（江蘇專版）2022年高考物理總復(fù)習(xí) 第30講 閉合電路歐姆定律焦耳定律講義

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1、（江蘇專版）2022年高考物理總復(fù)習(xí) 第30講 閉合電路歐姆定律焦耳定律講義 考情剖析 考查內(nèi)容 考綱要求 考查年份 考查詳情 能力要求 電功　電功 率　焦耳定律 Ⅰ 15年 T13—計(jì)算，考查法拉第電磁感應(yīng)定律公式的應(yīng)用，應(yīng)用焦耳定律求焦耳熱 應(yīng)用數(shù)學(xué) 處理物理問題 16年 T8—選擇，考查電源的總功率 應(yīng)用數(shù)學(xué) 處理物理問題 17年 T13—計(jì)算，考查電磁感應(yīng)中的電功率問題 推理 閉合電路的 歐姆定律,Ⅱ, 15年,T10—簡(jiǎn)答，根據(jù)閉合電路的歐姆定律公式描

2、繪U-I圖象，得出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻,應(yīng)用數(shù)學(xué) 處理物理問題 16年,T8—多選，考查閉合電路歐姆定律的應(yīng)用；T13—計(jì)算，電磁感應(yīng)中閉合電路的歐姆定律的問題，計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),分析綜合、應(yīng) 用數(shù)學(xué)處理 物理問題 17年,T11—簡(jiǎn)答，根據(jù)閉合電路歐姆定律選擇合適的滑動(dòng)變阻器,推理 弱項(xiàng)清單,1.閉合電路中電源兩端的電壓為路端電壓而不是電源電動(dòng)勢(shì)； 2．電源U-I圖線與電阻U-I圖線的區(qū)別及應(yīng)用； 3．閉合電路的動(dòng)態(tài)分析； 4．純電阻電路與非純電阻電路的區(qū)別． 知識(shí)整合 　 　 一、電功與電功率 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．電功 (1)定義：電

3、路中________移動(dòng)電荷做的功． (2)公式：W＝________＝________. (3)電流做功的實(shí)質(zhì)：是靜電力做的功，將________轉(zhuǎn)化成其他形式的能． 2．電功率 (1)定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流所做的功，表示電流做功的________． (2)公式：P＝________＝________. 二、電熱和焦耳定律 1．電熱：電流流過一段導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的________． 2．公式：Q＝________. 3．熱功率：P＝________＝________. 三、電源電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻 1．電源：電源是________________________的裝置． 2．電源的電

4、動(dòng)勢(shì)：表征電源________的本領(lǐng)，在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓．電動(dòng)勢(shì)由電源自身的非靜電力的特性決定． 3．內(nèi)阻：電流通過電源內(nèi)部時(shí)也受阻礙作用，阻礙的強(qiáng)弱用________表示．電池用久后，r會(huì)________． 四、閉合電路歐姆定律 1．內(nèi)容：閉合電路里的電流跟電源的________成正比，跟內(nèi)、外電路的________成反比． 2．公式：________，變形后也可以寫成E＝IR＋I(xiàn)r或E＝U外＋U內(nèi)． 3．適用條件：外電路為純電阻電路． 五、路端電壓 1．定義：外電路兩端的電壓即電源的輸出電壓，U＝E－Ir. 2．與外電阻的關(guān)系：當(dāng)外電路總電阻R增大時(shí)

5、，由I＝知，總電流I________，由U＝E－Ir知，路端電壓U________.如圖所示為U-R圖象． 六、電源的U-I圖象 1．定義：電源的輸出電壓與輸出電流的變化關(guān)系圖線． 由U＝E－Ir可畫出U-I關(guān)系圖線如圖所示． 2．規(guī)律 (1)當(dāng)電路斷路即I＝0時(shí)，縱軸上的截距為________； (2)當(dāng)電路短路即U＝0時(shí)，橫軸上的截距為________； (3)圖線斜率的絕對(duì)值為電源的________； (4)圖線上任一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的U、I比值為相應(yīng)外電路的電阻． 方法技巧考點(diǎn)1　電功與電功率 1．電功與電熱的比較 實(shí)例 電功與電熱 電功率與熱功率 純

6、電阻 電路 白熾燈、電爐、電飯鍋、電熱毯、電熨斗及轉(zhuǎn)子被卡住的電動(dòng)機(jī)等 W＝UIt， Q＝I2Rt＝t W＝Q P電＝UI， P熱＝I2R＝ P電＝P熱 非純電 阻電路 電動(dòng)機(jī)、電解槽、日光燈等 W＝UIt， Q＝I2Rt W>Q P電＝UI， P熱＝I2R P電>P熱 　　【典型例題1】　如圖所示，A為電解槽，M為電動(dòng)機(jī)，N為電阻，恒定電壓U＝12 V，電解槽內(nèi)阻rA＝2 Ω，當(dāng)S1閉合，S2、S3斷開時(shí)，電流表A的示數(shù)為6 A；當(dāng)S2閉

