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1、第八章 恒定电流 第2讲 闭合电路欧姆定律 大一轮复习讲义 NEIRONGSUOYIN 内容索引 过好双基关 研透命题点 课时作业 回扣基础知识 训练基础题目 细研考纲和真题 分析突破命题点 限时训练 练规范 练速度 过好双基关 一、串、并联电路的特点 1.特点对比 串联并联 电流II1I2InI_ 电压UU1U2UnU_ 电阻RR1R2Rn _ I1I2In U1U2Un 2.几个常用的推论 (1)串联电路的总电阻 其中任一部分电路的总电阻. (2)并联电路的总电阻 其中任一支路的总电阻,且小于其中最小的电阻. (3)无论电阻怎样连接,每一段电路的总耗电功率P总是等于各个电阻耗电功率 之和.
2、 (4)无论电路是串联还是并联,电路中任意一个电阻变大时,电路的总电阻 变大. 大于 小于 自测1 一个量程为0150 V的电压表,内阻为20 k,把它与一个大电阻串 联后接在110 V电路的两端,电压表的读数是5 V.这个外接电阻是 A.240 B.420 k C.240 k D.420 二、电源 闭合电路的欧姆定律 1.电源 (1)电动势 计算:非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值,E ; 物理含义:电动势表示电源把其他形式的能转化成 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. 电能 2.闭合电路欧姆定律 (1)内容:闭合电路中的电
3、流跟电源的电动势成 ,跟内、外电阻之和成 ; (2)公式:I (只适用于纯电阻电路); (3)其他表达形式 电势降落表达式:EU外U内或EU外 ; 能量表达式:EIUII 2r. 正比 反比 Ir 3.路端电压与外电阻的关系 (2)特殊情况: 当外电路断路时,I0,U ; 当外电路短路时,I短 ,U0. E 增大 自测2 电源的电动势为4.5 V、外电阻为4.0 时,路端电压为4.0 V,若在外 电路中分别并联一个6.0 的电阻和串联一个6.0 的电阻,则两种情况下的路 端电压分别约为 A.4.3 V 3.72 V B.3.73 V 4.3 V C.3.72 V 4.3 V D.4.2 V 3
4、.73 V 三、电路中的功率 1.电源的总功率 (1)任意电路:P总 IU内P出P内. IE I2(Rr) IU外 I2r 2.电源内部消耗的功率 P内 IU内P总P出. 3.电源的输出功率 (1)任意电路:P出 IEI 2rP总P内. IU (3)纯电阻电路中输出功率随R的变化关系 当Rr时,电源的输出功率最大为Pm . 当Rr时,随着R的增大输出功率越来越小. 当Rr,R3为光敏电阻 ,其阻值随光照强度的增加而减小,闭合开关S后,若照射R3的光照强度减 弱,则 A.R1两端的电压变大 B.通过R2的电流变大 C.电源的输出功率变大 D.小灯泡消耗的功率变大 图4 解析 光照强度减弱,光敏电
5、阻的阻值增大,电路中的总电阻增大,由闭合 电路欧姆定律可得,电路中干路电流减小,故R1两端的电压减小,故A错误; 因干路电流减小,电源的内电压减小,路端电压增大,同时R1两端的电压减 小,故并联电路部分电压增大,则流过R2的电流增大,由并联电路的电流规 律可知,流过灯泡的电流减小,由PLI 2RL可知,小灯泡消耗的功率变小, 故B正确,D错误; 因R1r,外电路总电阻R外r,又R外增大,故电源的输出功率变小,故C错误. 命题点二 电路中的功率及效率问题 1.电源的效率 2.纯电阻电路 3.电源的最大输出功率 P出与外电阻R的函数关系可用如图5所示图象表示,由图象可以看出: 图5 (2)当R“接
6、近”r时,P出增大,当R“远离”r时 ,P出减小. (3)当P出R2,所以R2接在电源上时,电源的输 出功率大,C正确,D错误. 1.电路简化 把电容器所处的支路视为断路,简化电路时可以去掉,求电荷量时再在相应 位置补上. 2.电容器的电压 (1)电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压. (2)电容器所在的支路中没有电流,与之串联的电阻无电压,相当于导线. 3.电容器的电荷量及变化 (1)利用QUC计算电容器初、末状态所带的电荷量Q1和Q2; (2)如果变化前后极板带电的电性相同,通过所连导线的电荷量为|Q1Q2|; (3)如果变化前后极板带电的电性相反,通过所连导线的电荷量为Q1Q2.
