高考物理 閉合電路的歐姆定律及其應(yīng)用基礎(chǔ)知識自學(xué)課件

1、考點1 閉合電路的歐姆定律閉合電路的歐姆定律及其應(yīng)用 1.對閉合電路歐姆定律的理解 (1)兩種公式的適用條件 E=I(R+r)只適用于外電路為純電阻電路的閉合電路。 E=Ir+U=U內(nèi)+U，不論外電路是否為純電阻電路，都是適用的。 (2)從能量轉(zhuǎn)化和守恒的角度理解閉合電路歐姆定律。 在某段時間t內(nèi)，電源提供的電能除一部分被電源內(nèi)阻消耗轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，其余的被外電路消耗，即有： qE=IUt+I2rt 將q=It代入上式即得：E=U+Ir 當(dāng)外電路為純電阻電路時，U=IR,式可變?yōu)椋?E=I(R+r) 2.動態(tài)電路的分析方法 程序法：基本思路是“局部整體局部”，即從阻值部分的變化入手，由串、并聯(lián)規(guī)

2、律判斷總電阻的變化情況，再由閉合電路歐姆定律判斷總電流和路端電壓的變化情況，最后由部分電路歐姆定律判斷各部分電路中物理量的變化情況。分析步驟詳解如下： (1)明確局部電路變化時所引起的局部電路電阻的變化。 (2)根據(jù)局部電阻的變化，確定電路的外電阻R外總?cè)绾巫兓?(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律I總=E/(R外總+r)，確定電路的總電流如何變化。 (4)由U內(nèi)=I總r，確定電源的內(nèi)電壓如何變化。 (5)由U外=E-U內(nèi)，確定電源的外電壓如何變化。 (6)由部分電路歐姆定律確定干路上某定值電阻兩端的電壓如何變化。 (7)確定支路兩端的電壓如何變化以及通過各支路的電流如何變化。 由以上步驟可以看出，基

3、本思路是“局部整體局部”，同時要靈活地選用公式，每一步推導(dǎo)都要有確切的依據(jù)。 動態(tài)電路的分析還可借助于“極限法”和“口訣法”。分別如下： (1)極限法：因變阻器的滑片滑動而引起的電路變化問題，可以將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，即變化是否為單調(diào)變化。 (2)口訣法：該類型的題目可以總結(jié)出“并同串反”的實用技巧。所謂“并同”指，當(dāng)某一個電阻變大時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率隨之增大；當(dāng)某一個電阻減小時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率也隨之減小。所謂“串反”指，當(dāng)某一個電阻變大時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端

4、電壓、電功率反而減??；當(dāng)某一個電阻減小時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率反而增大。 3.含電容器電路的分析 電容器是一個儲存電能的元件，在直流電路中，當(dāng)電容器充、放電時，電路有充電、放電電流，一旦電路達到穩(wěn)定狀態(tài)，電容器在電路中就相當(dāng)于一個阻值無限大(只考慮電容器是理想不漏電的情況)的元件，在電容器處電路可看作是斷路，簡化電路時可去掉它，簡化后若要求電容器所帶電荷量時，可在相應(yīng)的位置補上，分析和計算含有電容器的直流電路時，關(guān)鍵是準(zhǔn)確地判斷和求出電容器兩端的電壓，具體做法是： (1)確定電容器和哪個電阻并聯(lián)，該電阻兩端電壓即為電容器兩端電壓。 (2)當(dāng)電容器和某一電阻串聯(lián)后，

5、接在某一電路兩端時，此電路兩端電壓即為電容器兩端電壓。 (3)當(dāng)電容器與電源直接相連時，電容器兩極板間電壓等于電源電動勢的大小。 4.電路故障與分析 電路故障一般是斷路或短路，具體分析方法如下： (1)根據(jù)斷路或短路特點分析： 電路中發(fā)生斷路，表現(xiàn)為電源電壓不為零，而電流為零；斷路后，電源電壓將全部降落在斷路之處，若電路中某兩點間電壓不為零，等于電源電壓，則過這兩點間有斷點而這兩點與電源連接部分無斷點。若電路中某兩點電壓為零，說明這兩點無斷點，而這兩點與電源連接部分有斷點。 (以上分析均假定電路中只有一處斷路) 電路中某一部分發(fā)生短路，表現(xiàn)為有電流通過電路而該電路兩端電壓為零。 (2)假設(shè)法：

