山東省2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 電路 第2節(jié) 閉合電路歐姆定律及其應(yīng)用課件 新人教版.ppt

第2節(jié)閉合電路歐姆定律及其應(yīng)用,知識梳理,考點自診,一、電源的電動勢和內(nèi)阻 1.電源 電源是把負電荷從正極搬到負極的一種裝置;從能的轉(zhuǎn)化角度看,電源是 將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。 2.電動勢 (1)定義:電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把1 C的 正電荷在電源內(nèi)從 負極移送到 正極所做的功。,(3)物理意義:反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的本領(lǐng)大小的物理量。 3.內(nèi)阻 電源內(nèi)部也是由導(dǎo)體組成的,也有電阻,叫作電源的 內(nèi)阻,它是電源的另一重要參數(shù)。,知識梳理,考點自診,二、閉合電路歐姆定律 1.內(nèi)容:閉合電路的電流跟電源的電動勢成 正比,跟內(nèi)、外電路的電阻之和成 反比。,3.特別提醒:閉合電路歐姆定律是根據(jù)能量的轉(zhuǎn)化和守恒推導(dǎo)出來的,因此要注意各表達式的適用條件,如I= 只適用于純電阻電路,而E=U外+U內(nèi)適用于任何電路。,知識梳理,考點自診,4.路端電壓U與電流I的關(guān)系 (1)關(guān)系式:U= E-Ir。 (2)U-I圖象如圖所示。 當(dāng)電路斷路,即I=0時,縱坐標(biāo)的截距為 電源電動勢。 當(dāng)外電路電壓U=0時,橫坐標(biāo)的截距為 短路電流。 圖線的斜率的絕對值為電源的 內(nèi)阻。,知識梳理,考點自診,1.判斷下列說法的正誤。 (1)電動勢是電源兩極間的電壓。() (2)當(dāng)外電阻增大時,路端電壓也增大。() (3)閉合電路中的短路電流無限大。() (4)電動勢的單位跟電壓的單位一致,所以電動勢就是電源兩極間的電壓。() (5)非靜電力做的功越多,電動勢就越大。() (6)在閉合電路中,外電阻越大,電源的輸出功率越大。() (7)在某電池的電路中每通過2 C的電荷量,電池提供的電能是4 J,那么這處電池的電動勢是0.5 V。() (8)電源的電動勢越大,電源所能提供的電能就越多。(),答案,知識梳理,考點自診,2.(2018陜西西安名校聯(lián)考) 某電路如圖所示,已知電池組的總內(nèi)阻r=1 ,外電路電阻R=5 ,理想電壓表的示數(shù)U=3.0 V,則電池組的電動勢E等于() A.3.0 VB.3.6 V C.4.0 VD.4.2 V,答案,解析,知識梳理,考點自診,3.一個電源接8 電阻時,通過電源的電流為0.15 A,接13 電阻時,通過電源的電流為0.10 A,則電源的電動勢和內(nèi)阻分別為() A.2 V1.5 B.1.5 V2 C.2 V2 D.1.5 V1.5 ,答案,解析,知識梳理,考點自診,4.如圖所示,關(guān)于閉合電路,下列說法正確的是() A.電源正、負極被短路時,電流很大 B.電源正、負極被短路時,電壓表示數(shù)最大 C.外電路斷路時,電壓表示數(shù)為零 D.外電路電阻增大時,電壓表示數(shù)減小,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,電路的動態(tài)分析,一、總電阻變化的特點 (1)當(dāng)外電路的任何一個電阻增大(或減小)時,電路的總電阻一定增大(或減小)。 (2)若開關(guān)的通、斷使串聯(lián)的用電器增多時,電路的總電阻增大;若開關(guān)的通、斷使并聯(lián)的支路增多時,電路的總電阻減小。 (3)在如圖所示分壓電路中,滑動變阻器可視為由兩段電阻構(gòu)成,其中一段R并與用電器并聯(lián),另一段R串與并聯(lián)部分串聯(lián)。A、B兩端的總電阻與R串的變化趨勢一致。,命題點一,命題點二,命題點三,二、電路動態(tài)分析的三種常用方法 1.程序法,命題點一,命題點二,命題點三,2.“串反并同”結(jié)論法 (1)所謂“串反”,即某一電阻增大時,與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小,反之則增大。 (2)所謂“并同”,即某一電阻增大時,與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大,反之則減小。,3.極限法:因變阻器滑片滑動引起電路變化的問題,可將變阻器的滑片分別滑至兩個極端,讓電阻最大或電阻為零去討論。,命題點一,命題點二,命題點三,三、比較動態(tài)電路中電表變化量的方法 2.明確比較方法: 比較動態(tài)電路中電表變化量,就要弄清電表所測量的是純電阻還是非純電阻,弄清什么量變,什么量不變,然后根據(jù)伏安特性特點求解。像即學(xué)即練第2題,要看U和I之比的情況,就是看它們的比值是什么,就可判斷結(jié)果。,命題點一,命題點二,命題點三,典例1在如圖所示的電路中,R1=20 ,R2=40 ,滑動變阻器R的阻值為0100 ,當(dāng)滑動觸頭P由a向b滑動的過程中,燈泡L1、L2的亮度變化情況是() A.L1逐漸變亮,L2逐漸變暗 B.L1逐漸變暗,L2逐漸變亮 C.L1先變亮后變暗 D.L2先變暗后變亮,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,本題考查學(xué)生基本電路模型構(gòu)建、科學(xué)推理的核心素養(yǎng)。通過本題要進一步明確處理直流電路動態(tài)分析討論問題常規(guī)思維過程是:首先對電路進行分析,然后從阻值變化的部分入手,由串、并聯(lián)規(guī)律判斷電路總電阻變化情況(若只有有效工作的一個電阻阻值變化,則不管它處于哪一支路,電路總電阻一定跟隨該電阻變化規(guī)律而變),再由閉合電路歐姆定律判斷電路總電流、路端電壓變化情況,最后再根據(jù)電路特點和電路中電壓、電流分配原則判斷各部分電流、電壓、電功率的變化情況。同時還要明確此類問題的科學(xué)思維方法較多,一般有計算法、極限法、流程圖分析法、電壓源等效替代法、電流源等效替代法等。,命題點一,命題點二,命題點三,即學(xué)即練 1.(多選)(2018廣東華南三校聯(lián)考)如圖所示電路,電源內(nèi)阻不能忽略,R1阻值小于變阻器的總電阻,初態(tài)滑片P位于變阻器的中點,P由中點向上移動到頂端的過程中() A.電源的內(nèi)功率先減小后增大 B.電源的效率先減小后增大 C.電流表的示數(shù)先減小后增大 D.電壓表的示數(shù)先增大后減小,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,2.(2018陜西咸陽下學(xué)期模擬)如圖所示,電路中電源電動勢為E,內(nèi)阻為r,C為電容器,L為小燈泡,R為定值電阻,閉合開關(guān),小燈泡能正常發(fā)光,現(xiàn)將滑動變阻器滑片向右滑動一段距離,滑動前后理想電壓表V1、V2、V3示數(shù)變化量的絕對值分別為U1、U2、U3,理想電流表A示數(shù)變化量的絕對值為I,則() A.電源的輸出功率一定增大 B.燈泡亮度逐漸變暗 D.當(dāng)電路穩(wěn)定后,斷開開關(guān),小燈泡立刻熄滅,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,3.(多選)在如圖所示的電路中,E為電源電動勢,r為電源內(nèi)阻,R1和R3均為定值電阻,R2為滑動變阻器。