新教材高考物理一轮复习第9章电路第2节闭合电路欧姆定律及其应用课件

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一、串并联电路1.串、并联电路的特点
I1+I2+…+In
U1+U2+…+Un
R1∶R2∶…∶Rn
2.三个常用的结论(1)串联电路的总电阻　　　　电路中任意一个电阻,电路中任意一个电阻变大时,总电阻　　　　。 (2)并联电路的总电阻　　　　电路中任意一个电阻,任意一个电阻变大时,总电阻　　　　。 (3)某电路中无论电阻怎样连接,该电路消耗的电功率P总等于各个电阻消耗的电功率之和。易错辨析 (1)串联电路中某电阻的阻值最大,该电阻的电压不一定最大。(　　) (2)电路的连接方式有串、并联两种,电路中电阻大、电功率不一定大。(　　)
应用提升1.电阻R1和R2分别标有“2 Ω　1.0 A”和“4 Ω　0.5 A”,将它们串联后接入电路中,如图所示,则此电路中允许消耗的最大功率为(　　)A.1.5 WB.3.0 WC.5.0 WD.6.0 W
答案 A解析 由题意可知,两电阻串联后能通过的最大电流为I=0.5 A,则电路允许消耗的最大电功率为P=I2(R1+R2)=1.5 W,A正确。
2.右图是有两个量程的电压表,当使用a、b两个端点时,量程为0~10 V;当使用a、c两个端点时,量程为0~100 V。已知电流表的内阻Rg为500 Ω,满偏电流Ig为1 mA,则电阻R1、R2的值为(　　)A.9 500 Ω　90 000 ΩB.90 000 Ω　9 500 ΩC.9 500 Ω　9 000 ΩD.9 000 Ω　9 500 Ω
二、电源的电动势和内阻1.电动势(1)定义:电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从　　　　移送到　　　　所做的功。  　　　 由电源本身决定(2)定义式: 。(3)物理意义:反映了电源把　　　　　　的能转化为电能的本领大小。 2.内阻:电源内部　　 　　的电阻。 

三、闭合电路欧姆定律1.内容闭合电路的电流跟电源的电动势成　　　　,跟内、外电路的电阻之和成　　　　。 2.公式(1) 只适用于纯电阻电路(2)E=U内+U外 适用于任何电路
3.路端电压U与电流I的关系　(1)关系式:U=　　　　。(适用于任何电路) (2)测量:电压表接在电源两极间测得的电压U是指路端电压。(3)U-I图像①当电路断路即I=0时,纵轴的截距为　　　　　　。 ②当外电路电压为U=0时,横轴的截距为　 。 ③图线的斜率的绝对值为电源的　　　　　　。 
易错辨析 (3)电动势就是电源两极间的电压。(　　)(4)非静电力做的功越多,电动势就越大。(　　)(5)闭合电路中外电阻越大,路端电压越大。(　　)(6)在闭合电路中,外电阻越大,电源的输出功率越大。(　　)
应用提升3.如图所示的电路中,电阻R=2 Ω。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(　　)A.1 ΩB.2 Ω C.3 Ω D.4 Ω
答案 A解析 开关S断开时有E=3 V,开关S闭合时有 R=2 V,其中R=2 Ω,解得r=1 Ω,故A正确。
4.(2023广东深圳期中)在如图所示的电路中,电源电动势为E、内阻为r,C为电容器,R0为定值电阻,R为滑动变阻器;开关闭合后,灯泡L能正常发光。当滑动变阻器的滑片向右移动后,下列说法正确的是(　　)A.灯泡L变亮B.电容器C的带电荷量将增大C.R0两端的电压减小D.电源的总功率变大
解析 当滑动变阻器的滑片向右移动时,滑动变阻器接入电路的电阻增大,外电阻增大,根据闭合电路的欧姆定律,电路中电流减小,灯L变暗,故A错误;路端电压增大,电容器的电压等于路端电压,可见其电压是增大的,则由Q=CU知,电容器C的电荷量将增大,故B正确;R0两端的电压不变,始终等于零,故C错误;电源消耗的功率P=EI,电流减小,所以电源的总功率将变小,故D错误。
5.(多选)某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。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
