2018届高考物理一轮复习专题闭合电路的欧姆定律导学案

1、闭合电路的欧姆定律知识梳理知识点一、电阻的串联、并联串联电路并联电路电路图此«.KTIJ1-1_ii-基本特点电压U=U+U+U3U=U=U2=U3电流I=I1=I2=I3I=I1+I2+I3总电阻R总=R+R2+R11r=r+r+a知识点二、电动势和内阻1 .电动势(1)定义：电源在内部移动电荷过程中，非静电力对电荷做的功与移动电荷的电荷量的比值。-W、，、(2)定义式：E=,单位为V。一q(3)大小：电动势在数值上等于在电源内部非静电力把1C正电荷从负极移送到正极所做的功。2 .内阻：电源内部导体的电阻。知识点三、闭合电路的欧姆定律1 .闭合电路的欧姆定律(1)内容：闭合电路里的

2、电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电阻之和成反比(2)公式I=占(只适用于纯电阻电路)；E=U外+Ir(适用于所有电路)。2 .路端电压与外电阻的关系一般U=IR=rE;R=Er，当R增大时，U增大情况1+R特殊情况(1)当外电路断路时，I=0,UE(2)当外电路短路时，I短=,，U=0思考判断(1)电动势的大小反映了电源把电能转化为其他形式的能的本领强弱。()(2)电动势由电源中非静电力的特性决定，与电源的体积无关，与外电路无关。()(3)电动势等于电源的路端电压。()(4)电路中某电阻增大，该电阻的功率一定增大。()(5)闭合电路中外电阻越大，路端电压越大。()(6)在闭合电路中，外电阻越

3、大，电源的输出功率越大。()(7)电源的输出功率越大，电源的效率越高。()答案(1)X(2)V(3)X(4)X(5)V(6)X(7)X考点精练考点一电路的动态变化分析1 .判定总电阻变化情况的规律(1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时，电路的总电阻一定增大(或减小)。(2)若开关的通、断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增大；若开关的通、断使并联的支路增多时，电路的总电阻减小。(3)在如图1所示分压电路中，滑动变阻器可视为由两段电阻构成，其中一段也与用电器并联，另一段R串与并联部分串联。A、B两端的总电阻与R串的变化趋势一致。AJBQ1IOR小R加图12 .电路动态分析的常用“两法”(1

4、)程序判断法：遵循“局部一整体一部分”的思路，按以下步骤分析：E 总=荷:"：一1/减小、：ir_jj总«）一IU内总!、增大次黑会三也£4（2）极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。对应训练1 .电压表、电流表示数变化问题（多选）如图2所示，图中的四个电表均为理想电表，当滑动变阻器滑片P向右端移动时，下面说法中正确的是（）图2A.电压表V1的读数减小，电流表Ai的读数增大B.电压表Vi的读数增大，电流表A的读数减小C.电压表V2的读数减小，电流表A的读数增大D.电压表V2的读数增大，电流表A的读数减小解析

5、滑动变阻器滑片P向右端移动，使得R变小，总电阻变小，总电流变大，即电流表Ai的读数增大。内电压变大，R两端电压变大，并联电路的电压即电压表Vi的读数变小，即R两端电压变小，通过R的电流变小即电流表A2的读数减小，由于总电流增大，所以经过另外一个支路即经过R的电流变大，R两端电压变大，即电压表V2的读数增大，选项A、D正确。答案AD2 .小灯泡亮度变化问题（多选）如图3所示的电路，Li、L2、L3是3只小电灯，R是滑动变阻器，开始时，它的滑片P位于中点位置。当S闭合时，3只小电灯都发光。现使滑动变阻器的滑片P向右移动时，则小电灯Li、L2、L3的变化情况（）图3A. Li变亮C. L3变暗B.L

