（北京專用）高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十章 恒定電流 第2講 閉合電路歐姆定律課件

第2講閉合電路歐姆定律知識(shí)梳理

一、電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻1.電動(dòng)勢(shì)(1)電源:電源是通過非靜電力做功把①其他形式

的能轉(zhuǎn)化成②

電勢(shì)能

的裝置。(2)電動(dòng)勢(shì):非靜電力搬運(yùn)電荷所做的功與搬運(yùn)的電荷量的比值,E=③

,單位:V。(3)電動(dòng)勢(shì)的物理含義:電動(dòng)勢(shì)表示電源④把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電勢(shì)能

本領(lǐng)的大小,在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓。2.內(nèi)阻:電源內(nèi)部的電路叫⑤內(nèi)電路

,其也有電阻r,叫做電源的⑥

內(nèi)電阻

,它是電源的另一重要參數(shù)。二、閉合電路及其歐姆定律1.閉合電路(1)組成

(2)內(nèi)、外電壓的關(guān)系:E=①

U外+U內(nèi)

。2.閉合電路歐姆定律(1)內(nèi)容:閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成②正比

,跟內(nèi)、外電

路的電阻之和成③反比

。(2)公式

(3)路端電壓與外電阻的關(guān)系a.負(fù)載R增大→I減小→U內(nèi)④減小

→U外⑤增大

,外電路斷路時(shí)(R

→無窮),I=0,U外=E。b.負(fù)載R減小→I增大→U內(nèi)⑥增大

→U外⑦減小

,外電路短路時(shí)

(R=0),I=

,U內(nèi)=E。(4)U-I關(guān)系圖:由U=E-Ir可知,路端電壓隨著電路中電流的增大而減小:U-I關(guān)系圖線如圖所示。

a.當(dāng)電路斷路即I=0時(shí),縱軸的截距為⑧電動(dòng)勢(shì)

。b.當(dāng)外電路電壓為U=0時(shí),橫軸的截距為⑨短路電流

。c.圖線的斜率的絕對(duì)值為電源的⑩內(nèi)電阻

。

1.有關(guān)電壓與電動(dòng)勢(shì)的說法中正確的是

()A.電壓與電動(dòng)勢(shì)的單位都是伏特,所以電動(dòng)勢(shì)與電壓是同一物理量的不

同叫法B.電動(dòng)勢(shì)就是電源兩極間的電壓C.電動(dòng)勢(shì)公式E=

中的W與電壓U=

中的W是一樣的,都是靜電力做的功D.電動(dòng)勢(shì)是反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)強(qiáng)弱的物理量D答案

D電壓和電動(dòng)勢(shì)的單位雖然相同,但它們表示的意義不同,電壓

是表示靜電力做功,將電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的本領(lǐng)大小的物理量;而

電動(dòng)勢(shì)則表示電源把其他形式能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能本領(lǐng)大小的物理量,故電

壓和電動(dòng)勢(shì)是兩個(gè)不同的物理量,A、B錯(cuò),D正確;電動(dòng)勢(shì)E=

中的W是非靜電力做功,電壓U=

中的W是靜電力做功,C錯(cuò)。2.飛行器在太空飛行,主要靠太陽能電池提供能量。若一太陽能電池板,

測(cè)得它的開路電壓為800mV,短路電流為40mA。若將該電池板與一阻

值為20Ω的電阻器連成一閉合電路,則它的路端電壓是

()A.0.10VB.0.20VC.0.30VD.0.40V答案

D電源的開路電壓等于電源電動(dòng)勢(shì),所以電動(dòng)勢(shì)E=800mV。

由閉合電路歐姆定律得短路電流I短=

,所以電源內(nèi)阻r=

=

Ω=20Ω,該電源與20Ω的電阻連成閉合電路時(shí),電路中電流I=

=

mA=20mA,所以路端電壓U=IR=400mV=0.40V,D項(xiàng)正確。D深化拓展考點(diǎn)一電路的動(dòng)態(tài)分析考點(diǎn)二電路中的功率及效率考點(diǎn)三電源和電阻的U-I圖像的比較考點(diǎn)四含電容器電路的分析考點(diǎn)五電路故障檢測(cè)深化拓展考點(diǎn)一電路的動(dòng)態(tài)分析1.程序法:基本思路是“部分→整體→部分”,無論電阻間是串聯(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

