高考物理大一轮复习 第七章 闭合电路欧姆定律

1、高考物理大一轮复习 第七章 闭合电路欧姆定律课件第1页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四一、电阻的连接1.电阻的串联电流:I=I1=I2=In。知识梳理电压:U=U1+U2+Un。电阻:R=R1+R2+Rn。电压分配:=,=。功率分配:=,=。第2页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四电压:U=U1=U2=Un。电阻:=+。电流分配:=,=。功率分配:=,=。2.电阻的并联电流:I=I1+I2+In。第3页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四注意(1)无论电阻怎样连接,每一段电路的总耗电功率P总是等于各个电阻消耗电功率之和。即P=P

2、1+P2+Pn。(2)无论电路是串联还是并联,电路中任意一个电阻变大时,电路的总电阻变大。二、电路的基本规律1.电路的组成(1)外电路:电源外部的电路。(2)内电路:电源内部的电路。外电路上的电压叫外电压,内电路上的电压叫内电压。第4页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四2.电源电动势(1)概念:反映电源把其他形式的能转化为电能的本领。(2)大小:数值上等于将单位正电荷从负极移到正极克服静电力做的功。确定的电源,电动势为定值,不随电路情况变化而变化;不同种类电源,电动势一般不同,电动势越大,非静电力做功本领越大。(3)电动势是标量,但为了说明问题方便,习惯上规定电动势的方向

3、在电源内部从负极指向正极。3.闭合电路欧姆定律(1)内容:闭合电路的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比。第5页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四(2)公式:I=。(3)I=也可以表示为E=IR+Ir=U外+U内,即电源的电动势等于内外电路电势差之和。路端电压为U=E-Ir。当外电路断开时,路端电压等于电动势;当电源两端短路时,I=。三、电流表和电压表的原理1.表头的构造和原理(1)构造:主要由永磁铁和放入其中的可转动的线圈组成。表头用符号表示,电流表和电压表都是由表头改装而成的。其中的辐向磁场,保证线第6页，共48页，2022年，5月20日，23点23

4、分，星期四圈转动时,磁场情况不变,如图所示。第7页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四(2)工作原理:当电流流经线圈时,线圈因受安培力而转动,弹簧通过转动轴阻碍线圈的转动,线圈停止转动时,可以证明I,所以根据表头指针偏转的角度可以测出电流的大小,且刻度是均匀的。(3)三个参数:内阻Rg,满偏电流Ig,满偏电压Ug,关系是Ug=IgRg,对一个表头,三者都为定值。2.电压表的改装(1)改装原理电压表是根据串联电路的分压作用,在表头上串联一个分压电阻,并在表头的电流刻度上标出相应的数值后改装而成的,如图所示。第8页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四(2)改

5、装计算改装后的电压表量程为U,则由U=IgRg+IgR得R=Rg,令量程倍数n=,则R=(n-1)Rg,所以量程扩大为原量程的n倍时,需串联的电阻阻值为(n-1)Rg,电压表的内阻为RV=nRg。改装原理可以理解为电流Ig不变,总电阻变为nRg,所以量程变为nUg;其中Rg分担Ug,R分担其余(n-1)Ug。第9页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四3.电流表的改装(1)改装原理电流表是根据并联电路的分流作用,在表头上并联一个分流电阻,并在表头电流刻度上标出相应的数值后改装而成的,如图所示。第10页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四(2)改装计算改装后

6、电流表量程为I,则有IgRg=(I-Ig)R得R=Rg取=n(量程倍数)则R=Rg即改装后电流表量程为原来的n倍时,需要给表头并联一个阻值为的电阻。注意将表头改装成电流表、电压表后允许通过表头的最大电流和表头两端所能加的最大电压并没有改变,改装后的电流表比原量程增加的电流被分流电阻承担,改装后的电压表比原量程增加的电压被分压电阻承担。第11页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四1.(1)因为电动势和电压单位一样,所以电动势就是电压。()(2)电压表接在电源正、负极间,测的是电源的内电压。()(3)电源的U-I图线与横轴上的截距总是短路电流。()答案(1)(2)(3)第12页

