第二课时闭合电路的欧姆定律

第二课时闭合电路的欧姆定律第1页，共44页，2023年，2月20日，星期一第一关:基础关展望高考基础知识第2页，共44页，2023年，2月20日，星期一一､ 电动势知识讲解(1)非静电力:从低电势处指向高电势处的某种力称为非静电力.说明:非静电力的种类很多,例如,化学电源中的化学力､发电机内由于电磁感应而产生的电磁力.第3页，共44页，2023年，2月20日，星期一

(2)电动势

①定义:非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功跟被移送的电荷量的比值叫电源的电动势.

②公式

③单位:伏特,用“V”表示.

④物理意义:反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小,在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功.第4页，共44页，2023年，2月20日，星期一二､ 闭合电路的欧姆定律

知识讲解

1.闭合电路欧姆定律

①文字表达:闭合电路中的电流跟电源电动势成正比,跟内､外电路中的电阻之和成反比.

②数学表达式:I

公式中R表示外电路的总电阻,E表示电源电动势,r是电源内阻.第5页，共44页，2023年，2月20日，星期一第6页，共44页，2023年，2月20日，星期一(2)路端电压与电流的关系,即U-I图线①因为U=E-Ir,故U随I的增大而减小,它们的关系曲线如图所示.②直线斜率的绝对值表示电源内阻r,纵轴的截距为电源的电动势E,横轴的截距为短路电流.③U随I变化的本质原因是电源有内阻.④图线上每一点坐标的乘积为电源在此时的输出功率.

第7页，共44页，2023年，2月20日，星期一活学活用第8页，共44页，2023年，2月20日，星期一如图所示,变阻器R2的最大值为10Ω,电阻R3=5Ω,电源内阻为1Ω.当开关S闭合时,变阻器的滑片在中点的位置.当电源的总功率为16W,输出功率为12W,此时R1正常工作.求:(1)电灯R1的阻值是多少?(2)当S断开时,要使电灯正常发光,应使变阻器的使用电阻改变多少?第9页，共44页，2023年，2月20日，星期一第10页，共44页，2023年，2月20日，星期一答案:(1)2.5Ω(2)增加1.5Ω第11页，共44页，2023年，2月20日，星期一第二关:技法关解读高考解题技法第12页，共44页，2023年，2月20日，星期一一､ 电源的最大输出功率和用电器获得最大功率的分析方法

技法讲解

1.电源的输出功率:P出

由上式可以看出:(1)当R=r时,电源的输出功率最大,

此时电源效率η=50%.第13页，共44页，2023年，2月20日，星期一(2)当R>r时,随着R的增大输出功率越来越小.(3)当R<r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R1·R2=r2.(5)P外与R的关系如图所示.

第14页，共44页，2023年，2月20日，星期一2.对用电器获得最大功率的分析通常用等效电源法,如当用电器还与其他电路串联时,利用电路的等效性,可以将其他串联电路的电阻R其与电源的内阻r之和看作新的电源内阻,再利用前面的方法分析.第15页，共44页，2023年，2月20日，星期一典例剖析第16页，共44页，2023年，2月20日，星期一【例1】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上获得最大功率B.当R1=R2+r时,R1上获得最大功率C.当R2=0时,R1上获得最大功率D.当R2=0时,电源的输出功率最大第17页，共44页，2023年，2月20日，星期一

[解析]解答该题通常用等效电源法.解题时应根据需要选用不同的等效方式.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1),R2的电功率是等效电源的输出功率.显然当R2=R1+r时,R2获得电功率最大,选项A正确.在讨论R1的电功率时,可将R2视为电源内阻的一部分,即将原电路等效为外电阻R1与电动势为E､内阻为(R2+r)的电源(等效电源)连成的闭合电路(如图2),R1的电功率即等效电源的输出功率.当R2=0时,等效电源内阻最小(等于r),R1获得的电功率最大;

