2013屆高考物理一輪復(fù)習(xí)講義 7.2 電動(dòng)勢 閉合電路的歐姆定律 新人教版

1、第2講電動(dòng)勢閉合電路的歐姆定律電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻(考綱要求)1.電動(dòng)勢物理意義：反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的本領(lǐng)大小的物理量2內(nèi)阻電源內(nèi)部也是由導(dǎo)體組成的，也有電阻r，叫做電源的內(nèi)阻，它是電源的另一重要參數(shù)溫馨提示 實(shí)物圖電路圖 實(shí)物圖電路圖閉合電路的歐姆定律(考綱要求)1閉合電路(1)組成(2)內(nèi)、外電壓的關(guān)系：EU外U內(nèi)2閉合電路的歐姆定律(1)內(nèi)容：閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比(2)公式(3)路端電壓與外電阻的關(guān)系負(fù)載R增大I減小U內(nèi)減小U外增大外電路斷路時(shí)(R無窮)，I0，U外E.負(fù)載R減小I增大U內(nèi)增大U外減小外電路短路時(shí)(R0)，I，U內(nèi)

2、E.圖721(4)UI關(guān)系圖：由UEIr可知，路端電壓隨著電路中電流的增大而減?。籙I關(guān)系圖線如圖721所示當(dāng)電路斷路即I0時(shí)，縱坐標(biāo)的截距為電動(dòng)勢當(dāng)外電路電壓為U0時(shí)，橫坐標(biāo)的截距為短路電流圖線的斜率的絕對值為電源的內(nèi)阻1(2011·紹興高三檢測)電源電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻為r，向可變電阻R供電，關(guān)于路端電壓說法正確的是()A因?yàn)殡娫措妱?dòng)勢不變，所以路端電壓也不變B因?yàn)閁IR，所以當(dāng)I增大時(shí)，路端電壓也增大C因?yàn)閁EIr，所以當(dāng)I增大時(shí)，路端電壓下降D若外電路斷開，則路端電壓為零答案C2(2012·江門高三檢測)在已接電源的閉合電路中，關(guān)于電源的電動(dòng)勢、內(nèi)電壓、外電壓的關(guān)系應(yīng)是

3、()A如果外電壓增大，則內(nèi)電壓增大，電源電動(dòng)勢也會隨之增大B如果外電壓減小，內(nèi)電阻不變，內(nèi)電壓也就不變，電源電動(dòng)勢也隨內(nèi)電壓減小C如果外電壓不變，則內(nèi)電壓減小時(shí)，電源電動(dòng)勢也隨內(nèi)電壓減小D如果外電壓增大，則內(nèi)電壓減小，電源電動(dòng)勢始終為二者之和，保持恒定解析由閉合電路歐姆定律知：EUUrUIr，可見電動(dòng)勢等于內(nèi)電壓和外電壓之和，電動(dòng)勢是不變的，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤答案D3一電池外電路斷開時(shí)的路端電壓為3 V，接上8 的負(fù)載電阻后路端電壓降為2.4 V，則可以判定電池的電動(dòng)勢E和內(nèi)電阻r為()AE2.4 V，r1 BE3 V，r2 CE2.4 V，r2 DE3 V，r1 答案B圖7224在如圖

4、722所示電路中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P向下移動(dòng)時(shí)，則()AA燈變亮、B燈變亮、C燈變亮BA燈變亮、B燈變亮、C燈變暗CA燈變亮、B燈變暗、C燈變暗DA燈變亮、B燈變暗、C燈變亮解析滑片P向下移動(dòng)，變阻器電阻減小，外電路總電阻減小，根據(jù)I知，電路電流增大，燈A兩端電壓UA增大而變亮，根據(jù)UEIr，路端電壓變小，UUAUB，所以UB減小，燈B電阻不變，所以燈B電流IB減小，燈B變暗干路電流IIBIC，因?yàn)镮增大、IB減小，所以IC增大，燈C應(yīng)變亮，選項(xiàng)D是正確的答案D5(2012·北京海淀期末)一個(gè)微型吸塵器的直流電動(dòng)機(jī)的額定電壓為U，額定電流為I，線圈電阻為R，將它接在電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻為