7、合，S1、S3斷開時(shí)，電流表A的示數(shù)為5 A，且電動(dòng)機(jī)輸出功率為35 W；當(dāng)S3閉合，S1、S2斷開時(shí)，電流表A的示數(shù)為4 A．求： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (1)電阻的阻值及發(fā)熱功率各多大？ (2)電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻是多少？ (3)在電解槽工作時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為多少？ 　1.(多選)如圖所示，一直流電動(dòng)機(jī)與阻值R＝9 Ω的電阻串聯(lián)在電源上，電源電動(dòng)勢(shì)E＝30 V，內(nèi)阻r＝1 Ω，用理想電壓表測(cè)出電動(dòng)機(jī)兩端電壓U＝10 V，已知電動(dòng)機(jī)線圈的電阻RM＝1 Ω，則下列說法中正確的是(　　) A．通過電動(dòng)機(jī)的電流I＝10 A B．電動(dòng)

8、機(jī)的輸出功率P＝16 W C．10 s內(nèi)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量Q＝40 J D．10 s內(nèi)通過電動(dòng)機(jī)的電荷量q＝20 C 考點(diǎn)2　閉合電路動(dòng)態(tài)電路的分析方法 (1)程序法：電路結(jié)構(gòu)的變化→R的變化→R總的變化→I總的變化→U端的變化→固定支路→變化支路． (2)極限法：因變阻器滑片滑動(dòng)引起電路變化的問題，可將變阻器的滑片分別滑至兩個(gè)極端，讓電阻最大或電阻為零去討論． 【典型例題2】　(多選)如圖所示，電源內(nèi)阻不可忽略，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片向右滑動(dòng)時(shí)，下列說法中正確的是(　　) A．電流表A1讀數(shù)變小 B．電流表A2讀數(shù)變大 C．電壓表V讀數(shù)變大 D．電壓表V讀

9、數(shù)不變 　2.(多選)如圖所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E內(nèi)阻為r，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R2滑動(dòng)端向右滑動(dòng)后，理想電流表A1、A2的示數(shù)變化量的絕對(duì)值分別為ΔI1、ΔI2， 理想電壓表示數(shù)變化量的絕對(duì)值為ΔU.下列說法中正確的是(　　) A．電壓表V的示數(shù)減小 B．電流表A2的示數(shù)變小 C．ΔU與ΔI1比值一定小于電源內(nèi)阻r D．ΔU與ΔI2比值一定小于電源內(nèi)阻r 考點(diǎn)3　電路中的功率 1．電源的總功率 (1)任意電路：P總＝EI＝U外I＋U內(nèi)I＝P出＋P內(nèi)． (2)純電阻電路：P總＝I2(R＋r)＝. 2．電源內(nèi)部消耗的功率：P內(nèi)＝I2r＝U內(nèi)I＝P總－P出．

10、3．電源的輸出功率 (1)任意電路：P出＝UI＝EI－I2r＝P總－P內(nèi)． (2)純電阻電路：P出＝I2R＝＝. (3)輸出功率隨R的變化關(guān)系 ①當(dāng)R＝r時(shí)，電源的輸出功率最大為Pm＝. ②當(dāng)R>r時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來越小． ③當(dāng)R

11、率僅為50%. 【典型例題3】　(多選)直流電路如圖所示，在滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí)，電源的(　　) A．總功率一定減小 B．效率一定增大 C．內(nèi)部損耗功率一定減小 D．輸出功率一定先增大后減小 考點(diǎn)4　電源的U-I圖象的應(yīng)用 1．縱軸上的截距等于電源的電動(dòng)勢(shì)；橫軸上的截距等于外電路短路時(shí)的電流，即Im＝. 2．圖線斜率的絕對(duì)值等于電源的內(nèi)阻，即r＝||＝，斜率的絕對(duì)值越大，表明電源的內(nèi)阻越大． 3．圖線上任一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的U、I的比值為此時(shí)外電路的電阻，即R＝. 4．面積UI為電源的輸出功率，而電源的總功率P總＝EI，P總－P出＝EI－UI為電源的發(fā)

