（北京专用）高考物理一轮复习 第十章 恒定电流 第2讲 闭合电路欧姆定律课件

第2讲闭合电路欧姆定律知识梳理

一、电源的电动势和内阻1.电动势(1)电源:电源是通过非静电力做功把①其他形式

的能转化成②

电势能

的装置。(2)电动势:非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值,E=③

,单位:V。(3)电动势的物理含义:电动势表示电源④把其他形式的能转化成电势能

本领的大小,在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。2.内阻:电源内部的电路叫⑤内电路

,其也有电阻r,叫做电源的⑥

内电阻

,它是电源的另一重要参数。二、闭合电路及其欧姆定律1.闭合电路(1)组成

(2)内、外电压的关系:E=①

U外+U内

。2.闭合电路欧姆定律(1)内容:闭合电路中的电流跟电源的电动势成②正比

,跟内、外电

路的电阻之和成③反比

。(2)公式

(3)路端电压与外电阻的关系a.负载R增大→I减小→U内④减小

→U外⑤增大

,外电路断路时(R

→无穷),I=0,U外=E。b.负载R减小→I增大→U内⑥增大

→U外⑦减小

,外电路短路时

(R=0),I=

,U内=E。(4)U-I关系图:由U=E-Ir可知,路端电压随着电路中电流的增大而减小:U-I关系图线如图所示。

a.当电路断路即I=0时,纵轴的截距为⑧电动势

。b.当外电路电压为U=0时,横轴的截距为⑨短路电流

。c.图线的斜率的绝对值为电源的⑩内电阻

。

1.有关电压与电动势的说法中正确的是

()A.电压与电动势的单位都是伏特,所以电动势与电压是同一物理量的不

同叫法B.电动势就是电源两极间的电压C.电动势公式E=

中的W与电压U=

中的W是一样的,都是静电力做的功D.电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能的本领强弱的物理量D答案

D电压和电动势的单位虽然相同,但它们表示的意义不同,电压

是表示静电力做功,将电能转化为其他形式能的本领大小的物理量;而

电动势则表示电源把其他形式能转化为电势能本领大小的物理量,故电

压和电动势是两个不同的物理量,A、B错,D正确;电动势E=

中的W是非静电力做功,电压U=

中的W是静电力做功,C错。2.飞行器在太空飞行,主要靠太阳能电池提供能量。若一太阳能电池板,

测得它的开路电压为800mV,短路电流为40mA。若将该电池板与一阻

值为20Ω的电阻器连成一闭合电路,则它的路端电压是

()A.0.10VB.0.20VC.0.30VD.0.40V答案

D电源的开路电压等于电源电动势,所以电动势E=800mV。

由闭合电路欧姆定律得短路电流I短=

,所以电源内阻r=

=

Ω=20Ω,该电源与20Ω的电阻连成闭合电路时,电路中电流I=

=

mA=20mA,所以路端电压U=IR=400mV=0.40V,D项正确。D深化拓展考点一电路的动态分析考点二电路中的功率及效率考点三电源和电阻的U-I图像的比较考点四含电容器电路的分析考点五电路故障检测深化拓展考点一电路的动态分析1.程序法:基本思路是“部分→整体→部分”,无论电阻间是串联还是并

联,只要有一个电阻变大(或变小),R总一定变大(或变小),再由欧姆定律判

知I总和U端的变化情况,先确定串联在干路中定值电阻两端的电压,再根

据U端=U1+U2+…判定并联电路的电压,最后由部分电路欧姆定律判知各

部分物理量的变化情况。2.“并同串反”法:所谓“并同”,即某一电阻增大时,与它并联的电阻

中的电流、两端电压、电功率都将增大;某一电阻减小时,与它并联的

电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。所谓“串反”,即某一电

阻增大时,与它串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小;某

一电阻减小时,与它串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增

大。要注意“并同串反”的规律仅作为一种解题技巧供参考。3.极限法:因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将变阻器的滑动端