5、r的直流電源的兩極間，電動(dòng)機(jī)恰好能正常工作，則()A電動(dòng)機(jī)消耗的總功率為UIB電動(dòng)機(jī)消耗的熱功率為C電源的輸出功率為EID電源的效率為解析本題考查了恒定電流的有關(guān)知識電動(dòng)機(jī)不是純電阻，電動(dòng)機(jī)消耗的總功率為UI，A選項(xiàng)正確；電動(dòng)機(jī)消耗的熱功率為I2R，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；電源的輸出功率為UI，C選項(xiàng)錯(cuò)誤，電源的效率為，D選項(xiàng)錯(cuò)誤答案A考點(diǎn)一電路的動(dòng)態(tài)分析1電路的動(dòng)態(tài)分析問題：是指由于斷開或閉合開關(guān)、滑動(dòng)變阻器滑片的滑動(dòng)等造成電路結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，某處電路變化又引起其他電路的一系列變化；對它們的分析要熟練掌握閉合電路歐姆定律，部分電路歐姆定律，串、并聯(lián)電路中電壓和電流的關(guān)系2電路動(dòng)態(tài)分析的思路基本思想是“部

6、分整體部分”思維流程如下：3判定總電阻變化情況的規(guī)律(1)當(dāng)外電路的任何一個(gè)電阻增大(或減小)時(shí)，電路的總電阻一定增大(或減小)(2)若開關(guān)的通、斷使串聯(lián)的用電器增多時(shí)，電路的總電阻增大；若開關(guān)的通、斷使并聯(lián)的支路增多時(shí)，電路的總電阻減小圖723(3)在如圖723所示分壓電路中，滑動(dòng)變阻器可視為由兩段電阻構(gòu)成，其中一段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【典例1】 在如圖724所示的電路中，圖724當(dāng)滑動(dòng)變阻器R3的滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)時(shí)()A電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變小B電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變大C電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變大D電壓表示數(shù)變小

7、，電流表示數(shù)變小解析R3的滑動(dòng)觸頭向下滑動(dòng)，所以R3接入電路的阻值變大，導(dǎo)致并聯(lián)電路的阻值變大，電路的總電阻變大，干路電流變小；并聯(lián)電路的電阻變大，則并聯(lián)電路的分壓增大，即R2、R4串聯(lián)電路的電壓變大，所以流過這一支路的電流變大，由于干路電流變小，所以電流表的示數(shù)變??；因?yàn)镽2、R4串聯(lián)電路的電壓變大，使得R2兩端分壓變大，電壓表示數(shù)變大，本題答案為A.答案A電路動(dòng)態(tài)分析的一般步驟(1)明確局部電路變化時(shí)所引起的局部電路電阻的變化(2)根據(jù)局部電阻的變化，確定電路的外電阻R外總?cè)绾巫兓?3)根據(jù)閉合電路歐姆定律I總，確定電路的總電流如何變化(4)由U內(nèi)I總r確定電源的內(nèi)電壓如何變化(5)由U外

8、EU內(nèi)確定電源的外電壓如何變化(6)由部分電路歐姆定律確定干路上某定值電阻兩端的電壓如何變化(7)確定支路兩端的電壓如何變化以及通過各支路的電流如何變化【變式1】 圖725(2011·廣西聯(lián)考)如圖725所示，電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻分別為E、r，在滑動(dòng)變阻器的滑片P由a向b移動(dòng)的過程中，下列各物理量變化情況為()A電流表的讀數(shù)一直減小BR0的功率先減小后增大C電源輸出功率先增大后減小D電壓表的讀數(shù)先減小后增大解析滑動(dòng)變阻器滑片P由b向a端移動(dòng)過程中，bP和aP并聯(lián)，外電路總電阻先變大后變小，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電路總電流(電流表示數(shù))先減小后增大，A項(xiàng)錯(cuò)；根據(jù)電功率P0I2R0，可