6、2变亮D.Li、L2、L3均变亮解析当滑动变阻器的滑片向右移动时，变阻器的有效电阻变大，导致外电路的总电阻增:大，由闭合电路的欧姆定律I=rE7r知，总电流I总减小，路端电压U路=EI总r将增大，因此，通过Li灯的电流Ili变小，Li灯变暗；U路=U1+lL2,得L2灯两端的电压变大，L2灯变亮。而Ili=Il2+Il3,通过Li灯的电流Ili变小，通过L2灯的电流IL2变大，则通过L3灯的电流IL3变小，L3灯变暗。由以上分析可知，选项B、C正确。答案BC3 .含容电路中的电荷量变化问题（多选）如图4所示，R、R、R、R均为可变电阻,C、G均为电容器，电源的电动势为E,内阻rw0。若改变四个

7、电阻中的一个阻值，则()J-HI-电H,图4A.减小R,G、C2所带的电荷量都增加8 .增大R,G、C2所带的电荷量都增加C.增大R,G、C2所带的电荷量都增加D.减小R,G、C2所带的电荷量都增加解析R上没有电流流过，R是等势体，故减小R,Ci两端电压不变，O两端电压不变，C、G所带的电荷量都不变，选项A错误；增大R,G、G两端电压都增大，Ci、C2所带的电荷量都增加，选项B正确；增大R,C两端电压减小，G两端电压增大，C所带的电荷量减小，G所带的电荷量增加，选项C错误；减小R,G、C2两端电压都增大，C、C2所带的电荷量都增加，选项D正确。答案BD方法技巧1 .分析动r态变化问题要注意以下

8、三点(1)两个公式：闭合电路欧姆定律E=U+卜(E、r不变)和部分电路欧姆定律U=IR。(2)两个关系：外电压等于外电路上串联各部分电压之和；总电流等于各支路电流之和。(3) 一个方法(程序法)：电路结构的变化一R的变化一R总的变化一I总的变化一U端的变并联分流I化一固定支路一支路的变化。串联分压U2 .分析电容器带电荷量的变化要注意以下两点(1)把电容器当成断路简化电路图，按照电路动态分析的基本方法来分析各部分电路电压与电流的变化。(2)电路稳定时，找到与电容器并联的电阻，而电容器的电压等于与之并联的电阻两端的电压。考点二闭合电路的功率及效率问题电源总功率任意电也上P总=EI=P出+P内纯电

9、阻电路：P-I2(利)=r+r电源内部消耗的功率P内=I2r=P总一P出电源的输任意电也上P出=UI=P总一P内出功率上2Ur纯电阻电路：PR=(R+r)2P出与外电阻R的关系P0心,.Fi.&r%R电源的效率任意电能*T=.X100%=UX100%PER纯电阻电路：T=-X100%R+r【典例】如图5所示，已知电源电动势为6V,内阻为1，保护电阻R=0.5Q,则当电阻箱R读数为多少时，保护电阻R消耗的电功率最大，且这个最大值为：()<v>A.1Q4WB.1Q8WC.08WD.0.5Q8W，E2R）土口=、=解析保护电阻消耗的功率为R=/962,因R和J是常量，而R是变量，

10、所以（r十RFY）R最小时，R最大，即R=。时，Pomax=2=6W=8W。故选项C正确。（r+R）1.5答案C【拓展延伸1】在【典例】中的条件不变，则当电阻箱R的读数为多少时，电阻箱 R消耗的功率Pr最大且这个最大值为（）A.1Q6WB.0.5Q8WC.1Q1.5WD,1.5Q6W解析这时要把保护电阻R0与电源内阻r算在一起，据以上结论，当R=R+r即R=E62（1+0.5）Q=1.5Q时，PRmax=4（r+R）=4X15w=6W。故选项D正确。答案D【拓展延伸2】在【典例】中，若电阻箱R的最大值为3Q,R0=5Q,则当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R的功率最大且这个最大值为（）A.3Q4W

