【物理】2018届一轮复习人教版电路　闭合电路欧姆定律教案 14页

第2节　电路　闭合电路欧姆定律 ‎ 一、电阻的串、并联 串联电路 并联电路 电流 I＝I1＝I2＝…＝In I＝I1＋I2＋…＋In 电压 U＝U1＋U2＋…＋Un U＝U1＝U2＝…＝Un 电阻 R总＝R1＋R2＋…＋Rn ＝＋＋…＋ 分压原理或分流原理 U1∶U2∶…∶Un＝R1∶R2∶…∶Rn I1∶I2∶…∶In＝∶∶…∶ 功率分配 P1∶P2∶…∶Pn＝R1∶R2∶…∶Rn P1∶P2∶…∶Pn＝∶∶…∶ 二、电源的电动势和内阻 ‎1．电动势 ‎(1)电源：电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化成电势能的装置．‎ ‎(2)电动势：非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值，E＝.‎ ‎(3)电动势的物理含义：电动势表示电源把其它形式的能转化成电势能本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压．‎ ‎2．内阻：电源内部导体的电阻．‎ 三、闭合电路的欧姆定律 ‎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：I＝(只适用于纯电阻电路)．‎ ‎(3)其他表达形式 ‎①电势降落表达式：E＝U外＋U内或E＝U外＋Ir.‎ ‎②能量表达式：EI＝UI＋I2r.‎ ‎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 ‎[自我诊断]‎ ‎1. 判断正误 ‎(1)电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量．(√)‎ ‎(2)电动势就等于电源两极间的电压．(×)‎ ‎(3)闭合电路中外电阻越大，路端电压越小．(×)‎ ‎(4)在闭合电路中，外电阻越大，电源的输出功率越大．(×)‎ ‎(5)电源的输出功率越大，电源的效率越高．(×)‎ ‎2. 某电路如图所示，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(　　)‎ A．3.0 V　 B．3.6 V C．4.0 V D．4.2 V 解析：选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．‎ ‎3．将一电源电动势为E，内电阻为r的电池与外电路连接，构成一个闭合电路，用R表示外电路电阻，I表示电路的总电流，下列说法正确的是(　　)‎ A．由U外＝IR可知，外电压随I的增大而增大 B．由U内＝Ir可知，电源两端的电压随I的增大而增大 C．由U＝E－Ir可知，电源输出电压随输出电流I的增大而减小 D．由P＝IU可知，电源的输出功率P随输出电流I的增大而增大 解析：选C.根据闭合电路欧姆定律I＝知，外电路中电流I随外电阻R的变化而变化，所以选项A错误；U内＝Ir是电源内电阻上的电压，不是电源两端的电压，选项B错误；电源电动势E和内电阻r不变，由U＝E－Ir可知，电源输出电压随输出电流I的增大而减小，选项C正确；当U不变时，电源的输出功率P随输出电流I的增大而增大，选项D错误．‎ 考点一　电阻的串并联 ‎1．串、并联电路的几个常用结论 ‎(1)当n个等值电阻R0串联或并联时，R串＝nR0，R并＝R0.‎ ‎(2)串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻，并联电路的总电阻小于电路中任意一个电阻．‎ ‎(3)在电路中，某个电阻增大(或减小)，则总电阻增大(或减小)．‎ ‎(4)某电路中无论电阻怎样连接，该电路消耗的总电功率始终等于各个电阻消耗的电功率之和．‎ ‎2．电压表、电流表的改装 ‎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cd端短路时，ab之间的等效电阻是40 Ω B．当ab端短路时，cd之间的等效电阻是40 Ω C．当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为80 V D．当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为80 V 解析：选AC.当cd端短路时，R2与R3并联再与R1串联，ab之间的等效电阻为40 Ω，A正确；同理可得B错误；当ab两端接通测试电源时，R1、R3串联，R2无效，cd两端的电压就等于R3分得的电压，可以求得为80 V，C正确；同理可得D错误．