6、已知電路發(fā)生某種故障，尋找故障發(fā)生的位置時，可將整個電路劃分為若干部分；然后逐一假設(shè)某部分電路發(fā)生故障，運用歐姆定律進行推理，推理部分若與題述物理現(xiàn)象符合，則故障可能發(fā)生在這部分電路；若不符合，則故障不發(fā)生在這部分電路。用這種方法逐段找下去，直至找到發(fā)生故障的全部可能為止，亦稱排除法?！纠?】如圖所示，電動勢為E、內(nèi)阻不計的電源與三個燈泡和三個電阻相接。只合 上開關(guān)S1，三個燈泡都能正常工作，如果再合上S2，則下列表述正確的是 ( ) A.電源輸出功率減小 B.L1上消耗的功率增大 C.通過R1上的電流增大 D.通過R3上的電流增大典例一動態(tài)電路的分析 (1)電路的動態(tài)分析問題是指由于斷開或閉

7、合開關(guān)、滑動變阻器滑片的滑動等造成電路結(jié)構(gòu)、電阻發(fā)生了變化，一處變化又引起了一系列的變化。只要熟練掌握串并聯(lián)電路的特點及歐姆定律即可順利求解此類問題。 (2)具體方法采用“局部整體局部”的思路分析。C 【解析】本題主要考查電路的串、并聯(lián)、電功率的公式及電路的動態(tài)變化問題，對學(xué)生的邏輯推理能力要求較高。電源的內(nèi)阻不計，故電源兩端的電壓不變，再合上S2，實際上就是將電阻R2并聯(lián)入電路中，引起總電阻減小，干路總電流必然增大，由P=UI知，電源的輸出功率應(yīng)增大，A錯；R1處于干路中，C對；由于R1兩端的電壓U1=IR1,I增大，故U1增大，則L1兩端的電壓減小，由P=U2/R知L1的功率減小，B錯；L

8、3和R3兩端的電壓減小，通過R3的電流必減小，D錯。如圖所示，圖中的四個電表均為理想電表，當(dāng)滑動變阻器滑動觸點P向右端移動時，下面說法中正確的是( )A.電壓表V1的讀數(shù)減小，電流表A1的讀數(shù)增大B.電壓表V1的讀數(shù)增大，電流表A1的讀數(shù)減小C.電壓表V2的讀數(shù)減小，電流表A2的讀數(shù)增大D.電壓表V2的讀數(shù)增大，電流表A2的讀數(shù)減小A D 【解析】(1)設(shè)電壓表的內(nèi)阻為RV，測得R1兩端的電壓為U1，R1與RV并聯(lián)后的總電阻為R，則有：1/R=1/R1+1/RV 由串聯(lián)電路的規(guī)律得：R/R2=U1/(E-U1) 聯(lián)立以上兩式，得RV=R1R2U1/R1E-(R1+R2)U1，代入已知數(shù)據(jù)得RV

9、=4.8 k。 (2)電壓表接入前，電容器上的電壓UC等于電阻R2上的電壓，R1兩端的電壓為UR1，則UC/UR1=R2/R1 又E=UC+UR1 接入電壓表后，電容器上的電壓為UC=E-U1 由于電壓表的接入，電容器帶電荷量增加了 Q=C(UC-UC) 由以上各式代入數(shù)據(jù)解得Q=2.3510-6C。典例二含電容器的電路問題【例2】如圖所示的電路中，電源電動勢E=6.00 V，其內(nèi)阻可忽略不計。電阻的阻值 分別為R1=2.4 k、R2=4.8 k，電容器的電容C=4.7 F。閉合開關(guān)S，待電流穩(wěn)定 后，用電壓表測R1兩端的電壓，其穩(wěn)定值為1.50 V。 (1)該電壓表的內(nèi)阻為多大？ (2)由于

