《2019版高考物理大一轮复习第七章恒定电流第2讲闭合电路欧姆定律学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019版高考物理大一轮复习第七章恒定电流第2讲闭合电路欧姆定律学案（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1第第 2 2 讲讲 闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律考试标准知识内容必考要求加试要求说明串联电路和并联电路cc闭合电路的欧姆定律cd1.不要求解决无穷网络等复杂电路的问题2.电表改装只限于改装成单量程电压表和电流表3.不要求分析外电路为混联电路的动态电路问题.一、串联电路和并联电路1电路的串、并联串联并联电流II1I2InII1I2In电压UU1U2UnUU1U2Un电阻RR1R2Rn1 R1 R11 R21 Rn电压与电流分配电压与各部分电路的电阻成正比电流与各支路的电阻成反比2功率分配与各部分电路的电阻成正比与各支路的电阻成反比2.两个重要的结论(1)串联电路的总电阻大于电路中任意一个电
2、阻，电路中任意一个电阻值变大或变小时，串联的总电阻变大或变小(2)并联电路的总电阻小于电路中任意一个支路电阻，任意一个支路电阻值变大或变小时，电路的总电阻变大或变小自测 1 电阻R1与R2并联在电路中，通过R1与R2的电流之比为 12，则当R1与R2串联后接入电路中时，R1与R2两端电压之比U1U2为( )A12 B21C14 D41答案 B解析 两电阻并联时，两端电压相等，因电流之比为 12，故R1R221；当两电阻串联时，有相同的电流，由UIR可知，U1U221，选项 B 正确二、闭合电路的欧姆定律1公式(1)I(只适用于纯电阻电路)E Rr(2)EU外Ir(适用于所有电路)2路端电压与外
3、电阻的关系(1)一般情况：UIRR.E Rr(2)特殊情况：当外电路断路时，I0，UE.当外电路短路时，I短 ，U0.E r3路端电压U与电流I的关系(1)关系式：UEIr.(2)UI图象(如图 1 所示)图 1当电路断路即I0 时，纵坐标的截距为电源电动势3当外电路电压为U0 时，横坐标的截距为短路电流图线的斜率的绝对值为电源的内阻自测 2 将一电源电动势为E，内阻为r的电池，与外电路连接，构成一个闭合电路，用R表示外电路总电阻，I表示电路的总电流，下列说法正确的是( )A由U外IR可知，外电压随I的增大而增大B由U内Ir可知，电源两端的电压随I的增大而增大C由U外EIr可知，电源输出电压随
4、输出电流I的增大而减小D由PIU外可知，电源的输出功率P随输出电流I的增大而增大答案 C解析 因R的变化，才使I发生了改变，故不能用U外IR来分析U外随I的变化情况由闭合电路欧姆定律知，U外EIr，E、r为定值，故U外随I的增大而减小，故A、B 错，C 对；对于PIU外，I增大，R减小，若Rr，由输出功率P随外电阻变化曲线可知，R减小，P减小，故 D 错命题点一命题点一 闭合电路欧姆定律及动态分析闭合电路欧姆定律及动态分析1当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时，电路的总电阻一定增大(或减小)2若开关的通、断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增大；若开关的通、断使并联的支路增多时，电路的总电阻
5、减小3电路动态分析的两种方法(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Error!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分别滑至两个极端去讨论例 1 如图 2 所示的电路中，调节滑动变阻器，电压表的读数由 6 V 变为 5 V，电流表读数的变化量为 0.5 A，则下列说法中正确的是( )图 2A电流表的读数变小了，电源的内阻为 10 B电流表的读数变大了，电源的内阻为 20 4C电流表的读数变大了，电源的内阻为 2 D不知道电流表的具体读数，无法计算电源的内阻答案 C解析 电压表测量的是路端电压，根据题目信息，电压表
6、读数减小，则内电压增大，内电压U内Ir，电源的内电阻不变，所以电路总电流增大，由闭合电路欧姆定律知，路端电压的减少量等于内电压的增加量，所以 UIr，代入数据得，电源的内阻r2 ，选项 C 正确变式 1 一电池外电路断开时的路端电压为 3 V，接上 8 的负载后路端电压降为 2.4 V，则可以判定电池的电动势E和内阻r为( )AE2.4 V，r1 BE3 V，r2 CE2.4 V，r2 DE3 V，r1 答案 B解析 电路断开时，路端电压等于电动势E3 V，又EUIrUr解得内阻r2 .U R变式 2 在如图 3 所示的电路中，电源的内阻不能忽略，当电路中接入的电灯数目增多时，下列说法正确的是
7、( )图 3A外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压逐渐变小B外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压逐渐变大C外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压逐渐变大D外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压逐渐变小答案 D拓展点 闭合电路的故障分析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它两端电压为零2检测方法(1)电压表检测：如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联路段被短路(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使用电流表检测时，一定要