9、知R0的功率先減小后增大，B項(xiàng)正確；當(dāng)外電路總電阻與電源內(nèi)阻相等時(shí)，輸出功率最大，但R0與電源內(nèi)阻r大小關(guān)系不能確定，故不能確定電源輸出功率的變化情況，C項(xiàng)錯(cuò)；電壓表所測為電源的路端電壓，路端電壓與外電阻變化趨勢一致，故D項(xiàng)錯(cuò)誤答案B考點(diǎn)二含電容器電路的分析與計(jì)算1電路的簡化：不分析電容器的充、放電過程時(shí)，把電容器處的電路視為斷路，簡化電路時(shí)可以去掉，求電荷量時(shí)再在相應(yīng)位置補(bǔ)上2電路穩(wěn)定時(shí)電容器的處理方法：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(dāng)于導(dǎo)線，即電阻不起降低電壓的作用，但電容器兩端可能出現(xiàn)電勢差3電壓變化帶來的電容器帶電荷量的變化：電路中電流、電壓的變化可能會引起電

10、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QC·U計(jì)算電容器上電荷量的變化【典例2】 如圖726所示的電路中，圖726電源電動(dòng)勢E3 V，內(nèi)電阻r1 ，定值電阻R13 ，R22 ，電容器的電容C100 F，則下列說法正確的是()A閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后電容器兩端的電壓為1.5 VB閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后電容器所帶電荷量為3.0×104 CC閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后電容器極板a所帶電荷量為3×104 CD先閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后斷開開關(guān)S，通過電阻R1的電荷量為3.0×104 C解析閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定

11、后電流I0.5 A，電容器兩端的電壓為UIR11.5 V，選項(xiàng)A正確；電路穩(wěn)定后電容器帶電荷量為QCU100×106×1.5 C1.5×104 C，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；先閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后斷開開關(guān)S，電容器C通過電阻R1放電，通過電阻R1的電荷量為1.5×104C，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案A【變式2】 在如圖727所示的圖727電路中，R1、R2、R3均為可變電阻當(dāng)開關(guān)S閉合后，兩平行金屬板M、N中有一帶電油滴正好處于靜止?fàn)顟B(tài)為使帶電油滴向上加速運(yùn)動(dòng)，可采取的措施是()A增大R1的阻值 B減小R2的阻值C減小R3的阻值 D增大M、N間距解析因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器R1與平行

12、板電容器串聯(lián)，故無論R1變大還是變小，電容器兩極板間的電壓都等于并聯(lián)部分可變電阻R3兩端電壓，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)滑動(dòng)變阻器R2減小時(shí)，電路的電阻變小，則電路的總電阻變小，電流變大，可變電阻R3的分壓變大，電容器兩極板間的電壓變大，所以電場力變大，油滴向上運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)B正確；當(dāng)減小可變電阻R3的阻值時(shí)，電路的電流也變大，因此內(nèi)電壓和R2的分壓變大，則可變電阻R3的分壓變小，所以電場力變小，油滴向下運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)增大極板間的距離時(shí)，由E，電場強(qiáng)度變小，故電場力變小，油滴向下運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案B考點(diǎn)三電源的功率及UI圖象的應(yīng)用(1)分析圖象問題時(shí)，一定要明確圖線的含義，即要確定兩坐標(biāo)軸表示的

