2024届高考物理一轮总复习第九章恒定电流第2节闭合电路的欧姆定律及其应用课件

这是一份2024届高考物理一轮总复习第九章恒定电流第2节闭合电路的欧姆定律及其应用课件，共51页。PPT课件主要包含了领大小的物理量，时E＝U外，公式I＝，ER＋r，A010V，B020V，C040V，D060V，答案D，正常发光则等内容，欢迎下载使用。

一、电源的特征量(电动势和内阻)
1.电源：把其他形式的能转化为________的装置.2.电动势：等于外电路断开时_______两端的电压.电动势用 E
表示，单位是伏特(V).
(1)物理意义：反映电源把其他形式的能转化为________的本
(2)大小：数值上等于非静电力移送 1 C 正电荷在电源内从负
极至正极所做的________.
3.电源的内阻：电源内部电路的电阻.电源向外供电时，电源内部也有电流流过，内部电流通过内阻时要产生热量，内部电阻消耗电能，把电能转化为内能.
电动势与电压的区别及联系：
(1)电源电动势是表征电源特性的物理量，只与电源有关，与外电路的状况无关；电路中任意两点之间的电压与电源电动势和电路参数有关.
(2)电动势的大小反映了电源把其他形式的能转化为电能的本领；电压的大小表示电场力在电场中两点之间移动 1 C 正电荷做的功，是把电能转化为其他形式的能.
(3)两者之间的联系：电路闭合时，E＝U内＋U外；电路断开
二、闭合电路的欧姆定律
1.内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成_______，跟内、外电路的电阻之和成__________.
(只适用于纯电阻电路)；E＝U内＋U外也可以
写成 U外＝E－Ir(适用于任何电路).
3.路端电压与外电阻的关系：
【基础自测】1.判断下列题目的正误.
(1)当电源两端短路时，路端电压等于电源电动势.(
(2)非静电力做的功越多，电动势就越大.((3)闭合电路中外电阻越大，路端电压越大.(
(4)在闭合电路中，外电阻越大，电源的输出功率越大.(
(5)电源的输出功率越大，电源的效率越高.(
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)×
2.一太阳能电池板，测得它的开路电压(电动势)为 800 mV，短路电流为 40 mA，若将该电池板与一阻值为 60 Ω的电阻器连成
一闭合电路，则它的路端电压是(
3.(2022 年上海二模)如图 9-2-1，甲、乙电路中电源完全相同，外电阻 R1 的阻值大于 R2.在外电阻 R1、R2 通过相同电荷量的过程中，甲、乙电路中电源内部产生的热量分别为 Q甲、Q乙，外电阻
R1、R2 上产生的热量分别为 Q1、Q2，则(甲图 9-2-1
A.Q甲＝Q乙 B.Q甲＞Q乙 C.Q1＝Q2 D.Q1＞Q2
4.(多选)如图 9-2-2，将一额定电压约1.5 V、额定电流约10 mA的 LED 灯接在总电动势约 2.5 V 的自制柠檬电池组两端，LED 灯
A.柠檬电池组的内电阻约为 100 ΩB.柠檬电池组的内电阻约为 1000 Ω
0.5 W”的小灯0.5 W”的小灯
C. 如果在电路中给 LED 灯串联一只“1 V泡，两灯都不发光D. 如果在电路中给 LED 灯串联一只“1 V泡，LED 灯亮度几乎不变答案：AD
热点 1 闭合电路的功率及效率[热点归纳]
【典题 1】(2021 年四川成都模拟)图 9-2-3 所示电路中，电源电动势 E＝12 V，内阻 r＝4 Ω，定值电阻 R0＝2 Ω，变阻器 Rx 的
最大阻值为 10 Ω，开关 S 闭合，下列判定正确的是(图 9-2-3
A.当 Rx＝2 Ω时，定值电阻的功率最大B.当 Rx＝6 Ω时，变阻器的功率最大C.当 Rx＝0 时，电源的输出功率最大D.当 Rx＝0 时，电源的效率最高解析：变阻器的阻值 Rx＝0 时，电路中电流最大，故根据 P＝ I2R0可知定值电阻R0消耗的功率最大，A错误.电源的输出功率
即 Rx＝r－R0＝2 Ω时，电源的输出功率最大，C 错误.由闭合电路的欧姆定律结合功率公式，根据等效内阻法，当 Rx＝R0＋r＝6 Ω
率越高，所以当 Rx＝10 Ω时，电源的效率最高，D 错误.答案：B
【迁移拓展 1】如图 9-2-4 甲所示，R 为电阻箱，A 为理想电流表，电源的电动势为 E，内阻为 r.图乙为电源的输出功率 P 与电流表示数 I 的关系图像，其中功率 P0 分别对应电流 I1、I2，外电
路电阻 R1、R2.下列关系式中正确的是(甲图 9-2-4
热点 2 两类 U-I 图像的比较与应用[热点归纳]
【典题 2】如图 9-2-5 所示为某一电源的 U-I
A.电源电动势为 2 V
C.电源短路时电流为 6 AD.电路路端电压为 1 V 时，电路中电流为 2.5 A
解析：根据 U＝E－Ir，并结合图像知，当 I＝0 时，E＝2 V，A 正确.该 U­I 图线斜率的绝对值表示电源内电阻的大小 r＝
从图像上直接读出电动势，根据直线斜率计算电
源内阻，应用闭合电路欧姆定律判断 C、D 选项.
