考物理-復(fù)習(xí)方案-第2講 閉合電路歐姆定律及其應(yīng)用

1、部分電路歐姆定律1內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比。2表達(dá)式：I。3適用范圍(1)金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電(對(duì)氣體導(dǎo)電不適用)。(2)純電阻電路(不含電動(dòng)機(jī)、電解槽等電路)。4導(dǎo)體的伏安特性曲線(xiàn)圖721(1)IU圖線(xiàn)：以I為縱軸、U為橫軸畫(huà)出導(dǎo)體上的電流隨電壓的變化曲線(xiàn)，如圖721所示。(2)比較電阻的大?。簣D線(xiàn)的斜率k，圖中R1>R2(填“>”“”“<”)。(3)線(xiàn)性元件：伏安特性曲線(xiàn)是直線(xiàn)的電學(xué)元件，適用歐姆定律。(4)非線(xiàn)性元件：伏安特性曲線(xiàn)為曲線(xiàn)的電學(xué)元件，不適用歐姆定律。1注意歐姆定律的“二同”(1)同體性：指I、U、R三個(gè)物理量必須對(duì)應(yīng)同一

2、段電路或同一段導(dǎo)體。(2)同時(shí)性：指U和I必須是導(dǎo)體上同一時(shí)刻的電壓和電流。2公式I的理解I是歐姆定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，表示通過(guò)導(dǎo)體的電流I與電壓U成正比，與電阻R成反比，常用于計(jì)算一部分電路加上一定電壓時(shí)產(chǎn)生的電流。此公式是電流的決定式，反映了電流I與電壓U和電阻R的因果關(guān)系。3對(duì)伏安特性曲線(xiàn)的理解圖722(1)圖線(xiàn)a、b表示線(xiàn)性元件。圖線(xiàn)c、d表示非線(xiàn)性元件。(2)圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)，斜率越大，電阻越小，故Ra<Rb(如圖722所示)。(3)圖線(xiàn)c的斜率增大，電阻減小，圖線(xiàn)d的斜率減小，電阻增大(如圖723所示)。圖723(注意：曲線(xiàn)上某點(diǎn)切線(xiàn)的斜率不是電阻的倒數(shù))(4)由于導(dǎo)體的

3、導(dǎo)電性能不同，所以不同的導(dǎo)體有不同的伏安特性曲線(xiàn)。(5)伏安特性曲線(xiàn)上每一點(diǎn)的電壓坐標(biāo)與電流坐標(biāo)的比值，對(duì)應(yīng)這一狀態(tài)下的電阻。(6)對(duì)線(xiàn)性元件：R；對(duì)非線(xiàn)性元件R，應(yīng)注意，線(xiàn)性元件不同狀態(tài)時(shí)比值不變，非線(xiàn)性元件不同狀態(tài)時(shí)比值不同。1.圖724所示是某導(dǎo)體的伏安特性IU圖線(xiàn)，圖中45°。下列說(shuō)法正確的是()圖724A通過(guò)導(dǎo)體的電流與其兩端的電壓成正比B此導(dǎo)體的電阻R2 CIU圖線(xiàn)的斜率表示電阻的倒數(shù)，所以Rcot 45°1.0 D在R兩端加6.0 V電壓時(shí)，每秒通過(guò)電阻截面的電荷量是3.0 C解析：選ABDIU圖為直線(xiàn)，I與U成正比，A正確；由圖可知導(dǎo)體電阻R2 ，B正確；在

4、IU圖上，兩坐標(biāo)軸標(biāo)度不同，Rcot 45°，C錯(cuò)；由歐姆定律知，D正確。串并聯(lián)電路電表的改裝1串并聯(lián)電路的比較串聯(lián)電路并聯(lián)電路電流電路中各處的電流強(qiáng)度相等，即II1I2In總電流等于各支路的電流之和，即II1I2In電壓總電路兩端的電壓等于各部分電路兩端電壓之和，即UU1U2Un電路中各支路兩端的電壓相等，即UU1U2Un電阻總電阻等于各個(gè)導(dǎo)體的電阻之和，即R總R1R2Rn總電阻的倒數(shù)等于各個(gè)導(dǎo)體的電阻的倒數(shù)之和，即分壓原理或分流原理由UIR可知，各個(gè)電阻兩端的電壓跟它的阻值成正比，即U1U2UnR1R2Rn由IU/R可知，通過(guò)各個(gè)電阻的電流跟它的阻值成反比，即I1I2In功率分配