10、電壓表的接入，電容器的帶電荷量變化了多少？ 求解含電容器的電路問題，首先應(yīng)弄清電路結(jié)構(gòu)，分析出電容器兩極板電勢的高低，并由此判斷出極板上的帶電性，由串、并聯(lián)電路或歐姆定律計算或判斷出極板間的電壓大小，最后計算電容器帶電荷量的大小。如圖所示電路，E=10 V,R1=4 ，R2=6 ，電池內(nèi)阻不計，C1=C2=30 F。先閉合開關(guān)S，待電路穩(wěn)定后再斷開S，求斷開S后通過電阻R1的電量?！敬鸢浮?.210-4 C典例三電路故障問題【例3】如圖所示，電源電動勢為6 V，當(dāng)開關(guān)接通時，燈泡L1和L2都不亮，用電壓表 測得各部分電壓是Uad=0，Ucd=6 V，Uab=6 V，由此可以斷定( ) A.L1

11、和L2的燈絲都斷了 B.L1的燈絲斷了 C.L2的燈絲斷了 D.變阻器R斷路 分析電路故障問題應(yīng)注意以下兩點 (1)如電壓表有示數(shù)，說明與電壓表、電源串聯(lián)的電路無故障。 (2)如電壓表無示數(shù)，說明與電壓表、電源串聯(lián)的電路有斷路故障。C 【解析】由題給條件知，電路中有的地方?jīng)]有電壓。由Uad=0，Ucd=6 V可知電路是斷路。由Uab=6 V，Ucd=6 V可知，內(nèi)電路a、b之間沒有斷點，外電路中的a、b和c、d之間有斷點，取其公共部分可知燈L2斷路，由電燈L2兩端電壓不為零，可知燈L1與變阻器R是導(dǎo)通的。選項C正確。用電壓表檢查圖中的故障，測得Uad=5.0 V，Ucd=0，Ubc=0，Uab

12、=5.0 V，則此故障可能是( )A.L斷路 B.R斷路 C.R斷路 D.S斷路B考點2 電路的功率 1.幾種功率 (1)電源的工作功率 又叫電源的供電功率，其大小等于整個閉合電路的總耗電功率，大小為： P=IE=I2(R+r) (2)電源的內(nèi)耗功率 即電源自身內(nèi)阻所消耗的電功率，其大小為： P內(nèi)=I2r (3)電源的輸出功率P出即外電路的耗電功率，其大小為： P出=IU=IE-I2r 當(dāng)外電路為純電阻電路時，其大小還可以表示為： P出=I2R 2.電源的輸出功率： P出=IU=I2R (1)當(dāng)電源輸出功率最大時，機械效率=50%，在實際電路中無實用價值。當(dāng)R時，100%，但此時P出0，無實際

13、意義。 (2)對于內(nèi)外電路上的固定電阻，其消耗的功率根據(jù)P=I2R來判斷，與輸出功率大小的判斷方法不同。 (2)電源的輸出功率與外電路電阻的關(guān)系(如圖所示) P出=I2R=E2/(R-r)2/R+4r 當(dāng)R=r時，電源的輸出功率最大，最大值Pm=E2/(4r)。 當(dāng)R向接近r阻值時方向變化時，P出增大，當(dāng)R向遠離r阻值的方向變化時，P出減小。 除最大輸出功率以外，同一個輸出功率P有兩個外電阻值R1、R2與之對應(yīng)(如圖中水平虛線)。根據(jù)輸出功率相等可推得R1、R2滿足R1R2=r2。 (1)電源的輸出功率與電路中電流的關(guān)系(如圖所示) P出=IE-I2r=-rI-E/(2r)2+E2/(4r)。

14、 當(dāng)I=E/(2r)(即內(nèi)外電阻相等)時，電源的輸出功率最大，最大值Pm=E2/(4r)。 3.電源的效率 =P外/P總100%=U/E100%=R/(R+r)100% R越大，越大，當(dāng)R=r時，P外最大；=50%。典例四電路中的功率問題【例4】某同學(xué)設(shè)計了如圖所示電路研究電源輸出功率變化情況。電源E電動勢、內(nèi) 電阻恒定，R1為滑動變阻器，R2、R3為定值電阻 , 、 為理想電表。 (1)若滑動片P由a滑至b時 示數(shù)一直變小，則R1和R2必須滿足的關(guān)系是_。 (2)若R1=6 ,R2=12 ，電源內(nèi)電阻r=6 ，當(dāng)滑動片P由a滑至b時，電源E的輸出 功率P隨外電路總電阻R的變化關(guān)系如圖所示，則