【迁移拓展 2】(多选)图 9-2-6 甲为某电源的 U-I 图线，图乙
为某小灯泡的 U-I 图线，则下列说法中正确的是(
甲A.电源的内阻为 5 Ω
B.把电源和小灯泡组成闭合回路，小灯泡的功率约为 0.3 WC.小灯泡的电阻随着功率的增大而减小D.把电源和小灯泡组成闭合回路，电路的总功率约为 0.9 W解析：根据闭合电路欧姆定律变形 U＝E－Ir 可得图像与纵轴的交点表示电动势，图像斜率的大小表示内阻，根据题图甲电动
泡组成闭合回路，在题图乙中作该电源对应的U-I图像，如图 D35所示.
根据欧姆定律变形得 R＝ 可知图线上某点与
两 U-I 曲线的交点即小灯泡的电压、电流，根据图像可得 U≈0.5 V，I≈0.6 A，所以小灯泡的功率 P＝UI＝0.5×0.6 W≈0.3 W，回路中的总功率 P总＝EI＝1.5×0.6 W＝0.9 W，B、D 正确.根据题乙图可知电流越大，小灯泡功率越大，
原点连线的斜率为电阻，所以小灯泡的电阻随着功率的增大而增大，C 错误.答案：BD
热点 3 电路故障分析[热点归纳]1.故障特点.
(1)断路特点：表现为电路中的两点间电压不为零而电流为零，
并且这两点与电源的连接部分没有断点.
(2)短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为有电流通过电
(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，或并联路段短路.
(2)欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处是断路，当测量值很小或为零时，表示该处是短路.在运用欧姆表检测时，电路一定要切断电源.
(3)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，要注意电流表的极性和量程.
(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.
【典题 3】如图 9-2-7 所示是某物理小组同学研究串联电路中电流、电压特点的实物连接图，当开关闭合时，灯 L1 亮，灯 L2
不亮，电流表和电压表均有读数，则故障原因可能是(图 9-2-7
假设某选项正确，结合闭合电路欧姆定律，与题
干中给出的现象对比，有一处不符合即排除，完全符合的为正确选项.
【迁移拓展3】如图 9-2-8 所示的电路中，电源的电动势为6 V，当开关 S 闭合后，灯泡 L1 和 L2 都不亮，用电压表测得各部分的电压分别为 Uab＝6 V，Uad＝0 V，Ucd＝6 V，由此可
A.L1 和 L2 的灯丝都烧断了B.L1 的灯丝烧断了
C.L2 的灯丝烧断了D.滑动变阻器 R 断路答案：C
热点 4 含容电路[热点归纳]
1.电路的简化：不分析电容器的充、放电过程时，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.电路稳定时电容器的处理方法：电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻不起降低电压的作用，与电容器串联的电阻视为等势体.电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压.
3.电容器所带电荷量的变化的计算：
(1)如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过所连导线的
电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量之差.
(2)如果变化前后极板带电的电性相反，那么通过所连导线的
电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量之和.