分别滑至两个极端去讨论。4.特殊值法:对于某些双臂环路问题,可以代入特殊值去判定,从而找出

结论。

1-1如图所示的电路中,电源电动势为E,内电阻为r,L为小灯泡(其灯丝

电阻可以视为不变),R1和R2为定值电阻,R3为光敏电阻,其阻值的大小

随照射光强度的增强而减小。闭合开关S后,将照射光强度增强,则

()

DA.电路的路端电压将增大B.灯泡L将变暗C.R2两端的电压将增大D.R1两端的电压将增大答案

D光强度增加,R3减小,电路中的总电阻减小,总电流I增加,内电

压增大,路端电压U减小,A错误。由UR1=IR1知R1两端电压增大,D正确。

由UR2=U-UR1得R2两端电压减小,通过R2的电流减小,则通过L的电流增

加,灯泡L变亮,B、C错误。1-2

(2011北京理综,17,6分)如图所示电路,电源内阻不可忽略。开关S

闭合后,在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中

()

A.电压表与电流表的示数都减小B.电压表与电流表的示数都增大C.电压表的示数增大,电流表的示数减小D.电压表的示数减小,电流表的示数增大A答案

A在变阻器R0的滑动端向下滑动过程中,其连入电路的有效电

阻减小,则R总减小,由I=

可知I增大,由U内=Ir可知U内增大,由E=U内+U外可知U外减小,故电压表示数减小。由U1=IR1可知

增大,由U外=

+U并可知U并减小,由I2=

可知电流表示数变小,故A正确。考点二电路中的功率及效率1.电源的功率(1)电源的总功率①任意电路:P总=EI=U外I+U内I=P出+P内。②纯电阻电路: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:①任意电路:P出=UI=EI-I2r=P总-P内。②纯电阻电路:P出=I2R=

=

输出功率随R的变化关系:a.当R=r时,电源的输出功率最大,为Pm=

。b.当R>r时,随着R的增大,输出功率越来越小。c.当R<r时,随着R的增大,输出功率越来越大。d.P出<Pm时,每个输出功率对应两个不同的外电阻R1和R2,且满足R1R2=r

2。e.P出与R的关系如图:

2.讨论、分析电阻消耗功率大小的方法(1)定值电阻:求解定值电阻消耗的最大功率时,根据P=I2R可知,电流最

大时消耗功率最大。(2)可变电阻:求解可变电阻消耗的最大功率时,不能套用上述方法,因为

电流随电阻的变化而变化,此时,可以利用电源的输出功率与外电阻的

关系进行求解。也可采用等效电源法将用电器获得最大功率问题转化

为等效电源输出最大功率问题。3.电源的效率η=

×100%=

×100%=

×100%=

×100%,因此当R增大时,效率η提高,当R=r,即电源有最大输出功率时,效率仅为50%。η-R图像如图所

示。

2-1(多选)直流电路如图所示,在滑动变阻器的滑片P向右移动时,电源

的

()A.总功率一定减小B.效率一定增大C.内部损耗功率一定减小D.输出功率一定先增大后减小ABC答案

ABC滑片P向右移动时外电路电阻R外增大,由闭合电路欧姆定

律知总电流减小,由P总=EI可得P总减小,故选项A正确。根据η=

=

可知选项B正确。由P损=I2r可知,选项C正确。如图为P输-R外图像,因不知道R外的初始值与r的关系,所以无法判断P输的变化情况,选项D

错误。

2-2如图所示,已知电源电动势E=5V,内阻r=2Ω,定值电阻R1=0.5Ω,滑

动变阻器R2的阻值范围为0~10Ω。求:

