《天津市武清區(qū)楊村第四中學(xué)高三物理 第2講閉合電路的歐姆定律復(fù)習(xí)課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《天津市武清區(qū)楊村第四中學(xué)高三物理 第2講閉合電路的歐姆定律復(fù)習(xí)課件（69頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第2講閉合電路的歐姆定律知識建構(gòu)技能建構(gòu)1.電源:通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置.一、電動勢知識建構(gòu)技能建構(gòu)(1)電路外電路:電源外部的電路內(nèi)電路:電源內(nèi)部的電路外電路上的電壓叫路端電壓,內(nèi)電路上的電壓叫內(nèi)電壓.知識建構(gòu)技能建構(gòu)2.電源電動勢(2)電源的內(nèi)阻:與外電路中電阻的物理意義相同,即電流通過電源內(nèi)部時能產(chǎn)生熱效應(yīng)的那部分“阻礙”.知識建構(gòu)技能建構(gòu)定義電源內(nèi)部的非靜電力把正電荷從電源的負(fù)極移到電源的正極所做的功與電荷量的比值.公式E=方向電動勢是標(biāo)量,習(xí)慣上規(guī)定電動勢的方向在電源內(nèi)部從負(fù)極指向正極Wq非知識建構(gòu)技能建構(gòu)大小 等于外電路開路時的路端電壓 等于非靜電力將單位正
2、電荷從負(fù)極移到正極所做的功意義描述電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量知識建構(gòu)技能建構(gòu)注意:電動勢大小由電源自身的特性決定,跟電源中的非靜電力有關(guān),與電源的體積、外電路無關(guān).不同類電源,電動勢一般不同,電動勢越大,非靜電力做功本領(lǐng)越大.電動勢與電勢差(電壓)單位相同,但二者物理意義不同,是兩個不同的物理量.知識建構(gòu)技能建構(gòu)1.內(nèi)容:閉合電路的電流跟電源的電動勢成正比,跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比.二、閉合電路歐姆定律知識建構(gòu)技能建構(gòu)2.表達(dá)式I= 或E=IR+Ir=IR+U內(nèi)(僅適用于純電阻電路)E=U外+U內(nèi)=U外+Ir(適用于所有電路)ERr知識建構(gòu)技能建構(gòu)(1)路端電壓與電流的關(guān)系圖
3、象:根據(jù)閉合電路歐姆定律可知U外=E-Ir,電源的路端電壓隨電流變化的增大而減小,U-I關(guān)系圖象如圖所示.3.路端電壓知識建構(gòu)技能建構(gòu)圖象物理意義縱軸截距等于電動勢圖線的斜率大小表示電源的內(nèi)阻圖中U表示外電壓U+U=E圖中U表示內(nèi)電壓橫軸截距表示短路電流圖線上每一點(diǎn)的縱橫坐標(biāo)乘積IU表示電源的輸出功率電源-關(guān)系圖象理解與應(yīng)用知識建構(gòu)技能建構(gòu)圖線上每一點(diǎn)對應(yīng)的U、I比值表示外電阻知識建構(gòu)技能建構(gòu)注意:若U-I圖象中的縱坐標(biāo)(U)不是從零開始時,此時圖線與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)小于短路電流,但圖線的斜率仍然等于電源的內(nèi)阻. 知識建構(gòu)技能建構(gòu)(2)路端電壓與外電阻的關(guān)系(純電阻電路)根據(jù)U=IR、I=可得U=
4、.當(dāng)外電阻RIIrU,當(dāng)R增大到無窮大(即斷路)時,I=0,U=E.路端電壓隨外電阻的增大而增大,如圖所示.ERr1ErR知識建構(gòu)技能建構(gòu)(1)電源的總功率:P總=IE=IU外+IU內(nèi)=P輸+P內(nèi).4.電源的功率和效率(2)電源的輸出功率:P輸=IU外=IE-I2r.(3)電源的內(nèi)部發(fā)熱功率:P=I2r=IU內(nèi)=P總-P輸.(4)電源的效率:=.2EII rEIUE外當(dāng)外電阻,當(dāng)減小到零（短路）時， ， = 0 .I =短iErU知識建構(gòu)技能建構(gòu)1.關(guān)于電源和電動勢,下列說法中正確的是( )A.在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極移到正極,非靜電力做功,電荷電能增加B.對于給定的電源,移動正電荷非靜電力做