8、注意电流表的极性和量5程(3)欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处断路，当测量值很小或为零时，表示该处短路在使用欧姆表检测时，电路一定要切断电源例 2 用电压表检查图 4 电路中的故障，测得Uad5.0 V，Ucd0 V，Ubc0 V，Uab5.0 V，则此故障可能是( )图 4AL 断路 BR断路CR断路 DS 断路答案 B解析 由Uad5.0 V 和Uab5.0 V 可知，开关 S、灯泡 L、电阻R均为通路，由Ucd0，Ubc0 可知电路为断路故障(电路中无电流)，所以故障可能是R断路，选项 B 正确命题点二命题点二 电路中的功率及效率问题电路中的功率及效率问题1电源的总功率(1)任意电路
9、：P总IEIU外IU内P出P内(2)纯电阻电路：P总I2(Rr).E2 Rr2电源内部消耗的功率P内I2rIU内P总P出3电源的输出功率(1)任意电路：P出IU外IEI2rP总P内(2)纯电阻电路：P出I2R.E2RRr2E2Rr2R4r(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4电源的效率(1)任意电路：100% 100%.P出 P总U E6(2)纯电阻电路：100%100%.R Rr11rR因此在纯电阻电路中R越大，越大；当Rr时，电源有最大输出功率，但电源的效率仅为 5
10、0%.例 3 直流电路如图 5 所示，电源内阻不可忽略，在滑动变阻器的滑片P向右移动时，电源的( )图 5A总功率一定增大B效率一定减小C内部损耗功率一定减小D输出功率一定先增大后减小答案 C解析 滑片P向右移动时外电路电阻R外增大，由闭合电路欧姆定律知总电流减小，由P总EI可得P总减小，故选项 A 错误；根据100%100%可知选项 B 错R外 R外r11r R外误；由P内I2r可知，选项 C 正确；由P出R外图象，因不知道R外的初始值与r的关系，所以无法判断P出的变化情况，选项 D 错误变式 3 如图 6 所示，已知电源内电阻r为 2 ，定值电阻R0为 3 ，滑动变阻器的阻值范围为 010
11、 .当滑动变阻器R阻值为R1时，在R1上获得最大功率，则R1的阻值应为( )图 6A2 B3 C4 D5 答案 D解析 R0为定值电阻，把它等效为电源内阻，当R1R0r，即R15 时，R1上获得最大功率，故选项 D 正确7变式 4 将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线如图 7 所示，由此可知( )图 7A电源最大输出功率可能大于 45 WB电源内阻一定等于 5 C电源电动势为 45 VD电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率大于 50%答案 B解析 由题可知将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，电阻箱所消耗功率P等于电源输出功率由电阻箱所消耗功率P与电阻箱读
12、数R变化的曲线可知，电阻箱所消耗功率P最大为 45 W，所以电源最大输出功率为 45 W，选项 A 错误；由电源输出功率最大的条件可知，电源输出功率最大时，外电路电阻等于电源内阻，所以电源内阻一定等于 5 ，选项 B 正确；由电阻箱所消耗功率P最大值为 45 W 可知，此时电阻箱读数为R5 ，电流I3 A，电源电动势EI(Rr)30 V，选项 C 错误；电阻箱所消耗功率P最大时，P R电源效率为 50%，选项 D 错误变式 5 (2016东海中学月考)有一个电动势为 3 V、内阻为 1 的电源下列电阻与其连接后，使电阻的功率大于 2 W，且使该电源的效率大于 50%的是( )A0.5 B1 C
13、1.5 D2 答案 C解析 电阻功率PI2R2R，当P2 W 时，代入数据解得R10.5 ，R22 ，(E Rr)若使功率大于 2 W，则 0.5 R2 ，电源效率100%100%100%，P出 P总IRIRrR Rr因为50%，所以R1 ，综上可得 1 R2 ，A、B、D 错误，C 正确命题点三命题点三 电源和电阻电源和电阻U UI I图象的比较图象的比较两种图线的比较8物理意义 图象上的特征 电源UI图象电阻UI图象图形图象表述的物理量变化关系电源的路端电压随电路中电流的变化关系电阻两端电压随电阻中的电流的变化关系图线与坐标轴交点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E r
14、过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零图线上每一点坐标的乘积UI表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率图线上每一点对应的U、I的比值表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同每一点对应的比值均等大，表示此电阻的大小图线的斜率的大小内电阻r的大小电阻的大小例 4 如图 8 所示，直线A是电源的路端电压和电流的关系图线，直线B、C分别是电阻R1、R2两端的电压与电流的关系图线，若这两个电阻分别接到这个电源上，则( )图 8AR1接在电源上时，电源的效率高BR2接在电源上时，电源的效率高CR1接在电源上时，电源的输出功率大D电源的输出功率一样大答案 A解析 电流I一样大时，电源的效率100%100%
15、100%，效率与路端电P出 P总UI EIU E压成正比，R1接在电源上时路端电压大，效率高，故 A 正确，B 错误；由题图图线的交点读出，R1接在电源上时U1U0，I1I0，电源的输出功率P1U1I1U0I0；R2接在电源3 41 43 16上时U2U0，I2I0，电源的输出功率P2U2I2U0I0，故 C、D 错误1 21 21 49变式 6 (2017绍兴一中期末)如图 9 为两个闭合电路中两个不同电源的UI图象，下列判断正确的是( )图 9A电动势E1E2，发生短路时的电流I1I2B电动势E1E2，内阻r1r2C电动势E1E2，内阻r1r2D当两电源的工作电流变化量相同时，电源 2 的路端电压变化大答案 D解析 UI图象中图线与U轴的交点表示电源的电动势，与I轴的交点表示短路电流，UI图象中图线斜率的大小表示内阻，故电动势E1E2，发生短路时的电流
