高考物理一輪復習 第八章 恒定電流 2 閉合電路歐姆定律及其應用課件

第第2 2節(jié)節(jié)閉合電路歐姆定律及其應用閉合電路歐姆定律及其應用-2-基礎(chǔ)夯實自我診斷一、電阻的串、并聯(lián) -3-基礎(chǔ)夯實自我診斷二、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1C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)。-4-基礎(chǔ)夯實自我診斷三、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.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。當電路斷路,即I=0時,縱坐標的截距為電源電動勢。當外電路電壓U=0時,橫坐標的截距為短路電流。圖線的斜率的絕對值為電源的內(nèi)阻。-5-基礎(chǔ)夯實自我診斷(1)根據(jù)E=U+Ir畫出電源的U-I圖象,根據(jù)圖線如何求電源的電動勢和內(nèi)阻?(2)最簡單的閉合回路如圖所示,推導出電源的輸出功率的表達式,并求出電源的最大輸出功率。-6-基礎(chǔ)夯實自我診斷提示(1)縱軸截距表示電源電動勢,圖線的斜率的大小表示內(nèi)阻。 -7-基礎(chǔ)夯實自我診斷1.下列關(guān)于電動勢的說法正確的是()A.電源的電動勢跟電源內(nèi)非靜電力做的功成正比,跟通過的電荷量成反比B.電動勢的單位跟電壓的單位一致,所以電動勢就是兩極間的電壓C.非靜電力做的功越多,電動勢就越大D.E= 只是電動勢的定義式而非決定式,電動勢的大小是由電源內(nèi)非靜電力的特性決定的 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-8-基礎(chǔ)夯實自我診斷2.(2016上海普陀區(qū)一模)如果閉合電路中電源的電動勢為12V,外電壓為10V,當有0.5C電荷量通過電路時,下列結(jié)論正確的是()A.在電源內(nèi)部,非靜電力將5J的其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能B.在電源內(nèi)部,靜電力將6J的其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能C.在電源外部,靜電力將5J的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能D.在電源外部,靜電力將6J的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 答案解析解析關(guān)閉在電源內(nèi)部,根據(jù)公式有W=qE=0.512J=6J,非靜電力將6J的其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,故A、B都錯誤;在電源外部,根據(jù)公式有W=qU=0.510J=5J,靜電力將5J的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能,故C正確,D錯誤。 答案解析關(guān)閉C-9-基礎(chǔ)夯實自我診斷3.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=3.0V,則電池組的電動勢E等于()A.3.0VB.3.6VC.4.0VD.4.2V 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-10-基礎(chǔ)夯實自我診斷4.(多選)右圖是某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖象,下列結(jié)論正確的是()A.電源的電動勢為6.0VB.電源的內(nèi)阻為12C.電源的短路電流為0.5AD.電流為0.3A時的外電阻是18 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-11-考點一考點二考點三考點四考點五考點一考點一 電阻的串、并聯(lián)電阻的串、并聯(lián)(自主悟透自主悟透)串、并聯(lián)電路的幾個常用結(jié)論1.當n個等值電阻R0串聯(lián)或并聯(lián)時,R串=nR0,R并= R0。2.串聯(lián)電路的總電阻大于電路中任意一個電阻,并聯(lián)電路的總電阻小于電路中任意一個電阻。3.在電路中,某個電阻增大(或減小),則總電阻增大(或減小)。4.某電路中無論電阻怎樣連接,該電路消耗的總電功率始終等于各個電阻消耗的電功率之和。-12-考點一考點二考點三考點四考點五突破訓練突破訓練1.