13、物理意義(2)對閉合電路的UI圖象，圖線上每一點(diǎn)縱橫坐標(biāo)的乘積為電源的輸出功率；圖線上每一點(diǎn)縱橫坐標(biāo)的比值為此時(shí)外電路的電阻【典例3】 用標(biāo)有“6 V,3 W”的燈泡L1、“6 V,6 W”的燈泡L2與理想電壓表和理想電流表連接成如圖728甲所示的實(shí)驗(yàn)電路，其中電源電動(dòng)勢E9 V圖728乙是通過兩個(gè)燈泡的電流隨兩端電壓變化的曲線當(dāng)其中一個(gè)燈泡正常發(fā)光時(shí)() 甲乙圖728A電流表的示數(shù)為1 AB電壓表的示數(shù)約為6 VC電路輸出功率為4 WD電源內(nèi)阻為1 解析兩個(gè)燈泡串聯(lián)，所以電流相等L1的額定電流為I10.5 A，L2的額定電流為I21 A，所以只有L1正常發(fā)光，電路中電流為0.5 A，A項(xiàng)錯(cuò)誤

14、；從圖象中可以看出，電流為0.5 A時(shí)，兩燈的電壓分別為6 V和2 V，由串聯(lián)分壓原理知，L1兩端電壓為6 V，L2兩端電壓為2 V，電壓表示數(shù)為2 V，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電路中輸出功率為PUI(26)×0.5 W4 W，C項(xiàng)正確；電源內(nèi)阻r 2 ，D項(xiàng)錯(cuò)誤答案C圖729【變式3】 如圖729所示，直線A為電源a的路端電壓與電流的關(guān)系圖象；直線B為電源b的路端電壓與電流的關(guān)系圖象；直線C為一個(gè)電阻R的兩端電壓與電流的關(guān)系圖象如果將這個(gè)電阻R分別接到a、b兩電源上，那么有()AR接到a電源上，電源的效率較高BR接到b電源上，電源的輸出功率較大CR接到a電源上，電源的輸出功率較大，但電源效率較低

15、DR接到b電源上，電阻的發(fā)熱功率和電源的效率都較高解析由圖象判斷電源a的內(nèi)電阻大，在純電阻電路中電源效率×100%，內(nèi)電阻越大效率越低；電源的輸出功率PUI對應(yīng)圖線交點(diǎn)坐標(biāo)的乘積，只有C正確答案C4.解恒定電流電路問題的常見思維方法及電路設(shè)計(jì)技巧(1)程序思維法程序思維法是按照事物發(fā)展的一般規(guī)律流程進(jìn)行正向思維的一種方法處理直流電路動(dòng)態(tài)變化問題的基本思路是電路結(jié)構(gòu)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圖7210【典例1】 (2011·上海單科，12)如圖7210所示電路中，閉合電鍵S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P從最高端向下滑動(dòng)時(shí)，()A.電壓表V讀數(shù)先變

16、大后變小，電流表A讀數(shù)變大B.電壓表V讀數(shù)先變小后變大，電流表A讀數(shù)變小C.電壓表V讀數(shù)先變大后變小，電流表A讀數(shù)先變小后變大D.電壓表V讀數(shù)先變小后變大，電流表A讀數(shù)先變大后變小解析設(shè)P以上電阻為Rx，則變阻器在電路中的阻值R.當(dāng)Rx時(shí)，R最大P從最高端向下滑動(dòng)時(shí)，回路總電阻先增大，后減小當(dāng)P滑向中點(diǎn)的過程中P滑過中點(diǎn)后，RIU，R兩端電壓UR，并聯(lián)部分的電壓減小因Rx，Ix，所以IA增大，故A正確.答案A(2)極限思維法極限思維法是把某個(gè)物理量推向極端，即極大和極小或極限位置，并以此作出科學(xué)的推理分析，從而給出判斷或?qū)С鲆话憬Y(jié)論當(dāng)題目要求定性地判斷某一具體的物理量的變化情況或變化趨勢時(shí)，可