7、，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四2.在如图所示的电路中,开关S1、S2、S3、S4均闭合,C是极板水平放置的平行板电容器,板间悬浮着一油滴P。断开哪一个开关后P会向下运动()A.S1B.S2C.S3D.S4第13页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四答案C四个开关均闭合时,油滴悬浮于平行板电容器的极板间,油滴所受合外力为零,说明油滴除受重力外必受电场力的作用,且大小与重力相等,方向与重力方向相反。若断开某个开关后,油滴向下运动,必是电场力减小,是由电容器极板间电压减小所致。从电路连接形式可看出,电阻R1、R2并联后与电容器C串联,故电容器C实质上是并

8、联在电阻R3两端的。因R1、R2的电阻相对于电容器而言可忽略,断开S1不会使电容器两板间的电压发生变化;断开S4,电容器两板间的电压保持不变;断开S2,因电源内阻远小于电容器的电阻,电容器两板间电压反而会升高;只有断开S3时,电容器通过R3放电,使电容器两板间的电压降低,P才会向下运动。第14页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四3.在研究微型电动机的性能时,应用如图所示的实验电路。当调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为0.50 A和2.0 V。重新调节R并使电动机恢复正常运转,此时电流表和电压表的示数分别为2.0 A和24.0 V。则这台电动

9、机正常运转时的输出功率为()A.32 WB.44 WC.47 WD.48 W第15页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四答案A分析题意得,当电动机停止转动时,电动机相当于一个纯电阻,电动机的内阻为r=,代入数据得:r=4 。重新调节R并使电动机恢复正常运转,电动机的输出功率为P=UI-I2r,代入数据得:P=32 W,A正确。第16页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四4.(多选)如图所示,直线A为电源a的路端电压与电流的关系图线;直线B为电源b的路端电压与电流的关系图线;直线C为一个电阻R两端电压与电流的关系图线。将这个电阻分别接到a、b两电源上,那么

10、()A.R接到b电源上时电源的效率高B.R接到b电源上时电源的输出功率较大C.R接到a电源上时电源的输出功率较大, 但电源效率较低D.R接到a电源上时电阻的发热功率较大, 电源效率也较高第17页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四答案AC由题图知EaEb,内阻rarb,当电阻R接到电源两端时,电源的效率为=,所以R接到电源b上时,电源的效率高,A对,D错。由题图知,R接到电源a上时,电源的输出电压和电流均比接到b上时大,故R接到电源a上时,电源的输出功率较大,B错,C对。故选A、C。第18页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四1.程序法电路结构的变化R的

11、变化R总的变化I总的变化U端的变化固定支路变化支路。2.“串反并同”结论法(1)所谓“串反”,即某一电阻增大时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小,反之则增大。(2)所谓“并同”,即某一电阻增大时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大,反之则减小。重难一电路的动态分析重难突破第19页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四则:R3.极限法:因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将变阻器的滑片分别滑至两个极端,让电阻最大或电阻为零去讨论。第20页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四解析为了使表述一目了然,可以用

12、符号表示各量的变化趋势:用“”表示量值增大,“”表示量值变小,不标箭头表示量值不变,则本题解答过程可表示为:变阻器滑片C向B移动R滑R并R外;由闭合电路欧姆定律I1=I总=典例1如图所示,当滑动变阻器R3的滑片C向B方向移动时,电路中各电表示数如何变化?(电表内阻对电路的影响不计)第21页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四,故A1示数减小;由U=E-I总r,故示数增大;由U1=I1R1,故V1示数变小;由U2=U-U1,故V2示数变大;由I2=U2/R2,故A2示数变大;由并联电路性质,I3=I1-I2,故A3示数变小。答案见解析第22页，共48页，2022年，5月20日

13、，23点23分，星期四程序法分析电路动态变化(1)明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的变化。(2)根据局部电阻的变化,确定电路的外电阻R外如何变化。(3)根据闭合电路欧姆定律I总=,确定电路的总电流如何变化。(4)由U内=I总r确定电源的内电压如何变化。(5)由U外=E-U内确定路端电压如何变化。(6)由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的电压如何变化。(7)确定支路两端的电压以及通过各支路的电流如何变化。第23页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四1-1如图所示,电池的电动势为E,内阻为r,滑动变阻器的滑片P由a向b滑动的过程中,电流表、电压表的示数变化情况为(

