【物理】2018届人教版第7章第2节　电路　闭合电路欧姆定律教案 11页

第2节　电路　闭合电路欧姆定律 考点一| 串联电路和并联电路 ‎1．串联、并联特点对比 ‎ ‎ 串联 并联 电流 I＝I1＝I2＝…＝In I＝I1＋I2＋…＋In 电压 U＝U1＋U2＋…＋Un U＝U1＝U2＝…＝Un 电阻 R＝R1＋R2＋…＋Rn ＝＋＋…＋ ‎2.电压表的改装(加试要求)‎ 电流表G的满偏电压Ug＝IgRg，当改装成量程为U的电压表时，应串联一个电阻R，因为串联电阻有分压作用．若U为Ug的n倍，需串联的分压电阻为R＝(n－1)Rg.‎ ‎3．电流表的改装(加试要求)‎ 电流表G的满偏电流为Ig，当改装成量程为I的电流表时，应并联一个电阻R，若I为Ig的n倍，需并联的分流电阻为R＝.‎ ‎1．“三个”常用的电阻结论 ‎(1)并联电路的总电阻小于其中最小的电阻．‎ ‎(2)n个相同的电阻R并联，总电阻R总＝R.‎ ‎(3)在电路中，某个电阻增大(或减小)，则总电阻增大(或减小)．‎ ‎2.电表改装后的特点 改装后的电压表 改装后的电流表 ‎(1)改装后示数等于表头与分压电阻两端电压之和 ‎(1)改装后示数等于通过表头与分流电阻的电流之和 ‎(2)改装后量程等于满偏时表头与分压电阻两端电压之和 ‎(2)改装后量程等于满偏时通过表头与分流电阻的电流之和 ‎(3)改装后表头满偏电压不变 ‎(3)改装后表头满偏电流不变 ‎1．(多选)有两个电阻R1＝2 Ω，R2＝3 Ω，则有(　　)‎ A．R1、R2串联总电阻为5 Ω B．R1、R2并联总电阻为1 Ω C．R1、R2串联总电阻为2.5 Ω D．R1、R2并联总电阻为1.2 Ω AD　[由于串联电路总电阻等于各部分电阻之和，即R串＝R1＋R2＝5 Ω；两个电阻并联，其总电阻R并＝＝1.2 Ω，选项A、D正确．]‎ ‎2．电阻R1与R2并联在电路中，通过R1与R2的电流之比为1∶2，则当R1与R2串联后接入电路中时，R1与R2两端电压之比U1∶U2为(　　)‎ A．1∶2 B．2∶1‎ C．1∶4 D．4∶1‎ B　[两电阻并联时，两端电压相等，因电流之比为1∶2，故R1∶R2＝2∶1；当两电阻串联时，有相同的电流，由U＝IR可知，U1∶U2＝2∶1，选项B正确．]‎ ‎3．三个电阻的阻值之比R1∶R2∶R3＝1∶2∶5，若将这三个电阻并联，则通过它们的电流之比I1∶I2∶I3为(　　)‎ A．1∶2∶5 B．5∶2∶1‎ C．10∶5∶2 D．1∶1∶1‎ C　[并联电路电压相等，设为U，因为R1∶R2∶R3＝1∶2∶5，设R1＝R，则R2＝2R，R3＝5R，所以并联后，通过它们的电流之比为∶∶＝10∶5∶2，选项C正确．]‎ ‎4．(加试要求)(多选)如图721所示的甲、乙两个电路，都是由一个灵敏电流计G和一个变阻器R组成，它们之中一个是测电压的电压表，另一个是测电流的电流表，那么以下结论中正确的是(　　) ‎ ‎【导学号：81370263】‎ ‎　　　　 　甲　　　　　　　乙 图721‎ A．甲是电流表，R增大时量程增大 B．甲是电流表，R增大时量程减小 C．乙是电压表，R增大时量程减小 D．乙是电压表，R增大时量程增大 BD　[把一个灵敏电流计改装成电流表，需并联一个电阻，并联的电阻越大，量程越小，A错误，B正确；把一个灵敏电流计改装成电压表，需串联一个电阻，串联的电阻越大，量程越大，C错误，D正确．]‎ 考点二| 闭合电路欧姆定律 ‎1．闭合电路 ‎(1)组成 ‎(2)内、外电压的关系：E＝U内＋U外．‎ ‎2．闭合电路欧姆定律 ‎(1)内容：在外电路为纯电阻的闭合电路中，电流的大小跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比．‎ ‎(2)公式：‎ ‎①I＝(只适用于纯电阻电路)．‎ ‎②E＝U外＋Ir(适用于所有电路)．‎ ‎3．路端电压U与电流I的关系(加试要求)‎ ‎(1)关系式：U＝E－Ir.‎ ‎(2)UI图象如图722所示．‎ 图722‎ ‎①当电路断路即I＝0时，纵坐标的截距为电源电动势．‎ ‎②当外电路短路即U＝0时，横坐标的截距为短路电流．‎ ‎③图线的斜率的绝对值为电源的内阻．‎ ‎1．判定总电阻变化情况的规律 ‎(1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时，电路的总电阻一定增大(或减小)．‎ ‎(2)若开关的通、断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增大；若开关的通、断使并联的支路增多时，电路的总电阻减小．‎ ‎(3)在如图723所示分压电路中，滑动变阻器可视为由两段电阻构成，其中一段R并与用电器并联，另一段R串与并联部分串联．A、B两端的总电阻与R串的变化趋势一致．