電阻R1和R2分別標有“21.0A”和“40.5A”,將它們串聯(lián)后接入電路中,如圖所示,則此電路中允許消耗的最大功率為()A.1.5WB.3.0WC.5.0WD.6.0W 答案解析解析關(guān)閉由題意可知,兩電阻串聯(lián)后能通過的最大電流為I=0.5A,則電路允許消耗的最大電功率為P=I2(R1+R2)=1.5W,A正確。 答案解析關(guān)閉A-13-考點一考點二考點三考點四考點五2.(多選)一個T形電路如圖所示,電路中的電阻R1=10,R2=120,R3=40。另有一測試電源,電動勢為100V,內(nèi)阻忽略不計。則()A.當cd端短路時,ab之間的等效電阻是40B.當ab端短路時,cd之間的等效電阻是40C.當ab兩端接通測試電源時,cd兩端的電壓為80VD.當cd兩端接通測試電源時,ab兩端的電壓為80V 答案解析解析關(guān)閉當cd端短路時,R2與R3并聯(lián)再與R1串聯(lián),ab之間的等效電阻為40,A正確,B錯誤;當ab兩端接通測試電源時,R1、R3串聯(lián),R2無效,cd兩端的電壓就等于R3分得的電壓,可以求得為Ucd=80V,C正確,D錯誤。 答案解析關(guān)閉AC-14-考點一考點二考點三考點四考點五考點二考點二 電路的動態(tài)分析電路的動態(tài)分析(師生共研師生共研)1.電路動態(tài)分析類問題是指由于斷開或閉合開關(guān)、滑動變阻器滑片的滑動等造成電路結(jié)構(gòu)或電阻發(fā)生了變化,一處變化又引起了一系列的變化。2.電路動態(tài)分析的方法(1)程序法電路結(jié)構(gòu)的變化R的變化R總的變化I總的變化U端的變化固定支路-15-考點一考點二考點三考點四考點五(2)“串反并同”結(jié)論法所謂“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。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。-16-考點一考點二考點三考點四考點五例1(多選)(2016湖南長沙四校聯(lián)考)如圖所示,圖中的四個電表均為理想電表,當滑動變阻器滑片P向右端移動時,下面說法正確的是()A.電壓表V1的讀數(shù)減小,電流表A1的讀數(shù)增大B.電壓表V1的讀數(shù)增大,電流表A1的讀數(shù)減小C.電壓表V2的讀數(shù)減小,電流表A2的讀數(shù)增大D.電壓表V2的讀數(shù)增大,電流表A2的讀數(shù)減小 答案解析解析關(guān)閉滑動變阻器滑片P向右端移動,使得RP變小,總電阻變小,總電流變大,即電流表A1的讀數(shù)增大。內(nèi)電壓變大,R1所分電壓變大,并聯(lián)電路電壓即電壓表V1的讀數(shù)變小,即R3兩端電壓變小,通過R3的電流變小,即電流表A2的讀數(shù)減小,由于總電流增大,所以經(jīng)過另外一個支路,即經(jīng)過R2的電流變大,R2兩端電壓變大,即電壓表V2的讀數(shù)增大,對照選項A、D正確。 答案解析關(guān)閉AD-17-考點一考點二考點三考點四考點五例2(多選)(2016吉林長春調(diào)研)如圖所示的電路中,電源內(nèi)阻不可忽略,L1、L2兩燈均正常發(fā)光,R1為定值電阻,R為一滑動變阻器,P為滑動變阻器的滑片,若將滑片P向下滑動,則()A.L1燈變亮B.L2燈變暗C.R1上消耗的功率變大D.電源內(nèi)部消耗的功率變大 答案解析解析關(guān)閉由閉合電路歐姆定律可得,滑片P向下滑動,電路總電阻減小,總電流增大,路端電壓減小,所以L1、L2變暗,R1上消耗的功率變大,由P內(nèi)=I2r知電源內(nèi)部消耗的功率變大,A錯誤,B、C、D正確。 答案解析關(guān)閉BCD-18-考點一考點二考點三考點四考點五方法歸納利用程序法分析電路動態(tài)變化問題的一般步驟(1)明確局部電路變化時所引起的局部電路電阻的變化。(2)根據(jù)局部電阻的變化,確定電路的外電阻R總?cè)绾巫兓?3)根據(jù)閉合電路歐姆定律I總= ,確定電路的總電流如何變化。(4)由U內(nèi)=I總r確定電源的內(nèi)電壓如何變化。(5)由U外=E-U內(nèi)確定路端電壓如何變化。(6)由部分電路歐姆定律確定支路上某定值電阻兩端的電壓如何變化。(7)確定支路兩端的電壓以及通過各支路的電流如何變化。-19-考點一考點二考點三考點四考點五突破訓練突破訓練3.(多選)如圖所示,電源電動勢為E,內(nèi)電阻為r,不計電壓表和電流表內(nèi)阻對電路的影響,當開關(guān)閉合后,兩只小燈泡均能發(fā)光?，F(xiàn)將滑動變阻器的滑片逐漸向右滑動,下列說法正確的是()A.小燈泡L1、L2均變暗B.