第十章　第2課時　閉合電路歐姆定律及應(yīng)用-2025年高中物理大一輪復(fù)習(xí)

第2課時閉合電路歐姆定律及應(yīng)用目標(biāo)要求1.了解電動勢的物理意義，理解并掌握閉合電路的歐姆定律。2.會用閉合電路歐姆定律分析電路的動態(tài)變化。3.會計算涉及電源的電路功率。4.掌握路端電壓和電流的關(guān)系及電源的U－I圖像。考點一閉合電路歐姆定律1．電源(1)電動勢①定義：非靜電力所做的功與所移動的電荷量的比值，E＝eq\f(W,q)；②物理含義：電動勢表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成________________本領(lǐng)的大小，在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓。(2)內(nèi)阻：電源內(nèi)部導(dǎo)體的電阻。2．閉合電路歐姆定律(1)內(nèi)容：閉合電路的電流跟電源的電動勢成______，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成______；(2)公式：I＝________(只適用于純電阻電路)；(3)其他表達(dá)形式①電勢降落表達(dá)式：E＝U外＋U內(nèi)或E＝U外＋________；(適用于________電路)②功率表達(dá)式：EI＝UI＋________。3．路端電壓與外電阻的關(guān)系(1)一般情況：U＝IR＝eq\f(E,R＋r)·R＝eq\f(E,1＋\f(r,R))，當(dāng)R增大時，U________；(2)特殊情況：①當(dāng)外電路斷路時，I＝0，U＝________；②當(dāng)外電路短路時，I短＝________，U＝0。4．總電阻變化的幾種情況(1)當(dāng)外電路的任何一個電阻增大(或減小)時，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，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，電路的總電阻減小。(3)在如圖甲所示分壓電路中，滑動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。(4)在一個定值電阻R和一個可變電阻R0組成的如圖乙所示的電路中，兩支路電阻越趨于相等，乙圖中電路電阻越大，兩支路電阻相等時，乙圖中電路電阻最大。例1有一電池，外電路斷開時的路端電壓為3.0V，外電路接上阻值為8.0Ω的負(fù)載電阻后路端電壓降為2.4V，則可以確定電池的電動勢E和內(nèi)電阻r為()A．E＝2.4V，r＝1.0ΩB．E＝2.4V，r＝2.0ΩC．E＝3.0V，r＝2.0ΩD．E＝3.0V，r＝1.0Ω例2(2023·山東煙臺市期末)如圖所示，將一根粗細(xì)均勻的電阻絲彎成一個閉合的圓環(huán)，接入電路中，電路與圓環(huán)的接觸點O點固定，P為電路與圓環(huán)良好接觸的滑動觸頭，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，閉合開關(guān)S，在滑動觸頭P緩慢地從m點開始經(jīng)n點移到q點的過程中，下列說法正確的是()A．電壓表和電流表的示數(shù)都一直變大B．燈L1先變暗后變亮，電流表的示數(shù)一直變小C．燈L2先變暗后變亮，電壓表的示數(shù)先變大后變小D．電容器C所帶電荷量先減少后增多電路動態(tài)分析的方法1．程序法2．“串反并同”結(jié)論法(1)所謂“串反”，即某一電阻增大時，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。(2)所謂“并同”，即某一電阻增大時，與它并聯(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。3．極限法解決因滑動變阻器滑片滑動而引起電路變化的問題，可將滑動變阻器的滑片分別滑至兩個極端，使電阻最大或電阻為零去討論。例3(2023·河北邯鄲市模擬)如圖所示，電源電動勢E＝6V，內(nèi)阻r＝1Ω，R0＝3Ω，R1＝7.5Ω，R2＝3Ω，R3＝2Ω，電容器的電容C＝2μF。開始時開關(guān)S處于閉合狀態(tài)，則下列說法正確的是()A．開關(guān)S閉合時，電容器上極板帶正電B．開關(guān)S閉合時，電容器兩極板間電勢差是3VC．將開關(guān)S斷開，穩(wěn)定后電容器極板所帶的電荷量是3.6×10－6CD．將開關(guān)S斷開至電路穩(wěn)定的過程中通過R0的電荷量是9.6×10－6C含容電路的分析1．