‎ ‎2．如图所示，电路两端的电压U保持不变，电阻R1、R2、R3消耗的电功率一样大，则电阻之比R1∶R2∶R3是(　　)‎ A．1∶1∶1　 B．4∶1∶1‎ C．1∶4∶4 D．1∶2∶2‎ 解析：选C.根据串、并联电路的特点知U2＝U3，因P1＝P2＝P3，故R2＝R3，又I1＝I2＋I3，故I1＝2I2＝2I3，根据P＝I2R和P1＝P2＝P3得R1∶R2∶R3＝1∶4∶4，C正确．‎ ‎3．(多选)如图所示，甲、乙两电路都是由一个灵敏电流表G和一个变阻器R组成的，下列说法正确的是(　　)‎ A．甲表是电流表，R增大时量程增大 B．甲表是电流表，R增大时量程减小 C．乙表是电压表，R增大时量程增大 D．乙表是电压表，R增大时量程减小 解析：选BC.由电表的改装原理可知，电流表应是G与R并联，改装后加在G两端的最大电压Ug＝IgRg不变，所以并联电阻R越大，I＝Ig＋IR越小，即量程越小，B正确，A错误；对于电压表应是G与R串联，改装后量程U＝IgRg＋IgR，可知R越大，量程越大，C正确，D错误．‎ 考点二　闭合电路的欧姆定律 考向1：闭合电路的功率及效率问题 由P出与外电阻R的关系图象可以看出：‎ ‎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.‎ ‎1．在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路．当调节滑动变阻器R使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为‎0.5 A和2.0 V．重新调节R使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为‎2.0 A和24.0 V．则这台电动机正常运转时输出功率为(　　)‎ A．32 W 　　 B．44 W ‎ C．47 W D．48 W 解析：选A.电动机不转时相当于一个纯电阻，根据通过电动机的电流为0.5 A、电压为2 V，可算出电动机内阻为4 Ω.正常工作时，电动机消耗功率P＝UI＝48 W，内阻发热消耗功率P热＝I2r＝16 W，则输出功率为P出＝P－P热＝32 W.‎ ‎2．如图所示，电源电动势E＝12 V，内阻r＝3 Ω，R0＝1 Ω，直流电动机内阻R0′＝1 Ω，当调节滑动变阻器R1时可使甲电路输出功率最大，调节R2时可使乙电路输出功率最大，且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为P0＝2 W)，则R1和R2的值分别为(　　) ‎ A．2 Ω，2 Ω B．2 Ω，1.5 Ω C．1.5 Ω，1.5 Ω D．1.5 Ω，2 Ω 解析：选B.因为题中甲电路是纯电阻电路，当外电阻与电源内阻相等时，电源的输出功率最大，所以R1＝2 Ω；而乙电路是含电动机电路，欧姆定律不适用，电路的输出功率P＝IU＝I(E－Ir)，当I＝＝2 A时，输出功率P有最大值，此时电动机的输出功率为P0＝2 W，发热功率为P热＝I2R0′＝4 W，所以电动机的输入功率为P入＝P0＋P热＝6 W，电动机两端的电压为UM＝＝3 V，电阻R2两端的电压为UR2＝E－UM－Ir＝3 V，所以R2＝＝1.5 Ω，选项B正确．‎ 考向2：电路故障的分析与判断 ‎(1)故障特点 ‎①断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零．‎ ‎②短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为有电流通过电路但它两端电压为零．‎ ‎(2)检查方法 ‎①电压表检测：如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联路段短路．‎ ‎②‎ 电流表检测：当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分析，可以确定故障的位置．在运用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程．‎ ‎③欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处断路，当测量值很小或为零时，表示该处短路．在运用欧姆表检测时，电路一定要切断电源．‎ ‎④假设法：将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理．‎ ‎3. 