物理-人教版-一輪復習-22版：第2講 閉合電路歐姆定律（創(chuàng)新設計）-第八章 恒定電流-課件

第2講閉合電路歐姆定律第八章

恒定電流一、串、并聯電路的特點1.特點對比

串聯并聯電流I＝I1＝I2＝…＝InI＝______________________電壓U＝U1＋U2＋…＋UnU＝______________________電阻R＝R1＋R2＋…＋RnI1＋I2＋…＋InU1＝U2＝…＝Un2.幾個常用的推論(1)串聯電路的總電阻______其中任一部分電路的總電阻。(2)并聯電路的總電阻______其中任一支路的總電阻，且小于其中最小的電阻。(3)無論電阻怎樣連接，每一段電路的總耗電功率P總是等于各個電阻耗電功率之和。(4)無論電路是串聯還是并聯，電路中任意一個電阻變大時，電路的總電阻變大。大于小于B 【自測1】

一個量程為0～150V的電壓表，內阻為20kΩ，把它與一個大電阻串聯后接在110V電路的兩端，電壓表的讀數是5V。這個外接電阻是(

) A.240Ω B.420kΩ C.240kΩ

D.420Ω二、電源閉合電路的歐姆定律1.電源②物理含義：電動勢表示電源把其他形式的能轉化成______本領的大小，在數值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓。(2)內阻：電源內部導體的電阻。電能2.閉合電路歐姆定律(1)內容：閉合電路中的電流跟電源的電動勢成______，跟內、外電阻之和成______。正比反比①電勢降落表達式：E＝U外＋U內或E＝U外＋______。②功率表達式：IE＝IU＋I2r。Ir3.路端電壓與外電阻的關系C 【自測2】

電源的電動勢為4.5V、外電阻為4.0Ω時，路端電壓為4.0V，若在外電路中分別并聯一個6.0Ω的電阻和串聯一個6.0Ω的電阻，則兩種情況下的路端電壓分別約為(

) A.4.3V

3.72V

B.3.73V

4.3V C.3.72V

4.3V D.4.2V

3.73V三、電路中的功率1.電源的總功率(1)任意電路：P總＝______＝________＋IU內＝P出＋P內。(2)純電阻電路：P總＝_______IEIU外I2(R＋r)

2.電源內部消耗的功率 P內＝______＝IU內＝P總－P出。I2r3.電源的輸出功率 (1)任意電路：P出＝______＝IE－I2r＝P總－P內。(3)純電阻電路中輸出功率隨R的變化關系IU【自測3】

(2020·北京市密云區(qū)第一次測試)如圖1所示，R為變阻箱，電壓表為理想電壓表，電源電動勢E＝6V，當變阻箱阻值為R＝4Ω時，閉合開關后，電壓表讀數U＝4V，求：(1)電路中的電流I和電源內阻r；(2)電源的輸出功率P和效率η；(3)試推導說明當R為多大時，電源的輸出功率最大。圖1答案(1)1A

2Ω

(2)4W

66.67%

(3)見解析(2)電源的輸出功率P輸＝I0U＝1×4W＝4W(3)電源的輸出功率為研透命題點命題點二電路中的功率及效率問題命題點一電路的動態(tài)分析命題點三對電源U－I圖線的理解和應用命題點四含電容器電路的分析命題點五電路故障分析命題點一電路的動態(tài)分析1.動態(tài)電路的特點

斷開或閉合開關、滑動變阻器的滑片移動、電阻增大或減小，導致電路電壓、電流、功率等的變化。2.電路動態(tài)分析的兩種方法(2)極限法：即因滑動變阻器滑片滑動引起的電路變化問題，可將滑動變阻器的滑片分別滑至兩個極端去討論?！纠?】

(多選)(2020·江蘇蘇北四市第一次調研)智能手機屏幕的光線過強會對眼睛有害，因此手機都有一項可以調節(jié)亮度的功能，該功能既可以自動調節(jié)，也可以手動調節(jié)。某興趣小組為了模擬該功能，設計了如圖2所示的電路。閉合開關，下列說法正確的是(

)A.僅光照變強，小燈泡變亮B.僅光照變弱，小燈泡變亮C.僅將滑片向a端滑動，小燈泡變亮D.僅將滑片向b端滑動，小燈泡變亮圖2AC 解析僅光照變強，光敏電阻的阻值變小，則總電阻變小，由閉合電路歐姆定律可知總電流增大，燈泡的功率變大，燈泡變亮，A正確；同理分析，僅光照變弱，燈泡變暗，B錯誤；僅將滑片向a端滑動，接入電路的有效阻值變小，則總電阻變小，總電流增大，燈泡的功率變大，燈泡變亮，C正確；同理分析，僅將滑片向b端滑動，燈泡變暗，D錯誤。BC 【變式1】