解析 开关S闭合,电路中总电阻减小,总电流变大,选项C错误;电源的内电压U内=Ir变大,路端电压U=E-U内变小,选项B正确;车灯的电流IL= 变小,选项A正确;电源的总功率P总=EI变大,选项D正确。
一、总电阻变化的特点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,电路的总电阻减小。3.在如图所示分压电路中,滑动变阻器可视为由两段电阻构成,其中一段R并与用电器并联,另一段R串与并联部分串联。A、B两端的总电阻与R串的变化趋势一致。
二、电路动态分析的三种常用方法1.程序法
2.“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。
3.极限法:因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将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。
三、比较动态电路中电表变化量的方法
2.明确比较方法:比较动态电路中电表变化量,就要弄清电表所测量的是纯电阻还是非纯电阻,弄清什么量变,什么量不变,然后根据伏安特性特点求解。要看ΔU和ΔI之比的情况,就是看它们的比值是什么,然后就可判断结果。
【典例突破】典例1.(多选)如图所示,闭合开关S,将滑动变阻器R的滑片向右滑动的过程中(　　)A.电流表A1的示数变小B.电流表A2的示数变小C.电压表V的示数变小D.电压表的变化量ΔU与电流表A1的变化量ΔI1的比值 不变
答案 AD解析 程序法:当滑动变阻器R的滑片向右滑动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变大,电路总电阻变大,根据闭合电路的欧姆定律可知,干路电流变小,选项A正确;由于干路电流变小,根据U外=E-Ir可知外电路两端的电压变大,电阻R1两端的电压U1=IR1变小,则并联部分电路两端的电压变大,即电压表V的示数变大,通过电阻R2的电流变大,即电流表A2的示数变大,选项B、C错误;根据闭合电路欧姆定律得E=U+I1(R1+r),变式得U=E-I1(R1+r),即U-I1关系图像中,图线斜率k=R1+r,则 =R1+r,故保持不变,选项D正确。结论法:根据“串反并同”,滑动变阻器R的滑片向右滑动的过程,R变大,与之间接串联部分的电流、电压减小,R1的电功率变小,选项A、D正确;与之并联部分的电流、电压变大,选项B、C错误。
【对点演练】1.(2022广东广州期中)如图所示电路,电源内阻不可忽略。开关S闭合后,在变阻器R0的滑片向下滑动的过程中(　　)A.电压表的示数减小,电流表的示数增大B.电压表与电流表的示数都增大C.电压表的示数增大,电流表的示数减小D.电压表与电流表的示数都减小
解析 在变阻器R0的滑片向下滑动的过程中,变阻器接入电路的电阻减小,变阻器R0与R2并联电阻R并减小,则外电路总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律得知,干路电流I增大,路端电压U减小,则电压表示数减小;并联部分电压U并=E-I(R1+r),I增大,E、R1、r均不变,则U并减小,电流表示数减小,故A、B、C错误,D正确。
2.(2023湖南百师联盟联考)如图所示,电源电动势为E,内阻为r,R2为滑动变阻器,R、R1为定值电阻,电路中电表均为理想电表,开关S断开。则下列说法正确的是(　　)A.闭合开关S,A1、A2的示数都变大B.闭合开关S,V的示数变大C.若R2的滑片向下移动,A1、A2的示数都变小D.若R2的滑片向下移动,V和A1的示数变化量之比不变
解析 闭合开关S,电路中总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律可知A1的示数变大,内电压变大,R两端电压变大,则电压表V示数变小,A2的示数变小,A、B错误;若R2的滑片向下移动,电阻R2减小,电路中的总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律知A1、A2的示数都变大,C错误;若R2的滑片向下移动,根据闭合电路欧姆定律,有E=U+I1(R+r),可知 =R+r,即V和A1的示数变化量之比不变,D正确。