電路簡化把電容器所在的支路穩(wěn)定時視為斷路，簡化電路時可以去掉，求電荷量時再在相應(yīng)位置補上。2．電容器兩端的電壓(1)電容器所在的支路中沒有電流，與之串聯(lián)的電阻兩端無電壓，相當(dāng)于導(dǎo)線。(2)電容器兩端的電壓等于與之并聯(lián)的電阻兩端的電壓。3．電容器的電荷量及變化(1)電路中電流、電壓的變化可能會引起電容器的充、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。(2)如果變化前后極板帶電的電性相同，通過所連導(dǎo)線的電荷量為|Q1－Q2|。(3)如果變化前后極板帶電的電性相反，通過所連導(dǎo)線的電荷量為Q1＋Q2?？键c二電源的功率及效率1．電源的總功率(1)任意電路：P總＝__________＝__________＋I(xiàn)U內(nèi)＝P出＋P內(nèi)。(2)純電阻電路：P總＝________________＝eq\f(E2,R＋r)。2．電源內(nèi)部消耗的功率P內(nèi)＝________＝IU內(nèi)＝P總－P出。3．電源的輸出功率(1)任意電路：P出＝__________＝IE－I2r＝P總－P內(nèi)。(2)純電阻電路：P出＝________＝eq\f(E2R,R＋r2)。4．電源的效率(1)任意電路：η＝eq\f(P出,P總)×100%＝eq\f(U,E)×100%。(2)純電阻電路：η＝eq\f(R,R＋r)×100%。5．純電阻電路中電源的最大輸出功率(如圖)P出＝UI＝I2R＝eq\f(E2,R＋r2)R＝eq\f(E2R,R－r2＋4Rr)＝eq\f(E2,\f(R－r2,R)＋4r)。當(dāng)R＝r時，電源的輸出功率最大，為Pm＝eq\f(E2,4r)。由P出與外電阻R的關(guān)系圖像可知：①當(dāng)R>r時，隨著R的增大輸出功率越來越小。②當(dāng)R<r時，隨著R的增大輸出功率越來越大。③當(dāng)P出<Pm時，每個輸出功率對應(yīng)兩個可能的外電阻R1和R2，且有eq\f(E2,R1＋r2)R1＝eq\f(E2,R2＋r2)R2，得R1·R2＝r2。6．提高純電阻電路效率的方法η＝eq\f(P出,P總)×100%＝eq\f(R,R＋r)×100%＝eq\f(1,1＋\f(r,R))×100%，R越大，η越高。1．外電阻越大，電源的輸出功率越大。()2．電源的輸出功率越大，電源的效率越高。()3．路端電壓增大時，電源的輸出功率一定變大。()例4(多選)(2023·黑龍江大慶市鐵人中學(xué)期末)如圖所示，電源電動勢E＝10V、內(nèi)阻r＝1Ω，電動機(jī)M的內(nèi)阻R0＝4Ω，閉合開關(guān)S后，標(biāo)有“8V12W”的燈泡恰能正常發(fā)光，則()A．圖中理想電流表示數(shù)為1AB．電源的輸出功率為16WC．10s內(nèi)電動機(jī)產(chǎn)生的熱量為10JD．電動機(jī)的機(jī)械功率為4W例5(2023·湖南省長郡中學(xué)模擬)如圖甲所示的電路，其中電源電動勢E＝6V，內(nèi)阻r＝2Ω，定值電阻R＝4Ω，已知滑動變阻器消耗的功率P與其接入電路的阻值RP的關(guān)系如圖乙所示。則下列說法中正確的是()A．圖乙中滑動變阻器的最大功率P2＝2WB．圖乙中R1＝6Ω，R2＝12ΩC．滑動變阻器消耗功率P最大時，定值電阻R消耗的功率也最大D．調(diào)整滑動變阻器RP的阻值，可以使電源的輸出電流達(dá)到2A等效電源把含有電源、電阻的部分電路等效為新的“電源”，其“電動勢”“內(nèi)阻”如下：(1)兩點間斷路時的電壓等效為電動勢E′。(2)兩點短路時的電流為等效短路電流I短′，等效內(nèi)電阻r′＝eq\f(E′,I短′)。常見電路等效電源如下：考點三兩種U－I圖像的比較與應(yīng)用電源的U－I圖像與電阻的U－I圖像比較電源U－I圖像電阻U－I圖像圖形物理意義電源的路端電壓隨電路中電流的變化關(guān)系電阻兩端的電壓隨電阻中電流的變化關(guān)系截距與縱軸交點表示電源電動勢E，與橫軸交點表示電源短路電流eq\f(E,r)過坐標(biāo)原點，表示電流為零時電阻兩端的電壓為零圖線斜率的絕對值電源內(nèi)阻r電阻大小(電阻為純電阻)圖線上每一點坐標(biāo)的乘積UI表示電源的輸出功率表示電阻消耗的功率圖線上每一點對應(yīng)的U、I比值表示外電阻的大小，不同點對應(yīng)的外電阻大小不同表示電阻的大小，每一點對應(yīng)的比值均等大思考在同一坐標(biāo)系中畫出電源的U－I圖像與電阻的U－I圖像，兩圖像的交點有何含義？_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________