第18页，共44页，2023年，2月20日，星期一故选项B错误,选项C正确,在讨论电源的输出功率时,(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,电源输出功率并不一定最大,故选项D错误.综上所述,该题的正确答案是A､C.[答案]AC第19页，共44页，2023年，2月20日，星期一二､ 含有电容器的电路分析方法技法讲解电容器是一个储存电能的元件,在直流电路中,当电容器充､放电时,电路有充电､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不漏电的情况)的元件,在电容器处电路可看作是断路,简化电路时可去掉它,简化后若要求电容器所带电荷量时,可在相应的位置补上,分析和计算含有电容器的直流电路时,关键是准确地判断和求出电容器两端的电压,其具体方法是:第20页，共44页，2023年，2月20日，星期一1.确定电容器和哪个电阻并联,该电阻两端电压即为电容器两端电压.2.当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时,此电路两端电压即为电容器两端电压,而与电容器串联的电阻看成导线.3.对于较复杂电路,需要将电容器两端的电势与基准点的电势比较后才能确定电容器两端的电压.第21页，共44页，2023年，2月20日，星期一典例剖析第22页，共44页，2023年，2月20日，星期一【例2】如图所示,电容器C1=6μF,C2=3μF,电阻R1=6Ω,R2=3Ω.当电键S断开时,A、B两点间的电压UAB等于多少?当S闭合时,电容器C1的电荷量改变了多少?(已知电压U=18V)[解析]在电路中电容器C1、C2的作用是断路,当电键S断开时,电路中无电流,B、C等电势,A、D等电势,因此UAB=UAC=UDB=18V.当S断开时,电容器C1所带电荷量为第23页，共44页，2023年，2月20日，星期一Q1=C1UAC=C1UDC=6×10-6×18C=1.08×10-4C.

当S闭合时,电路R1､R2导通,电容C1两端的电压即电阻R1两端的电压.由串联电路的电压分配关系得

U′AC 18V=12V

此时电容器C1所带电荷量为

Q′1=C1U′AC=6×10-6×12C=0.72×10-4C.

电容器C1所带电荷量的变化量为

ΔQ=Q′1-Q1=-3.6×10-5C负号表示减少

[答案]UAB=18V减少3.6×10-5C第24页，共44页，2023年，2月20日，星期一三､ 电路故障的分析方法技法讲解1.故障的特点(1)断路的特点:电路中发生断路,表现为电源电压不为零而电流为零;若外电路中某两点之间的电压不为零,则这两点间有断点,而这两点与电源连结部分无断点.(2)短路的特点:电路中发生短路,表现为有电流通过电路而电压为零.第25页，共44页，2023年，2月20日，星期一2.故障的分析方法(1)仪器检测法①断点故障的判断:用电压表与电源并联,若有电压时,再逐段与电路并联,若电压表指针偏转,则该段电路中有断点.第26页，共44页，2023年，2月20日，星期一②短路故障的判断:用电压表与电源并联,若有电压时,再逐段与电路并联;若电压表示数为零时,该电路被短路,若电压表示数不为零,则该电路不被短路或不完全被短路.③用电压表测量,若理想电压表示数为电源电动势,可判断电路故障为断路;若电压表示数不为零,则电压表两端至电源部分电路无断点且与电压表并联的电路没被短路;若电压表示数为零,则电压表两端至电源的部分电路可能有断点,或者是与电压表并联的部分电路被短路.第27页，共44页，2023年，2月20日，星期一