(多選)[2020·陜西渭南市教學質量檢測(Ⅰ)]如圖3所示，電流表示數為I，電壓表示數為U，定值電阻R2消耗的功率為P，電容器C所帶的電荷量為Q，電源內阻不能忽略。當變阻器滑動觸頭向右緩慢滑動時，下列說法正確的是(

)A.U增大、I減小

B.U減小、I增大 C.P增大、Q減小

D.P、Q均減小圖3解析當變阻器滑動觸頭向右緩慢滑動時，接入電路中的電阻減小，總電阻變小，總電流變大，內電壓變大，由路端電壓U＝E－Ir知U變小，電壓表示數減小，電流表示數增大，R2兩端電壓增大，功率P增大，電容器與變阻器并聯，所以電容器兩端電壓減小，由公式Q＝CU可知，電荷量減小，故B、C正確。命題點二電路中的功率及效率問題3.電源的最大輸出功率(純電阻電路)P出與外電阻R的函數關系可用如圖所示圖象表示，由圖象可以看出：【例2】

如圖4所示，E＝8V，r＝2Ω，R1＝8Ω，R2為變阻器接入電路中的有效阻值，問：解析(1)將R1和電源等效為一新電源，則新電源的電動勢E′＝E＝8V，內阻r′＝r＋R1＝10Ω，且為定值。利用電源的輸出功率隨外電阻變化的結論知，當R2＝r′＝10Ω時，R2有最大功率，圖4(2)因R1是定值電阻，所以流過R1的電流越大，R1的功率就越大。答案(1)10Ω

1.6W

(2)0

5.12W

80%(3)不能理由見解析【變式2】(多選)如圖5所示，電源電動勢E＝6V，小燈泡L的規(guī)格為“3V

0.9W”，開關S接1，當滑動變阻器調到R＝8Ω時，小燈泡L正常發(fā)光，現將開關S接2，小燈泡L和電動機M均正常工作，已知電動機的線圈電阻R0＝2Ω。則(

)A.電源內阻為2ΩB.電動機正常工作的電壓為3VC.電動機輸出的機械功率為0.54W，其效率為75%D.電源的效率約為75%圖5AC 當開關S接2時，燈泡正常發(fā)光，電路中的電流與開關S接1時的電流相同，所以電動機的正常工作電壓U機＝E－I(RL＋r)＝2.4V，選項B錯誤；電動機的輸入功率P入＝U機I＝0.72W，而它的熱功率P熱＝I2R0＝0.18W，則它輸出的機械功率P機出＝P入－P熱＝0.54W，命題點三對電源U－I圖線的理解和應用電源的U－I圖象與電阻的U－I圖象比較

電源U－I圖象電阻U－I圖象圖形物理意義電源的路端電壓隨電路中電流的變化關系電阻兩端的電壓隨電阻中電流的變化關系【例3】

(2020·安徽安慶市期末質量監(jiān)測)某一電源的路端電壓與電流的關系和電阻R1、R2的電壓與電流的關系圖如圖6所示。用此電源和電阻R1、R2組成電路。R1、R2可以同時接入電路，也可以單獨接入電路。為使電源輸出功率最大，可采用的接法是(

)A.將R1單獨接到電源兩端B.將R1、R2并聯后接到電源兩端C.將R1、R2串聯后接到電源兩端D.將R2單獨接到電源兩端圖6A 解析根據閉合電路歐姆定律U＝E－Ir知，I＝0時，U＝E，圖象的斜率的絕對值等于r，則由電源的U－I圖線得到：電源的電動勢為E＝3V，內阻為r＝0.5Ω。由電阻的伏安特性曲線求出R1＝0.5Ω、R2＝1Ω。R1單獨接到電源兩端時，兩圖線的交點表示電路的工作狀態(tài)，可知，電路中的電流為3A，路端電壓為1.5V，則電源的輸出功率為P出1＝1.5V×3A＝4.5W；R2單獨接到電源兩端輸出功率為P出2＝2V×2A＝4W。所以將R1單獨接到電源兩端時電源的輸出功率最大，故A正確，B、C、D錯誤?！咀兪?】

[2020·北京市朝陽區(qū)4月測試(A)]如圖7所示的電路中，R1為定值電阻，R2為滑動變阻器，各電表均為理想電表。在a、b兩點間接入一個內阻不可忽略的電源后，調節(jié)R2。關于電壓表V1、V2的示數隨電流表A示數變化的圖象，下列說法正確的是(