如图所示的电路中，电源的电动势为6 V，当开关S接通后，灯泡L1、L2都不亮，用电压表测得各部分的电压是Uab＝6 V，Uad＝0 V，Ucd＝6 V，由此可判定(　　)‎ A．L1和L2的灯丝都烧断了 B．L1的灯丝烧断了 C．L2的灯丝烧断了 D．变阻器R断路 解析：选C.由Uab＝6 V可知，电源完好，灯泡都不亮，说明电路中出现断路故障，且在a、b之间．由Ucd＝6 V可知，灯泡L1与滑动变阻器R是接通的，断路故障出现在c、d之间，故灯L2断路，所以选项C正确．‎ ‎4．(多选)在如图所示的电路中，由于某一电阻发生短路或断路，A灯变暗，B灯变亮，则故障可能是(　　)‎ A．R1短路 B．R2断路 C．R3断路 D．R4短路 解析：选BC.由于A灯串联于干路中，且故障发生后，A灯变暗，故知电路中总电流变小，即电路总电阻变大，由此推知，故障应为某一电阻断路，排除选项A、D.假设R2‎ 断路，则其断路后，电路总电阻变大，总电流变小，A灯变暗，同时R2断路必引起与之并联的B灯中电流变大，使B灯变亮，推理结果与现象相符，故选项B正确．假设R3断路，则也引起总电阻变大，总电流变小，使A灯变暗，同时R3断路也必引起与之并联的电路(即R1所在支路)中电流增大，B灯中分得的电流也变大，B灯变亮，故选项C正确．‎ 考点三　电路的动态变化 考向1：不含电容器电路 ‎(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．‎ ‎(2)分析思路 ‎1．如图所示电路，电源内阻不可忽略．开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中(　　)‎ A．电压表与电流表的示数都减小 B．电压表与电流表的示数都增大 C．电压表的示数增大，电流表的示数减小 D．电压表的示数减小，电流表的示数增大 解析：‎ 选A.滑片向下滑动，则滑动变阻器接入电路中的电阻减小，则总电阻减小，电路中总电流增大，电源内阻两端的电压增大，则由闭合电路欧姆定律可知，电路的路端电压减小，故电压表示数减小；由欧姆定律可知，R1上的分压增大，故并联部分电压减小，即可知电流表示数减小，故A正确，B、C、D错误．‎ ‎2．如图所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，与Ⓐ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(　　) ‎ A．的读数变大，Ⓐ的读数变小 B．的读数变大，Ⓐ的读数变大 C．的读数变小，Ⓐ的读数变小 D．的读数变小，Ⓐ的读数变大 解析：选B.当S断开后，闭合电路的总电阻增加，根据闭合电路欧姆定律可知，总电流减小，故路端电压U＝E－Ir增加，即的读数变大；由于定值电阻R1两端的电压减小，故R3两端的电压增加，通过R3的电流增加，即Ⓐ的读数变大，选项B正确．‎ 考向2：含电容器电路 ‎(1)电路的简化 不分析电容器的充、放电过程时，把电容器所在的电路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上．‎ ‎(2)电路稳定时电容器的处理方法 电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻不起降低电压的作用，但电容器两端的电压与其并联电器两端电压相等．(3)电压变化带来的电容器变化 电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电．若电容器两端电压升高，电容器将充电；若电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电，可由ΔQ ‎＝CΔU计算电容器上电荷量的变化量．‎ ‎3．(2017·辽宁沈阳质检)如图所示，R1＝R2＝R3＝R4＝R，电键S闭合时，间距为d的平行板电容器C的正中间有一质量为m、电荷量为q的小球恰好处于静止状态；电键S断开时，则小球的运动情况为(　　) ‎ A．不动　 B．向上运动 C．向下运动 D．不能确定 解析：选C.电键S断开，电路的总电阻变大，干路电流减小，R4两端电压减小，则电容器两端的电压也减小，匀强电场的场强减小，小球受到的电场力减小，所以小球所受合力向下，C正确．‎ ‎4．(2017·东北三校联考)(多选)如图所示，C1＝6 μF，C2＝3 μF，R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，电源电动势E＝18 V，内阻不计．下列说法正确的是(　　)‎ A．开关S断开时，a、b两点电势相等 B．