5、由PI2R可知，各個(gè)電阻消耗的功率跟它的阻值成正比，即P1P2PnR1R2Rn由PU2/R可知，各個(gè)電阻消耗的功率跟它的阻值成反比，由P1P2Pn2.電表的改裝(1)小量程電流表(表頭)：工作原理：主要由磁場(chǎng)和放入其中可轉(zhuǎn)動(dòng)的線(xiàn)圈組成。當(dāng)線(xiàn)圈中有電流通過(guò)時(shí)，線(xiàn)圈在安培力作用下帶動(dòng)指針一起偏轉(zhuǎn)，電流越大，指針偏轉(zhuǎn)的角度越大，從表盤(pán)上可直接讀出電流值。三個(gè)參數(shù)：滿(mǎn)偏電流Ig，表頭內(nèi)阻Rg，滿(mǎn)偏電壓Ug，它們的關(guān)系：UgIgRg。(2)電壓表、電流表的改裝：改裝為電壓表改裝為大量程電流表原理串聯(lián)電阻分壓并聯(lián)電阻分流改裝原理圖分壓電阻或分流電阻UUgUR所以RRgIgRg(IIg)R所以RIgRg/(

6、IIg)改裝后電表內(nèi)阻RVRRg>RgRA<Rg(1)串聯(lián)電路的總電阻大于電路中任意一個(gè)電阻，電路中任意一個(gè)電阻變大時(shí)，總電阻變大。(2)并聯(lián)電路的總電阻小于電路中任意一個(gè)電阻，任意一個(gè)電阻變大時(shí)，總電阻變大。(3)無(wú)論電阻怎樣連接，每一段電路的總耗電功率P總等于各個(gè)電阻耗電功率之和。(4)當(dāng)n個(gè)等值電阻R0串聯(lián)或并聯(lián)時(shí)，R串nR0，R并R0。(5)對(duì)于如圖725所示的電路：滑片由ab滑動(dòng)的過(guò)程中，RAB由00，當(dāng)滑片滑至ab的中點(diǎn)時(shí)，RAB最大且等于。圖725(6)表頭、電壓表和電流表本質(zhì)都是電阻，改裝后的電壓表和電流表滿(mǎn)偏時(shí)，表頭的最大電流或加在表頭兩端的最大電壓仍為滿(mǎn)偏電流和

7、滿(mǎn)偏電壓，通過(guò)串聯(lián)電路中的串聯(lián)分壓和并聯(lián)電路中的并聯(lián)分流來(lái)提高電壓表的量程和電流表的量程。2.如圖726所示，電路兩端的電壓U保持不變，電阻R1、R2、R3消耗的電功率一樣大，則電阻之比R1R2R3是()圖726A111B411C144D122解析：選C根據(jù)串并聯(lián)電路的特點(diǎn)，U2U3，故R2R3，又I1I2I3，故I12I22I3，根據(jù)PI2R和P1P2P3得R1R2R3144。故C正確。電動(dòng)勢(shì)閉合電路歐姆定律1電動(dòng)勢(shì)(1)物理意義：反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)大小的物理量。(2)大?。涸跀?shù)值上等于非靜電力把1 C的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功，即E。(3)單位：伏特(V)，

8、1 V1 J/C。(4)決定因素：電源的電動(dòng)勢(shì)由電源本身的性質(zhì)決定，與外電路無(wú)關(guān)。2閉合電路(1)組成(2)在外電路中，沿電流方向電勢(shì)降低。3閉合電路的歐姆定律(1)內(nèi)容：閉合電路的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。(2)公式4路端電壓與負(fù)載的關(guān)系(1)一般情況：根據(jù)UIRR可知，當(dāng)R增大時(shí)，U增大。(2)特殊情況：外電路斷路時(shí)，R為無(wú)窮大，I0，UE。電源兩端短路時(shí)，R0，U0，I。5路端電壓跟電流的關(guān)系(1)關(guān)系式：UEIr。(2)用圖象表示如圖727所示。圖727圖象物理意義圖線(xiàn)與縱軸交點(diǎn)表示電動(dòng)勢(shì)圖線(xiàn)的斜率大小表示電源的內(nèi)電阻圖中U表示外電壓UUE圖中U表示內(nèi)電壓