知I總和U端的變化情況,先確定串聯(lián)在干路中定值電阻兩端的電壓,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知各

部分物理量的變化情況。2.“并同串反”法: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;某一電阻減小時(shí),與它并聯(lián)的

電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小。所謂“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;某

一電阻減小時(shí),與它串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增

大。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。

1-1如圖所示的電路中,電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)電阻為r,L為小燈泡(其燈絲

電阻可以視為不變),R1和R2為定值電阻,R3為光敏電阻,其阻值的大小

隨照射光強(qiáng)度的增強(qiáng)而減小。閉合開關(guān)S后,將照射光強(qiáng)度增強(qiáng),則

()

DA.電路的路端電壓將增大B.燈泡L將變暗C.R2兩端的電壓將增大D.R1兩端的電壓將增大答案

D光強(qiáng)度增加,R3減小,電路中的總電阻減小,總電流I增加,內(nèi)電

壓增大,路端電壓U減小,A錯(cuò)誤。由UR1=IR1知R1兩端電壓增大,D正確。

由UR2=U-UR1得R2兩端電壓減小,通過R2的電流減小,則通過L的電流增

加,燈泡L變亮,B、C錯(cuò)誤。1-2

(2011北京理綜,17,6分)如圖所示電路,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A答案

A在變阻器R0的滑動(dòng)端向下滑動(dòng)過程中,其連入電路的有效電

阻減小,則R總減小,由I=

可知I增大,由U內(nèi)=Ir可知U內(nèi)增大,由E=U內(nèi)+U外可知U外減小,故電壓表示數(shù)減小。由U1=IR1可知

增大,由U外=

+U并可知U并減小,由I2=

可知電流表示數(shù)變小,故A正確?？键c(diǎn)二電路中的功率及效率1.電源的功率(1)電源的總功率①任意電路:P總=EI=U外I+U內(nèi)I=P出+P內(nèi)。②純電阻電路:P總=I2(R+r)=

。(2)電源內(nèi)部消耗的功率:P內(nèi)=I2r=U內(nèi)I=P總-P出。(3)電源的輸出功率:①任意電路:P出=UI=EI-I2r=P總-P內(nèi)。②純電阻電路:P出=I2R=

=

輸出功率隨R的變化關(guān)系:a.當(dāng)R=r時(shí),電源的輸出功率最大,為Pm=

。b.當(dāng)R>r時(shí),隨著R的增大,輸出功率越來越小。c.當(dāng)R<r時(shí),隨著R的增大,輸出功率越來越大。d.P出<Pm時(shí),每個(gè)輸出功率對(duì)應(yīng)兩個(gè)不同的外電阻R1和R2,且滿足R1R2=r

2。e.P出與R的關(guān)系如圖:

