2014屆高考物理一輪教學案：72電路閉合電路的歐姆定律

1、 世紀金榜 圓您夢想 第 PAGE 17頁（共 NUMPAGES 17頁） 山東世紀金榜科教文化股份有限公司第2講電路閉合電路的歐姆定律電阻的串聯(lián)與并聯(lián)(考綱要求)【思維驅動】(多選)一個T形電路如圖721所示，圖721電路中的電阻R110 ，R2120 ，R340 .另有一測試電源，電動勢為100 V，內阻忽略不計則()A當cd端短路時，ab之間的等效電阻是40 B當ab端短路時，cd之間的等效電阻是40 C當ab兩端接通測試電源時，cd兩端的電壓為80 VD當cd兩端接通測試電源時，ab兩端的電壓為80 V解析當cd端短路時，等效電路如圖(1)所示，R123R1eq f(R2R3,R2R3

2、)40 ，A正確，同理B錯誤圖(1)圖(2)當a、b兩端接通測試電源時，等效電路如圖(2)所示，根據(jù)歐姆定律得：Ieq f(E,R1R3)eq f(100,1040) A2 A，所以UcdIR380 V，故C正確，同理D錯誤答案AC【知識存盤】串、并聯(lián)電路的特點串聯(lián)電路并聯(lián)電路電路續(xù)表電流II1I2InII1I2In電壓UU1U2UnUU1U2Un總電阻R總R1R2Rneq f(1,R總)eq f(1,R1)eq f(1,R2)eq f(1,Rn)功率分配eq f(P1,R1)eq f(P2,R2)eq f(Pn,Rn)I2P1R1P2R2PnRnU2P總P1P2PnP總P1P2Pn電源的電動

3、勢和內阻(考綱要求)【思維驅動】(單選)有關電壓與電動勢的說法中正確的是()A電壓與電動勢的單位都是伏特，所以電動勢與電壓是同一物理量的不同叫法B電動勢就是電源兩極間的電壓C電動勢公式Eeq f(W,q)中的W與電壓Ueq f(W,q)中的W是一樣的，都是靜電力所做的功D電動勢是反映電源把其他形式的能轉化為電能本領強弱的物理量解析電壓和電動勢單位雖然相同，但它們表征的物理意義不同，電壓是表征靜電力做功將電能轉化為其他形式能的本領大小的物理量而電動勢則表征電源把其他形式的能轉化為電能本領大小的物理量故電壓與電動勢不是同一個物理量，所以A、B錯誤，D正確電動勢公式Eeq f(W,q)中的W是非靜電

4、力做功而不是靜電力做功，故C錯誤答案D【知識存盤】1電動勢(1)電源：電源是通過非靜電力做功把其它形式的能轉化成電勢能的裝置(2)電動勢：非靜電力搬運電荷所做的功與搬運的電荷量的比值，Eeq f(W,q)，單位：V.(3)電動勢的物理含義：電動勢表示電源把其它形式的能轉化成電勢能本領的大小，在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓2內阻：電源內部也是由導體組成的，也有電阻r，叫做電源的內阻，它是電源的另一重要參數(shù)閉合電路的歐姆定律(考綱要求)【思維驅動】(單選)“神舟八號”與“天宮一號”的成功對接，使中國空間站建設邁出了堅實的一步飛行器在太空飛行，主要靠太陽能電池提供能量若一太陽能電池板，測

5、得它的開路電壓為800 mV，短路電流為40 mA.若將該電池板與一阻值為20 的電阻器連成一閉合電路，則它的路端電壓是()A0.10 V B0.20 V C0.30 V D0.40 V解析電源沒有接入外電路時，路端電壓值等于電源電動勢，所以電動勢E800 mV.由閉合電路歐姆定律得短路電流I短eq f(E,r)，所以電源內阻req f(E,I短)eq f(800103,40103) 20 ，該電源與20 的電阻連成閉合電路時，電路中電流Ieq f(E,Rr)eq f(800,2020) mA20 mA，所以路端電壓UIR400 mV0.4 V，D項正確答案D【知識存盤】1閉合電路(1)組成e