5、功越多,電動勢就越大C.電動勢越大,說明非靜電力在電源內(nèi)部從負(fù)極向正極移送單位電荷量的正電荷所做的功越多D.電動勢越大,說明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極移到正極移送電荷量越多知識建構(gòu)技能建構(gòu)能的能力的物理量,電動勢在數(shù)值上等于移送單位電荷量的正電荷所做的功,不能說電動勢越大,非靜電力做功越多,也不能說電動勢越大被移送的電荷量越多,所以選項B、D錯誤,C正確.【答案】AC【解析】電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,是通過電源內(nèi)部的非靜電力做功來完成的,所以非靜電力做功,電能就增加,因此選項A正確;電源電動勢是反映電源內(nèi)部其他形式的能轉(zhuǎn)化為電知識建構(gòu)技能建構(gòu)2.在如圖所示的電路中,電源電動勢
6、為E、內(nèi)阻為r.閉合開關(guān)以后,在滑動變阻器的滑動觸片P從圖示位置向上滑動的過程中( )A.電路中的總電流變大B.路端電壓變大C.通過電阻R2的電流變大D.通過滑動變阻器R1的電流變小知識建構(gòu)技能建構(gòu)【答案】BCD【解析】本題可按照以下思路分析:故B、C、D均正確知識建構(gòu)技能建構(gòu)3.(2012年濰坊模擬)如圖所示,直線A是電源的路端電壓和電流的關(guān)系圖線,直線B、C分別是電阻R1、R2的兩端電壓與電流的關(guān)系圖線,若將這兩個電阻分別接到該電源上,則( )A.R1接在電源上時,電源的效率高B.R2接在電源上時,電源的效率高C.R1接在電源上時,電源的輸出功率大D.電源的輸出功率一樣大【解析】電源的效率
7、=,由于UBUC,故R1接在電源上時,電源的效率高,A項正確,B項錯誤;將電阻接在電源上,電阻的U-I圖象與電源兩端電壓與電流關(guān)系圖象的交點(diǎn),表示將這個電阻接到PP出總UIEIUE知識建構(gòu)技能建構(gòu)此電源上的輸出電壓和電流,從圖象中只可看出電流的數(shù)值,由于圖線的斜率等于電阻的阻值,由圖象可知,R2與電源的內(nèi)阻相等,所以接在電源上時,R2比R1消耗功率大,故C、D錯誤.【答案】A知識建構(gòu)技能建構(gòu)4.如圖所示,電源電動勢E=10 V,內(nèi)電阻r=0,R1=20 ,R2=30 ,R3=60 ,電容C=410-8 F,試求:知識建構(gòu)技能建構(gòu)(2)開關(guān)S閉合后通過R3的電荷量.【解析】(1)開關(guān)S斷開后電容
8、兩端電壓U1=EQ1=U1C開關(guān)S閉合后I= 電容兩端電壓U2=IR2=6 VQ2=U2C故得:=.12ErRR12QQ12UU53(1)開關(guān)S斷開和閉合時電容器所帶電荷量之比.知識建構(gòu)技能建構(gòu)(2)開關(guān)S閉合后通過R3的電荷量為電容器上電荷量的減少量,即QR3=Q1-Q2=(E-U2)C=1.610-7 C.【答案】(1)5 3 (2)1.610-7 C知識建構(gòu)技能建構(gòu)一、三種圖象的比較知識建構(gòu)技能建構(gòu) 例1如圖甲所示為一個電燈兩端的電壓與通過它的電流的變化關(guān)系曲線.由圖可知,兩者不成線性關(guān)系,這是由于焦耳熱使燈絲的溫度發(fā)生了變化的緣故.參考這條曲線回答下列問題(不計電流表和電源的內(nèi)阻)知識
9、建構(gòu)技能建構(gòu)(2)如圖乙所示,將兩個這樣的燈泡并聯(lián)后再與10 的電阻串聯(lián),接在電動勢為8 V的電源上,求通過電流表的電流值和每個燈泡的電阻.【名師點(diǎn)金】搞清I-U圖象中的點(diǎn)以及斜率的物理意義,知道兩條圖線交點(diǎn)的物理意義.在作導(dǎo)體的伏安特性曲線時,由于坐標(biāo)軸標(biāo)度的選取是任意的,因此利用圖線求導(dǎo)體阻值大小時,不能用tan ,必須利用U和I的比值計算.(1)若把三個這樣的燈串聯(lián)后,接到電動勢為12 V的電源上,求通過燈泡的電流和每個燈泡的電阻值.知識建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】(1)三個電燈串聯(lián)時,由串聯(lián)電路的分壓原理可知,每個燈兩端電壓為4 V.由圖象可知,當(dāng)燈泡兩端電壓為4 V時,通過燈泡的電流為0