9、圖線(xiàn)與橫軸交點(diǎn)表示短路電流圖線(xiàn)上每一點(diǎn)坐標(biāo)的乘積UI表示外電路消耗的功率圖線(xiàn)上每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的U、I比值表示外電阻1電動(dòng)勢(shì)與電壓的比較電壓電動(dòng)勢(shì)意義表示靜電力做功將電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能的本領(lǐng)表示非靜電力做功將其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的本領(lǐng)定義UAB，將單位電荷量的正電荷從導(dǎo)體一端移到另一端時(shí)，靜電力做的功E，將單位電荷量的正電荷從電源負(fù)極移到正極時(shí)，非靜電力做的功決定因素由電源及導(dǎo)體電阻、導(dǎo)體連接方法決定由電源本身決定，與其他因素?zé)o關(guān)測(cè)量方法將電壓表并聯(lián)在被測(cè)電路兩端將內(nèi)阻很大的電壓表并聯(lián)在電源兩端，且外電路斷開(kāi)伏安法測(cè)量聯(lián)系 電路閉合時(shí)EU內(nèi)U外外電路斷開(kāi)時(shí)U外E2.閉合電路的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題(1)

10、程序法：閉合電路中，由于局部電阻變化(或開(kāi)關(guān)的通斷)，引起各部分電壓、電流(或燈泡明暗)發(fā)生變化，分析此類(lèi)問(wèn)題的基本步驟是：由局部電阻變化判斷總電阻的變化；由I判斷總電流的變化；據(jù)UEIr判斷路端電壓的變化；由歐姆定律及串并聯(lián)電路特點(diǎn)判斷各部分電流、電壓變化。(2)極限法：即因變阻器滑片滑動(dòng)引起電路變化的問(wèn)題，可將變阻器的滑動(dòng)端分別滑至兩個(gè)極端去討論。(3)特殊值法：對(duì)于某些雙臂環(huán)路問(wèn)題，可以采取代入特殊值法判定，從而得出結(jié)論。(4)“串反并同”結(jié)論法：所謂“串反”，即某一電阻增大時(shí)，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。所謂“并同”，即某一電阻增大時(shí)，與它并

11、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。即：R3閉合電路中的幾個(gè)功率及電源的效率(1)電源的總功率：P總EIU外IU內(nèi)IP出P內(nèi)。若外電路是純電阻電路，則有P總I2(Rr)。(2)電源內(nèi)部消耗的功率：P內(nèi)I2rU內(nèi)IP總P出。(3)電源的輸出功率：P出UIEII2rP總P內(nèi)。若外電路是純電阻電路，則有P出I2R。由上式可以看出當(dāng)Rr時(shí)，電源的輸出功率最大為Pm。當(dāng)Rr時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來(lái)越小。當(dāng)Rr時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來(lái)越大。當(dāng)P出Pm時(shí)，每個(gè)輸出功率對(duì)應(yīng)兩個(gè)可能的外電阻R1和R2，且R1R2r2。P出與R的關(guān)系如圖728所示。圖7284電源的效率

12、15;100%×100%×100%×100%因此R越大，越大；當(dāng)Rr時(shí)，電源有最大輸出功率時(shí)，效率僅為50%。3.如圖729所示是一實(shí)驗(yàn)電路圖。在滑動(dòng)觸頭由a端滑向b端的過(guò)程中，下列表述正確的是()圖729A路端電壓變小B電流表的示數(shù)變大C電源內(nèi)阻消耗的功率變小D電路的總電阻變大解析：選A當(dāng)滑動(dòng)觸頭由a向b滑動(dòng)過(guò)程中，R1減小，R外減小，由I知I增大，U外EIr減小，電源內(nèi)阻消耗功率PI2r增大，通過(guò)R3的電流I3減小，故A對(duì)，B、C、D錯(cuò)。電路動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題命題分析電路的動(dòng)態(tài)變化是高考的熱點(diǎn)，常以選擇題的形式出現(xiàn)。例1 (2011·北京高考)如圖7210