2.討論、分析電阻消耗功率大小的方法(1)定值電阻:求解定值電阻消耗的最大功率時(shí),根據(jù)P=I2R可知,電流最

大時(shí)消耗功率最大。(2)可變電阻:求解可變電阻消耗的最大功率時(shí),不能套用上述方法,因?yàn)?/p>

電流隨電阻的變化而變化,此時(shí),可以利用電源的輸出功率與外電阻的

關(guān)系進(jìn)行求解。也可采用等效電源法將用電器獲得最大功率問題轉(zhuǎn)化

為等效電源輸出最大功率問題。3.電源的效率η=

×100%=

×100%=

×100%=

×100%,因此當(dāng)R增大時(shí),效率η提高,當(dāng)R=r,即電源有最大輸出功率時(shí),效率僅為50%。η-R圖像如圖所

示。

2-1(多選)直流電路如圖所示,在滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí),電源

的

()A.總功率一定減小B.效率一定增大C.內(nèi)部損耗功率一定減小D.輸出功率一定先增大后減小ABC答案

ABC滑片P向右移動(dòng)時(shí)外電路電阻R外增大,由閉合電路歐姆定

律知總電流減小,由P總=EI可得P總減小,故選項(xiàng)A正確。根據(jù)η=

=

可知選項(xiàng)B正確。由P損=I2r可知,選項(xiàng)C正確。如圖為P輸-R外圖像,因不知道R外的初始值與r的關(guān)系,所以無法判斷P輸?shù)淖兓闆r,選項(xiàng)D

錯(cuò)誤。

2-2如圖所示,已知電源電動(dòng)勢(shì)E=5V,內(nèi)阻r=2Ω,定值電阻R1=0.5Ω,滑

動(dòng)變阻器R2的阻值范圍為0~10Ω。求:

(1)當(dāng)滑動(dòng)變阻器R2接入電路的阻值為多大時(shí),電阻R1消耗的功率最大,

最大功率是多少。(2)當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為多大時(shí),滑動(dòng)變阻器消耗的功率最

大,最大功率是多少。(3)當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為多大時(shí),電源的輸出功率最大,最大功率是多少。答案見解析解析(1)定值電阻R1消耗的電功率為P1=I2R1=

,可見當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為0時(shí),R1消耗的功率最大,最大功率為P1m=

=2W。(2)將定值電阻R1看做電源內(nèi)阻的一部分,則電源的等效內(nèi)阻r'=R1+r=2.5

Ω,故當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R2=r'=2.5Ω時(shí),滑動(dòng)變阻器消耗的功

率最大,最大功率為P2m=

=2.5W。(3)由電源的輸出功率與外電阻的關(guān)系可知,當(dāng)R1+R″2=r,即R″2=r-R1=(2

-0.5)Ω=1.5Ω時(shí),電源有最大輸出功率,最大輸出功率為P出m=

=3.125W?？键c(diǎn)三電源和電阻的U-I圖像的比較

圖像物理意義注意問題電阻的U-I圖像

反映I跟U的正比關(guān)系圖線的斜率表示導(dǎo)體的電阻,斜率越大,電阻

越大電源的U-I圖像

表示電源的輸出特性,縱軸截距為電源電動(dòng)勢(shì),橫軸截距為短路電流圖線斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻(注意縱坐

標(biāo)數(shù)值在坐標(biāo)原點(diǎn)是否從零值開始)3-1如圖所示,直線A為電源的U-I圖線,曲線B為小燈泡的U-I圖線,用該

電源和小燈泡組成閉合電路時(shí),電源的輸出功率和電源的總功率分別是

()A.4W、8W

B.2W、4WC.2W、3W

D.4W、6WD答案

D由電源的U-I圖線可知E=3V,由兩圖線交點(diǎn)知,該電源和小燈

泡組成閉合電路時(shí),電流I=2A,路端電壓U=2V,電源的輸出功率P出=UI=

4W,總功率P總=IE=6W,故D項(xiàng)正確。3-2如圖所示,直線A是電源的路端電壓和電流的關(guān)系圖線,直線B、C

分別是電阻R1、R2兩端的電壓與通過的電流的關(guān)系圖線,若將這兩個(gè)電

阻分別接到該電源上,則

()A.R1接在電源上時(shí),電源的效率高B.R2接在電源上時(shí),電源的效率高C.R1接在電源上時(shí),電源的輸出功率大D.電源的輸出功率一樣大A答案

A電源的效率η=

=

=

=

,由于R1>R2,故R1接在電源上時(shí),電源的效率高,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;將電阻接在電源上,電阻的

