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- 2021-05-24 发布
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第 30 讲 闭合电路欧姆定律 焦耳定律
考情剖析
考查内容 考纲要求 考查年份 考查详情 能力要求
电功 电功
率 焦耳定律 Ⅰ
15 年
T13—计算,考查法拉第
电磁感应定律公式的应
用,应用焦耳定律求焦
耳热
应用数学
处理物理问题
16 年 T8—选择,考查电源的
总功率 应用数学
处理物理问题
17 年 T13—计算,考查电磁感
应中的电功率问题 推理
闭合电路的
欧姆定律,Ⅱ,
15 年,T10—简答,根据闭合电路的欧姆定律公式描绘 UI 图象,得出电动势和内电阻,应
用数学
处理物理问题
16 年,T8—多选,考查闭合电路欧姆定律的应用;T13—计算,电磁感应中闭合电路的欧
姆定律的问题,计算感应电动势,分析综合、应
用数学处理
物理问题
17 年,T11—简答,根据闭合电路欧姆定律选择合适的滑动变阻器,推理
弱项清单,1.闭合电路中电源两端的电压为路端电压而不是电源电动势;
2.电源 UI 图线与电阻 UI 图线的区别及应用;
3.闭合电路的动态分析;
4.纯电阻电路与非纯电阻电路的区别.
知识整合
一、电功与电功率
1.电功
(1)定义:电路中________移动电荷做的功.
(2)公式:W=________=________.
(3)电流做功的实质:是静电力做的功,将________转化成其他形式的能.
2.电功率
(1)定义:单位时间内电流所做的功,表示电流做功的________.
(2)公式:P=________=________.
二、电热和焦耳定律
1.电热:电流流过一段导体时产生的________.
2.公式:Q=________.
3.热功率:P=________=________.
三、电源电动势及内阻
1.电源:电源是________________________的装置.
2.电源的电动势:表征电源________的本领,在数值上等于电源没有接入电路时两极间
的电压.电动势由电源自身的非静电力的特性决定.
3.内阻:电流通过电源内部时也受阻碍作用,阻碍的强弱用________表示.电池用久后,
r 会________.
四、闭合电路欧姆定律
1.内容:闭合电路里的电流跟电源的________成正比,跟内、外电路的________成反
比.
2.公式:________,变形后也可以写成 E=IR+Ir 或 E=U 外+U 内.
3.适用条件:外电路为纯电阻电路.
五、路端电压
1.定义:外电路两端的电压即电源的输出电压,U=E-Ir.
2.与外电阻的关系:当外电路总电阻 R 增大时,由 I= E
R+r知,总电流 I________,由
U=E-Ir 知,路端电压 U________.如图所示为 UR 图象.
六、电源的 UI 图象
1.定义:电源的输出电压与输出电流的变化关系图线.
由 U=E-Ir 可画出 UI 关系图线如图所示.
2.规律
(1)当电路断路即 I=0 时,纵轴上的截距为________;
(2)当电路短路即 U=0 时,横轴上的截距为________;
(3)图线斜率的绝对值为电源的________;
(4)图线上任一点对应的 U、I 比值为相应外电路的电阻.
方法技巧考点 1 电功与电功率
1.电功与电热的比较
实例 电功与电热 电功率与热功率
纯电阻
电路
白炽灯、电炉、电饭锅、电热
毯、电熨斗及转子被卡住的电
动机等
W=UIt,
Q=I2Rt=U2
R t
W=Q P 电=UI,
P 热=I2R=U2
R
P 电=P 热
非纯电
阻电路 电动机、电解槽、日光灯等 W=UIt,
Q=I2Rt
W>Q P 电=UI,
P 热=I2R
P 电>P 热
【典型例题 1】 如图所示,A 为电解槽,M 为电动机,N 为电阻,恒定电压 U=12
V,电解槽内阻 rA=2 Ω,当 S1 闭合,S2、S3 断开时,电流表 A 的示数为 6 A;当 S2 闭合,
S1、S3 断开时,电流表 A 的示数为 5 A,且电动机输出功率为 35 W;当 S3 闭合,S1、S2 断开
时,电流表 A 的示数为 4 A.求:
(1)电阻的阻值及发热功率各多大?
(2)电动机的内阻是多少?
(3)在电解槽工作时,电能转化为化学能的功率为多少?
1.(多选)如图所示,一直流电动机与阻值 R=9 Ω的电阻串联在电源上,电
源电动势 E=30 V,内阻 r=1 Ω,用理想电压表测出电动机两端电压 U=10 V,已知电动机
线圈的电阻 RM=1 Ω,则下列说法中正确的是( )
A.通过电动机的电流 I=10 A
B.电动机的输出功率 P=16 W
C.10 s 内电动机产生的热量 Q=40 J
D.10 s 内通过电动机的电荷量 q=20 C
考点 2 闭合电路动态电路的分析方法
(1)程序法:电路结构的变化→R 的变化→R 总的变化→I 总的变化→U 端的变化→固定支
路→变化支路.
(2)极限法:因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将变阻器的滑片分别滑至两个极
端,让电阻最大或电阻为零去讨论.
【典型例题 2】 (多选)如图所示,电源内阻不可忽略,当滑动变阻器的滑动片向右滑动
时,下列说法中正确的是( )
A.电流表 A1 读数变小 B.电流表 A2 读数变大
C.电压表 V 读数变大 D.电压表 V 读数不变
2.(多选)如图所示电路中,电源电动势为 E 内阻为 r,当滑动变阻器 R2 滑动
端向右滑动后,理想电流表 A1、A2 的示数变化量的绝对值分别为ΔI1、ΔI2,
理想电压表示数变化量的绝对值为ΔU.下列说法中正确的是( )
A.电压表 V 的示数减小
B.电流表 A2 的示数变小
C.ΔU 与ΔI1 比值一定小于电源内阻 r
D.ΔU 与ΔI2 比值一定小于电源内阻 r
考点 3 电路中的功率
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)= E2
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= E2R
(R+r)2= E2
(R-r)2
R +4r
.
(3)输出功率随 R 的变化关系
①当 R=r 时,电源的输出功率最大为 Pm=E2
4r.
②当 R>r 时,随着 R 的增大输出功率越来越小.
③当 Rr,故改变滑动
变阻器的阻值时无法使电路中外电阻等于电源内阻,此时外电阻越接近电源内阻,电源的输
出功率越大,故选项 B 正确;P0=U2I=0.5 W,选项 C 正确;电源的效率 η=EI-I2r
EI ,电流
越小,电源的效率越大,可见滑动变阻器的滑动触头 P 滑到最右端时电源的效率最大,选
项 D 错误.
5.C 【解析】 S 断开时等效电路如图甲所示.
甲
电容器两端电压为 U1= E
R+2
3R
×2
3R×1
2=1
5E;
S 闭合时等效电路如图乙所示.
乙
电容器两端电压为 U2= E
R+1
2R
×1
2R=1
3E,
由 Q=CU 得Q1
Q2 =U1
U2 =3
5,故选项 C 正确.