小燈泡L1變亮,L2變暗C.電流表A的讀數(shù)變小,電壓表V的讀數(shù)變大D.電流表A的讀數(shù)變大,電壓表V的讀數(shù)變小 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-20-考點一考點二考點三考點四考點五考點三考點三 電路中的功率及效率問題電路中的功率及效率問題(師生共研師生共研)-21-考點一考點二考點三考點四考點五由P出與外電阻R的關(guān)系圖象可知:當R=r時,電源的輸出功率最大為Pm= 。當Rr時,隨著R的增大輸出功率越來越小。當Rr時,隨著R的增大輸出功率越來越大。當P出Pm時,每個輸出功率對應兩個外電阻R1和R2,且R1R2=r2。-22-考點一考點二考點三考點四考點五例3(2016陜西西安模擬)如圖所示,E=8V,r=2,R1=8,R2為變阻器接入電路中的有效阻值,問:(1)要使變阻器獲得的電功率最大,則R2的取值應是多大?這時R2的功率是多大?(2)要使R1得到的電功率最大,則R2的取值應是多大?R1的最大功率是多大?這時電源的效率是多大?(3)調(diào)節(jié)R2的阻值,能否使電源以最大的功率輸出?為什么? 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-23-考點一考點二考點三考點四考點五思維點撥(1)R1為定值電阻,其電功率最大的條件是什么?(2)R2為可變電阻,其電功率最大的條件是什么?(3)電源輸出最大功率為的條件是什么?提示： (1)R2=0(2)R2=R1+r(3)R1+R2=r-24-考點一考點二考點三考點四考點五例4(多選)直流電路如圖所示,在滑動變阻器的滑片P向右移動時,電源的()A.總功率一定減小B.效率一定增大C.內(nèi)部損耗功率一定減小D.輸出功率一定先增大后減小 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-25-考點一考點二考點三考點四考點五特別提醒電源功率及效率問題的三點注意(1)當電源輸出功率最大時,效率并不是最大,此時=50%。當R時,100%,但此時P出0,無實際意義。(2)對于內(nèi)外電路上的固定電阻,其消耗的功率僅取決于電路中電流的大小,即根據(jù)P=I2R來判斷,與輸出功率大小的判斷方法不同。(3)外電阻為可變電阻時,要根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒求解(即P出=P外=P變+P固),且外電阻越接近電源內(nèi)電阻,電源的輸出功率越大。-26-考點一考點二考點三考點四考點五突破訓練突破訓練4.(多選)如圖甲所示,電源電動勢E=6V,閉合開關(guān),將滑動變阻器的滑片P從A端滑至B端的過程中,得到電路中的一些物理量的變化如圖乙、丙、丁所示。其中圖乙為輸出功率與路端電壓的關(guān)系曲線,圖丙為路端電壓與總電流的關(guān)系曲線,圖丁為電源效率與外電路電阻的關(guān)系曲線,不考慮電表、導線對電路的影響。則下列關(guān)于圖中a、b、c、d點的坐標值正確的是()-27-考點一考點二考點三考點四考點五A.a(4V,4.5W)B.b(4.8V,2.88W)C.c(0.6A,4.5V)D.d(8,80%) 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-28-考點一考點二考點三考點四考點五考點四考點四 兩種兩種U-I圖象的綜合應用圖象的綜合應用(師生共研師生共研)兩種圖線的比較-29-考點一考點二考點三考點四考點五-30-考點一考點二考點三考點四考點五例5(多選)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的變化的圖線,曲線是一個小燈泡的U-I曲線,如果把該小燈泡分別與電源1、電源2單獨連接,則下列說法正確的是()A.電源1與電源2的內(nèi)阻之比是125B.電源1與電源2的電動勢之比是11C.在這兩種連接狀態(tài)下,小燈泡消耗的功率之比是1033D.在這兩種連接狀態(tài)下,小燈泡的電阻之比是12 答案解析解析關(guān)閉根據(jù)電源的路端電壓隨輸出電流變化的圖線斜率的絕對值表示電源內(nèi)阻可知,電源1與電源2的內(nèi)阻之比是125,選項A正確;根據(jù)電源的路端電壓隨輸出電流的變化的圖線縱軸的截距表示電源電動勢可知,電源1與電源2的電動勢之比是11,選項B正確;根據(jù)曲線交點表示工作點,交點的縱、橫坐標的乘積表示電源輸出功率,在這兩種連接狀態(tài)下,小燈泡消耗的功率之比是1033,選項C正確;根據(jù)曲線交點的縱、橫坐標的比值表示小燈泡電阻,在這兩種連接狀態(tài)下,小燈泡的電阻之比是8099,選項D錯誤。 