17、假設(shè)其他變量為極端的情況，從而就能較快地弄清該物理量的變化趨勢，達(dá)到研究的目的圖7211【典例2】 在圖7211所示的電路中，電源的電動(dòng)勢恒定，要想使燈泡L變暗，可以()增大R1的阻值減小R1的阻值增大R2的阻值減小R2的阻值A(chǔ).BCD解析因電容器具有“隔直通交”的特征，所以其電路可等效畫為右圖所示當(dāng)R2的阻值減小并趨于零時(shí)，L被短路，燈泡L變暗；當(dāng)R1的阻值增大并趨于無窮大時(shí)，可視為斷路，總電流趨于零時(shí)，燈泡L也變暗，所以選項(xiàng)正確答案C(3)等效思維法討論定值電阻消耗的功率時(shí)，一般直接利用公式PI2R或P進(jìn)行求極值討論可變電阻消耗的最大功率時(shí)可首先構(gòu)建等效電源，將其他串聯(lián)電路的電阻R0與電源

18、的內(nèi)阻r之和看作新的電源內(nèi)阻，再利用外電阻等于內(nèi)電阻時(shí)，電源輸出功率最大進(jìn)行分析【典例3】 如圖7212所示，圖7212R1為定值電阻，R2為可變電阻，E為電源電動(dòng)勢，r為電源內(nèi)電阻，以下說法中正確的是()A.當(dāng)R2R1r時(shí)，R2上獲得最大功率B.當(dāng)R2R1r時(shí)，R1上獲得最大功率C.當(dāng)R20時(shí)，R2上獲得最大功率D.當(dāng)R20時(shí)，電源的輸出功率最大解析在討論R2的電功率時(shí)，可將R1視為電源內(nèi)阻的一部分，即將原電路等效為外電阻R2與電動(dòng)勢E、內(nèi)阻為(R1r)的電源(等效電源)連成的閉合電路如右圖所示，R2的電功率是等效電源的輸出功率，顯然當(dāng)R2R1r時(shí)，R2獲得的電功率最大，選項(xiàng)A正確在討論R1

19、的電功率時(shí)，由I及P1I2R1可知，R20時(shí)，R1獲得的電功率最大；故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；在討論電源的輸出功率時(shí)，(R1R2)為外電阻，內(nèi)電阻r恒定，由于題目沒有給出R1和r的具體數(shù)值，所以當(dāng)R20時(shí)，電源輸出功率并不一定最大，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案A(4)最佳電路的設(shè)計(jì)與選擇技巧最佳電路指達(dá)到設(shè)計(jì)要求且耗能、耗材最少的安全電路此類問題的分析思路分兩步：先分清哪個(gè)電路的燈泡能正常發(fā)光，這里可以從電壓、電流、電功率三個(gè)量中任意挑選一個(gè)達(dá)到其額定值，其余兩個(gè)也將達(dá)到額定值確定了正常發(fā)光的電路后，再比較哪一個(gè)電路的實(shí)際功率小，可以用計(jì)算的方法比較，也可以用定性分析的方法比較【典例4】 額定電壓都是110 V，

20、額定功率PA100 W、PB40 W的電燈兩盞，若接入電壓是220 V的電路中，使兩盞電燈均能正常發(fā)光，且電路中消耗的電功率最小的電路是下圖中的()解析判斷電燈能否正常發(fā)光，就要判斷電燈兩端的電壓是否是額定電壓，或電流是否是額定電流由P和已知條件可知，RA<RB.對于A電路，由于RA<RB，所以UB>110 V，B燈被燒壞，兩燈不能正常發(fā)光對于B電路，由于RA<RB，A燈與變阻器并聯(lián)，并聯(lián)電阻更小于RB，所以UB>110 V，B燈被燒壞，兩燈不能正常發(fā)光對于C電路，B燈與變阻器并聯(lián)，并聯(lián)電阻可能等于RA，所以可能有UAUB110 V，兩燈可以正常發(fā)光對于D電路，若