6、q blc(avs4alco1(內電路：電源內部的電路.內電阻所降落的電壓稱,為內電壓.,外電路：電源外部的電路.其兩端電壓稱為外電壓,（或路端電壓）.)(2)內、外電壓的關系：EU外U內2閉合電路的歐姆定律(1)內容：閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟內、外電路的電阻之和成反比(2)公式eq blc(avs4alco1(If(E,Rr)（只適用于純電阻電路）,EU外U內（適用于任何電路）)(3)路端電壓與外電阻的關系負載R增大I減小U內減小U外增大外電路斷路時(R無窮)，I0，U外E.圖722負載R減小I增大U內增大U外減小外電路短路時(R0)，Ieq f(E,r)，U內E.(4)UI

7、關系圖：由UEIr可知，路端電壓隨著電路中電流的增大而減??；UI關系圖線如圖722所示當電路斷路即I0時，縱坐標的截距為電動勢當外電路電壓為U0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阻eq f(對應學生,用書P125)考點一電路的動態(tài)分析判定總電阻變化情況的規(guī)律(記一記)1當外電路的任何一個電阻增大(或減小)時，電路的總電阻一定增大(或減小)2若開關的通、斷使串聯(lián)的用電器增多時，電路的總電阻增大；若開關的通、斷使并聯(lián)的支路增多時，電路的總電阻減小圖7233在如圖723所示分壓電路中，滑動變阻器可視為由兩段電阻構成，其中一段R并與用電器并聯(lián)，另一段R串與并聯(lián)部分串聯(lián)A、B兩端的總

8、電阻與R串的變化趨勢一致【典例1】 (單選)在如圖724所示的電路中，圖724當滑動變阻器R3的滑動觸頭P向下滑動時()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電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變大D電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變小解析R3的滑動觸頭向下滑動，所以R3接入電路的阻值變大，導致并聯(lián)電路的阻值變大，電路的總電阻變大，干路電流變小；并聯(lián)電路的電阻變大，則并聯(lián)電路的分壓增大，即R2、R4串聯(lián)電路的電壓變大，所以流過這一支路的電流變大，由于干路電流變小，所以電流表的示數(shù)變??；因為R2、R4串聯(lián)電路的電壓變大，使得R2兩端分壓變大，電壓表示數(shù)變大，本題答案為A.答案A【變式

9、跟蹤1】 (多選)如圖725所示，圖725電源電動勢為E，內阻為r，不計電壓表和電流表內阻對電路的影響，當電鍵閉合后，兩小燈泡均能發(fā)光在將滑動變阻器的觸片逐漸向右滑動的過程中，下列說法正確的是()A小燈泡L1、L2均變暗B小燈泡L1變亮，小燈泡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)變小解析滑動觸片向右滑動的過程中，滑動變阻器接入電路部分的阻值變大，電路中的總電阻變大，總電流變小，路端電壓變大，故電流表A的讀數(shù)變小，電壓表V的讀數(shù)變大，小燈泡L2變暗，L1兩端電壓變大，小燈泡L1變亮，B、C正確答案BC,借題發(fā)揮1電路的動態(tài)分析問題：是指由于斷開或閉

10、合開關、滑動變阻器滑片的滑動等造成電路結構發(fā)生了變化，某處電路變化又引起其他電路的一系列變化2電路動態(tài)分析的一般步驟(1)明確局部電路變化時所引起的局部電路電阻的變化(2)由局部R的變化確定R總的變化(3)由I總eq f(E,Rr)確定I總的變化(4)由U內I總r確定U內的變化(5)由U外EU內確定U外的變化(6)由UIR確定干路上定值電阻兩端的電壓變化再確定各支路電壓、電流的變化考點二閉合電路歐姆定律的應用及電源的功率【典例2】 如圖726所示，圖726已知電源電動勢E5 V，內阻r2 ，定值電阻R10.5 ，滑動變阻器R2的阻值范圍為010 .求：(1)當滑動變阻器R2的阻值為多大時，電阻

11、R1消耗的功率最大？最大功率是多少？(2)當滑動變阻器的阻值為多大時，滑動變阻器消耗的功率最大？最大功率是多少？(3)當滑動變阻器的阻值為多大時，電源的輸出功率最大？最大功率是多少？解析(1)定值電阻R1消耗的電功率為P1I2R1eq f(E2R1,（R1R2r）2)，可見當滑動變阻器的阻值R20時，R1消耗的功率最大，最大功率為P1meq f(E2R1,（R1r）2)2 W.(2)將定值電阻R1看做電源內阻的一部分，則電源的等效內阻rR1r2.5 ，故當滑動變阻器的阻值R2r2.5 時，滑動變阻器消耗的功率最大，最大功率為P2meq f(E2,4r)2.5 W.(3)由電源的輸出功率與外電阻