12、熱功率． 【典型例題4】　(多選)如圖所示是 某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖象，下列結(jié)論正確的是(　　) A．電源的電動(dòng)勢(shì)為6.0 V B．電源的內(nèi)阻為12 Ω C．電源的短路電流為0.5 A D．電流為0.3 A時(shí)的外電阻是18 Ω 　3.直線A為電源的U-I圖線，直線B為電阻R的U-I圖線，用該電源和電阻組成閉合電路時(shí)，電源的輸出功率和電路的總功率分別是(　　) A．4 W，8 W B．2 W，4 W C．4 W，6 W D．2 W，6 W 考點(diǎn)5　電路故障問題 1．故障特點(diǎn) (1)斷路特點(diǎn)：表現(xiàn)為路端電壓不為零而電流為零． (

13、2)短路特點(diǎn)：用電器或電阻發(fā)生短路，表現(xiàn)為有電流通過電路但它兩端電壓為零． 2．檢查方法 (1)電壓表檢測(cè)：如果電壓表示數(shù)為零，則說明可能在并聯(lián)路段之外有斷路，或并聯(lián)路段短路． (2)電流表檢測(cè)：當(dāng)電路中接有電源時(shí)，可用電流表測(cè)量各部分電路上的電流，通過對(duì)電流值的分析，可以確定故障的位置．在運(yùn)用電流表檢測(cè)時(shí)，一定要注意電流表的極性和量程． (3)歐姆表檢測(cè)：當(dāng)測(cè)量值很大時(shí)，表示該處斷路，當(dāng)測(cè)量值很小或?yàn)榱銜r(shí)，表示該處短路．在運(yùn)用歐姆表檢測(cè)時(shí)，電路一定要切斷電源． (4)假設(shè)法：將整個(gè)電路劃分為若干部分，然后逐一假設(shè)某部分電路發(fā)生某種故障，運(yùn)用閉合電路或部分電路的歐姆定律進(jìn)行推理．

14、【典型例題5】　用電壓表檢查如圖所示電路中的故障，測(cè)得Uad＝5.0 V，Ucd＝0 V，Ubc＝0 V，Uab＝5.0 V，則此故障可能是(　　) A．L斷路 B．R斷路 C．R′斷路 D．S斷路 考點(diǎn)6　含電容器電路的分析與計(jì)算 1．電路的簡(jiǎn)化：不分析電容器的充、放電過程時(shí)，把電容器處的電路視為斷路，簡(jiǎn)化電路時(shí)可以去掉，求電荷量時(shí)再在相應(yīng)位置補(bǔ)上． 2．電路穩(wěn)定時(shí)電容器的處理方法：電路穩(wěn)定后，與電容器串聯(lián)的電路中沒有電流，同支路的電阻相當(dāng)于導(dǎo)線，即電阻不起降低電壓的作用，但電容器兩端可能出現(xiàn)電勢(shì)差． 3．電壓變化帶來的電容器帶電荷量的變化：電路中電流、電壓的變化

15、可能會(huì)引起電容器的充、放電．若電容器兩端電壓升高，電容器將充電；若電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電，可由ΔQ＝C·ΔU計(jì)算電容器上電荷量的變化． 【典型例題6】　如圖所示的電路中，R1、R2、R3是定值電阻，R4是光敏電阻，其阻值隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而減小．當(dāng)開關(guān)S閉合且沒有光照射時(shí)，電容器C不帶電．當(dāng)用強(qiáng)光照射R4且電路穩(wěn)定時(shí)，則與無光照射時(shí)比較(　　) A．電容器C的上極板帶正電 B．電容器C的下極板帶正電 C．通過R4的電流變小，電源的路端電壓增大 D．通過R4的電流變大，電源提供的總功率變小 當(dāng)堂檢測(cè)　　1.在某控制電路中，需要連成如

16、圖所示的電路，主要由電動(dòng)勢(shì)E、內(nèi)阻為r的電源與定值電阻R1、R2及電位器(滑動(dòng)變阻器)R連接而成，L1、L2是紅、綠兩個(gè)指示燈，當(dāng)電位器的觸頭由弧形碳膜的中點(diǎn)逆時(shí)針滑向a端時(shí)，下列說法中正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．L1、L2兩個(gè)指示燈都變亮 B．L1、L2兩個(gè)指示燈都變暗 C．L1變亮，L2變暗 D．L1變暗，L2變亮 第1題圖 　第2題圖 2．(多選)如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E＝3 V，小燈泡L標(biāo)有“2 V、0.4 W”，開關(guān)S接1，當(dāng)變阻器調(diào)到R＝4 Ω時(shí)，小燈泡L正常發(fā)光；現(xiàn)將開關(guān)S接2，小燈泡L和電動(dòng)機(jī)M均正常工