C.滑动变阻器的滑片P不动,开关S闭合时,U减小,I1增大D.滑动变阻器的滑片P不动,开关S闭合时,U增大,I1增大
3.(2023浙江高三月考)如图所示,电路中R为滑动变阻器,R1、R2是定值电阻,理想电压表V的读数为U,理想电流表A的读数为I1,电源内阻不能忽略,当开关K闭合时,下列说法正确的是(　　)
含电容器电路的分析是一个难点,电路中出现电容器,学生往往难以确定电容器与电路的串、并联关系及电压关系等,给分析解决问题带来很大的障碍。1.电路的简化:不分析电容器的充、放电过程时,把电容器所在的电路视为断路,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,电容器两端的电压与其并联用电器两端电压相等。
3.电压变化带来的电容器变化:电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电。若电容器两端电压升高,电容器将充电;若电容器两端电压降低,电容器将通过与它连接的电路放电,可由ΔQ=C·ΔU计算电容器上电荷量的变化量。
【典例突破】典例2.(多选)直流电源E、定值电阻R1、R2以及电容器C和开关S构成的电路如图所示。电源的电动势E=5 V,内阻忽略不计,R1=2 Ω,R2=3 Ω,C=5 μF,开关S处于闭合状态,下面说法正确的是(　　)A.电容器C上的电荷量为1.0×10-5 CB.电容器C上的电荷量为1.5×10-5 CC.断开开关S,电容器C增加的电荷量1.5×10-5 CD.断开开关S,电容器C增加的电荷量1.0×10-5 C
答案 BD解析 开关S闭合,电容器两极板间电压等于R2两端电压,由闭合电路欧姆定律得 ,由电荷量表达式可知Q1=U1C=1.5×10-5 C,故A错误,B正确;开关S断开,电容器两极板间电压等于电源电动势,即U2=E=5 V,由电荷量表达式可知Q2=U2C=2.5×10-5 C,ΔQ=Q2-Q1=1.0×10-5 C,故C错误,D正确。
【对点演练】4.(2022重庆江津中学开学)如图所示,电源电动势E=6 V,内阻r=1 Ω,电阻R1=2 Ω,R2=3 Ω,R3=7.5 Ω,电容器电容C=2 μF,开关S原来断开,现在闭合开关S到电路稳定,则(　　)A.S断开时,电容器的电压为2 VB.S断开时,电容器a极板带负电C.S闭合,电路稳定后电容器b极板带负电D.S闭合,流过电流表A的电荷量为9.6×10-6 C
5.(2023广东江门期末)如图所示的电路中,电源内阻不可忽略,电压表为理想电压表,开关S1闭合,S2断开时,平行电容器中有一带电油滴刚好静止在两板之间,现将开关S2闭合,则下列描述正确的是(　　)A.油滴带正电荷B.电容器极板电荷将减少C.油滴将向上运动D.电压表示数增大
解析 电容器上极板带正电,则板间电场方向向下,根据油滴受力平衡,油滴受到的静电力向上,因此油滴带负电,故A错误;开关S2闭合后,R1被短路,则电路的总电阻减小,总电流I增大,电容器两端电压最终要增大,则电容器充电,极板电荷将增加,故B错误;根据E= 可知,电容器极板间的电场强度增大,则油滴受到的静电力增大,油滴加速度向上,将向上运动,故C正确;电压表的示数为电源的路端电压,根据U=E-Ir知,当电流I增加时,U将减小,故D错误。
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.检查方法(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。在用电流表检测时,一定要注意电流表的量程。(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。在用欧姆表检测时,被检测元件应从电路中拆下来。(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,用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理。