當(dāng)R2的滑動觸點在a端時閉合開關(guān)S,此時四個由同樣表頭改裝但量程不同的電表A1、A2和V1、 V2的示數(shù)分別為I1、I2和U1、U2,其中V1的內(nèi)阻大于 V2的內(nèi)阻。現(xiàn)將R2的滑動觸點由a向b端移動,當(dāng)移動到中點的過程中,則下列說法正確的是() A.電表A1、A2指針偏角一定相同 B.I1減小,I2增大,U1、U2均減小 C.V1、 V2指針偏角相同 D.U1大于U2,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,電路中的功率及電源效 1.電源的功率,命題點一,命題點二,命題點三,2.純電阻電路中,P出與外電阻R的關(guān)系 (2)當(dāng)Rr時,隨著R的增大輸出功率越來越小; (3)當(dāng)R<r時,隨著R的增大輸出功率越來越大; (4)當(dāng)P出<Pm時,每個輸出功率對應(yīng)兩個可能的外電阻R1和R2,且R1R2=r2; (5)P出與R的關(guān)系如圖所示。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點一,命題點二,命題點三,典例2(多選)如圖所示,已知R1=R4= r=0.5 ,R2=6 ,R3的最大阻值為6 。在滑動變阻器R3的滑片P由N向M端滑動過程中,下列說法正確的是() A.定值電阻R4的功率,電源的總功率均減小 B.電源的輸出功率增大 C.滑動變阻器R3的功率先增大后減小 D.MN并聯(lián)部分的功率先增大后減小,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,思維點撥本題是關(guān)于電路功率分析問題,要弄清是定值電阻還是可變電阻的最大功率,定值電阻的最大功率用 分析,可變電阻的最大功率可用等效電源法求解。 本題考查學(xué)生的電源總功率、輸出功率、輸出最大功率、電源效率的物理觀念以及如何應(yīng)用這些觀念進行模型構(gòu)建、科學(xué)推理的核心素養(yǎng)。通過本題要進一步明確三點:一是等效的思維方法;二是解決最大功率問題時,要弄清是定值電阻還是可變電阻的最大功率,定值電阻的最大功率用 分析,可變電阻的最大功率用等效電源法求解;三是電源輸出功率最大時,效率不是最大,只有50%。,命題點一,命題點二,命題點三,即學(xué)即練 4.(多選)如圖所示,電阻R1=1.5 ,R2=0.5 ,小燈 泡L上標(biāo)有“3 V 1.5 W”字樣,電源內(nèi)阻r=1 ,滑 動變阻器的最大阻值為R0(大小未知)。當(dāng)觸頭P 滑動到最上端a時,電流表的讀數(shù)為1 A,小燈泡L 恰好正常發(fā)光,則下列說法正確的是() A.當(dāng)觸頭P滑動到最上端a時,滑動變阻器的最大阻值R0為6 B.當(dāng)觸頭P滑動到最上端a時,流過小燈泡L的電流為1 A C.當(dāng)觸頭P滑動到最下端b時,電源的總功率為12 W D.當(dāng)觸頭P滑動到最下端b時,電源的輸出功率為10 W,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,5.如圖,電路中三個電阻R1、R2和R3的阻值分別為R、2R和4R。當(dāng)開關(guān)S1斷開、S2閉合時,電源輸出功率為P0;當(dāng)S1閉合、S2斷開時,電源輸出功率也為P0。根據(jù)以上信息,你認為下列結(jié)論正確的是() B.該電源內(nèi)阻為3R C.當(dāng)S1、S2都斷開時,電源的總功率為P0 D.當(dāng)S1、S2都斷開時,電源的總功率為2P0,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,6.(多選)(2018海南物理卷)如圖,三個電阻R1、R2、R3的阻值均為R,電源的內(nèi)阻r<R,c為滑動變阻器的中點。閉合開關(guān)后,將滑動變阻器的滑片由c點向a端滑動,下列說法正確的是() A.R2消耗的功率變小B.R3消耗的功率變大 C.