17、作．則(　　) A．電源內(nèi)阻為1 Ω B．電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為4 Ω C．電動(dòng)機(jī)的正常工作電壓為1 V D．電源效率約為93.3% 第3題圖 3．(多選)如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為12 V，內(nèi)阻為2 Ω，四個(gè)電阻的阻值已在圖中標(biāo)出．閉合開關(guān)S，下列說法正確的有(　　) A．路端電壓為10 V B．電源的總功率為10 W C．a(chǎn)、b間電壓的大小為5 V D．a(chǎn)、b間用導(dǎo)線連接后，電路的總電流為1 A 4．(多選)兩位同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中利用如圖(a)所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向某一方向移動(dòng)時(shí)，一位同學(xué)記錄電流表和電壓表的測(cè)量數(shù)

18、據(jù)，另一位同學(xué)記錄電流表和電壓表的測(cè)量數(shù)據(jù)．兩位同學(xué)根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)描繪出如圖(b)所示的兩條U-I圖線．則圖象中兩圖線的交點(diǎn)表示的物理意義是(　　) 第4題圖 A．滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P滑到了最右端 B．電源的輸出功率最大 C．定值電阻R0消耗的功率為0.5 W D．電源的效率達(dá)到最大值 5．阻值相等的四個(gè)電阻、電容器C及電池E(內(nèi)阻可忽略)連接成如圖所示電路．開關(guān)S斷開且電流穩(wěn)定時(shí)，C所帶的電荷量為Q1；閉合開關(guān)S，電流再次穩(wěn)定后，C所帶的電荷量為Q2.Q1與Q2的比值為(　　) 第5題圖 A. B. C. D. 第30講　

19、閉合電路歐姆定律 焦耳定律 知識(shí)整合 基礎(chǔ)自測(cè) 一、1.(1)電場(chǎng)力　(2)qU　UIt　(3)電勢(shì)能 2. (1)快慢　(2)　IU 二、1.熱量　2.I2Rt　3.　I2R 三、1.把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能　2.能量轉(zhuǎn)化　 3.內(nèi)阻　變大 四、1.電動(dòng)勢(shì)　電阻　2.E＝I(R＋r) 五、2.變小　增大 六、2.(1)E　(2)I短　(3)內(nèi)阻 方法技巧 ·典型例題1·(1)2 Ω　72 W　(2)1 Ω　(3)16 W　【解析】　(1)由歐姆定律I＝得R＝＝2 Ω，其發(fā)熱功率PR＝UI1＝12×6 W＝72 W．(2)電動(dòng)機(jī)為非純電阻元件，由能量守恒定律得UI2＝

20、IrM＋P輸出，解得rM＝1 Ω.(3)電解槽工作時(shí)，由能量守恒定律得P化＝UI3－IrA，解得P化＝(12×4－42×2) W＝16 W. ·變式訓(xùn)練1·BCD　【解析】　由E＝30 V，電動(dòng)機(jī)兩端電壓10 V可得R和電源內(nèi)阻上分擔(dān)的電壓為20 V，則I＝ A＝2 A，故A錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)輸入功率P＝UI＝10 V×2 A＝20 W, P熱＝I2rM＝4×1 W＝4 W, P輸出＝P－P熱＝20 W－4 W＝16 W，故B正確；根據(jù)焦耳定律10 s內(nèi)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量Q＝I2rMt＝40 J，故C正確；根據(jù)電流的定義式可知10 s內(nèi)通過電動(dòng)機(jī)的電量q＝It＝20 C，故D正確． ·典型例題2·

21、AC　【解析】　滑動(dòng)片向右滑動(dòng)，滑動(dòng)變阻器的電阻將增大，電路中的總電阻將增大，總電流減小，故電流表A1讀數(shù)變小，選項(xiàng)A正確；路端電壓U＝E－Ir變大，故電壓表的示數(shù)變大，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；則通過定值電阻的電流增大，由于總電流減小，所以通過滑動(dòng)變阻器的電流減小，故電流表A2讀數(shù)變小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；故選AC. ·變式訓(xùn)練2·BC　【解析】　滑動(dòng)端向右滑動(dòng)后，變阻器的電阻增大，外電路總電阻增大，則總電流減小，所以電流表A2的示數(shù)減?。鶕?jù)串聯(lián)電路分壓的特點(diǎn)分析可知，并聯(lián)部分電壓增大，即電壓表V的示數(shù)增大，故A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)并聯(lián)電路的電流規(guī)律I2＝I1＋I(xiàn)，A2的示數(shù)I2變小，通過定值電阻R