14、)A.电流表示数一直减小,电压表示数一直增大B.电流表示数一直增大,电压表示数一直减小C.电流表示数先减小后增大,电压表示数先增大后减小D.电流表示数先增大后减小,电压表示数先减小后增大第24页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四答案C解析外电路是滑动变阻器两部分并联后与R0串联,当变阻器两部分电阻值相等时,外电阻阻值最大,路端电压达到最大值,干路电流最小,所以当滑动变阻器的滑片P由a向b滑动的过程中,电流表示数先减小后增大,电压表示数先增大后减小,选项C正确。第25页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四.1.电源的总功率P总=EI=U外I+U内I=P出

15、+P内。若外电路是纯电阻电路,则有P总=I2(R+r)=。2.电源内部消耗的功率P内=I2r=U内I=P总-P出。3.电源的输出功率P出=UI=EI-I2r=P总-P内。若外电路是纯电阻电路,则有重难二电源的功率和效率第26页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四P出=I2R=。由上式可以看出(1)当R=r时,电源的输出功率最大为Pm=。(2)当Rr时,随着R的增大输出功率越来越小。(3)当Rr时,随着R的增大输出功率越来越大。(4)当P出Pm时,每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2,且R1R2=r2。(5)P出与R的关系如图所示。第27页，共48页，2022年，5月2

16、0日，23点23分，星期四4.电源的效率=100%=100%=100%=100%因此R越大,越大;当R=r时,电源有最大输出功率,效率仅为50%。第28页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四典例2如图所示的电路中,电源电动势E恒定,内阻r=1 ,定值电阻R3=5 。当开关K断开与闭合时,ab段电路消耗的电功率相等。则下列说法正确的是()A.电阻R1、R2可能分别为4 、5 B.电阻R1、R2可能分别为3 、6 C.开关K断开时电压表的示数一定大于K闭合时的示数D.开关K断开与闭合时电压表的示数变化量大小与电流表的示数变化量大小之比一定等于6 第29页，共48页，2022年，

17、5月20日，23点23分，星期四解析根据题意有:(R1+R2)=R1,将A、B两项的R1、R2值分别代入上式验证,A项数据可使上式成立,故A正确,B错误。设K断开时电流表和电压表的示数分别为I、U,K闭合时电流表和电压表的示数分别为I、U,因闭合K后R2被短路,故IU,故C正确。=r+R3=6 ,故D正确。答案ACD第30页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四2-1(多选)如图所示,R1为定值电阻,R2为可变电阻,E为电源电动势,r为电源内电阻,以下说法中正确的是()A.当R2=R1+r时,R2获得最大功率B.当R1=R2+r时,R1获得最大功率C.当R2=0时,R1获得最

18、大功率D.当R2=0时,电源的输出功率最大第31页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四答案AC解析在讨论R2的电功率时,可将R1视为电源内阻的一部分,即将原电路等效为外电阻R2与电动势为E、内阻为(R1+r)的电源(等效电源)连成的闭合电路(如图甲),R2的电功率是等效电源的输出功率。显然当R2=R1+r时,R2获得的电功率最大,选项A正确;讨论R1的电功率时,由于R1为定值,根据P=I2R知,电路中电流越大,R1获得的电功率就越大(P1=I2R1),所以,当R2=0时,等效电源内阻最小(等于r)(如图乙),R1获得的电功率最大,故选项B错误,C正确;讨论电源的输出功率时,

19、(R1+R2)为外电阻,内电阻r恒定,由于题目没有给出R1和r的具体数值,所以当 R2=0 时,电源输出功率不一定最大,故选项D错误。第32页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四图象物理意义注意问题部分电路的U-I图象反映I跟U的正比关系图线的斜率表示导体的电阻,斜率越大,电阻越大I-U图象反映导体的伏安特性,图象是直线表示导体为线性元件,是曲线表示导体为非线性元件图线斜率的倒数为导体的电阻重难三三种图象的比较第33页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四闭合电路的U-I图象表示电源的输出特性,纵轴截距为电源电动势,横轴截距为短路电流图线斜率的绝对值表示电