電源輸出的功率變大D.電源內(nèi)阻消耗的功率變大,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,含電容器電路的分析 電容器是一個儲存電能的元件,在直流電路中,當(dāng)電容器充、放電時,電路有充電、放電電流,一旦電路達到穩(wěn)定狀態(tài),電容器在電路中就相當(dāng)于一個阻值無限大(只考慮電容器是理想不漏電的情況)的元件,在電容器處電路可看作是斷路。分析和計算含有電容器的直流電路時,關(guān)鍵是準確地判斷和求出電容器兩端的電壓,具體做法是: 1.確定電容器和哪個電阻并聯(lián),該電阻兩端電壓即為電容器兩端電壓。 2.當(dāng)電容器和某一電阻串聯(lián)后,任何電阻其阻值都應(yīng)視為零。接在某一電路兩端時,此電路兩端電壓即為電容器兩端電壓。 3.電路的電流、電壓變化時,將會引起電容器的充放電。如果電容器兩端電壓升高,電容器將充電;如果電壓降低,電容器將通過與它連接的電路放電。電荷量的多少可根據(jù)Q=CU計算。,命題點一,命題點二,命題點三,典例3(多選)(2019安徽江淮十校第一次聯(lián)考)如圖所示,電源電動勢為E,內(nèi)電阻為r,C為電容器,R0為定值電阻,電表均為理想電表,R為滑動變阻器,閉合開關(guān)后燈泡正常發(fā)光,當(dāng)滑動變阻器的滑片P向右移動時,下列判斷正確的是() A.電壓表、電流表示數(shù)均變大,燈泡L將變暗 B.定值電阻R0中將有從右向左的電流 C.電壓表示數(shù)改變量與電流表示數(shù)改變量之比不變 D.電源輸出功率一定變小,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,思維點撥本題總體是電路的動態(tài)分析問題,但涉及電容器電路。涉及電容器時,要明確穩(wěn)定時,與電容器串聯(lián)的電路沒有電流,相當(dāng)于斷路;當(dāng)滑動變阻器的滑片向右移動時,要分析電容器電壓變化,然后由Q=CU分析電荷量的變化。 在靜電場一章平行板電容器的電容物理觀念形成的基礎(chǔ)上,要進一步明確這一模型如何應(yīng)用在電路中進行科學(xué)推理,解決實際問題。,命題點一,命題點二,命題點三,即學(xué)即練 7.(2018安徽淮南二模)如圖所示的電路中,R1是光敏電阻,其阻值隨光照強度的增強而減小。R2、R3、R4是定值電阻,當(dāng)開關(guān)S閉合且沒有光照射時,電容器C不帶電。當(dāng)用強光照射R1且電路穩(wěn)定時,與無光照射時比較,下列說法中正確的是() A.電容器C的下極板帶負電 B.R2兩端電壓降低 C.R4兩端電壓降低 D.電源提供的總功率變小,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,8.(2018山西孝義名校模擬)如圖所示的電路中,電源電動勢E=8 V,內(nèi)阻r=2 ,電阻R2=6 ,電容為1 F的平行板電容器水平放置且下極板接地。當(dāng)滑動變阻器R1的滑片處于b端時,有一帶電油滴位于板間正中央P點且恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法正確的是() A.此時P點電勢為6 V B.電容器上極板所帶電荷量為610-6 C C.若僅將電容器上極板緩慢上移少許,則P點電勢不變 D.若僅將滑片P從b端向a端緩慢移動少許,則油滴將向下移動,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,9.(多選)(2018江西撫州臨川第一中學(xué)模擬)在如圖所示的電路中,R0為定值電阻,R為光敏電阻(光照減弱時阻值增大),C為電容器,現(xiàn)減弱對光敏電阻R光照的強度,下列說法正確的是 () A.電流表的示數(shù)減小 B.