15、R3的阻值應(yīng)該選擇( ) A.2 B.4 C.6 D.8 【解析】(1)由閉合電路的歐姆定律有I=E/R 因 示數(shù)一直變小，說明R一直增大 設(shè)電阻上aP之間部分為Rx，則Pb之間電阻為R1-Rx,則有=r+R3+Rx(R1+R2)-Rx2/(R1+R2) R隨Rx的增大而一直增大，說明Rx(R1+R2)-Rx2的值隨Rx的增大一直增大 設(shè)y=Rx(R1+R2)-Rx2 本題通過實驗的方式分析了輸出功率隨外電阻變化的規(guī)律，考查了學(xué)生的解題能力、分析能力和知識遷移能力。 由數(shù)學(xué)知識得，當(dāng)Rx=(R1+R2)/2時，y值最大 即當(dāng)Rx (R1+R2)/2時,y隨Rx的增大而增大 因Rx的最大值為R1

16、，則有 R1 (R1+R2)/2 故R1 R2。 (2)結(jié)合第(1)題知，若R3=2 ,則外電路的總電阻 可解得 2 R 6 說明R大于6和R小于2部分的P-R圖象均不能畫出，故不可能畫出圖(b)中的P-R圖象，A選項錯。 若R3=6 ，故總電阻R一定大于6 ，則P-R圖象不可能畫出R小于6的部分，C選項錯，同理可得D選項錯誤。如圖所示，R為電阻箱， 為理想電壓表，當(dāng)電阻箱讀數(shù)為R1=2 時，電壓表讀數(shù)為U1=4 V；當(dāng)電阻箱讀數(shù)為R2=5 時，電壓表讀數(shù)為U2=5 V，求：(1)電源的電動勢E和內(nèi)阻r；(2)當(dāng)電阻箱R讀數(shù)為多少時，電源的輸出功率最大？最大值 Pm為多少？ 【答案】(1)6

17、V 1 (2)1 9 W9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。2022/10/142022/10/14Friday, October 14, 202210、雨中黃葉樹，燈下白頭人。2022/10/142022/10/142022/10/1410/14/2022 9:51:27 PM11、以我獨沈久，愧君相見頻。2022/10/142022/10/142022/10/14Oct-2214-Oct-2212、故人江海別，幾度隔山川。2022/10/142022/10/142022/10/14Friday, October 14, 202213、乍見翻疑夢，相悲各問年。2022/10/142022/10/14

18、2022/10/142022/10/1410/14/202214、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。14 十月 20222022/10/142022/10/142022/10/1415、比不了得就不比，得不到的就不要。十月 222022/10/142022/10/142022/10/1410/14/202216、行動出成果，工作出財富。2022/10/142022/10/1414 October 202217、做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點的射線向前。2022/10/142022/10/142022/10/142022/10/149、沒有失敗，只有暫時停止成功！。2022/10/

19、142022/10/14Friday, October 14, 202210、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。2022/10/142022/10/142022/10/1410/14/2022 9:51:27 PM11、成功就是日復(fù)一日那一點點小小努力的積累。2022/10/142022/10/142022/10/14Oct-2214-Oct-2212、世間成事，不求其絕對圓滿，留一份不足，可得無限完美。2022/10/142022/10/142022/10/14Friday, October 14, 202213、不知香積寺，數(shù)里入云峰。2022/10/142022/10

20、/142022/10/142022/10/1410/14/202214、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。14 十月 20222022/10/142022/10/142022/10/1415、楚塞三湘接，荊門九派通。十月 222022/10/142022/10/142022/10/1410/14/202216、少年十五二十時，步行奪得胡馬騎。2022/10/142022/10/1414 October 202217、空山新雨后，天氣晚來秋。2022/10/142022/10/142022/10/142022/10/149、楊柳散和風(fēng)，青山澹吾慮。2022/10/142022/10/14Friday, October 14, 202210、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。2022/10/142022/10