2022屆湖南人教版新課標(biāo)高中總復(fù)習(xí)（第1輪）物理（更新）課件

第3講閉合電路的歐姆定律一、電源

1．電源：電源是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置．在電源內(nèi)部是其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，在電源外電路，電場(chǎng)力做功，電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能．例如，干電池在電池內(nèi)部是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能．電源的作用：將正電荷經(jīng)電源內(nèi)部從負(fù)極移送到正極，維持兩極間的電壓．完成這一過程的力是非靜電力，它要克服電源內(nèi)部的靜電力(電場(chǎng)力)做功．

2．電動(dòng)勢(shì)E(1)概念：是表征電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量，其大小由電源本身的特性決定．同種電源兩極間電動(dòng)勢(shì)相同，不同種電源兩極間電動(dòng)勢(shì)不同．單位是伏特(V)．

(2)電動(dòng)勢(shì)數(shù)值上等于電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓(電源的開路電壓)；或者等于外電壓與內(nèi)電壓之和，E＝U1＋U2.如圖7-3-1所示．(3)從能量角度理解：電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電路中移動(dòng)單位電荷時(shí)，電源提供的電能．二、閉合電路歐姆定律

1．外電路和內(nèi)電路：閉合電路由兩部分組成，一部分是電源外部的電路，叫外電路；另一部分是電源內(nèi)部的電路叫內(nèi)電路

.2．內(nèi)容：閉合電路中的電流強(qiáng)度跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比．6．閉合電路的U－I圖象如圖7-3-5中a為電源的U－I圖象；b為外電阻的U－I圖象；兩者的交點(diǎn)坐標(biāo)表示該電阻接入電路時(shí)電路的總電流和路端電壓；該點(diǎn)和原點(diǎn)之間的矩形的面積表示輸出功率；a的斜率的絕對(duì)值表示電源內(nèi)阻大?。籦的斜率的絕對(duì)值表示外電阻的大??；當(dāng)兩個(gè)斜率相等時(shí)即內(nèi)、外電阻相等時(shí)圖中矩形面積最大，即輸出功率最大(可以看出當(dāng)時(shí)路端電壓是電動(dòng)勢(shì)的一半，電流是最大電流的一半)．

1．電動(dòng)勢(shì)與路端電壓?jiǎn)挝幌嗤?，它們有什么不同?/p>

解答：電動(dòng)勢(shì)與路端電壓的比較見下表.電動(dòng)勢(shì)E路端電壓U物理意義反映電源內(nèi)部非靜電力做功把其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的情況反映電路中電場(chǎng)力做功把電能轉(zhuǎn)化成為其他形式能量的情況定義式E＝W為電源的非靜電力把正電荷從電源內(nèi)由負(fù)極移到正極所做的功U＝W為電場(chǎng)力把正電荷從電源外部由正極移到負(fù)極所做的功電動(dòng)勢(shì)E路端電壓U量度式E＝IR＋I(xiàn)r＝U＋U′U＝IR測(cè)量運(yùn)用歐姆定律間接測(cè)量用伏特表測(cè)量決定因素只與電源的性質(zhì)有關(guān)與電源和電路中的用電器有關(guān)特殊情況當(dāng)電源開路時(shí)路端電壓U值等于電源電動(dòng)勢(shì)E

2.動(dòng)態(tài)電路的分析有哪些方法？解答：(1)電路局部變化引起電路的總電阻的變化規(guī)律①當(dāng)外電路的任何一個(gè)電阻增大(或減小)而其他電阻不變時(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)，總電阻增大；若開關(guān)的通斷使并聯(lián)的用電器增多時(shí)，總電阻減?。?2)根據(jù)歐姆定律及串、并聯(lián)電路的性質(zhì)，來分析電路中某一變化而引起的整個(gè)電路中各部分電學(xué)量的變化情況，常見方法如下：①程序法：基本思路是部分→整體→部分，無論電阻是串聯(lián)還是并聯(lián)，只要有一個(gè)電阻變大(或變小)，R總一定變大(或變小)，再由歐姆定律判斷知，I總和U端的變化情況，先確定串聯(lián)電路定值電阻兩端電壓，再根據(jù)U端＝U1＋U2＋…判定并聯(lián)電路的電壓，最后由部分電路歐姆定律判斷各部分物理量的變化情況．②此類題型還可用“并同串反”規(guī)律判斷．所謂“并同”，即某一電阻增大時(shí)，與它并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大；某一電阻減小，與它并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減?。^“串反”，即某一電阻增大時(shí)，與它串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓，電功率都將減小．要注意“并同串反”的規(guī)律僅作為一種解題技巧供參考．③極限法：因變阻器滑片滑動(dòng)引起電路變化的問題，可將變阻器的滑動(dòng)端分別滑至兩個(gè)極端去討論．④特殊值法：對(duì)于某些雙臂環(huán)路問題，可以代入特殊值去判定，從而找出結(jié)論．