20、源的内阻(注意纵坐标数值在坐标原点是否从零值开始)注意(1)U-I图线为过原点的直线时,只有零点都在坐标原点时导体电阻才等于图线斜率。(2)U-I图线为曲线时,R=,而不等于图线某点的斜率。如图所示,当I=I1时,R=,此时R不等于切线a的斜率。第34页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四典例3如图所示,直线A为电源的U-I图线,曲线B为灯泡的U-I图线,用该电源和小灯泡组成闭合电路时,电源的输出功率和电源的总功率分别是( )A.4 W、8 WB.2 W、4 WC.2 W、3 WD.4 W、6 W解析由电源的U-I图线可知E=3 V,由两图线交点知,该电源和小灯泡组成闭合电

21、路时,电流I=2 A,路端电压U=2 V,电源的输出功率P出=UI=4 W,总功率P总=IE=6 W,故D项正确。答案D第35页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四3-1如图所示,直线A是电源的路端电压和电流的关系图线,直线B、C分别是电阻R1、R2两端的电压与通过的电流的关系图线,若将这两个电阻分别接到该电源上,则()A.R1接在电源上时,电源的效率高B.R2接在电源上时,电源的效率高C.R1接在电源上时,电源的输出功率大D.电源的输出功率一样大第36页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四上时,电源的效率高,A项正确,B项错误;将电阻接在电源上,电阻的

22、U-I图线与电源的路端电压和电流的关系图线的交点,表示将这个电阻接到此电源上的输出电压和电流,从图象中只可看出电流的数值,由于B、C图线的斜率等于电阻的阻值,由图象可知,R2与电源的内阻相等,所以电源接R2时比接R1时输出功率大,故C、D错。答案A解析电源的效率=,由于R1R2,故R1接在电源第37页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四第38页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四3-2(多选)如图所示为两电源的U-I图象,则下列说法正确的是()A.电源的电动势和内阻均比电源大B.当外接相同的电阻时,两电源的输出功率可能相等C.当外接相同的电阻时,两电源的

23、效率可能相等D.不论外接多大的相同电阻,电源的输出功率总比电源的输出功率大第39页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四线于S1、S2两点,交点横、纵坐标的乘积IU为电源的输出功率,由图可知,无论外接多大电阻,两工作点S1、S2横、纵坐标的乘积都不可能相等,且电源的输出功率总比电源的输出功率大,故B错,D对;电源的效率=,因为电源内阻不同则电源效率不同,C错。答案AD 解析图线在U坐标轴上的截距等于电源电动势,图线的斜率的绝对值等于电源的内阻,因此A对;作外接电阻R的U-I图线分别交电源、的U-I图第40页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四一、含电容器电

24、路的分析与计算技巧在直流电路中,当电容器充、放电时,电路里有充、放电电流。一旦电路达到稳定状态,电容器在电路中就相当于一个阻值无限大(只考虑电容器是理想的不漏电的情况)的元件,在电容器处电路可看做是断路,简化电路时可去掉它。简化后若要求电容器所带电荷量时,可接在相应的位置上。分析和计算含有电容器的直流电路时,需注意以下几点:思想方法第41页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四1.电路稳定后,由于电容器所在支路无电流通过,所以在此支路中的电阻上无电压降,因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压。2.当电容器和电阻并联后接入电路时,电容器两极板间的电压与其并联电阻两端的电

25、压相等。3.电路的电流、电压变化时,将会引起电容器的充、放电。如果电容器两端电压升高,电容器将充电;如果电压降低,电容器将通过与它连接的电路放电。第42页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四典例1如图所示,电容器 C1=6 F,C2=3 F,电阻R1=6 ,R2=3 。当开关S断开时,A、B两点间的电压UAB为多少?当S闭合时,电容器C1上的电荷量改变了多少?(已知电压UDC=18 V)解析在电路中电容器C1、C2相当于断路。当S断开时,电路中无电流,B、C等势,A、D等势,因此,UAB=UAC=UDC=18 V。当S闭合时,R1和R2串联,C1两端电压等于R1两端电压,C2两端电压等于R2两端电压,C1电荷量变化的计算首先从电压变化入手。当S断开时,UAB=UAC=UDB=18 V,电容器C1上的电荷量为Q1=C1UAC=C1UDC=610-618 C=1.0810-4 C。当S闭合时,电阻R1、R2连通,电容器C1两端的电压即电阻R1两端的电压。由第43页，共48页，2022年，5月20日，23点23分，星期四串联电路的电压分配关系得UAC=UDC=18 V=12 V。此时电容器C1上的电荷量为Q=C1UAC=610-612 C=