U-I圖線與電源的路端電壓和電流的關(guān)系圖線的交點(diǎn),表示將這個(gè)電阻

接到此電源上的輸出電壓和電流,從圖像中可看出電流的數(shù)值,由于B、

C圖線的斜率等于電阻的阻值,由圖像可知,R2與電源的內(nèi)阻相等,所以電

源接R2時(shí)比接R1時(shí)輸出功率大,故C、D錯(cuò)。考點(diǎn)四含電容器電路的分析1.電路穩(wěn)定后,由于電容器所在支路無電流通過,所以在此支路中的電阻上無電壓降,因此電容器兩極板間的電壓就等于該支路兩端的電壓。2.當(dāng)電容器和電阻并聯(lián)后接入電路時(shí),電容器兩極板間的電壓與其并聯(lián)

電阻兩端的電壓相等。3.電路的電流、電壓變化時(shí),將會(huì)引起電容器的充(放)電。如果電容器

兩端電壓升高,電容器將充電;如果電壓降低,電容器將通過與它連接的

電路放電。

4-1如圖所示,電路中R1、R2均為可變電阻,電源內(nèi)阻不能忽略,平行板

電容器C的極板水平放置。閉合開關(guān)S,電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí),帶電油滴懸浮

在兩板之間靜止不動(dòng)。如果僅改變下列某一個(gè)條件,油滴仍能靜止不動(dòng)

的是

()

A.增大R1的阻值B.增大R2的阻值C.增大兩板間的距離D.斷開開關(guān)SB答案

B設(shè)油滴質(zhì)量為m,帶電荷量為q,兩板間距離為d,當(dāng)其靜止時(shí),

有

q=

q=mg;由題圖知,增大R1,由閉合電路歐姆定律有I=

知I減小,Ir=U內(nèi)減小,UR1=E-Ir增大,油滴將向上加速運(yùn)動(dòng);增大R2,油滴受力不

變,仍保持靜止;由E=

知,增大d,U不變時(shí),E減小,油滴將向下加速運(yùn)動(dòng);斷開開關(guān)S,電容器將通過R1、R2放電,兩板間場(chǎng)強(qiáng)變小,油滴將向下加速

運(yùn)動(dòng)。故只有B項(xiàng)正確。4-2(多選)如圖所示的電路中,電源電動(dòng)勢(shì)E=3V,內(nèi)電阻r=1Ω,定值電

阻R1=3Ω,R2=2Ω,電容器的電容C=100μF,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1.5VB.閉合開關(guān)S,電路穩(wěn)定后電容器所帶電荷量為3.0×10-4CC.閉合開關(guān)S,電路穩(wěn)定后電容器極板a所帶電荷量為1.5×10-4CD.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3.0×10-4CAC答案

AC閉合開關(guān)S,電路穩(wěn)定后電流I=

=0.5A,電容器兩端的電壓為U=IR1=1.5V,選項(xiàng)A正確;電路穩(wěn)定后電容器帶電荷量為Q=CU

=100×10-6×1.5C=1.5×10-4C,選項(xiàng)B錯(cuò)誤、C正確;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1.5×10-4

C,選項(xiàng)D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)五電路故障檢測(cè)電路故障一般是短路或斷路,常見的情況有:導(dǎo)線斷芯、燈泡斷

絲、燈座短路、變阻器內(nèi)部斷路、接觸不良等現(xiàn)象。檢查故障的基本

方法有兩種:1.電壓表檢測(cè)方法:如果電壓表示數(shù)為0,說明電壓表上無電流通過,則可

能在并聯(lián)段之外有斷路,或并聯(lián)段內(nèi)有短路。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)段之外無斷路,

或并聯(lián)段內(nèi)無短路。2.用多用電表的歐姆擋檢測(cè)要對(duì)檢測(cè)的電路切斷電源,逐一使元件脫離原電路(或?qū)δ扯坞娐窓z測(cè))

后測(cè)量是通路還是斷路便可找到故障所在。

5-1

某照明電路出現(xiàn)故障,其電路如圖1所示,該電路用標(biāo)稱值12V的

蓄電池為電源,導(dǎo)線及其接觸完好。維修人員使用已調(diào)好的多用電表直

流50V擋檢測(cè)故障。他將黑表筆接在c點(diǎn),用紅表筆分別探測(cè)電路的a、