12、的關系可知，當R1R2r，即R2rR1(20.5) 1.5 時，電源有最大輸出功率，最大功率為P出meq f(E2,4r)3.125 W.答案(1)R20時，R1消耗的功率最大，為2 W(2)R22.5 時，滑動變阻器消耗的功率最大，為2.5 W(3)R21.5 時，電源的輸出功率最大，為3.125 W【變式跟蹤2】 (多選)如圖727所示電路，圖727 電源電動勢為E，串聯(lián)的固定電阻為R2，滑動變阻器的總電阻為R1，電阻大小關系為R1R2r，則在滑動觸頭從a端移動到b端的過程中，下列描述中正確的是()A電路中的總電流先減小后增大B電路的路端電壓先增大后減小C電源的輸出功率先增大后減小D滑動變

13、阻器R1上消耗的功率先減小后增大解析在滑動觸頭從a端移動到b端的過程中，R1接入電路的電阻(實際上是RaP與RbP的并聯(lián)電阻)先增大后減小，所以電路中的總電流先減小后增大，電路的路端電壓先增大后減小，A、B正確；題中R外總大于電源內阻，外電路電阻R外越接近電源內阻，電源輸出功率越大，滑動觸頭從a端移動到b端的過程中，R1接入電路的電阻先增大后減小，電源的輸出功率先減小后增大，C錯誤；將R2r視為電源內阻，在滑動觸頭從a端移動到b端的過程中，外電阻R1接入電路的電阻先增大后減小，滑動變阻器R1上消耗的功率先增大后減小，D錯誤答案AB,借題發(fā)揮1電源的功率(1)電源的總功率任意電路：P總EIU外I

14、U內IP出P內純電阻電路：P總I2(Rr)eq f(E2,Rr).(2)電源內部消耗的功率：P內I2rU內IP總P出(3)輸出功率和外電阻的關系當Rr時，電源的輸出功率最大，為Pmeq f(E2,4r).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P出Pm時，每個輸出功率對應兩個不同的外電阻R1和R2，且滿足R1R2r2.2討論、分析電阻消耗功率大小的方法(1)定值電阻：求解定值電阻消耗的最大功率時，根據(jù)PI2R可知，只要電流最大即可(2)可變電阻：求解可變電阻消耗的最大功率時，不能套用上述方法，因為電流隨電阻的變化而變化，此時，可以利用電源的輸出功率與外電

15、阻的關系進行求解考點三電源的UI圖象的應用【典例3】 圖728甲為一個電燈兩端的電壓與通過它的電流的變化關系曲線由圖可知，兩者不成線性關系，這是由于_如圖乙所示，將這個電燈與20 的定值電阻R串聯(lián)，接在電動勢為8 V的電源上，則電燈的實際功率為_ W(不計電流表電阻和電源內阻)圖728解析丙隨著電壓的增大，電燈變亮，燈絲溫度升高，電阻率變大，電阻變大所以電燈兩端的電壓與通過它的電流不成線性關系根據(jù)閉合電路歐姆定律可知：EULIR代入數(shù)據(jù)得到：8UL20I在甲圖中畫出此方程的圖線，如圖丙所示該圖線與原圖線的交點為此電路對應電燈中的電流和電壓值由圖丙即可讀出此電路中電燈兩端的電壓U2 V，電流I0

16、.3 A，所以電燈的實際功率為PUI0.6 W.答案隨著電壓的增大，電燈變亮，燈絲溫度升高，電阻率變大，電阻變大0.6圖7210【變式跟蹤3】 (多選)如圖7210所示為兩電源的UI圖象，則下列說法正確的是()A電源的電動勢和內阻均比電源大B當外接同樣的電阻時，兩電源的輸出功率可能相等C當外接同樣的電阻時，兩電源的效率可能相等D不論外接多大的相同電阻，電源的輸出功率總比電源的輸出功率大解析圖線在U坐標軸上的截距等于電源電動勢，圖線斜率的絕對值等于電源的內阻，因此A正確；作外接電阻R的伏安特性曲線分別交電源、的伏安特性曲線于S1、S2兩點(如圖所示)，交點橫、縱坐標的乘積IUP為電源的輸出功率，