21、變阻器的有效電阻等于A、B的并聯(lián)電阻，則UAUB110 V，兩燈可以正常發(fā)光比較C、D兩個(gè)電路，由于C電路中變阻器功率為(IAIB)×110 V，而D電路中變阻器功率為(IAIB)×110 V，所以C電路消耗的電功率最小答案C一、電路的動(dòng)態(tài)分析(高頻考查)圖72131(2010·上海單科，5)在圖7213所示的閉合電路中，當(dāng)滑片P向右移動(dòng)時(shí)，兩電表讀數(shù)的變化是()AA 變大，V 變大BA 變小，V 變大CA 變大，V 變小DA 變小，V 變小解析滑片P向右移動(dòng)，變阻器電阻變大，總電阻也變大，由閉合電路的歐姆定律可知，回路中電流減小，電流表示數(shù)減小，電源內(nèi)電壓減小，

22、R0兩端電壓減小，所以滑動(dòng)變阻器兩端電壓升高，電壓表示數(shù)變大，故B項(xiàng)正確答案B圖72142(2010·安徽理綜，18)如圖7214所示，M、N是平行板電容器的兩個(gè)極板，R0為定值電阻，R1、R2為可調(diào)電阻，用絕緣細(xì)線將質(zhì)量為m、帶正電的小球懸于電容器內(nèi)部閉合開關(guān)S，小球靜止時(shí)受到懸線的拉力為F.調(diào)節(jié)R1、R2，關(guān)于F的大小判斷正確的是()A保持R1不變，緩慢增大R2時(shí)，F(xiàn)將變大B保持R1不變，緩慢增大R2時(shí)，F(xiàn)將變小C保持R2不變，緩慢增大R1時(shí)，F(xiàn)將變大D保持R2不變，緩慢增大R1時(shí)，F(xiàn)將變小解析當(dāng)電路接通后，對小球受力分析：小球受重力、電場力和懸線的拉力F三個(gè)力的作用，其中重力為

23、恒力，當(dāng)電路穩(wěn)定后，R1中沒有電流，兩端等電勢，因此電容器兩極板電壓等于R0兩端電壓，當(dāng)R2不變，R1變化時(shí)，電容器兩極板電壓不變，板間電場強(qiáng)度不變，小球所受電場力不變，F(xiàn)不變，C、D兩項(xiàng)錯(cuò)若保持R1不變，緩慢增大R2，R0兩端電壓減小，電容器兩端電壓減小，內(nèi)部電場減弱，小球受電場力減小，F(xiàn)變小故A項(xiàng)錯(cuò)，B項(xiàng)正確答案B圖72153(2011·北京卷，17)如圖7215所示電路，電源內(nèi)阻不可忽略開關(guān)S閉合后，在變阻器R0的滑動(dòng)端向下滑動(dòng)的過程中()A電壓表與電流表的示數(shù)都減小B電壓表與電流表的示數(shù)都增大C電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小D電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大解析在電路中

24、，變阻器R0的滑動(dòng)端向下滑動(dòng)時(shí)，變阻器R0接入電路中的電阻變小，從而使整個(gè)電路中的外電阻變小，干路電流變大，內(nèi)阻r分得的電壓U內(nèi)Ir變大，U外變小，電壓表示數(shù)變小，由U1IR1知U1變大，因U外U1U2，故U2變小，由I2，知流過R2的電流變小，電流表示數(shù)變小選項(xiàng)A正確答案A4(2011·海南卷，2)如圖7216所示，E為內(nèi)阻不能忽略的電池，R1、R2、R3為定值電阻，S0、S為開關(guān)，與分別為電壓表和電流表初始時(shí)S0與S均閉合，現(xiàn)將S斷開，則()圖7216A.的讀數(shù)變大，的讀數(shù)變小B.的讀數(shù)變大，的讀數(shù)變大C.的讀數(shù)變小，的讀數(shù)變小D.的讀數(shù)變小，的讀數(shù)變大解析當(dāng)S斷開時(shí)，R2所在支路斷路，總電阻R變大，根據(jù)I知，干路電流I變小，根據(jù)UEIr知，路端電壓變