11、B.2Q4WC.3Q4WD.1Q4W33解析把R0=5当作电源内阻的一部分，则等效电源内阻r等为6Q,而电阻箱R山口，+，,E2E2升Lt的最大值为3，小于6Q,P=（）R=-7，则不能满足R=r等，当电R+r等（Rr等）+4r等R，,，E24一-一阻箱R的电阻取3Q时，R消耗功率最大，最大值为：P=（口不）R=3W。故选项C正确。答案C【拓展延伸3】在【典例】中的条件不变，则电源的最大输出功率为（）A. 3 WC.5WD.9W解析由电功率公式P出=(6一.)2R外=当R外=时P出最大，即R'Rdr'(Rlr)+4rRE262、=rR=0.5Q时，P出max=7=/1W=9W。

12、故选项D正确。4r4答案D方法技巧最大功率问题的两点注意(1)解决最大功率问题时，要弄清是定值电阻还是可变电阻的最大功率，定值电阻的最2大功率用P=i2r=分析，可变电阻的最大功率用等效电源法求解。R(2)电源输出功率最大时，效率不是最大，只有50%对应训练1 .电源的P-R图象问题将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线如图6所示，由此可知()A.电源最大输出功率可能大于45W8 .电源内阻一定等于5QC.电源电动势为45VD.电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率大于50%解析由于题述将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，电阻箱所消耗功率P等于电源输出功率。

13、由电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线可知，电阻箱所消耗功率P最大为45W,所以电源最大输出功率为45W,选项A错误；由电源输出功率最大的条件可知，电源输出功率最大时，外电路电阻等于电源内阻，所以电源内阻一定等于5，选项B正确；由电阻箱所消耗功率P最大值为45W可知，此时电阻箱读数为R=5，电流1=、JR=3A电源电动势E=I(R+r)=30V,选项C错误；电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率为50%选项D错误。答案B2.纯电阻电路和非纯电阻电路（2017唐山模拟）（多选）如图7所示，电源电动势E=3V,小灯泡L标有“2V0.4W”，开关S接1,当滑动变阻器调到R=4Q时，小灯泡L正常发光

14、。现将开关 S接2,小灯泡L和电动机M均正常工作。则图7A.电源内阻为1QB.电动机的内阻为4QC.电动机正常工作电压为1VD.电源效率约为93.3%UP解析小灯泡正常工作时的电阻rRL=-=10Q,流过小灯泡的电流I=丁0.2A当开关S接1时，R总=E=15Q,电源内阻r=R总一RR=1Q,A正确；当开关S接2时,电动机M两端的电压LM=EIr-U=0.8V,C错误；电动机对外功率未知，不能求出电动E-Ir28机的内阻，选项B错误；电源的效率t=X100%s=93.3%,D正确。E3答案AD考点三电路相关图象问题的分析与计算两种图象的比较电源U-I图象电阻U-I图象图形IK物理意义电源的路端

15、电压随电路电流的变化关系电阻中的电流随电阻两端电压的变化关系截距与纵轴交点表示电源电动势E,与横轴交点表示电源短路电流r过坐标原点，表示没有电压时电流为零坐标UI的乘积表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率坐标uI的比值表示外电阻的大小，不同点对应每一点对应的比值均等大，表示的外电阻大小小同此电阻的大小斜率（绝对值）电源电阻r电阻大小对应训练1 .电源UI图象的理解（多选）如图8所示是某电源的路端电压与电流的关系图象,卜列结论正确的是（）A.电源的电动势为6.0VB.电源的内阻为12QC.电源的短路电流为0.5AD.电流为0.3A时的外电阻是18Q解析由于该电源的UI图象的纵轴坐标不是从零开始的