)圖7A.只有圖①是合理的

B.只有圖②是合理的C.只有圖③是合理的

D.圖①、③是合理的C 解析設電源電動勢為E，內阻為r，根據串聯電路分壓原理得E＝Ir＋I(R1＋R2)＝I(r＋R1)＋U2U1＝IR1整理得U2＝－(R1＋r)I＋EU1＝R1I根據U－I圖象得k1＝R1k2＝－(R1＋r)可得電壓表U2的U－I圖象的斜率絕對值大于U1的U－I

圖象的斜率，故A、B、D錯誤，C正確。命題點四含電容器電路的分析1.電路簡化

在恒定的直流電路中，把電容器所在的支路視為斷路，簡化電路時可以去掉，求電荷量時再在相應位置補上。2.電容器的電壓 (1)電容器兩端的電壓等于與之并聯的電阻兩端的電壓。 (2)電容器所在的支路中沒有電流，與之串聯的電阻無電壓，相當于導線。3.電容器的電荷量及變化(1)利用Q＝CU計算電容器初、末狀態(tài)所帶的電荷量Q1和Q2。(2)如果變化前后極板帶電的電性相同，通過所連導線的電荷量為|Q1－Q2|。(3)如果變化前后極板帶電的電性相反，通過所連導線的電荷量為Q1＋Q2?！纠?】

(2020·全國卷Ⅰ，17)圖8(a)所示的電路中，K與L間接一智能電源，用以控制電容器C兩端的電壓UC。如果UC隨時間t的變化如圖(b)所示，則下列描述電阻R兩端電壓UR隨時間t變化的圖象中，正確的是(

)圖8A解析由圖(b)可知，在0～1s時間內，電容器兩極板之間電壓為零，說明電容器沒有充放電，電路中沒有電流，根據歐姆定律可知電阻R兩端電壓為零；在2～3s時間內，電容器兩極板之間電壓恒定且不為零，說明電容器帶電荷量不變，電路中沒有電流，電阻R兩端電壓為零；在3～5s時間內，電容器兩極板之間電壓均勻減小，說明電容器均勻放電，則電路中有反方向恒定電流，且電流小于充電電流，電阻R兩端電壓反向恒定，且電壓小于充電時兩端電壓，所以電阻R兩端電壓UR隨時間t變化的圖象正確的是A?！咀兪?】

阻值相等的四個電阻、電容器C及電池E(內阻可忽略)連接成如圖9所示電路。開關S斷開且電流穩(wěn)定時，C所帶的電荷量為Q1；閉合開關S，電流再次穩(wěn)定后，C所帶的電荷量為Q2。Q1與Q2的比值為(

)圖9C解析S斷開時等效電路如圖甲所示，甲S閉合時等效電路如圖乙所示，乙【變式5】

(2020·河南省頂尖名校4月聯考)如圖10所示，電源電動勢為E，內阻為r。電路中的R2、R3分別為總阻值一定的滑動變阻器，R0為定值電阻，R1為光敏電阻(其電阻隨光照強度增大而減小)。當開關S閉合時，電容器中一帶電微粒恰好處于靜止狀態(tài)。下列說法中正確的是(

)A.只逐漸增大R1的光照強度，電阻R0消耗的電功率變大，電阻R3中有向上的電流B.只調節(jié)電阻R3的滑動端P2向上端移動時，電源消耗的功率變大，電阻R3中有向上的電流C.只調節(jié)電阻R2的滑動端P1向下端移動時，電壓表示數變大，帶電微粒向下運動D.若斷開開關S，電容器所帶電荷量變大，帶電微粒向上運動圖10A解析逐漸增大R1的光照強度，R1的電阻減小，回路總電阻減小，回路總電流增大，根據P＝UI＝I2R可知R0上消耗的電功率變大，恒定電路中電容器所在支路相當于斷路，滑動R3的滑片不改變電路通電情況，不會發(fā)生任何變化，故B錯誤；調節(jié)R2的滑動端向下移動時，回路總電阻不發(fā)生變化，電壓表測的路端電壓也不發(fā)生變化，示數不變，但是電容器兩端分得的電壓增大，電場強度增大，電場力大于重力，帶電微粒向上運動，故C錯誤；若斷開開關S，則電容器在與R2、R3組成的電路中放電，電荷量減少，電壓減小，電場力減小，帶電微粒向下運動，故D錯誤。命題點五電路故障分析1.故障特點 (1)斷路特點：表現為路端電壓不為零而電流為零。 (2)短路特點：用電器或電阻發(fā)生短路，表現為