高考物理一轮复习第八章恒定电流第讲闭合电路欧姆定律及其应用学案新人教版

这是一份高考物理一轮复习第八章恒定电流第讲闭合电路欧姆定律及其应用学案新人教版，共13页。
知识梳理·双基自测
ZHI SHI SHU LI SHUANG JI ZI CE
知识梳理
知识点1 电源的电动势和内阻
1．电动势
(1)电源：电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化成电势能的装置。
(2)电动势：非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值，E＝eq \f(W,q)，单位：V。
(3)电动势的物理含义：电动势表示电源把其他形式的能转化成电势能本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。
2．内阻：电源内部也是由导体组成的，也有电阻r，叫作电源的内阻，它是电源的另一重要参数。
知识点2 闭合电路的欧姆定律
1．闭合电路的欧姆定律
(1)内容
闭合电路里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
①I＝eq \f(E,R＋r)(只适用于纯电阻电路)；
②E＝U外＋Ir(适用于所有电路)。
2．路端电压与外电阻的关系
思考：(1)根据E＝U＋Ir画出电源的U－I图像？根据图线如何求电源的电动势和内阻？
(2)最简单的闭合回路如图所示，推导出电源的输出功率的表达式？并求出电源的最大输出功率？
[答案] (1)
U－I图像斜率的绝对值表示内阻，若横轴从0开始，纵轴截距表示电动势。
(2)P出＝I2R＝eq \f(E2,R＋r2)·R＝eq \f(E2,R－r2＋4Rr)，
当R＝r时，P出max＝eq \f(E2,4r)。
双基自测
一、堵点疏通
1．电动势的方向即为电源内部电流的方向，由电源负极指向正极，电动势为矢量。( × )
2．电源的重要参数是电动势和内阻。电动势由电源中非静电力的特性决定，与电源的体积无关，与外电路无关。( √ )
3．闭合电路中外电阻越大，路端电压越大。( √ )
4．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。( × )
二、对点激活
1．下列说法正确的是( C )
A．电源电动势等于路端电压
B．把电压表直接和电源连接时，电压表的示数等于电源电动势
C．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
D．若外电压减小，内电阻不变，内电压也就不变，电源电动势必然减小
[解析] 由闭合电路欧姆定律知E＝U外＋U内，A错误；当电压表直接和电源连接时，电压表不能视为理想电表，电路中有微小电流，内电路有一定的电势降落，B错误；由闭合电路欧姆定律I＝eq \f(E,R＋r)可知，电流跟电源电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比，C正确；若外电压减小，内电阻不变，内电压将增大，电源电动势保持不变。D错误。
2．一个电源接8 Ω电阻时，通过电源的电流为0.15 A，接13 Ω电阻时，通过电源的电流为0.10 A，则电源的电动势和内阻分别为( B )
A．2 V 1.5 Ω B．1.5 V 2 Ω
C．2 V 2 Ω D．1.5 V 1.5 Ω
[解析] 根据闭合电路规律E＝IR＋Ir，代入数据联立得r＝2 Ω，E＝1.5 V。
3．(多选)如图所示的图线a、b为两电源的伏安特性曲线，其中两图线交纵轴于一点，假设两电源的电动势分别用Ea、Eb表示，内阻分别用ra、rb表示。则下列说法正确的是( AC )
A．Ea＝Eb、raEb、raIb
D．若将两电源分别接入电路，当通过电源的电流相等时路端电压的关系为UaI′b(图线的横截距)，则raIb，C正确；若将两电源分别接入电路，则路端电压为U＝E－Ir，则有Ua>Ub，D错误。
核心考点·重点突破
HE XIN KAO DIAN ZHONG DIAN TU PO
考点一 闭合电路的动态分析
1．动态分析特点
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．电路动态分析的方法
(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。
(2)极限法
对于因滑动变阻器的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去讨论。此时要注意是否出现极值情况，即变化是否是单调变化。
(3)特殊值法
对于某些电路问题，可以代入特殊值进行判定，从而得出结论。
(4)“串反并同”结论法
①所谓“串反”，即某一电阻增大时，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，反之则增大。
②所谓“并同”，即某一电阻增大时，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，反之则减小。
例1 (2023·福建泉州期中)如图所示的电路中，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在滑动变阻器R0的滑动端向上滑动的过程中，下列说法正确的是 ( C )
A．电压表与电流表的示数都增大
B．电压表与电流表的示数都减小
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
[解析] 本题考查电路的动态分析。开关S闭合后，根据“串反并同”法判断可知，在滑动变阻器R0的滑动端向上滑动的过程中，滑动变阻器接入电路中的电阻增大，电流表示数减小，电路中总电阻增大，电源路端电压增大，电压表示数增大，选项C正确。
名师点拨 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＝eq \f(E,R外总＋r)，确定电路的总电流如何变化。
(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。
〔变式训练1〕(2023·北京通州区期末)(多选)如图所示是一火警报警器的电路示意图，其中R2、R3为半导体热敏材料制成的传感器，这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而减小，电流表为值班室的显示器，电源两极之间接一个报警器，下列说法正确的是 ( AD )
A．当R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U都变小
B．当R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U都变大
C．当R3所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U都变大
D．当R3所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U都变小
[解析] 本题考查含热敏电阻的电路的动态分析。半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而减小，当R2所在处出现火情时，R2的电阻变小，根据“串反并同”法可知显示器的电流I、报警器两端的电压U都变小，故A正确，B错误；同理，当R3所在处出现火情时，R3的电阻变小，显示器的电流I、报警器两端的电压U都变小，故C错误。D正确。
考点二 电路中的功率及效率问题
1．电源的总功率
P总＝EI＝U外I＋U内I＝P出＋P内。
若外电路是纯电阻电路，则有P总＝I2(R＋r)＝eq \f(E2,R＋r)。
2．电源内部消耗的功率
P内＝I2r＝U内I＝P总－P出。
3．电源的输出功率
P出＝UI＝EI－I2r＝P总－P内。
若外电路是纯电阻电路，则有
P出＝I2R＝eq \f(E2R,R＋r2)＝eq \f(E2,\f(R－r2,R)＋4r)
由上式可以看出
(1)当R＝r时，电源的输出功率最大为Pmax＝eq \f(E2,4r)。
(2)当R>r时，随着R的增大，输出功率越来越小。
(3)当R