《【物理教案】2021江苏高考物理：第八章+第2讲+闭合电路欧姆定律》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【物理教案】2021江苏高考物理：第八章+第2讲+闭合电路欧姆定律（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 第 2 讲闭合电路欧姆定律 一、串、并联电路的特点 1特点对比 串联并联 电流II1I2 In II1I2 In 电压U U1U2 Un UU1U2 Un 电阻R R1R2 Rn 1 R 1 R1 1 R2 1 Rn 2.几个常用的推论 (1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻 (2)并联电路的总电阻小于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 (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 自测 1一个量程为 0150V 的电压表，内阻为 20k，把它与一个大电阻串联后接
2、在110V 电 路的两端，电压表的读数是5 V这个外接电阻是() A240 B420 kC240 kD420 答案B 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 W q ； 物理含义：电动势表示电源把其他形式的能转化成电能本领的大小，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 2闭合电路欧姆定律 (1)内容：闭合电路中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 E Rr (只适用于纯电阻电路)； (3)其他表达形式 2 电势降落表达式：EU外U内或 EU外Ir ； 功率表
3、达式：EIUI I2r. 3路端电压与外电阻的关系 (1)一般情况： UIR E Rr R E 1 r R ，当 R 增大时， U 增大； (2)特殊情况： 当外电路断路时，I0，UE； 当外电路短路时，I短E r ， U 0. 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() A4.3 V3.72 VB3.73 V4.3 V C3.72 V4.3 VD 4.2 V3.73 V 答案C 三、电路中的功率 1电源的总功率 (1)任意电路： P 总IEIU外IU内P出P内
4、 (2)纯电阻电路：P 总I2(Rr) E2 Rr . 2电源内部消耗的功率 P 内I2r IU内P总P出 3电源的输出功率 (1)任意电路： P 出IU IEI2rP总P内 (2)纯电阻电路：P 出I2R E2R Rr 2 E2 Rr 2 R 4r . (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 E2 4r . 当 Rr 时，随着R 的增大输出功率越来越小 当 Rr 时，随着R 的增大输出功率越来越大 自测 3如图 1 所示， E8 V，r 2 ，R18 ，R2为变阻器接入电路中的有效阻值，问： 3 图 1 (1)要使变阻器获得的电功率最大，则R2的取
5、值应是多大？这时R2的功率是多大？ (2)要使 R1得到的电功率最大，则R2的取值应是多大？R1的最大功率是多少？这时电源的效 率是多大？ (3)调节 R2的阻值，能否使电源以最大的功率 E2 4r 输出？为什么？ 答案(1)10 1.6 W(2)05.12 W80% (3)不能理由见解析 解析(1)将 R1和电源等效为一新电源，则新电源的电动势 EE8 V，内阻 rr R1 10 ，且为定值利用电源的输出功率随外电阻变化的结论知，当R2r10 时， R2 有最大功率，即P2max E2 4r 82 410 W1.6 W. (2)因 R1是定值电阻，所以流过R1的电流越大，R1的功率就越大当R
6、20 时，电路中有最 大电流，即Imax E R1r 0.8 A，R1的最大功率 P1maxImax2R15.12 W，这时电源的效率 R1 R1r 100%80%. (3)不能因为即使R20，外电阻R1也大于 r，不可能有 E2 4r 的最大输出功率 题型 1电路的动态分析 1动态电路的特点 断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻增大或减小，导致电路电压、电流、功率等 的变化 2动态分析的方法 (1)程序法：电路结构的变化R 的变化 R 总的变化 I总的变化 U端的变化固定支路 并联分流I 串联分压U 变化支路 (2)极限法：即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片
7、分别滑至 两个极端去讨论 例 1(2019 吉林“五地六校”合作体联考)在图 2 所示的电路中， R1、R2是定值电阻，当滑 动变阻器滑片向上移动时() 4 图 2 A电压表示数变大，电流表示数变小 B电压表示数变小，电流表示数变大 C电压表示数变大，电流表示数变大 D电压表示数变小，电流表示数变小 答案B 解析由题图可知，电流表与滑动变阻器串联而电压表与滑动变阻器并联，当向上移动滑片 时滑动变阻器接入电路的阻值变小，再根据结论“串反并同 ”，可知电流表示数变大，电压 表示数变小， B 选项正确 变式 1(多选 )(2020 福建福州市质检)如图 3 所示，电源电动势E 和内阻 r 一定， R
8、1、 R2是 定值电阻， R3是光敏电阻 (光敏电阻阻值随光照强度的增大而减小 )闭合开关，当照射到R3 的光照强度变化时，R2功率变大，以下判断正确的是 () 图 3 A电流表示数一定变小 B电压表示数一定变小 CR3的功率一定变大 D照射到R3的光照强度一定增加 答案BD 解析由于 R2功率变大， 根据 PI 2R 可知 R 2的电流增大， 根据 “串反并同 ”可得 R3的阻值 减小，照射到 R3的光照强度一定增加， 电路总电阻减小， 电路总电流增大，电源内电压增大， 路端电压减小，所以电压表示数减小，电流表示数增大，故B、D 正确， A 错误； R3的阻值 减小，通过R3的电流增大，根据
