【物理】2018届一轮复习人教版专题7-3闭合电路的欧姆定律学案 17页

专题7.3 闭合电路的欧姆定律 ‎1.理解闭合电路欧姆定律，并能进行电路的动态分析和计算．‎ ‎ ‎ ‎1．闭合电路欧姆定律 ‎(1)内容 闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电阻之和成反比。‎ ‎(2)公式 ‎①I＝(只适用于纯电阻电路)；‎ ‎②E＝U外＋Ir(适用于所有电路)。‎ ‎2.路端电压与外电阻的关系 一般情况 U＝IR＝·R＝，当R增大时，U增大 特殊情况 ‎(1)当外电路断路时，I＝0，U＝E ‎(2)当外电路短路时，I短＝，U＝0‎ 高频考点一　电阻的串、并联特点 例1、(多选)一个T形电路如图所示，电路中的电阻R1＝10 Ω，R2＝120 Ω，R3＝40 Ω。另有一测试电源，电动势为100 V，内阻忽略不计。则(　　)‎ A．当c、d端短路时，a、b之间的等效电阻是40 Ω B．当a、b端短路时，c、d之间的等效电阻是40 Ω C．当a、b两端接通测试电源时，c、d两端的电压为80 V D．当c、d两端接通测试电源时，a、b两端的电压为80 V 解析：　当c、d端短路时，等效电路如图甲所示，R123＝R1＋＝40 Ω。A正确，同理B错误。‎ 当a、b两端接通测试电源时，等效电路如图乙所示，根据欧姆定律得：I＝＝ A＝‎2 A，所以Ucd＝IR3＝80 V，故C正确，同理D错误。‎ 答案：　AC ‎【变式探究】(多选)有一灵敏电流计，其表头内阻Rg＝1 000 Ω，满偏电流Ig＝100 μA，以下说法正确的是(　　)‎ A．把它改成量程为1.5 V的电压表，应串联一个15 kΩ的电阻 B．把它改成量程为‎1.0 A的电流表，应并联一个1 Ω的电阻 C．把它改成量程为‎1.0 A的电流表，测量某电流时读数为‎0.5 A，此时流过表头的电流为50 μA D．把它改成量程为1.5 V的电压表，测量某电压时读数为1.5 V，此时流过表头的电流为100 μA 答案：　CD ‎【举一反三】(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(　　)‎ 解析：　显然，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。‎ 答案：　BD 高频考点二　电路的动态分析 例2．(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(　　)‎ 答案　BD ‎【变式探究】如图所示的电路中，电源内阻不可忽略，L1、L2两灯均正常发光，R1‎ 为定值电阻，R为一滑动变阻器，P为滑动变阻器的滑片，若将滑片P向下滑动，则(　　)‎ A．L1灯变亮　　　　　　　　 B．L2灯变暗 C．R1上消耗的功率变大 D．电源内部消耗的功率变大 解析：　由闭合电路欧姆定律可得，滑片P向下滑动，电路总电阻减小，总电流增大，路端电压减小，所以L1、L2变暗，R1上消耗的功率变大，由P内＝I2r知电源内部消耗的功率变大，A错误，B、C、D正确。‎ 答案：　BCD ‎【举一反三】如图3所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，V与A分别为电压表与电流表．初始时S0与S均闭合，现将S断开，则(　　)‎ 图3‎ A．V的读数变大，A的读数变小 B．V的读数变大，A的读数变大 C．V的读数变小，A的读数变小 D．V的读数变小，A的读数变大 答案　B ‎【方法技巧】电路动态分析的两种方法 ‎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：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片分别滑至两个极端去讨论．‎ 高频考点三　电路中的功率及效率问题 例3．(多选)某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr 随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图5中的a、b、c所示．以下判断正确的是(　　)‎ 图5‎ A．在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，这三点的纵坐标一定满足关系PA＝PB＋PC B．b、c图线的交点与a、b图线的交点的横坐标之比一定为1∶2，纵坐标之比一定为1∶4‎ C．电源的最大输出功率Pm＝9 W D．电源的电动势E＝3 V，内电阻r＝1 Ω 答案　ABD ‎【变式探究】如图6所示，电动势为E、内阻为r的电池与定值电阻R0、滑动变阻器R串联，已知R0＝r，滑动变阻器的最大阻值是2r.当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时，下列说法中正确的是(　　)‎ 图6‎ A．电路中的电流变小 B．电源的输出功率先变大后变小 C．滑动变阻器消耗的功率变小 D．定值电阻R0上消耗的功率先变大后变小 答案　C 解析　当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时，外电路电阻减小，电路中的电流变大，当滑片位于b端时，r＝R外，电源的输出功率最大，选项A、B错；当把定值电阻R0看做电源内阻，滑动变阻器的滑片P位于a端时，滑动变阻器消耗的功率最大，由a端向b端滑动时，滑动变阻器消耗的功率变小，选项C对；由P＝I2R0知，定值电阻R0上消耗的功率变大，选项D错．‎ ‎【方法规律】对闭合电路功率的两点认识 ‎1．闭合电路是一个能量转化系统，电源将其他形式的能转化为电能．内、外电路将电能转化为其他形式的能，IE＝P内＋P外就是能量守恒定律在闭合电路中的体现．‎ ‎2．外电阻的阻值向接近内阻的阻值方向变化时，电源的输出功率变大．‎ 高频考点四　电源和电阻U－I图象的比较 例4．(多选)如图7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7‎ A．