(2)假设法:已知电路发生某种故障,寻求故障发生在何处时,可将整个电路划分为若干部分;然后逐一假设某部分电路发生故障,运用欧姆定律进行正向推理,推理结果若与题述物理现象不符合,则故障不是发生在这部分电路;若推理结果与题述物理现象符合,则故障可能发生在这部分电路;直到找到可能发生的全部故障为止.第28页，共44页，2023年，2月20日，星期一典例剖析第29页，共44页，2023年，2月20日，星期一【例3】如图所示的电路中,电源电动势为6V,当开关S接通后,灯泡L1和L2都不亮,用电压表测得各部分电压是Uab=6V,Uad=0,Ucd=6V,由此可判定()第30页，共44页，2023年，2月20日，星期一A.L1和L2的灯丝都烧断了B.L1的灯丝烧断了C.L2的灯丝烧断了D.变阻器R断路[解析]由题目给出的条件可知,电路中有的地方有电压,说明电源是有电压的.由Uab=6V和Uad=0可知外电路上bcd段有断点;由Ucd=6V可知外电路上cL2d段有断点,即L2烧断,而且除L2外,灯L1和变阻器R都没有与L2同时断开,否则也不存在Ucd=6V.这种情况下,Uad=0是情理之中的.故而C选项正确.[答案]C第31页，共44页，2023年，2月20日，星期一第三关:训练关笑对高考随堂·训练第32页，共44页，2023年，2月20日，星期一1.下列关于电源电动势的说法①电动势是用来比较电源将其他形式的能转化为电能本领大小的物理量②外电路断开时的路端电压等于电源的电动势③用内阻较大的电压表直接测量电源正负之间的电压值约等于电源的电动势④外电路的总电阻越小,则路端电压越接近电源的电动势以上说法正确的是()第33页，共44页，2023年，2月20日，星期一A.①②③④B.①②③C.①②④ D.只有②解析:电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量.①正确,由E=U+Ir知,当外电路断开时,I=0,E=U,②正确.由于电压表电阻很大,I很小,则U≈E.③正确.外电路的总电阻越小,路端电压越小,④错.正确选项为B.答案:B第34页，共44页，2023年，2月20日，星期一2.如图所示电路中,闭合电键,灯L1､L2正常发光,由于电路出现故障,突然发现灯L1变亮,灯L2变暗,电流表的读数变小,根据分析,发生的故障可能是()A.R1断路B.R2断路C.R3短路D.R4短路第35页，共44页，2023年，2月20日，星期一解析:等效电路如下图所示,若R1断路,总电阻变大,总电流变小,内电压变小,外电压变大,L2变暗,电流表读数变小,L1变亮,故A正确.第36页，共44页，2023年，2月20日，星期一若R2断路,总电阻变大,进一步得出L1变暗,L2变亮,故B错误.若R3短路,总电阻变小,电流变大,内电压变大,外电压变小,L1变亮,L2变暗,但电流表示数等于I总-I2变大,故C错误.若R4短路,情形与R3短路相似.D错误,故本题只有A正确.(本题也可用“串反并同”快速求解)答案:A第37页，共44页，2023年，2月20日，星期一3.如图所示,直线OAC为某一直流电源的总功率P总随电流I变化的图线,抛物线OBC为同一直流电源内部热功率Pr随电流I变化的图线.若A､B对应的横坐标2A,那么线段AB表示的功率及I=2A对应的外电阻是()A.2W､0.5Ω B.4W、2ΩC.2W､1Ω D.6W､2Ω第38页，共44页，2023年，2月20日，星期一解析:两图线在C点相交,表明电源总功率与内部热功率相等,意味着电源短路.

Ω=1Ω,电源电动势E=Ir=3V,因AB对

应的电流I=2A,根据闭合电路欧姆定律可得

所以R=(1.5-1)Ω=0.5Ω,其功率P=I2R=22×0.5W=2W.

答案:A第39页，共44页，2023年，2月20日，星期一4.演示位移传感器的工作原理如图所示,物体M在导轨上平移时,带动滑动变阻器的金属杆P,通过电压表显示的数据,来反映物体位移的大小x.假设电压表是理想的,则下列说法正确的是()第40页，共44页，2023年，2月20日，星期一A.物体M运动时,电源内的电流会发生变化B.物体M不动时,电压表的示数不会发生变化C.物体M不动时,电路中没有电流D.物体M不动时,电压表没有