‎ 图723‎ ‎2．电路动态分析的方法 ‎(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外的变化→固定支路　　→支路的变化．‎ ‎(2)极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论．‎ ‎1．某电路如图724所示，已知电池组的总内阻r＝1 Ω，外电路电阻R＝5 Ω，理想电压表的示数U＝3.0 V，则电池组的电动势E等于(　　)‎ 图724‎ A．3.0 V　　　B．3.6 V　　　C．4.0 V　　　D．4.2 V B　[由于电压表的示数为路端电压，而U＝IR，则I＝＝0.6 A，由闭合电路欧姆定律可得E＝I(R＋r)＝0.6×(5＋1)V＝3.6 V，故选项B正确．]‎ 太阳能电池板的参数 开路电压　43 V 短路电流　5.85 A 工作电压　35.3 V 工作电流　5.67 A 额定功率　200 W 工作温度　4085 ℃‎ 图725‎ ‎2.第二届世界互联网大会于‎2015年12月16日至18日在桐乡乌镇举行，为迎接大会召开，桐乡市对部分道路亮化工程进行了改造，如图725所示是乌镇某行政村使用的太阳能路灯的电池板铭牌，则该电池板的内阻约为(　　)‎ A．7.58 Ω　　B．6.03 Ω　　C．6.23 Ω　　D．7.35 Ω D　[开路电压即为电动势，所以内阻r＝＝ Ω≈7.35 Ω，D正确．]‎ ‎3．一太阳能电池板，测得它的开路电压为800 mV，短路电流为40 mA.若将该电池板与一阻值为20 Ω的电阻连成一闭合电路，则它的路端电压是(　　)‎ A．0.10 V　　B．0.20 V　　C．0.30 V　　D．0.40 V D　[由已知条件得：E＝800 mV.又因I短＝，所以r＝＝ Ω＝20 Ω，所以U＝IR＝R＝×20 mV＝400 mV＝0.4 V，选项D正确．]‎ ‎4．(2015·浙江学业水平考试)小吴同学设计了一种烟雾报警装置，其设计原理如图726所示．M为烟雾传感器，其阻值RM随着烟雾浓度的变化而变化，R为定值电阻．当装置所在区域出现烟雾且浓度增大时，将导致a、b两端电压减小，触发警报装置发出警报．当烟雾浓度增大时(　　) ‎ ‎【导学号：81370264】‎ 图726‎ A．RM增大，电流表示数增大 B．RM增大，电流表示数减小 C．RM减小，电流表示数增大 D．RM减小，电流表示数减小 C　[根据烟雾浓度增大时，a、b两端电压减小，可知a、b之间电阻减小，故RM减小．根据闭合电路欧姆定律知电路中电流增大，所以电流表示数增大．故C选项正确．]‎ ‎5．(加试要求)(多选)如图所示，A、B、C、D四个电路中，电源电动势为E，电阻为r，定值电阻为R0，当滑动变阻器R的滑片P从a向b滑动时，电压表示数将变大的电路是(　　)‎ BD　[在电路A、B中，当滑动变阻器R的滑片P从a向b滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻变小．对电路A，电压表测量的是路端电压，由于外电路电阻减小，使路端电压随之减小，不符合题意；对电路B，电压表测量的是定值电阻R0两端的电压，由闭合电路欧姆定律知此时电路电流变大，则电压表示数将变大，符合题意；对电路C，由于电压表位置的特殊性，其示数将不变；而电路D，实际上可认为是一个分压电路，尽管电路电流不变，但当滑动变阻器R的滑片P从a向b滑动时，电压表测量的电阻增加，则电压表示数将变大．]‎ 考点三| 电源的功率及UI图象 ‎1．电源的总功率 ‎(1)任意电路：P总＝IE＝IU外＋IU内＝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＝IU内＝P总－P出．‎ ‎3．电源的输出功率(加试要求)‎ ‎(1)任意电路：P出＝IU＝IE－I2r＝P总－P内．‎ ‎(2)纯电阻电路：P出＝I2R＝＝.‎ ‎(3)纯电阻电路中输出功率随R的变化关系 ‎①当R＝r时，电源的输出功率最大为Pm＝ ‎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外电阻R1和R2，且R1R2＝r2.‎ ‎⑤P出与R的关系如图727所示．‎ 图727‎ ‎4．电源的效率 ‎(1)任意电路：η＝×100%＝×100%.‎ ‎(2)纯电阻电路：η＝×100%＝×100%‎ 因此在纯电阻电路中R越大，η越大．‎ ‎5．