3．電路中有關(guān)電容器的計(jì)算．解答：(1)電容器跟與它并聯(lián)的用電器的電壓相等．

(2)在計(jì)算出電容器的帶電量后，必須同時(shí)判定兩板的極性，并標(biāo)在圖上．

(3)在充放電時(shí)，電容器兩根引線上的電流方向總是相同的，所以要根據(jù)正極板電荷變化情況來判斷電流方向．(4)如果變化前后極板帶電的電性相同，那么通過每根引線的電荷量等于始末狀態(tài)電容器電荷量的差；如果變化前后極板帶電的電性改變，那么通過每根引線的電荷量等于始末狀態(tài)電容器電荷量之和．4．怎樣解答電路故障問題？解答：(1)常見的故障現(xiàn)象斷路：是指電路兩點(diǎn)間(或用電器兩端)的電阻無窮大，此時(shí)無電流通過，若電源正常時(shí)，即用電壓表兩端并聯(lián)在這段電路(或用電器)上，指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則該段電路斷路，如電路中只有該一處斷路，整個(gè)電路的電勢(shì)全部降落在該處，其他各處均無電勢(shì)降落(即電壓表不偏轉(zhuǎn))．

短路：是指電路兩點(diǎn)間(或用電器兩端)的電阻趨于零，此時(shí)電路兩點(diǎn)間無電勢(shì)降落，用電器實(shí)際功率為零(即用電器不工作或燈不亮，但電源易被燒壞)．

(2)檢查電路故障的常用方法電壓表檢查法：當(dāng)電路中接有電源時(shí)，可以用電壓表測(cè)量各部分電路上的電壓，通過對(duì)測(cè)量電壓值的分析，就可以確定故障．在用電壓表檢查時(shí)，一定要注意電壓表的極性正確和量程符合要求．

電流表檢查法：當(dāng)電路中接有電源時(shí)，可以用電流表測(cè)量各部分電路上的電流，通過對(duì)測(cè)量電流值的分析，就可以確定故障．在用電流表檢查時(shí)，一定要注意電流表的極性正確和量程符合要求．歐姆表檢查法：當(dāng)電路中斷開電源后，可以利用歐姆表測(cè)量各部分電路的電阻，通過對(duì)測(cè)量電阻值的分析，就可以確定故障．在用歐姆表檢查時(shí)，一定要注意切斷電源．

假設(shè)法：已知電路發(fā)生某種故障，尋找故障發(fā)生的位置時(shí)，可將整個(gè)電路劃分為若干部分；然后逐一假設(shè)某部分電路發(fā)生故障，運(yùn)用歐姆定律進(jìn)行正向推理，推理結(jié)果若與題述物理現(xiàn)象不符合，則故障不是發(fā)生在這部分電路；若推理結(jié)果與題述物理現(xiàn)象符合，則故障可能發(fā)生在這部分電路，直到找出發(fā)生故障的全部可能為止，亦稱排除法．(3)常見故障電路問題的分類解析①給定可能故障現(xiàn)象，確定檢查方法②給定測(cè)量值，分析推斷故障③根據(jù)觀察現(xiàn)象，分析推斷故障④根據(jù)故障，分析推斷可能觀察到的現(xiàn)象

1．電路的動(dòng)態(tài)分析例1：如圖7-3-7所示電路中，當(dāng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向下端移動(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，電流表示數(shù)變小

解析：當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向下移動(dòng)時(shí)，電路的阻值變大，電路的總電阻變大，則總電流I變小，由U＝E－Ir知：路端電壓變大，所以電壓表讀數(shù)變大，再由總電流變小，知電阻R2分壓U2減小，而外電路總電壓U變大，則R1所分電壓變大，流過R1的電流變大，再結(jié)合總電流變小，則電流表的讀數(shù)變?。鸢福篈

方法點(diǎn)撥：(1)從“電阻的變化”出發(fā)，分析路徑是：從局部到整體，最后又回到局部．

(2)串聯(lián)抓住電流，向下發(fā)展；并聯(lián)抓住電壓，向旁邊發(fā)展．

(3)分析變化的要抓住“不變的”進(jìn)行過渡．

變式訓(xùn)練1：在某控制電路中，需要連成如圖7-3-8所示的電路，主要由電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r的電源與定值電阻R1、R2及電位器(滑動(dòng)變阻器)R連接而成，L1、L2是紅綠兩個(gè)指示燈，當(dāng)電位器的觸頭由弧形碳膜的中點(diǎn)逆時(shí)針滑向a端時(shí)，下列說法中正確的是()A．L1、L2兩個(gè)指示燈都變亮

B．L1、L2兩個(gè)指示燈都變暗

C．L1變亮，L2變暗

D．L1變暗，L2變亮

解析：L1、L2與R均并聯(lián)，根據(jù)“并同串反”，由于R減小，故流經(jīng)L1、L2的電流均減小，所以L1、L2均變暗．答案：B2．閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系例2：如圖7-3-9所示電路，已知E＝6V，r＝4Ω，R1＝2Ω，R2的變化范圍是0～10Ω.求：