16、，故纵轴上的截距仍为电源的电动势，即E=6.0V，但横轴上的截距0.5A并不是电源的短路电流，故内阻应按斜率的绝对值计算，即r=|#1=60950Q=2Qo由闭合电路欧姆定律可得电流I=0.3A1 0.50时，外电阻R=Er=180。故选项A、D正确。答案AD2 .电源UI图象与电阻U-I图象的结合（2017黑龙江哈尔滨第一中学考试）（多选）如图9所示的U-I图象中，直线I为某电源的路端电压与电流的关系图线，直线n为某一电阻R的U-I图线，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图象可知（）A. R的阻值为1.5QB,电源电动势为3V,内阻为0.5QC.电源的输出功率为3.0WD.电源内部消耗功

17、率为1.5W解析由于电源的路端电压与电流的关系曲线I和电阻R的UU-I图线H都为直线，所以电源的路端电压与电流的关系图线I的斜率的绝对值等于电源内阻，r=1.5电阻R的UI图线n的斜率等于电阻R的阻值，R=1.5Q,选项A正确，B错误；电源的路端电压与电流的关系图线和电阻R的UI图线交点纵、横坐标的乘积表示电源的输出功率，电源的输出功率为P=UI=1.5X1.0W1.5W选项C错误；由EI=P+R解得电源内部消耗的功率为Pr=EIP=3.0Xr1.0W1.5W=1.5W,选项D正确。答案AD方法技巧利用两种图象解题的基本方法利用电源的U-I图象和电阻的U-I图象解题，无论电阻的UI图象是线性还

18、是非线性，解决此类问题的基本方法是图解法，即把电源和电阻的U-1图线画在同一坐标系中，图线的交点即电阻的“工作点”，电阻的电压和电流可求，其他的量也可求。随堂检测1 .电路的动态分析（多选）在如图所示电路中，闭合开关S,理想电流表和理想电压表的示数分别用I和U表示，当滑动变阻器的滑动触头P向左滑动时，两表的示数都发生变化.电源的电动势和内电阻始终不变，则下列说法正确的是（）A.I变大，U变小C.R的功率一定变大D.电源的总功率一定减小2 .含容电路动态分析如图所示的电路中，当滑动变阻器R2的滑动触头P向下滑动时C-ZPA.电压表的读数减小B.R消耗的功率增大C.电源的输出功率增大D.电容器C所

19、带电荷量增多3 .电路故障分析（多选）在如图所示的电路中，电源的电动势E和内阻r恒定，闭合开关S后灯泡能够发光，经过一段时间后灯泡突然变亮，若电路中仅有一处故障，则出现这种现象的原因可能是（）FrT'lB.电阻R断路A.电阻R短路C.电阻R短路D.电容器C损坏4 .电源的U-I图象（多选）如图所示，直线AB分别为电源a、b的路端电压与电流的关系图线，设两个电源的内阻分别为ra和rb,若将一定值电阻R0分别接到a、b两电源上,通过R的电流分别为Ia和Ib,A.ra>rbB. Ia>IbC.R接电源a时，电源的输出功率较大，但效率较低D.R接电源b时，电源的输出功率较小，效率较

20、低5.电源的功率如图所示，电源电动势E=12V,内阻r=3Q,R0=1Q,直流电动机内阻R0=1Q,当调节滑动变阻器R时可使甲电路输出功率最大，调节R2时可使乙电路输出功率最大，且此时电动机刚好正常工作（额定输出功率为Po=2W则R和R的值分别为（）A.2 Q, 2 QC.1.5 Q, 1.5 QB.2 QD.1.5,1.5 Q, 2 Q参考答案1 .答案：BD解析：根据电路图可知，R、R、电流表勾串联后接在电源两端，电压表(并联在R两端.当滑动触头P向左滑动时，R连入电路的阻值变大，由闭合电路欧姆定律可判断，I变小，U变大，则吉大，A错误，B正确；由P1=I2R,知R的功率自1变小，E2C错误；电源的总功率P总=5",因R总变大，则P总是变小的，D正确.R总2 .答案：D解析：根据电路图可知，R、R2串联后接在电源两端，电容器C并联在R2两端，电压表测路端电压.当滑动触头P向下滑动时，R2连入电路的电阻变大，则总电阻变大，