17、由圖可知，無論外接多大電阻，兩交點S1、S2橫、縱坐標的乘積不可能相等，且電源的輸出功率總比電源的輸出功率大，故B錯誤，D正確；電源的效率eq f(P出,P總)eq f(I2R,I2（Rr）)eq f(R,Rr)，因此電源內阻不同則電源效率不同，C錯誤答案AD,借題發(fā)揮利用電源的UI圖線求解有關的問題需明確以下幾點：1根據(jù)UEIr可知，電源的UI圖線是如圖729所示的一條傾斜的直線圖729(1)直線斜率的絕對值表示電源的電阻r，縱軸的截距為電源電動勢E.(2)直線上任何一點A與原點O的連線的斜率表示對應的外電路電阻R.(3)圖線上每一點的坐標的乘積為對應情況下電源的輸出功率，對于圖中的A點有P

18、AUAIA.2對于UI圖線中縱坐標(U)不從零開始的情況，圖線與橫坐標的交點坐標小于短路電流，但直線斜率的絕對值仍等于電源的內阻考點四含電容器電路的分析與計算【典例4】 (多選)如圖7211所示的電路中，圖7211電源電動勢E3 V，內電阻r1 ，定值電阻R13 ，R22 ，電容器的電容C100 F，則下列說法正確的是()A閉合開關S，電路穩(wěn)定后電容器兩端的電壓為1.5 VB閉合開關S，電路穩(wěn)定后電容器所帶電荷量為3.0104 CC閉合開關S，電路穩(wěn)定后電容器極板a所帶電荷量為1.5104 CD先閉合開關S，電路穩(wěn)定后斷開開關S，通過電阻R1的電荷量為3.0104 C解析閉合開關S，電路穩(wěn)定后

19、電流Ieq f(E,R1R2r)0.5 A，電容器兩端的電壓為UIR11.5 V，選項A正確；電路穩(wěn)定后電容器帶電荷量為QCU1001061.5 C1.5104 C，選項B錯誤、C正確；先閉合開關S，電路穩(wěn)定后斷開開關S，電容器C通過電阻R1放電，通過電阻R1的電荷量為1.5104C，選項D錯誤答案AC【變式跟蹤4】 (多選)(2013南京調研)如圖7212所示，R是光敏電阻，當它受到的光照強度增大時()圖7212A燈泡L變暗B光敏電阻R上的電壓增大C電壓表V的讀數(shù)減小 D電容器C的帶電荷量增大解析光照強度增大時，R的阻值減小，閉合電路的總電阻減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律知Ieq f(E,RrR

20、燈)增大，燈泡L變亮，選項A錯誤；光敏電阻R上的電壓UREI(rR燈)減小，選項B錯誤；電壓表V的讀數(shù)UEIr減小，選項C正確；電容器C兩端的電壓等于燈泡兩端的電壓，燈泡兩端的電壓ULIR燈增大，所以電容器C的帶電荷量QCUL增大，選項D正確答案CD,以題說法求解含電容器電路的方法1電路的簡化：不分析電容器的充、放電過程時，把電容器處的電路視為斷路，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，但電容器兩端可能出現(xiàn)電勢差3電壓變化帶來的電容器帶電荷量的變化：電路中電流、電壓

21、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QCU計算電容器上電荷量的變化eq f(對應學生,用書P127)解題技法4直流電路動態(tài)變化的分析方法,(2)“串反并同”法,所謂“串反”，即某一電阻增大(減小)時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓都減小(增大)；所謂“并同”，即某一電阻增大(減小)時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓都增大(減小),(3)極端法：因滑動變阻器的滑片滑動而引起的電路變化問題，可以將滑動變阻器的滑片分別移動到兩個極端去討論，此時要注意是否出現(xiàn)極值情況，即變化是否單調,(4)特殊值法

22、：對于某些特殊電路問題，可以采取代入特殊值的方法去判定，從而得出結論,(5)內外增減恒定法：要注意兩點：第一是通過閉合電路歐姆定律可知電路中各個元件的電壓之和一定等于電源電動勢，即EU內U外；第二是路端電壓與干路電流的關系，即UEIr，外電路電壓的變化量與電流變化量的絕對值之比一定等于電源內阻值，且不變,易失分點,直流電路的動態(tài)變化分析容易出現(xiàn)以下錯誤：,(1)分析電阻的結構時出現(xiàn)錯誤，如沒有真正明確元件的串聯(lián)、并聯(lián)關系；,(2)不明確電壓表、電流表測量的是哪一部分的電壓和電流；,(3)不會根據(jù)功率利用PI2R或Pf(U2,R)分析燈泡的亮暗 典例,(單選)(2011海南卷，2),圖7213,