(1)当滑动变阻器R2接入电路的阻值为多大时,电阻R1消耗的功率最大,

最大功率是多少。(2)当滑动变阻器接入电路的阻值为多大时,滑动变阻器消耗的功率最

大,最大功率是多少。(3)当滑动变阻器接入电路的阻值为多大时,电源的输出功率最大,最大功率是多少。答案见解析解析(1)定值电阻R1消耗的电功率为P1=I2R1=

,可见当滑动变阻器接入电路的阻值为0时,R1消耗的功率最大,最大功率为P1m=

=2W。(2)将定值电阻R1看做电源内阻的一部分,则电源的等效内阻r'=R1+r=2.5

Ω,故当滑动变阻器接入电路的阻值R2=r'=2.5Ω时,滑动变阻器消耗的功

率最大,最大功率为P2m=

=2.5W。(3)由电源的输出功率与外电阻的关系可知,当R1+R″2=r,即R″2=r-R1=(2

-0.5)Ω=1.5Ω时,电源有最大输出功率,最大输出功率为P出m=

=3.125W。考点三电源和电阻的U-I图像的比较

图像物理意义注意问题电阻的U-I图像

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

越大电源的U-I图像

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源的内阻(注意纵坐

标数值在坐标原点是否从零值开始)3-1如图所示,直线A为电源的U-I图线,曲线B为小灯泡的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.4W、8W

B.2W、4WC.2W、3W

D.4W、6WD答案

D由电源的U-I图线可知E=3V,由两图线交点知,该电源和小灯

泡组成闭合电路时,电流I=2A,路端电压U=2V,电源的输出功率P出=UI=

4W,总功率P总=IE=6W,故D项正确。3-2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A答案

A电源的效率η=

=

=

=

,由于R1>R2,故R1接在电源上时,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

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,从图像中可看出电流的数值,由于B、

C图线的斜率等于电阻的阻值,由图像可知,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。考点四含电容器电路的分析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。

4-1如图所示,电路中R1、R2均为可变电阻,电源内阻不能忽略,平行板

电容器C的极板水平放置。闭合开关S,电路达到稳定时,带电油滴悬浮

在两板之间静止不动。如果仅改变下列某一个条件,油滴仍能静止不动

的是

()

A.增大R1的阻值B.增大R2的阻值C.增大两板间的距离D.断开开关SB答案

B设油滴质量为m,带电荷量为q,两板间距离为d,当其静止时,

有

q=

q=mg;由题图知,增大R1,由闭合电路欧姆定律有I=

知I减小,Ir=U内减小,UR1=E-Ir增大,油滴将向上加速运动;增大R2,油滴受力不

变,仍保持静止;由E=

知,增大d,U不变时,E减小,油滴将向下加速运动;断开开关S,电容器将通过R1、R2放电,两板间场强变小,油滴将向下加速

运动。故只有B项正确。4-2(多选)如图所示的电路中,电源电动势E=3V,内电阻r=1Ω,定值电

阻R1=3Ω,R2=2Ω,电容器的电容C=100μF,则下列说法正确的是

(

)A.闭合开关S,电路稳定后电容器两端的电压为1.5VB.闭合开关S,电路稳定后电容器所带电荷量为3.0×10-4CC.闭合开关S,电路稳定后电容器极板a所带电荷量为1.5×10-4CD.先闭合开关S,电路稳定后断开开关S,通过电阻R1的电荷量为3.0×10-4CAC答案

AC闭合开关S,电路稳定后电流I=

=0.5A,电容器两端的电压为U=IR1=1.5V,选项A正确;电路稳定后电容器带电荷量为Q=CU

=100×10-6×1.5C=1.5×10-4C,选项B错误、C正确;先闭合开关S,电路稳定

后断开开关S,电容器C通过电阻R1放电,通过电阻R1的电荷量为1.5×10-4

C,选项D错误。考点五电路故障检测电路故障一般是短路或断路,常见的情况有:导线断芯、灯泡断

丝、灯座短路、变阻器内部断路、接触不良等现象。检查故障的基本

方法有两种:1.电压表检测方法:如果电压表示数为0,说明电压表上无电流通过,则可

能在并联段之外有断路,或并联段内有短路。如果电压表有示数,说明电压表上有电流通过,则在并联段之外无断路,

或并联段内无短路。2.用多用电表的欧姆挡检测要对检测的电路切断电源,逐一使元件脱离原电路(或对某段电路检测)

后测量是通路还是断路便可找到故障所在。

5-1

某照明电路出现故障,其电路如图1所示,该电路用标称值12V的

蓄电池为电源,导线及其接触完好。维修人员使用已调好的多用电表直

流50V挡检测故障。他将黑表笔接在c点,用红表笔分别探测电路的a、