电源与电阻UI图象的比较 图象上的特征 物理意义 电源UI图象 电阻UI图象 图形 图象表述的物理量变化关系 电源的路端电压随电路电流的变化关系 电阻两端电压随电阻中的电流的变化关系 图线与坐标轴交点 与纵轴交点表示电源电动势E，与横轴交点表示短路电流 过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零 图线上每一点坐标的乘积UI 表示电源的输出功率 表示电阻消耗的功率 图线上每一点对应U、I比值 表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同 每一点对应的比值均等大，表示此电阻的大小不变 图线斜率的绝对值大小 内阻r 电阻大小 ‎　(2016·浙江4月学考)图728所示中的路灯为太阳能路灯，每只路灯的光伏电池板有效采光面积约0.3 m2.晴天时电池板上每平方米每小时接收到的太阳辐射能约为3×106 J．如果每天等效日照时间约为6 h，光电池一天产生的电能可供30 W 的路灯工作8 h．光电池的光电转换效率约为(　　)‎ 图728‎ A．4.8%　　　B．9.6%　　　C．16%　　　D．44%‎ C　[光电池的光电转换效率是转化得到的电能与接收到的光能的比值，即：η＝×100%＝×100%＝16%，故选C.]‎ ‎1．用电器获得最大功率问题的分析方法 ‎(1)定值电阻 根据P＝I2R或P＝讨论，要功率P最大，需通过该电阻的电流或电阻两端的电压最大．‎ ‎(2)可变电阻 通常采用等效电源法，解题时根据需要选用不同的等效方式，将用电器获得最大功率问题转化为电源最大输出功率问题．‎ ‎2．UI图象的一般分析思路 ‎(1)明确纵、横坐标的物理意义．‎ ‎(2)明确图象的截距、斜率及交点的意义．‎ ‎(3)找出图线上对应状态的参量或关系式．‎ ‎(4)结合相关概念或规律进行分析、计算．‎ ‎1．如图729所示是某电源的路端电压与电流的关系图象，下列结论正确的是(　　) ‎ 图729‎ ‎【导学号：81370265】‎ A．电源的电动势为 5.0 V B．电源的内阻为 12 Ω ‎ C．电源的短路电流为 0.5 A D．电流为 0.3 A时的外电阻是 18 Ω D　[当电流为零时，路端电压等于电源电动势，由此可知电源的电动势为 6.0 V，选项A错误；图线的斜率表示电源内阻r＝ Ω＝2 Ω，选项B错误；只有当路端电压为零时的电流才是短路电流，由于图线没有从原点开始，因此图线与横轴交点不是短路电流，选项C错误；当电流为 0.3 A时，由闭合电路欧姆定律I＝知R＝－r＝ Ω－2 Ω＝18 Ω，选项D正确．]‎ ‎2．如图7210所示，直线A为某电源的UI图线，曲线B为某小灯泡的UI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(　　)‎ 图7210‎ A．4 W,8 W B．2 W,4 W C．2 W,3 W D．4 W,6 W D　[电源的UI图线A在纵轴上的截距表示电源电动势为3 V，图线A、B的交点表示电路工作点，对应的工作电压为U＝2 V，工作电流为I＝2 A．用该电源和小灯泡组成闭合电路时，电源的输出功率P出＝UI＝2×2 W＝4 W，电源的总功率P总＝EI＝3×2 W＝6 W．选项D正确．]‎ ‎3．(2016·嘉兴一中期中)电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比．在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图7211所示，图中U为路端电压，I为干路电流，a、b为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为ηa、ηb.由图可知ηa、ηb的值分别为(　　)‎ 图7211‎ A．ηa＝80%　ηb＝50%‎ B．ηa＝40%　ηb＝80%‎ C．ηa＝50%　ηb＝80%‎ D．ηa＝66.7%　ηb＝33.3%‎ D　[根据效率的定义可做以下推导：η＝＝，从UI图象中可知电压电动势对应为6个单位长度，a点路端电压对应为4个单位长度，b点路端电压对应为2个单位长度，综上所述D正确，A、B、C错误．]‎ ‎4．(多选)(加试要求)如图7212所示，R1为定值电阻，R2为变阻器，E为电源电动势，r为电源内电阻，以下说法中正确的是(　　) ‎ ‎【导学号：81370266】‎ 图7212‎ A．当R2＝R1＋r时，R2获得最大功率 B．当R1＝R2＋r时，R1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 AC　[将R1等效为电源内阻，R2上的功率为电源的输出功率，当外电阻变化时，电源的输出功率随外电阻的变化而变化，当外电阻等于内阻，即R2＝R1＋r时，输出功率最大，即R2上的功率最大，故选项A正确．对电路中的定值电阻R1，电流最大时其功率最大，当外电阻R2＝0时，电流最大，故选项B错误，C正确．当外电阻等于内阻时，即R1＋R2＝r时，电源的输出功率最大，故选项D错误．]‎