23、如圖7213所示，E為內阻不能忽略的電池，R1、R2、R3為定值電阻，S0、S為開關，與分別為電壓表和電流表初始時S0與S均閉合，現(xiàn)將S斷開，則(),A.的讀數(shù)變大，的讀數(shù)變小,B.的讀數(shù)變大，的讀數(shù)變大,C.的讀數(shù)變小，的讀數(shù)變小,D.的讀數(shù)變小，的讀數(shù)變大解析當S斷開時，R2所在支路斷路，總電阻R變大，根據(jù)If(E,Rr)知，干路電流I變小，根據(jù)UEIr知，路端電壓變大，即讀數(shù)變大；根據(jù)UIR知，R1兩端電壓U1IR1變小，而UU1U3，所以R3兩端的電壓U3UU1要變大，通過R3的電流I3f(U3,R3)變大，即的讀數(shù)變大，所以B正確,答案B,【預測】 (多選)在如圖7214所示的電路中

24、，,圖7214,C為一平行板電容器，閉合開關S，給電容器充電，當電路中電流穩(wěn)定之后，下列說法正確的是(),A.保持開關S閉合，把滑動變阻器R1的滑片向上滑動，電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變大,B.保持開關S閉合，不論滑動變阻器R1的滑片是否滑動，都有電流流過R2,C.保持開關S閉合，將電容器上極板與下極板距離稍微拉開一些的過程中，R2中有由b到a的電流,D.斷開開關S，若此時剛好有一帶電油滴P靜止在兩平行板電容器之間，將電容器上極板與下極板稍微錯開一些的過程中，油滴將向上運動,解析保持開關S閉合，把滑動變阻器R1的滑片向上滑動，電路中的總電阻變小，電流變大，電流表A的示數(shù)變大，由UIR3知電

25、壓表V的示數(shù)變大，A正確；保持開關S閉合，滑動變阻器R1的滑片不滑動，則電容器兩極板間的電壓不變，R2中沒有電流通過，B錯誤；若保持開關S閉合，拉開電容器兩極板之間的距離，電容器的電容變小，兩極板間的電壓不變，此時電容器放電，R2中有由a到b的電流，C錯誤；斷開開關S，電容器兩極板電荷量不變，若將電容器上極板與下極板稍微錯開一些，電容器的電容變小，由Ef(U,d)f(Q,Cd)知，兩極板間場強變大，油滴P將向上運動，D正確,答案AD)eq f(對應學生,用書P128)一、電路的動態(tài)分析1(單選)在如圖7215所示的電路中，圖7215電源內阻不可忽略，若調整可變電阻R的阻值，可使電壓表的示數(shù)減小

26、U(電壓表為理想電表)，在這個過程中()A通過R1的電流減小，減少量一定等于U/R1BR2兩端的電壓增加，增加量一定等于UC路端電壓減小，減少量一定等于UD通過R2的電流增加，但增加量一定大于U/R2解析由串反并同結論可知，當R減小時并聯(lián)部分電壓減小，電壓表示數(shù)減小，與其并聯(lián)的R1的電流也減小，與其串聯(lián)的電阻R2的電壓增大，由歐姆定律得R1兩端電壓減小UIR1，則A對；由閉合電路歐姆定律知EUIr，電阻R2與r電壓共增加了U，B、C錯，通過R2的電流增加，增加量一定小于U/R2，D錯答案A2(多選)(2012上海卷，17)直流電路如圖7216所示，在滑動變阻器的滑片P向右移動時，電源的()圖7216A總功率一定減小B效率一定增大C內部損耗功率一定減小D輸出功率一定先增大后減小解析滑片P向右移動時外電路電阻R外增大，由閉合電路歐姆定律知總電流減小，由P總EI可得P總減小，故選項A正確根據(jù)eq f(R外,R外r)eq f(1,1f(r,R外)可知選項B正確由P損I2r可知，選項C正確由P輸R外圖象，如下圖，因不知道R外的初始值與r的關系，所以無法判斷P輸?shù)淖兓闆r，選項D錯