《备战2021届高考物理一轮复习专题：第二节 闭合电路欧姆定律讲义》由会员分享，可在线阅读，更多相关《备战2021届高考物理一轮复习专题：第二节 闭合电路欧姆定律讲义（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 第二节闭合电路欧姆定律 学生用书 P158 【基础梳理】 提示：非静电力负极正极 W q 其他形式的能电能内阻正比反比 E Rr 电源电动势电源内阻短路电流 【自我诊断】 1判一判 (1)电路中某电阻的阻值最大，该电阻的功率不一定最大() (2)电路中只有一个电阻增大时，电路的总电阻不一定增大() (3)电流表改装时，并联的电阻越小，改装后的量程越大() (4)电动势就是电源两极间的电压() (5)闭合电路中的电流跟电源电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比() (6)闭合电路中的短路电流无限大() 提示：(1)(2)(3)(4)(5)(6) 2做一做 2 (1)(人教选修 31P63， T
2、1)一个电源接 8 电阻时， 通过电源的电流为 0.15A， 接 13 电阻时，通过电源的电流为 0.10A，则电源的电动势和内阻分别为() A2 V1.5 B1.5 V2 C2 V2 D1.5 V1.5 提示： 选 B.由闭合电路欧姆定律得 EI1(R1r)， EI2(R2r)， 代入数据联立得 r2 ， E1.5 V. (2)(多选)如图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() A电源的电动势为 6.0 V B电源的内阻为 12 C电源的短路电流为 0.5 A D电流为 0.3A 时的外电阻是 18 提示：选 AD.纵轴上的截距为电源的电动势，即 E6.0 V，A 正确
3、；由于该电源的 U I 图象的纵轴坐标不是从零开始的，故横轴上的截距 0.5 A 并不是电源的短路电流，故内 阻应按斜率的绝对值计算，即 r| U I|6.05.0 0.50 2 ，B、C 错误；由闭合电路欧 姆定律可得电流 I0.3A 时，外电阻 RE I r18 ，D 正确 对闭合电路欧姆定律的理解及应用学生用书 P159 【知识提炼】 在恒流电路中常会涉及两种 UI 图线，一种是电源的伏安特性曲线(斜率为负值的直 线)，另一种是电阻的伏安特性曲线(过原点的直线)求解这类问题时要注意二者的区别 电源 UI 图象电阻 UI 图象 关系式UEIrUIR 图形 物理电源的路端电压随电阻两端电压与
4、电阻中的电 3 意义电流的变化关系流的关系 截距 与纵轴交点表示电源电动势 E，与横轴交点表示电源短路 电流 过坐标轴原点， 表示没有电压 时电流为零 坐标 U、 I 的乘积 表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率 坐标 U、 I 的比值 表示外电阻的大小表示该电阻的大小 斜率(绝对值)电源电阻 r 的大小 若图象为过原点的直线， 图象 斜率表示电阻的大小 两曲线在同一 坐标系 中的交点 表示电阻的工作点，即将电阻接在该电源上时，电阻中的电 流和两端的电压 【典题例析】 在如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且 R1100 ，R2的阻值未知， R3是滑动变阻器，在其滑片从最左端滑至最右端
5、的过程中，测得电源的路端电压 U 随电流 I 的变化图线如图乙所示，其中图线上的 A、B 两点是滑片在滑动变阻器的两个不同端点时 分别得到的求： (1)电源的电动势和内电阻； (2)定值电阻 R2的阻值； (3)滑动变阻器 R3的最大值 解析(1)由闭合电路欧姆定律得 EUIr 将图线上 A、B 两点的 U、I 值代入得 E160.2r，E40.8r 解得 E20 V，r20 . (2)当 R3的滑片自左向右滑动时，R3的有效阻值变小，电路中的总电阻变小，总电流变 大，由此可知，图线上的 A、B 两点分别对应滑片位于最左端和最右端当滑片位于最右端 时，R30，R1被短路，外电路电阻即为 R2，
