guān)系看因四燈的電阻相等，由可知答案：1：1：4：9變式5：四個(gè)完全一樣的燈泡a、b、c、d接成的電路如下圖，當(dāng)M、N間加上一定電壓時(shí)，以下說法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是 A. c燈最亮B. d燈最暗C. a、b兩燈亮度一樣D. 通過d燈的電流是通過a燈電流的兩倍答案：B小結(jié)：電路圖簡化的原那么及方法：1原那么無電流的支路除去. 電勢相等的各點(diǎn)合并. 理想導(dǎo)線任意長短. 理想電流表可認(rèn)為短路、理想電壓表可認(rèn)為斷路電容器穩(wěn)定時(shí)可認(rèn)為斷路. 2方法電流分支法：先將各節(jié)點(diǎn)用字母標(biāo)上，斷定各支路元件的電流方向假設(shè)無電流可假設(shè)在總電路兩端加上電壓后斷定，按電流流向，自左到右將各元件結(jié)點(diǎn)、分支逐一畫出，加工整理即可。等

10、勢點(diǎn)排列法：標(biāo)出節(jié)點(diǎn)字母，判斷出各節(jié)點(diǎn)電勢的上下電路無電壓時(shí)可先假設(shè)加上電壓，將各節(jié)點(diǎn)按電勢上下自左到右排列，再將各節(jié)點(diǎn)間的支路畫出，然后加工整理即可。注意以上兩種方法常常結(jié)合使用. 在畫等效電路時(shí)，可將理想和先摘除，畫好后再安上。在分析電路構(gòu)造時(shí)也經(jīng)常用到對(duì)稱性分析問題。三電表的改裝原理：1. 將小量程電流表改裝成為電壓表有一電流表，內(nèi)阻為，滿偏電流為，要把它改裝成量程為的電壓表，那么應(yīng)串聯(lián)的電阻的計(jì)算如下：如下圖，電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度時(shí)它兩端的電壓為，所串聯(lián)的分壓電阻應(yīng)分擔(dān)的電壓為，據(jù)串聯(lián)電路的分壓關(guān)系，有，整理化簡后得令，n叫電壓擴(kuò)大倍數(shù)，即改裝后的電壓表的量程U與電流表的滿偏電壓之比

11、，那么由上式可知，只要知道了要擴(kuò)大的電壓倍數(shù)，就可以求出要串聯(lián)的電阻與電流表內(nèi)阻的關(guān)系。2、電流表改裝：1原理：給小量程電流表并聯(lián)一個(gè)分流電阻，就可以用來量度較大的電流，即擴(kuò)大了電流表的量程，如以下圖所示。2分流電阻的計(jì)算：由并聯(lián)電路的特點(diǎn)，解得：。電流擴(kuò)大量程的倍數(shù)，問題3：電表的改裝原理問題：假如兩個(gè)電流表的滿偏電流均為3mA，內(nèi)阻均為100，欲將其改裝成量程分別為3V和15V的電壓表，那么1分別串聯(lián)的電阻R1和R2有多大？2將改裝后的電壓表串聯(lián)后測電路中電阻的電壓時(shí)，指針的偏角有何關(guān)系，示數(shù)有何關(guān)系？假如并聯(lián)呢？解析：1改裝成3V電壓表時(shí)應(yīng)串聯(lián)的電阻改裝成15V電壓表時(shí)應(yīng)串聯(lián)的電阻2將兩只電壓表串聯(lián)后測電壓，即如下圖連接，因流過表頭的電流一