電容器C的電荷量增大 C.電壓表的示數(shù)變小 D.電源內(nèi)部消耗的功率變大,答案,解析,兩種U-I圖象的綜合應(yīng)用 一、電源和電阻U-I圖象的比較,二、利用兩種圖象解題的基本方法 利用電源的U-I圖象和電阻的U-I圖象解題,無論電阻的U-I圖象是線性還是非線性,解決此類問題的基本方法是圖解法,即把電源和電阻的U-I圖線畫在同一坐標(biāo)系中,圖線的交點即電阻的“工作點”,電阻的電壓和電流可求,其他的量也可求。,典例(多選)(原創(chuàng)改編)如圖甲所示的電路中,R1、R2均為定值電阻,且R1=100 ,R2阻值未知,R3為一滑動變阻器。當(dāng)其滑片P從左端滑至右端時,測得電源的路端電壓隨電源中流過的電流變化的圖線如圖乙所示,其中A、B兩點是滑片P在變阻器的兩個不同端點得到的。則下列說法正確的是() A.該電源的電動勢為20 V B.定值電阻R2的阻值為10 C.滑動變阻器的最大阻值為300 D.在滑動變阻器的滑片P從左端滑至右端過程中,該電源的最大輸出功率為10 W,答案,解析,思維點撥解決本題時要明確: (1)電路的連接方式:R1、R3并聯(lián),然后與R2串聯(lián)后接在電源上。 (2)弄清圖線AB延長線與坐標(biāo)軸相交后的縱軸截距、橫軸截距、A點、B點坐標(biāo)及圖象斜率的意義;特別是弄清斜率是某點切線的斜率還是該點和原點連線的斜率。 在解決圖象問題時往往需要搞清圖象的物理意義和圖象中所給的隱含條件,找出必要的信息,圖象問題才可得到突破。在導(dǎo)體伏安特性曲線(非線性元件)中,某點與原點連線的斜率表示該點的電阻大小,而該點切線的斜率沒有物理意義。在本題中閉合電路的伏安特性曲線中斜率表示內(nèi)電阻。,即學(xué)即練 1.(多選)(2018浙江稽陽聯(lián)誼學(xué)校4月聯(lián)考)如圖所示,圖甲為一電動機,當(dāng)滑動變阻器的觸頭從一端滑到另一端的 過程中,兩電壓表的讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變化情況如圖乙所示,已知電流表讀數(shù)在0.2 A以下時,電動機沒有發(fā)生轉(zhuǎn)動,不考慮電表對電路的影響,以下判斷正確的是() A.電路中的電源電動勢為3.4 V B.變阻器向右滑動時,V2讀數(shù)逐漸減小 C.此電路中,電動機的最大輸出功率為0.54 W D.變阻器的最大阻值為30 ,CD,解析:先確定圖線與電壓表示數(shù)對應(yīng)的關(guān)系。再根據(jù)圖線求出電源的電動勢,并判斷V2讀數(shù)的變化情況。當(dāng)I=0.3 A時,電動機輸出功率最大。由電動機的總功率UI與發(fā)熱功率I2R之差求解輸出功率。變阻器的全部接入電路時,電路中電流最小。由歐姆定律求解變阻器的最大阻值。由電路圖甲知,電壓表V2測量路端電壓,電流增大時,內(nèi)電壓增大,路端電壓減小,所以最上面的圖線表示V2的電壓與電流的關(guān)系。此圖線的斜率大小等于電源的內(nèi)阻,2.如圖所示,直線、分別是電源1與電源2的路端電壓隨輸出電流變化的特性曲線,曲線是一個小燈泡的U-I特性曲線,如果把該小燈泡先后分別與電源1和電源2單獨連接時,則下列說法正確的是() A.電源1和電源2的內(nèi)阻之比是117 B.在這兩種連接狀態(tài)下,電源的效率之比是53 C.在這兩種連接狀態(tài)下,電源輸出功率之比是12 D.在這兩種連接狀態(tài)下,小燈泡的電阻之比是12,答案,解析,3.(多選)(2018湖南株洲質(zhì)檢)某種小燈泡的伏安特性曲線如圖甲所示,三個完全相同的這種小燈泡連接成如圖乙所示的電路,電源的內(nèi)阻為1.0 ?，F(xiàn)閉合開關(guān)S,理想電壓表V的示數(shù)為4.0 V,則() A.三個燈泡的總電阻為8.3 B.電源的電動勢為5.6 V C.電源消耗的熱功率為3.0 W D.電源的效率為89.3%,答案,解析,