13、所示電路，電源內(nèi)阻不可忽略。開(kāi)關(guān)S閉合后，在變阻器R0的滑動(dòng)端向下滑動(dòng)的過(guò)程中()圖7210A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)增大思維流程第一步：抓信息關(guān)鍵點(diǎn)關(guān)鍵點(diǎn)信息獲取(1)R0滑動(dòng)端下滑R0變小R外變小I增大(2)電源內(nèi)阻不可忽略由U外EIr知U外隨I變化第二步：找解題突破口已知R0減小可推得總電流I增大，進(jìn)而推知U外減小，從而引起局部電壓電流的變化。第三步：條理作答解析滑動(dòng)變阻器R0的滑片向下滑動(dòng)，R0接入電路的電阻變小，電路的總電阻變小，總電流變大，電源的內(nèi)電壓變大，外電壓變小，電壓表的示數(shù)變小

14、，R1兩端的電壓變大，R2兩端的電壓變小，電流表的示數(shù)變小，A項(xiàng)正確。答案A(1)程序法的基本思路是“局部整體局部”即R局R總I總U外(2)本題還可用前面介紹的“串反并同”法，極限法速解。變式訓(xùn)練1(2011·海南高考)如圖7211，E為內(nèi)阻不能忽略的電池，R1、R2、R3為定值電阻，S0、S為開(kāi)關(guān)，V與A分別為電壓表與電流表，初始時(shí)S0與S均閉合，現(xiàn)將S斷開(kāi)，則()圖7211AV讀數(shù)變大，A的讀數(shù)變小BV的讀數(shù)變大，A的讀數(shù)變大CV的讀數(shù)變小，A的讀數(shù)變小DV的讀數(shù)變小，A的讀數(shù)變大解析：選B當(dāng)S斷開(kāi)后，閉合電路的總電阻增加，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，總電流減小，故路端電壓UEIr

15、增加，即V的讀數(shù)變大；由于定值電阻R1兩端的電壓減小，故R3兩端的電壓增加，通過(guò)R3的電流增加，即A的讀數(shù)變大；選項(xiàng)B正確。閉合電路中的能量關(guān)系命題分析閉合電路中的各種功率的計(jì)算是高考的熱點(diǎn)，常以選擇題或計(jì)算題形式出現(xiàn)。例2如圖7212所示電路，已知E6 V，r4 ，R12 ，R2的變化范圍是010 。求：圖7212(1)電源的最大輸出功率。(2)R1上消耗的最大功率。(3)R2上消耗的最大功率。解析(1)當(dāng)R2R1r時(shí)，即R2rR12 時(shí)，電源的輸出功率最大Pm W2.25 W。(2)R1為定值電阻，當(dāng)通過(guò)的電流最大時(shí)，消耗的功率最大，此時(shí)R20IA1 AP1I2R112×2 W2

16、 W(3)R2為可變電阻，將R1和電源(E，r)等效為一新電源，則新電源的內(nèi)阻rrR16 則當(dāng)R2rR1r6 時(shí)，R2消耗的功率最大P2I2R21.5 W。答案(1)2.25 W(2)2 W(3)1.5 W求解閉合電路功率問(wèn)題的兩個(gè)常用方法：,(1)結(jié)論法：利用電源的輸出功率P出隨外電路電阻R變化的曲線(xiàn)分析。(2)等效法：找出等效電源，如分析變阻器R2消耗的功率何時(shí)最大時(shí)，把R1看成等效電源內(nèi)阻的一部分。互動(dòng)探究本例中若R2的變化范圍是04 ，則R2取何值時(shí)它消耗的功率最大？此時(shí)電源的效率為多少？解析：由于R2最大只有4 ，而小于R1r6 結(jié)合P出R曲線(xiàn)可知在04 內(nèi)，當(dāng)R24 時(shí)，R2消耗的