答案解析關(guān)閉ABC-31-考點一考點二考點三考點四考點五思維點撥(1)如何求電源和的內(nèi)阻?(2)電源和小燈泡串聯(lián)后,它們一定相等的物理量是哪個量?規(guī)律總結(jié)(1)線性元件的U-I圖象為過原點的直線,非線性元件的U-I圖象為曲線。(2)注意電源U-I圖象縱軸不從零開始的情況,此時圖線與橫軸的交點坐標小于短路電流,但直線的斜率的絕對值仍等于電源的內(nèi)阻,圖線與縱軸的交點坐標仍表示電動勢E。(2)流過它們的電流。-32-考點一考點二考點三考點四考點五突破訓練突破訓練5.如圖所示直線A為某電源的U-I圖線,曲線B為某小燈泡L1的U-I圖線的一部分,用該電源和小燈泡L1串聯(lián)起來組成閉合回路時燈泡L1恰能正常發(fā)光,則下列說法正確的是 ()A.此電源的內(nèi)電阻為B.燈泡L1的額定電壓為3V,額定功率為6WC.把燈泡L1換成阻值恒為1的純電阻,電源的輸出功率將變小D.由于小燈泡L1的U-I圖線是一條曲線,所以燈泡發(fā)光過程中歐姆定律不適用 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-33-考點一考點二考點三考點四考點五考點五考點五 含電容器電路的分析含電容器電路的分析(師生共研師生共研)想一想如圖所示電路,已知平行金屬板電容器C中固定一個帶正電的質(zhì)點P,下板接地,當將滑動變阻器R1的滑片向右滑動時,質(zhì)點P的電勢能如何變化?-34-考點一考點二考點三考點四考點五提示： 減少。因為當滑動變阻器R1的滑片向右滑動時,變阻器接入電路的電阻增大,根據(jù)閉合電路歐姆定律知,電路中電流減小,由歐姆定律知R2兩端的電壓減小,而電容器的電壓等于R2的電壓,故電容器極板間電壓減小。由E= 知,板間電場強減度小,則P點與下極板的電勢差減小,下極板接地,電勢為0,而P點的電勢高于下極板的電勢,所以P點的電勢降低,質(zhì)點P帶正電,故質(zhì)點P電勢能減少。-35-考點一考點二考點三考點四考點五知識整合1.含容電路的簡化不分析電容器的充、放電過程時,把電容器所在的電路視為斷路,簡化電路時可以去掉,求電荷量時再在相應位置補上。2.電路穩(wěn)定時電容器的處理方法電路穩(wěn)定后,與電容器串聯(lián)的電路中沒有電流,同支路的電阻相當于導線,即電阻不起降低電壓的作用,但電容器兩端的電壓與其并聯(lián)電器兩端電壓相等。3.電壓變化帶來的電容器變化電路中電流、電壓的變化可能會引起電容器的充、放電。若電容器兩端電壓升高,電容器將充電;若電壓降低,電容器將通過與它連接的電路放電,可由Q=CU計算電容器上電荷量的變化量。-36-考點一考點二考點三考點四考點五例6如圖所示的電路中,電源的電動勢為E,內(nèi)阻為r,R1、R3為定值電阻,R2為滑動變阻器,C為平行板電容器,開關(guān)S閉合后,電容器兩板正中央有一個帶電液滴恰好靜止。電流表和電壓表都可以視為理想電表。當滑動變阻器滑片P向b端滑動過程中,下述說法正確的是()A.電壓表示數(shù)變大,電流表示數(shù)變小B.電壓表示數(shù)變小,電流表示數(shù)變大C.電容器C所帶電荷量增加,液滴向上加速運動D.電容器C所帶電荷量減小,液滴向下加速運動 答案解析解析關(guān)閉當滑動變阻器滑片P向b端滑動過程中,接入電路的電阻減小,R2與R3并聯(lián)的電阻減小,總電阻減小,則總電流增大,R1兩端電壓增大,則電壓表示數(shù)變大;R2與R3并聯(lián)的電壓減小,通過R3的電流減小,則電流表示數(shù)變大,故A、B錯誤;R2與R3并聯(lián)的電壓減小,電容器板間的電壓減小,板間電場強度減小,液滴所受的電場力減小,則液滴將向下加速運動,故C錯誤,D正確。 答案解析關(guān)閉D-37-考點一考點二考點三考點四考點五規(guī)律總結(jié)含電容器電路的分析技巧分析和計算含有電容器的直流電路時,關(guān)鍵是準確判斷和求出電容器兩端的電壓,其具體方法是:(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)當電容器和某一電阻串聯(lián)后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)當電容器與電源直接相連,則電容器兩極板間電壓即等于電源電動勢。-38-考點一考點二考點三考點四考點五突破訓練突破訓練6.下如圖的電路中,R1=11,r=1,R2=R3=6,當開關(guān)S閉合且電路穩(wěn)定時,電容器C電荷量為Q1;當開關(guān)S斷開且電路穩(wěn)定時,電容器C電荷量為Q2,則()A.Q1Q2=13B.Q1Q2=31C.Q1Q2=15D.Q1Q2=51 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