22、1的電流增大，則A1的示數(shù)I1變小，所以ΔI1一定大于ΔI2.電壓表測(cè)量路端電壓，根據(jù)閉合電路歐姆定律U＝E－I2r可知，＝r，而ΔI1大于ΔI2，所以

23、動(dòng)勢(shì)為3 V，因此輸出功率P＝UI＝4 W，電路總功率P總＝EI＝6 W. ·典型例題5·B　【解析】　電壓表有示數(shù)的，說明與電源兩極之間是相通的，根據(jù)現(xiàn)象判斷故障可能是滑動(dòng)變阻器斷路． ·典型例題6·B　【解析】　因有光照射時(shí)，光敏電阻的阻值減小，故總電阻減??；干路中電流增大，由E＝U＋I(xiàn)r可知路端電壓減小；R1與R2支路中電阻不變，故該支路中的電流減小、通過R4的電流增大，故C、D錯(cuò)誤；當(dāng)沒有光照時(shí)，C不帶電說明C所接兩點(diǎn)電勢(shì)相等，以電源正極為參考點(diǎn)，R1上的分壓減小，而R3上的分壓增大，故上極板所接處的電勢(shì)低于下極板的電勢(shì)，故下極板帶正電；故A錯(cuò)誤，B正確． 當(dāng)堂檢測(cè) 1．B　【

24、解析】　當(dāng)電位器的滑片滑向a端時(shí)，外電阻變小，干路電流變大，內(nèi)阻分壓增大，外電阻分壓減小，即L1、L2的分壓都減小，故L1、L2都變暗，B項(xiàng)正確． 2．AD　【解析】　由小燈泡的額定功率P＝UI可知，I＝0.2 A，由歐姆定律得RL＝，可知小燈泡正常發(fā)光時(shí)電阻RL＝10 Ω，由閉合電路歐姆定律可知， I＝，解得r＝1 Ω，A正確；接2時(shí)小燈泡正常發(fā)光，說明電路中電流仍為0.2 A，故電動(dòng)機(jī)兩端電壓U′＝E－IRL－Ir＝0.8 V，電動(dòng)機(jī)為非純電阻用電器，故電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻不等于4 Ω，B、C錯(cuò)誤；由P電源＝I2r，η＝×100%，代入數(shù)據(jù)可得電源效率約93.3%，D正確． 3．AC　【解析】　

25、設(shè)四個(gè)電阻的等效電阻為R路， R路＝10 Ω，由閉合電路歐姆定律知，I＝＝ A＝1 A，設(shè)路端電壓為U，則U＝IR路＝1 A×10 Ω＝10 V，選項(xiàng)A正確；電源的總功率P＝EI＝12 W，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；設(shè)電源負(fù)極電勢(shì)為0 V，則a點(diǎn)電勢(shì)Φa＝0.5 A×5 Ω－0＝2.5 V，b點(diǎn)電勢(shì)Φb＝0.5 A×15 Ω－0＝7.5 V，則a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差Uab＝Φa－Φb＝2.5 V－7.5 V＝－5 V，所以a、b間電壓的大小為5 V，選項(xiàng)C正確；當(dāng)將a、b兩點(diǎn)用導(dǎo)線連接后，由于導(dǎo)線沒有電阻，此時(shí)a、b兩點(diǎn)電勢(shì)相等，其等效電路圖如圖所示．其中一個(gè)并聯(lián)電路的等效電阻為3.75 Ω，顯然總電阻為9.5

26、 Ω，電流I＝＝ A，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 第3題圖 4．BC　【解析】　由題圖可得，電源電動(dòng)勢(shì)E＝1.5 V，內(nèi)阻r＝1 Ω，在交點(diǎn)位置有R＋R0＝＝2 Ω，R0＝＝2 Ω，則R＝0，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P滑到了最左端，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)電路中外電阻等于電源內(nèi)阻時(shí)，電源的輸出功率最大，但R0>r，故改變滑動(dòng)變阻器的阻值時(shí)無法使電路中外電阻等于電源內(nèi)阻，此時(shí)外電阻越接近電源內(nèi)阻，電源的輸出功率越大，故選項(xiàng)B正確；P0＝U2I＝0.5 W，選項(xiàng)C正確；電源的效率η＝，電流越小，電源的效率越大，可見滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P滑到最右端時(shí)電源的效率最大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 5．C　【解析】　S斷開時(shí)等效電路如圖甲所示． 甲 電容器兩端電壓為U1＝×R×＝E； S閉合時(shí)等效電路如圖乙所示． 乙 電容器兩端電壓為U2＝×R＝E， 由Q＝CU得＝＝，故選項(xiàng)C正確．