17、功率最大。此時(shí)電源的效率×100%×100%×100%60%。答案：4 60%含電容器電路的分析與計(jì)算命題分析含電容器電路的動(dòng)態(tài)分析是高考熱點(diǎn)之一，高考中常結(jié)合等效電路、閉合電路、歐姆定律等進(jìn)行考查，一般以選擇題或計(jì)題的形式呈現(xiàn)。例3(2012·杭州模擬)如圖7213所示，電源電動(dòng)勢(shì)E6 V，內(nèi)阻r1 ，電阻R12 ，R23 ，R37.5 ，電容器的電容C4 F。開(kāi)關(guān)S原來(lái)斷開(kāi)，現(xiàn)在合上開(kāi)關(guān)S到電路穩(wěn)定，試問(wèn)這一過(guò)程中通過(guò)電流表的電荷量是多少？圖7213解析S斷開(kāi)時(shí)的等效電路如圖甲所示，電容器C兩端電壓U為電阻R2兩端電壓U2，則U2R23 V。電容器C

18、的電荷量QCUCU21.2×105C。且a板帶正電，b板帶負(fù)電。S閉合時(shí)的等效電路如圖乙所示，電容器C兩端電壓U為電阻R1兩端電壓U1。有R外3 ，電阻R1中的電流I1·0.9 A，電阻R1兩端電壓U1I1R11.8 V，電容器C的電荷量QCUCU17.2×106 C。且a板帶負(fù)電，b板帶正電。通過(guò)電流表的電荷量QQQ1.92×105 C。答案1.92×105 C(1)簡(jiǎn)化電路時(shí)可以把電容器處電路作為斷路，簡(jiǎn)化電路時(shí)可以去掉，在求電荷量時(shí)在相應(yīng)位置補(bǔ)上。(2)電路穩(wěn)定后，與電容器同支路的電阻相當(dāng)于導(dǎo)線(xiàn)。(3)電路中電流、電壓的變化可能會(huì)引起電容

19、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(guò)與它連接的電路放電?？捎蒕UC計(jì)算電容器上電荷量的變化。(4)在含容電路中，當(dāng)電路發(fā)生變化時(shí)，除了要判斷和計(jì)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，判斷是否出現(xiàn)電容器先放電后反向充電的現(xiàn)象。變式訓(xùn)練2(2012·合肥質(zhì)檢)如圖7214所示，電源電動(dòng)勢(shì)為4 V，內(nèi)阻為1 ，電阻R13 ，R2R34 ，電流表的內(nèi)阻不計(jì)，閉合S，電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，電容器兩極板間電壓為()圖7214A0B2.3 VC3 V D3.2 V解析：選C由于電流表的內(nèi)阻不計(jì)，故電阻R2、R3被短路，根據(jù)閉合電路歐姆定律可得

20、I，解得I1 A，故電容器兩極板間電壓為UIR13 V，C正確。開(kāi)“芯”技法圖象法巧解非線(xiàn)性元件問(wèn)題由于非線(xiàn)性元件(如二極管、熱敏電阻、實(shí)際燈泡)的伏安特性曲線(xiàn)不是直線(xiàn)，在不同電壓(電流)下呈現(xiàn)的阻值不同；在閉合電路中求解非線(xiàn)性元件的電流、電壓及消耗的功率的方法如下：(1)交點(diǎn)法求非線(xiàn)性元件工作電壓和電流：非線(xiàn)性元件IU圖象與電源IU圖象交點(diǎn)就是非線(xiàn)性元件的工作點(diǎn)。此點(diǎn)的電壓即是該元件的工作電壓，又是閉合電路的端電壓；此點(diǎn)的電流既是元件的工作電流又是干路電流。(2)斜率法求非線(xiàn)性元件電阻的變化趨勢(shì)：非線(xiàn)性元件IU圖象上某點(diǎn)切線(xiàn)的斜率雖然不是電阻的倒數(shù)，但斜率的變化趨勢(shì)能正確反映非線(xiàn)性元件電阻的變化情況。斜率增大時(shí)，電阻減?。恍甭蕼p小時(shí)，電阻增大。(3)面積法求非線(xiàn)性元件消耗的功率：取非線(xiàn)性元件伏安特性曲線(xiàn)上任意一點(diǎn)(I1、U1)分別向I軸、U軸做垂線(xiàn)，則所得矩形