6、故由 B 点的 U、I 值得 R2UB IB 4 0.8 5 . (3)当滑片在最左端时，R3的有效阻值最大，并对应着图线上的 A 点，故由 A 点的 U、I 4 值可求出此时外电路的电阻，再根据串、并联电路的规律求出 R3的最大值 R外UA IA 16 0.2 80 ，又 R外 R1R3 R1R3R 2 代入数据解得滑动变阻器的最大值 R3300 . 答案(1)20 V20 (2)5 (3)300 【迁移题组】 迁移 1闭合电路欧姆定律的计算 1.(2019高考江苏卷)如图所示的电路中， 电阻 R2 .断开 S 后， 电压表的读数为 3 V； 闭合 S 后，电压表的读数为 2 V，则电源的内
7、阻 r 为() A1 B2 C3 D4 解析：选 A.当断开 S 时，电压表的读数等于电源的电动势，即 E3 V；当闭合 S 时， 有 UIR，又由闭合电路欧姆定律可知，I E Rr，联立解得 r1 ，A 正确，B、C、D 错误 迁移 2电源与电阻 UI 图象的对比 2(多选)如图所示，直线、分别是电源 1 与电源 2 的路端电压随输出电流变化的 特性图线，曲线是一个小灯泡的伏安特性曲线，曲线与直线、相交点的坐标分别为 P(5.2，3.5)、Q(6， 5)如果把该小灯泡分别与电源 1、电源 2 单独连接，则下列说法正确 的是() A电源 1 与电源 2 的内阻之比是 32 B电源 1 与电源
8、2 的电动势之比是 11 C在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是 12 D在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是 710 解析：选 AB.根据题图可知，E1E210 V，r15 4 ，r25 6 ，所以 r1r232， 5 E1E211，A、B 正确；曲线与其他两条直线的交点坐标分别表示该小灯泡在这两种 连接状态下的工作电流和工作电压，根据坐标值可求出此时小灯泡消耗的功率分别为 P1 18.2 W 和 P230 W，小灯泡的电阻分别为 R135 52 ，R25 6 ，C、D 错误 利用两种图象解题的基本方法 利用电源的 UI 图象和电阻的 UI 图象解题，无论电阻的 UI 图象是线性还是
9、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 UI 图线画在同一坐标系中， 图线的交点坐标的意义是电阻直接接在该电源两端时工作电压和电流， 电阻的电压和电流可 求，其他的量也可求 电源的功率和效率学生用书 P160 【知识提炼】 电源总功率 任意电路：P总EIP出P内 纯电阻电路：P总I2(Rr) E2 Rr 电源内部消耗的功率P内I2rP总P出 电源的输出功率 任意电路：P出UIP总P内 纯电阻电路：P出I2R E2R （Rr）2 P出与外电阻 R 的关系 电源的效率 任意电路：P 出 P总100% U E100% 纯电阻电路： R Rr100% 【跟进题组】 1如图所示，电源
10、电动势 E12 V，内阻 r3 ，R01 ，直流电动机内阻 R01 .当调节滑动变阻器 R1时可使图甲中电路的输出功率最大； 调节 R2时可使图乙中电路的输 出功率最大，且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为 P02 W)，则 R1和 R2连入电路 中的阻值分别为() A2 、2 B2 、1.5 6 C1.5 、1.5 D1.5 、2 解析：选 B.因为题图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接入电路中的阻值为 2 ；而题图乙电路是含电动机的电路，欧姆定律 不适用，电路的输出功率 PIUI(EIr)，所以当 I E 2r2 A 时，输出功率 P 有最
11、大值， 此时电动机的输出功率为 2 W，发热功率为 4 W，所以电动机的输入功率为 6 W，电动机两 端的电压为 3 V，电阻 R2两端的电压为 3 V，所以 R2接入电路中的阻值为 1.5 ，B 正确 2(多选)两位同学在实验室中利用如图(a)所示的电路进行实验，调节滑动变阻器的滑 动触头 P 向某一方向移动时，一位同学记录电流表 A 和电压表 V1的测量数据，另一位同学 记录电流表 A 和电压表 V2的测量数据 两位同学根据记录的数据描绘出如图(b)所示的两条 UI 图线则图象中两图线的交点表示的物理意义是() A滑动变阻器的滑动触头 P 滑到了最右端 B电源的输出功率最大 C定值电阻 R