电源的电动势为6.0 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 答案　AD ‎【变式探究】(多选)如图8所示的U－I图象中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻R的U－I图线，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图象可知(　　)‎ 图8‎ A．R的阻值为1.5 Ω B．电源电动势为3.0 V，内阻为0.5 Ω C．电源的输出功率为3.0 W D．电源内部消耗功率为1.5 W 答案　AD ‎【方法技巧】利用两种图象解题的基本方法 利用电源的U－I图象和电阻的U－I图象解题．无论电阻的U－I图象是线性还是非线性，解决此类问题的基本方法是图解法，即把电源和电阻的U－I图线画在同一坐标系中，图线的交点即电阻的“工作点”，电阻的电压和电流可求，其他的量也可求．‎ 高频考点四　含电容器电路的分析 例4．如图所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器C的极板水平放置，闭合电键S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动．如果仅改变下列某一个条件，油滴仍能静止不动的是(　　)‎ A．增大R1的阻值 B．增大R2的阻值 C．增大两板间的距离 D．断开电键S 答案　B 解析　增大R1‎ 的阻值，稳定后电容器两板间的电压升高，带电油滴所受电场力增大，将向上运动，A错误．电路稳定后，电容器相当于断路，无电流通过电阻R2，故R2两端无电压，所以，增大R2的阻值，电容器两板间的电压不变，带电油滴仍处于静止状态，B正确．增大两板间的距离，两板间的电压不变，电场强度减小，带电油滴所受电场力减小，将向下运动，C错误．断开电键S后，两板间的电势差为0，带电油滴只受重力作用，将向下运动，D错误．‎ ‎【变式探究】如图所示电路中，电源的电动势为E，内阻为r，R1、R3为定值电阻，R2为滑动变阻器，C为平行板电容器，开关S闭合后，电容器两板正中央有一个带电液滴恰好静止．电流表和电压表都可以视为理想电表．当滑动变阻器滑片P向b端滑动过程中，下述说法中正确的是(　　)‎ A．电压表示数变大，电流表示数变小 B．电压表示数变小，电流表示数变大 C．电容器C所带电荷量增加，液滴向上加速运动 D．电容器C所带电荷量减小，液滴向下加速运动 答案　D ‎【举一反三】在如图所示的电路中，R1＝11 Ω，r＝1 Ω，R2＝R3＝6 Ω，当开关S闭合且电路稳定时，电容器C带电荷量为Q1；当开关S断开且电路稳定时，电容器C带电荷量为Q2，则(　　)‎ A．Q1∶Q2＝1∶3 B．Q1∶Q2＝3∶1‎ C．Q1∶Q2＝1∶5 D．Q1∶Q2＝5∶1‎ 答案　A 解析　当开关S闭合时，电容器两端电压等于R2两端的电压，U2＝＝，Q1＝C；当开关S断开时，电容器两端电压等于电源电动势，U＝E，Q2＝EC，所以Q1∶Q2＝1∶3，选项A正确．‎ ‎【方法技巧】含电容器电路的分析技巧 分析和计算含有电容器的直流电路时，关键是准确判断和求出电容器两端的电压，其具体方法是：‎ ‎(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．‎ ‎(3)当电容器与电源直接相连，则电容器两极板间电压即等于电源电动势．‎ ‎1．【2016·江苏卷】 如图1所示的电路中，电源电动势为12 V，内阻为2 Ω，四个电阻的阻值已在图中标出．闭合开关S，下列说法正确的有(　　)‎ 图1‎ A．路端电压为10 V B．电源的总功率为10 W C．a、b间电压的大小为5 V D．a、b间用导线连接后，电路的总电流为‎1 A J3 电路综合问题 ‎2．【2016·天津卷】 如图1所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表．下列说法正确的是(　　)‎ 图1‎ A．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大 B．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大 C．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大 D．若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大 ‎3‎ ‎．(2016·北京理综·19)某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻，他们提出的实验方案中有如下四种器材组合。为使实验结果尽可能准确，最不可取的一组器材是(　　)‎ A．一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器 B．一个伏特表和多个定值电阻 C．一个安培表和一个电阻箱 D．两个安培表和一个滑动变阻器 解析：　根据U＝E－Ir，要测出E和r，就要同时测出U和I，A、B、C三个选项都能满足要求；D选项只能测出电流I，不能测出电压U，所以选D。‎ 答案：　D ‎4.(2016·全国甲卷·17)阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示电路。开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2。Q1与Q2的比值为(　　)‎ A. B． C. D． 解析：　断开S和闭合S后等效电路分别如图甲、乙所示。‎ 答案：　C ‎ (2014·天津理综)如图所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器C的极板水平放置。闭合电键S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动。如果仅改变下列某一条件，油滴仍能静止不动的是(　　)‎ A．增大R1的阻值 ‎ B．增大R2的阻值 C．增大两板间的距离 ‎ D．断开电键S ‎【答案】B ‎【解析】本题考查了电路的动态分析和带电粒子在电场中的平衡，解答关键是分析电容器两端电压变化情况。带电粒子原来平衡＝mg。当增大R1阻值时，电路的总电阻增大，电路总电流减小，内压减小，路端电压U增大，带电粒子向上加速，A错，增大R2，路端电压不变，油滴仍静止，B正确；增大两板间距离，