9、 P I2R 可知， R3的功率无法确定变化，故C 错误 题型 2应用闭合电路欧姆定律定量计算 例 2(多选 )(2016 江苏卷 8) 如图 4 所示的电路中，电源电动势为12 V，内阻为2 ，四个 电阻的阻值已在图中标出，闭合开关S，下列说法正确的有() 5 图 4 A路端电压为10 V B电源的总功率为10 W Ca、b 间电压的大小为5 V Da、b 间用导线连接后，电路的总电流为1 A 答案AC 解析外电路的总电阻 R2020 2020 10 ，总电流 I E Rr 1A，则路端电压 UIR10V，A 对；电源的总功率P总EI12W，B 错；a、b 间电压大小为 |Uab|0.515
10、V0.55V 5 V， C 对； a、b 间用导线连接后，外电路的总电阻为R2 515 515 7.5 ，电路中的总电流 I E R r 1.26 A，D 错 变式 2(2019 江苏卷 3) 如图 5 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，则电源的内阻r 为() 图 5 A1 B 2 C3 D 4 答案A 解析当断开 S 后，电压表的读数等于电源的电动势，即E3 V；当闭合 S 后，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 . 1电源的效率 IU IE 100%
11、U E 100%. 6 2纯电阻电路 P总EI E2 Rr ， P 出 E2 Rr 2R， P 出 P 总 100% R Rr 100%. 3电源的最大输出功率 P出UI I2R E2 Rr 2R E2R Rr 24Rr E2 Rr 2 R 4r P 出与外电阻 R 的函数关系可用如图6 所示图象表示，由图象可以看出： 图 6 (1)当 Rr 时，输出功率最大，PmE 2 4r. (2)当 R“接近” r 时， P 出增大，当R“远离” r 时， P出减小 (3)当 P 出UR2，故 R1接在电源上时，电源的效率高，A 正确， B 错误；由题图可知，R2与电源的 内阻相等， R1R2，所以 R
12、2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 把电容器所在的支路视为断路，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. 例 5(多选 )(2018 江苏卷 8) 如图 12 所示，电源 E 对电容器
13、C 充电，当 C 两端电压达到80 V 时，闪光灯瞬间导通并发光，C 放电放电后，闪光灯断开并熄灭，电源再次对C 充电这 样不断地充电和放电，闪光灯就周期性地发光该电路() 图 12 10 A充电时，通过R 的电流不变 B若 R 增大，则充电时间变长 C若 C 增大，则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大 D若 E 减小为 85 V，闪光灯闪光一次通过的电荷量不变 答案BCD 解析给电容器充电过程中，随着两极板间所带电荷量增多，电路中的电流逐渐减小，A 错； 充满一次电，电容器增加的电荷量是相同的，即通过R 的电荷量Q 是一定的电源恒定，R 增大，则电流I 减小，根据I Q t 可知，充电时间变长，
14、B 对；若 C 增大，电容器充满时所带 电荷量增多，即闪光时电容器释放的电荷量也增多，通过闪光灯的电荷量也增多，C 对；因 为 C 两端电压达到80 V 时，电容器就不再充电，外接电源只要提供电压超过80 V，产生的 效果均相同，闪光灯闪光一次通过的电荷量也相同，D 对 变式 5(2019 江苏通州、海门、启东期末)如图 13 所示， R1是光敏电阻 (光照增强，电阻减 小)，C 是电容器， R2是定值电阻当 R1受到的光照强度减弱时() 图 13 A电阻 R2上的电流增大 B光敏电阻R1上的电压减小 C电源两端电压减小 D电容器C 的带电荷量减小 答案D 解析当 R1受到的光照强度减弱时，
15、R1的电阻增大， 外电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆 定律分析知，总电流I 减小，即流过R2的电流减小，故 A 错误；根据闭合电路欧姆定律分析 知，总电流I 减小，路端电压UEIr，E、r 不变，则U 增大， R2两端电压减小，所以光 敏电阻 R1上的电压增大，故 B、C 错误；由于电容器与R2并联，所以电容器两端电压减小， 由公式 QCU2可知，电容器带电荷量减小，故 D 正确 . 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用电器或电阻两端电压为零 2检测方法 (1)电压表检测： 如果电压表示数为零，则说明可能
16、在并联路段之外有断路，或并联路段短路； 11 (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：在运用欧姆表检测时，被检测元件应从电路中拆下来；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 (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 例 6如图 14 所示电路中，由于某处出现了故障，导致电路中的A、B 两灯变亮， C、D 两 灯变暗，故障的原因可能是() 图 14 AR1短路 BR2断路 CR2短路 DR3短路 答案D 解析A 灯在干路上， A 灯变亮，说明电路中总电流变大，由闭合电路欧姆定律可知电路的 外电阻减小，这就说明电路中只会出现短路而不会出现断路，选项B 错误；因为短路部分的 电阻变小，分压作用减小，与其并联的用电器两端的电压减小，C、D 两灯变暗， A、B 两灯 变亮，这说明发生短路的电阻与C