7、 命题点四 含电容器电路的分析 例4 (2016全国卷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11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 图11 解析 S断开时等效电路图如图甲所示. S闭合时等效电路图如图乙所示. 甲 乙 变式5 (2019河北省定州中学承智班月考)阻值相等的四个电阻R、电容器C 及电池E(内阻可忽略)接成如图12所示的电路.保持S1闭合,开关S2断开且电流 稳定时,C所带的电荷量为Q1;闭合开关S2,电流再次稳定后,C所带的电荷 量为Q2.Q1与Q2的比值为
8、A.53 B.21 C.12 D.13 图12 变式6 (2018吉林省长春市八中模拟)如图13所示,平行金属板中带电质点P 处于静止状态,不考虑电流表和电压表对电路的影响,当滑动变阻器R4的滑 片向b端移动时,则 A.质点P将向上运动 B.电流表读数减小 C.电压表读数减小 D.R3上消耗的功率逐渐增大 图13 解析 由题图可知,R2与滑动变阻器R4串联后与R3并联,再与R1串联接在电源 两端,电容器与R3并联,当滑片向b移动时,滑动变阻器接入电阻减小,则电 路中总电阻减小,电路中电流增大,路端电压减小,R1两端的电压增大,故 并联部分的电压减小.由欧姆定律可知流过R3的电流减小,而流过并联
9、部分的 电流增大,故电流表示数增大,故B错误; 因并联部分电压减小,而R2中电压增大,故电压表示数减小,故C正确; 因R3两端的电压减小,由公式P 可知,R3上消耗的功率减小,故D错误; 因电容器两端电压减小,故质点P受到的向上电场力减小,则重力大于电场力 ,质点P将向下运动,故A错误. 课时作业 1.(多选)在如图1所示的UI图象中,直线为某一电源的路端电压与电流的 关系图线,直线为某一电阻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 B.电阻R的阻值为1 C.电源的输出功率为4 W D.电源的效率为50% 双基巩固练 123456
10、78910111213 图1 12345678910111213 2.(2018贵州省遵义市调研)如图2所示电路,电源内阻不可忽略,电表均为理 想电表.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 12345678910111213 图2 12345678910111213 3.(多选)已知磁敏电阻在没有磁场时电阻很小,有磁场时电阻变大,并且磁场 越强电阻越大.为探测有无磁场,利用磁敏电阻作为传感器设计了如图3所示 电路,电源的电动势E和内阻r不
11、变,在没有磁场时调节变阻器R使电灯L正常 发光.若探测装置从无磁场区进入强磁场区,则 A.电灯L变亮 B.电灯L变暗 C.电流表的示数减小 D.电流表的示数增大 12345678910111213 图3 12345678910111213 4.(2019宁夏银川市模拟)如图4甲所示为某一小灯泡的UI图线,现将两盏这 样的小灯泡并联后再与一个4 的定值电阻R串联,接在内阻为1 、电动势为 3 V的电源两端,如图乙所示,则 图4 12345678910111213 A.通过每盏小灯泡的电流约为0.2 A, 此时每盏小灯泡的电功率约为0.6 W B.通过每盏小灯泡的电流约为0.3 A, 此 时每盏小
12、灯泡的电功率约为0.6 W C.通过每盏小灯泡的电流约为0.2 A, 此 时每盏小灯泡的电功率约为0.2 W D.通过每盏小灯泡的电流约为0.3 A, 此时每盏小灯泡的电功率约为0.4 W 12345678910111213 同理,可知B、D项错误. 5.如图5所示的电路中,两平行金属板之间的带电液滴处于静止状态,电流表 和电压表均为理想电表,由于某种原因灯泡L的灯丝突然烧断,其余用电器 均不会损坏,则下列说法正确的是 A.电流表、电压表的读数均变小 B.电源内阻消耗的功率变大 C.液滴将向上运动 D.电源的输出功率变大 12345678910111213 图5 解析 当L的灯丝突然烧断时电路
13、中总电阻增大,则总电流减小,电源的内电 压和R1两端的电压减小,由闭合电路的欧姆定律可知,路端电压增大,故电 容器C两端的电压增大,板间场强增大,带电液滴所受的电场力增大,则该液 滴将向上运动,C正确; 由于C两端的电压增大,R2、R3中的电流增大,则电流表、电压表的读数均变 大,A错误; 因干路电流减小,则电源内阻消耗的功率变小,B错误; 由于电源的内、外电阻的关系未知,不能判断电源的输出功率如何变化, D错误. 12345678910111213 6.如图6所示的电路中,闭合开关S,灯L1、L2正常发光.由于电路突然出现故 障,发现灯L1变亮,灯L2变暗,电流表的读数变小,根据分析,发生的
14、故障 可能是(电源内阻不计) A.R1断路 B.R2断路 C.R3短路 D.R4短路 12345678910111213 图6 解析 等效电路图如图所示,出现故障后,发现灯L1变亮,灯L2变暗,说明 L1两端的电压变大,L2两端的电压变小,可能是R1断路,此时 示数减小, 故A正确; 如果R2断路,则灯L2变亮,灯L1变暗,与条件不符,B错误;若R3短路或R4短 路,电流表示数变大,C、D错误. 12345678910111213 7.(多选)如图7所示,R1为定值电阻,R2为可变电阻,E为电源电动势,r为电 源内电阻,以下说法中正确的是 A.当R2R1r时,R2获得最大功率 B.当R1R2r
15、时,R1获得最大功率 C.当R20时,R1获得最大功率 D.当R20时,电源的输出功率最大 12345678910111213 图7 12345678910111213 解析 在讨论R2的电功率时,可将R1视为电源内阻的 一部分,即将原电路等效为外电阻R2与电动势为E、内 阻为R1r的电源(等效电源)连成的闭合电路(如图所示) ,R2的电功率是等效电源的输出功率.显然当R2R1r 时,R2获得的电功率最大,A项正确; 讨论R1的电功率时,由于R1为定值,根据PI2R知,电路中电流越大,R1上 的电功率就越大(P1I2R1),所以,当R20时,R1获得的电功率最大,故B项 错误,C项正确; 讨论电源的输出功率时,R1R2为外电阻,内电阻r恒定,由于题目没有给出 R1和r的具体数值,所以当R20时,电源输出功率不一定最大,故D项错误. 8.如图8,直线A为某电源的UI图线,曲线B为某小灯泡L1的UI图线的一部 分,用该电源和小灯泡L1串联起来组成闭合回路时灯泡L1恰能正常发光,则 下列说法中正确的是 A.此电源的内电阻为 B.灯泡L1的额定电压为3 V,额定功率为6 W C.把灯泡L1换成阻值恒为1 的纯电阻,电源的输出 功率将变小 D.由于小灯泡L1的UI图线是一条曲线,所以