12、0消耗的功率为 0.5 W D电源的效率达到最大值 解析：选 BC.由题图可得，电源电动势 E1.5 V，内阻 r1 ，在交点位置有 RR0 U1 I 2 ，R0U2 I 2 ，则 R0，滑动变阻器的滑动触头 P 滑到了最左端，A 错误； 当电路中外电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，但 R0r，故改变滑动变阻器的阻 值时无法使电路中外电阻等于电源内阻， 此时外电阻越接近电源内阻， 电源的输出功率越大， B 正确；P0U2I0.5 W，C 正确；电源的效率EII 2r EI ，电流越小，电源的效率越大， 可见滑动变阻器的滑动触头 P 滑到最右端时电源的效率最大，D 错误 电源输出功率的极值
13、问题的处理方法 对于电源输出功率的极值问题， 可以采用数学中求极值的方法， 也可以采用电源的输出 功率随外电阻的变化规律来求解 但应当注意的是， 当待求的最大功率对应的电阻值不能等 于等效电源的内阻时， 此时的条件是当电阻值最接近等效电源的内阻时， 电源的输出功率最 大假设一电源的电动势为 E，内阻为 r，外电路有一可调电阻 R，电源的输出功率为：P出 7 I2R E2R （Rr）2 E2 （Rr）2 R 4r .由以上表达式可知电源的输出功率随外电路电阻 R 的变 化关系为： (1)当 Rr 时，电源的输出功率最大，为 PmE 2 4r； (2)当 Rr 时，随着 R 的增大，电源的输出功率
14、越来越小； (3)当 Rr 时，随着 R 的增大，电源的输出功率越来越大； (4)当 P出Pm时，每个输出功率对应两个外电阻阻值 R1和 R2，且 R1R2r2. 电路的动态分析学生用书 P160 【知识提炼】 1解决电路动态变化的基本思路 “先总后分”先判断总电阻和总电流如何变化 “先干后支”先分析干路部分，再分析支路部分 “先定后变”先分析定值电阻所在支路，再分析阻值变化的支路 2电路动态分析的方法 (1)程序法：基本思路是“部分整体部分”即 (2)极限法：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动端分 别滑至两个极端去讨论 (3)串反并同法： “串反”是指某一电阻增大(
15、或减小)时，与它串联或间接串联的电阻中 的电流、两端电压、电功率都将减小(或增大)“并同”是指某一电阻增大(或减小)时，与 它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(或减小) 【典题例析】 (多选)如图， 电路中定值电阻阻值 R 大于电源内阻阻值 r.将滑动变阻器的滑片向下 滑动，理想电压表 V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为U1、U2、U3，理想电流表 A 示数变化量的绝对值为I，则() AA 的示数增大BV2的示数增大 CU3与I 的比值大于 rDU1大于U2 8 解析变阻器滑片向下滑动，连入电路中的电阻 R变减小，由 I E RR变r，A 表示 数增大，故 A 正确
16、；V2表测量的是电源的输出电压，U2EIr 减小，故 B 错误；由于 R 是定值电阻，则U1 I R，如图甲所示，又由 U2EIr，则U2 I r，如图乙所示，所以， U1IR，U2Ir，又因 Rr，得U1大于U2，故 D 正确；同理，U3EI(r R)，U3 I rR，故 C 正确 答案ACD 【迁移题组】 迁移 1阻值变化下的动态分析 1(多选)(2020上海杨浦区模拟)如图所示的电路中，E 为电源电动势，r 为电源内阻， R1和 R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器当 R2的滑片在 ab 的中点时合上开关 S，此时三 个电表 A1、A2和 V 的示数分别为 I1、I2和 U.现将 R2的滑片向 a 端移动，则下列说法正确的 是() A电源的总功率减小 BR3消耗的功率增大 CI1增大，I2减小，U 增大 DI1减小，I2不变，U 减小 解析：选 AC.法一：程序法 将滑动变阻器的滑片向 a 端移动， 滑动变阻器接入电路中的电阻增大， 电路中的总电阻 增大，电路中的总电流 I 减小，电源的总功率 PEI 减小，R3消耗的功率 P3I2R3减小，A