开关S闭合后，a、b两点间的电流是‎2A C．开关S断开时，C 1带的电荷量比开关S闭合后C1带的电荷量大 D．不论开关S断开还是闭合，C1带的电荷量总比C2带的电荷量大 解析：选BC.S断开时外电路处于断路状态，两电阻中无电流通过，电阻两端电势相等，由图知a点电势与电源负极电势相等，b点电势与电源正极电势相等，A错误；S断开时两电容器两端电压都等于电源电动势，而C1＞C2，由Q＝CU知此时Q1＞Q2，当S闭合时，稳定状态下C1与R1并联，C2与R2并联，电路中电流I＝＝2 A，此时两电阻两端电压分别为U1＝IR1＝6 V、U2＝IR2＝12 V，则此时两电容器所带电荷量分别为Q1′＝C1U1＝3.6×10－5C、Q2′＝C2U2‎ ‎＝3.6×10－5 C，对电容器C1来说，S闭合后其两端电压减小，所带电荷量也减小，B、C正确，D错误．‎ 分析此类问题要注意以下三点 ‎(1)闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir(E、r不变)和部分电路欧姆定律U＝IR联合使用．‎ ‎(2)局部电阻增则总电阻增，反之总电阻减；支路数量增则总电阻减，反之总电阻增．‎ ‎(3)两个关系：外电压等于外电路上串联各分电压之和；总电流等于各支路电流之和．‎ 考点四　两种UI图线的比较及应用 电源UI图象 电阻UI图象 图形 物理意义 路端电压随电流的变化规律 电阻两端电压随电流的变化规律 截距 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 坐标的乘积UI 表示电源的输出功率 表示电阻消耗的功率 坐标的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 斜率的绝对值 内电阻r 电阻大小 ‎[典例]　(多选)在如图所示的UI图象中，直线Ⅰ为某一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UI图线．用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路，由图象可知(　　)‎ A．电源的电动势为3 V，内阻为0.5 Ω B．电阻R的阻值为1 Ω C．电源的输出功率为4 W D．电源的效率为50%‎ 解析　由图线Ⅰ可知，电源的电动势为3 V，内阻为r＝＝0.5 Ω；由图线Ⅱ可知，电阻R的阻值为1 Ω，该电源与电阻R直接相连组成的闭合电路的电流为I＝＝2 A，路端电压U＝IR＝2 V(可由题图读出)，电源的输出功率为P＝UI＝4 W，电源的效率为η＝×100%≈66.7%，故选项A、B、C正确，D错误．‎ 答案　ABC 电源的UI图线与电阻的UI图线的交点表示电源的路端电压与用电器两端的电压相等，通过电源的电流与通过用电器的电流相等，故交点表示该电源单独对该用电器供电的电压和电流．‎ ‎1. (2017·上海青浦质检)(多选)如图所示，直线A、B分别为电源a、b的路端电压与电流的关系图线，设两个电源的内阻分别为ra和rb，若将一定值电阻R0分别接到a、b两电源上，通过R0的电流分别为Ia和Ib，则(　　)‎ A．ra＞rb B．Ia＞Ib C．R0接到a电源上，电源的输出功率较大，但电源的效率较低 D．R0接到b电源上，电源的输出功率较小，电源的效率较低 解析：选ABC.在电源路端电压与电流的关系图象中斜率表示电源内阻，ra＞rb，A正确；在图象中作出定值电阻R0的伏安特性曲线，与电源的伏安特性曲线交点表示电路工作点，Ia＞Ib，B正确；R0接到a电源上，电源的输出功率较大，但电源的效率较低，R0接到b电源上，电源的输出功率较小，但电源的效率较高，C正确，D错误．‎ ‎2．(多选)如图所示，图中直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图象，图中曲线②表示该电源的输出功率与电流的关系图象，则下列说法正确的是(　　)‎ A．电源的电动势为50 V B．电源的内阻为 Ω C．电流为‎2.5 A时，外电路的电阻为15 Ω D．输出功率为120 W时，输出电压是30 V 解析：选ACD.电源的输出电压和电流的关系为：U＝E－Ir，显然直线①的斜率的绝对值等于r，纵轴的截距为电源的电动势，从题图中看出E＝50 V，r＝ Ω＝5 Ω，A正确，B错误；当电流为I1＝2.5 A时，由回路中电流I1＝，解得外电路的电阻R外＝15 Ω，C正确；当输出功率为120 W时，由题图中PI关系图线看出对应干路电流为4 A，再从UI图线读取对应的输出电压为30 V，D正确．‎