【对点演练】6.在如图所示的电路中,干电池、开关和额定电压为1.5 V的灯泡组成串联电路。当闭合开关时,发现灯泡不发光。在断开开关的情况下,某同学用多用电表欧姆挡进行检测。检测结果如下表所示,已知电路仅有一处故障,由此做出的判断中正确的是(　　)
A.AC间导线断路B.DE间导线断路C.灯泡断路D.FB间导线断路
答案 C解析 AC间导线、DE间导线、FB间导线电阻均为零,说明导线均没有断路,EF间电阻为无穷大,则灯泡断路,故C正确。
7.某实物投影机有10个相同的强光灯L1~L10(24 V　200 W)和10个相同的指示灯X1~X10(24 V　2 W),如图连接在220 V交流电源上,若工作一段时间后,L2灯丝烧断,则(　　)A.X1功率减小,L1功率增大B.X1功率增大,L1功率增大C.X2功率增大,其他指示灯的功率减小D.X2功率减小,其他指示灯的功率增大
答案 C解析 L2灯丝烧断,则电路总电阻变大,则总电流减小,通过X1和L1的电流均减小,则两者的功率均减小,同理其他指示灯的功率也减小;则除X2的其他部分的电压之和减小,则X2的电压变大,根据 ,则X2功率增大,故C正确。
【典例突破】典例3.如图所示,已知电源电动势E=6 V,内阻r=1 Ω,保护电阻R0=0.5 Ω。(1)当电阻箱R读数为多少时,保护电阻R0消耗的电功率最大,并求这个最大值。(2)当电阻箱R读数为多少时,电阻箱R消耗的功率PR最大,并求这个最大值。
(3)求电源的最大输出功率。(4)若电阻箱R的最大值为3 Ω,R0=5 Ω,当电阻箱R读数为多少时,电阻箱R的功率最大,并求这个最大值。
思维点拨 定值电阻中通过的电流有极值时对应的电功率有极值。求可变电阻消耗的电功率极值时,如果可变电阻是外电路唯一的电阻,则电源的最大输出功率即可变电阻的电功率最大值;如果可变电阻不是外电路唯一的电阻,则把可变电阻之外的电阻看成是电源内阻的一部分,利用等效电源法求解。
答案 (1)0　8 W　(2)1.5 Ω　6 W　(3)9 W　(4)3 Ω　 W
【对点演练】8.(2023浙江金华十校高三月考)如图甲连接电动机的电路,闭合开关,当滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的整个过程中,两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示,已知当电流小于0.2 A时,电动机不会发生转动,若不考虑电表对电路的影响,则(　　)A.该电动机的内阻为2 ΩB.该电路中电源的电动势为3.4 VC.此电路中,电动机的最大输出功率为0.9 WD.若电动机能转动,需要调节滑动变阻器阻值小于12 Ω
解析 当电流小于0.2 A时,电动机不会发生转动,为纯电阻元件,则该电动机的内阻为rM= Ω=4 Ω,选项A错误;当U2=3.4 V时I=0.1 A,当U2=3.0 V时I=0.3 A,代入方程E=U2+Ir,解得该电路中电源的电动势为E=3.6 V,内阻r=2 Ω,选项B错误;此电路中,电动机的最大输出功率为P=IU1-I2rM=3×0.3 W-0.32×4 W=0.54 W,选项C错误;当电动机两端电压超过U1=0.8 V时电动机开始转动,此时电路中的电流为I=0.2 A,则由闭合电路欧姆定律可知E=U1+I(R+r),解得R=12 Ω,即若电动机能转动,需要调节滑动变阻器阻值小于12 Ω,选项D正确。
9.(2022北京朝阳区三模)利用某半导体的电阻随温度升高而减小的特征可以制作电子温度计。图甲表示该半导体的电阻R随温度t变化的情况。把该半导体与电动势为E、内阻为r的电源,理想电压表和保护电阻R0连成如图乙所示的电路。用该半导体作测温探头,把电压表的电压刻度改为相应的温度刻度,就得到了一个简易的电子温度计。下列说法正确的是(　　)A.温度升高后,电源的效率将升高B.该电子温度计表盘上温度的刻度是均匀的C.tA和tB相比,tA应标在电压较小的刻度上D.若电池用久后内阻r变大,用该温度计测量的温度要比真实值偏高