(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．

方法點(diǎn)撥：(1)當(dāng)R1＋R2＝r時(shí)，輸出功率最大．

(2)R1是固定電阻，注意不要照搬上述方法．

(3)R2是可變電阻，可把R1＋r看成內(nèi)阻，當(dāng)R2＝R1＋r時(shí)，R2功率最大．

變式訓(xùn)練2：如圖7-3-10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＝40cm.電源電動(dòng)勢(shì)E＝24V，內(nèi)電阻r＝1Ω，電阻R＝15Ω.閉合開關(guān)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＝4m/s豎直向上射入板間．若小球帶電量為q＝1×10－2C，質(zhì)量為m＝2×10－2kg，不考慮空氣阻力．那么，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為多大時(shí)，小球恰能到達(dá)A板？此時(shí)，電源的輸出功率是多大？(取g＝10m/s2)

3．電路的分析和計(jì)算例3：(2009·上海)如圖7-3-11所示電路中，R1＝12Ω，R2＝6Ω，滑動(dòng)變阻器R3上標(biāo)有“20Ω，2A”字樣，理想電壓表的量程有0～3V和0～15V兩擋，理想電流表的量程有0～0.6A和0～3A兩擋．閉合電鍵S，將滑片P從最左端向右移動(dòng)到某位置時(shí)，電壓表、電流表示數(shù)分別為2.5V和0.3A；繼續(xù)向右移動(dòng)滑片P到另一位置，電壓表指針指在滿偏的1/3，電流表指針指在滿偏的1/4，則此時(shí)電流表示數(shù)為_______A，該電源的電動(dòng)勢(shì)為________V.

方法點(diǎn)撥：分清電路結(jié)構(gòu)是解題的關(guān)鍵，再利用串、并聯(lián)電路的規(guī)律和閉合電路歐姆定律求解．答案:0.15,7.5

變式訓(xùn)練3：在圖7-3-12甲所示電路中，R1、R2均為定值電阻，且R1＝100Ω，R2的阻值未知，R3是一滑動(dòng)變阻器，當(dāng)其滑鍵從最左端滑至最右端的過程中，測(cè)得電源的端電壓隨電流I的變化圖線如圖7-3-12乙．其中圖線上的A、B兩點(diǎn)是滑鍵在變阻器的兩個(gè)不同端點(diǎn)時(shí)分別得到的．求：(1)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻；(2)定值電阻R2的阻值；(3)滑動(dòng)變阻器R3的最大值．

4．常見的電路故障問題

根據(jù)觀察現(xiàn)象，分析推斷故障例4：如圖7-3-13所示的電路中，閉合電鍵，燈L1、L2正常發(fā)光，由于電路出現(xiàn)故障，突然發(fā)現(xiàn)燈L1變亮，燈L2變暗，電流表的讀數(shù)變小，根據(jù)分析，發(fā)生的故障可能是(

)A．R1斷路B．R2斷路

C．R3短路D．R4短路

解析：當(dāng)R1斷路時(shí)，總電阻增大，所以通過電源的總電流減小，燈L2變暗，電流表的讀數(shù)變小，而路端電壓增大，所以L1兩端電壓增大，燈L1變亮，所以A選項(xiàng)正確．當(dāng)R2斷路時(shí)，總電阻增大，所以通過電源的總電流減小，燈L1變暗，而路端電壓增大，所以L2兩端電壓增大，燈L2變亮，所以B選項(xiàng)不正確．當(dāng)R3短路時(shí)，總電阻減小，所以通過電源的總電流增大，燈L1變亮，而路端電壓減小，所以L2兩端電壓減小，燈L2變暗，因?yàn)榭傠娏髟黾?，而通過L2的電流減小，電流表的讀數(shù)變大，所以C選項(xiàng)不正確．

當(dāng)R4短路時(shí)，總電阻減小，所以通過電源的總電流增大，燈L1變亮，而路端電壓減小，所以L2兩端電壓減小，燈L2變暗，因?yàn)榭傠娏髟黾?，而通過L2的電流減小，電流表的讀數(shù)變大，所以D選項(xiàng)不正確．答案：A

方法點(diǎn)撥：電路出現(xiàn)的故障有兩個(gè)原因：①短路；②斷路(包括接線斷路或者接觸不良、電器損壞等情況)．一般檢測(cè)故障用電壓表：

(1)如果電壓表示數(shù)為零，說明電壓表上無電流通過，則可能電壓表并聯(lián)路段之外有斷路，且并聯(lián)路段內(nèi)有短路．

(2)如果電壓表有示數(shù)，說明電壓表上有電流通過，則在并聯(lián)路段之外無斷路，或并聯(lián)路段內(nèi)無短路．

變式訓(xùn)練4：如圖7-3-14所示，由于某一電阻斷路，致使電壓表和電流表的示數(shù)均比該電阻未斷時(shí)要大，則這個(gè)斷路的電阻可能是()A．R1B．R2C．R3D．R4

解析：此類問題的常規(guī)解法是逐個(gè)分析進(jìn)行判斷．若R1斷路→R總變大→I總變小→U端變大→I2變大，即電流表示數(shù)變大，U端變大，I4變大→U4變大，所以選項(xiàng)A正確．若R2斷路，電流表示數(shù)為零，則B錯(cuò)．