【典题 4 】(多选)在如图 9-2-9 所示的电路中，电源电动势E＝3 V，内电阻 r＝1 Ω，定值电阻 R1＝3 Ω，R2＝2 Ω，电容器的
电容 C＝100 μF.则下列说法正确的是(图 9-2-9
A.闭合开关 S，电路稳定后电容器两端的电压为 1.5 VB.闭合开关 S，电路稳定后电容器所带电荷量为 3.0×10-4 CC.闭合开关 S，电路稳定后电容器极板 a 所带电荷量为 1.5×
D.先闭合开关 S，电路稳定后断开开关 S，通过电阻 R1 的电
荷量为 3.0×10-4 C
解析：闭合开关 S 时，电路稳定后电流 I＝
电容器两端的电压为 U＝IR1＝1.5 V，故 A 正确.电路稳定后电容器的电荷量 Q＝CU＝100×10-6×1.5 C＝1.5×10-4 C，故 B 错误，C 正确.先闭合开关 S，电路稳定后断开开关 S，电容器通过电阻R1 放电，通过电阻 R1 的电荷量为 1.5×10-4 C，故 D 错误.答案：AC
闭合开关 S，电路稳定后电容器两端的电压为 R1
两端的电压，由 Q＝CU 可得电容器电荷量，开关断开后，电容器放电，全部电荷量均通过 R1.
【迁移拓展 4】如图 9-2-10 所示，电源的电动势 E＝12 V，内阻不计，电阻 R1 ＝R2 ＝R3 ＝6 Ω，R4 ＝12 Ω，电容器的电容 C＝10 μF，电容器中有一带电微粒恰好处于静止状态.若在工作的过程中，电阻 R2 突然发生断路，电流表可看作是理想电表.则下列判断
A.R2 发生断路前 UAB＝2 V
B.变化过程中流过电流表的电流方向由下到上
C.R2 发生断路后原来静止的带电微粒向下加速的加速度为 3gD.从电阻 R2 断路到电路稳定的过程中，流经电流表的电量为
解析：R2 发生断路前，U1＝U2＝6 V，U4＝8 V，UAB＝φA－φB＝－2 V，故 A 错误.R2 发生断路前，UAB＝－2 V，电容器上极板带负电，下极板带正电，R2 发生断路后，UAB′＝U3′＝4 V，电容器上极板带正电，下极板带负电，则在变化过程中，通过电流表的
电流由上向下，故 B 错误.R2 发生断路前，带电微粒静止，受到向下的重力与向上的电场力作用，且电场力大小等于重力 F＝mg.R2发生断路后，带电微粒受到的电场力向下，由于 R2 发生断路后两极板间的电压是 R2 发生断路前电压的二倍，则 R2 发生断路后微粒受到的电场力是原来电场力的二倍，为 2F＝2mg，则 R2 发生断路后，微粒受到的合力为 3mg，方向向下，由牛顿第二定律可知，微粒的加速度为 3g，方向向下，故 C 正确.从电阻 R2 断路到电路稳定过程中，流经电流表的电量ΔQ ＝Q′ －Q ＝CUAB′ －CUAB ＝C(UAB′－UAB)＝10×10-6 F×[4 V－(－2 V)]＝6×10-5 C，故 D 错误.
1.闭合电路动态分析的方法.(1)程序法.
(2)“串反并同”结论法.
因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或电阻为零去讨论.
对有些复杂难以直接判断的问题，可采用特殊值代入帮助分
【典题 5】(多选，2020年江苏卷)某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图 9-2-11所示.当汽车启动时，开关 S 闭合，电机工作，车
灯突然变暗，此时(A.车灯的电流变小
B.路端电压变小C.电路的总电流变小D.电源的总功率变大
方法技巧 电路动态分析的一般步骤.(1)明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的变化.(2)根据局部电路电阻的变化，确定电路的外电阻 R外总如何变化.
(3)根据闭合电路欧姆定律 I总＝
如何变化.(4)由 U内＝I总 r 确定电源的内电压如何变化.(5)由 U＝E－U内确定路端电压如何变化.(6)确定支路两端的电压及通过各支路的电流如何变化.
【触类旁通】如图 9-2-12 所示，灯泡 A、B 都能正常发光，后来由于电路中某个电阻发生断路，致使灯泡 A 比原来亮一些，
B 比原来暗一些，则断路的电阻是(图 9-2-12
解析：电阻 R1 单独在一个支路上，断路后使并联电路的电阻值变大，使灯泡所在的并联电路两端的电压变大，两个灯泡的亮度都变亮，A 不符合题意.电阻 R3 与灯泡 B 是并联的，如果 R3 断路，此处只有灯泡 B 一个电阻，根据并联电路总电阻与分电阻的
关系，此处电阻相当于增大，所以灯泡B两端电压增大，由 P＝
知功率变大，灯泡 B 变亮，B 不符合题意.电阻 R2 与灯泡 A 是并联的，如果 R2 断路，此处只有灯泡 A 一个电阻，根据并联电路总电阻与分电阻的关系，此处电阻相当于增大，所以灯泡 A 两端电