10、.4 A,燈泡電阻 R= =10 .UI40.4知識建構(gòu)技能建構(gòu)(2)在圖乙中,若設(shè)燈泡電流為I,兩端電壓為U由歐姆定律得E=2IR0+U,即U=8-20I將U=8-20I函數(shù)關(guān)系圖象作在圖甲中,如圖丙所示,兩圖線交點(diǎn)為(2 V,0.3 A),可得此種情況下電流為0.3 A.丙【答案】(1)0.4 A 10 (2)0.6 A 6.7 通過電流表的電流值 A20 6AII.20 6AII.燈泡電阻 . 20 3URI. 知識建構(gòu)技能建構(gòu)圖象物理意義注意問題部分電路歐姆定律U-I圖象反映I跟U的正比關(guān)系圖象的斜率表示導(dǎo)體的電阻.斜率越大,電阻越大方法概述知識建構(gòu)技能建構(gòu)伏安特性曲線I-U圖象反映導(dǎo)
11、體的伏安特性,圖象是直線表示導(dǎo)體為線性元件,曲線表示導(dǎo)體為非線性元件圖象斜率的倒數(shù)為導(dǎo)體的電阻知識建構(gòu)技能建構(gòu)閉合電路UI圖象表示電源的輸出特性,縱軸截距為電源電動勢,橫軸截距為短路電流I0=圖象斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻rEr知識建構(gòu)技能建構(gòu) 例2在如圖所示的電路中,R1=4 ,R2=6 ,電源內(nèi)阻不可忽略.當(dāng)開關(guān)S2閉合時,理想電流表的示數(shù)為3 A,則當(dāng)開關(guān)S2斷開時,電流表示數(shù)可能為( )A.3.2 A B.2.1 AC.1.2 AD.0.8 A二、閉合電路歐姆定律的應(yīng)用知識建構(gòu)技能建構(gòu)【名師點(diǎn)金】當(dāng)開關(guān)S2斷開后,回路中總電阻增大,由閉合電路歐姆定律知總電流會減小,路端電壓會增大,從而
12、確定回路中電流的范圍.【規(guī)范全解】當(dāng)S2閉合時,R2被短路,此時路端電壓為12 V,當(dāng)S2斷開后,外電阻增大,由閉合電路歐姆定律可知電流減小,路端電壓增大,應(yīng)大于12 V,此時電流I=1.2 A,所以電流表的示數(shù)應(yīng)滿足1.2 AI3 A,故應(yīng)選B.12URR10U【答案】B知識建構(gòu)技能建構(gòu)方法概述在解決直流電路的具體問題時,是用部分電路歐姆定律還是全電路歐姆定律,是從電流、電壓角度還是從電功、電功率角度來考慮問題,是從外電路還是從內(nèi)電路入手,這些并沒有一定的規(guī)律可循,但有兩點(diǎn)值得注意:綜觀全局,線路中哪個部分知道的條件多,容易突破,一般就從那知識建構(gòu)技能建構(gòu)里著手解決,然后擴(kuò)展到其他部分.線路
13、中局部地方的變動,將會影響整個線路中電壓和電流的分配,只有電源電動勢和內(nèi)阻的數(shù)值是不變的.知識建構(gòu)技能建構(gòu) 例3三只燈泡L1、L2和L3的額定電壓分別為1.5 V、1.5 V和2.5V,它們的額定電流都為0.3 A.若將它們連接成如圖甲、乙所示的電路,且燈泡都正常發(fā)光,電源電動勢E1=3.0 V,E2=6.0 V,內(nèi)阻r1=r2=0.5 .三、閉合電路的幾個功率(1)試求圖甲電路的總電流和電阻R2消耗的電功率.知識建構(gòu)技能建構(gòu)(2)分別計算兩電路電源提供的電功率,并說明哪個電路更節(jié)能. 知識建構(gòu)技能建構(gòu)【名師點(diǎn)金】由燈泡的額定電流即可求出總電流,由閉合電路的歐姆定律可求出電源的路端電壓,與L3
14、兩端電壓相減即可得出R2兩端電壓,從而求出R2消耗的電功率.電源提供的電功率由公式P總=IE可求得.知識建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】(1)由題意,在圖甲電路中,電路的總電流I總=IL1+IL2+IL3=0.9 AU路端=E1-I總r1=2.55 VUR2=U路端-UL3=0.05 VIR2=I總=0.9 A電阻R2消耗的電功率PR2=IR2UR2=0.045 W.(2)圖甲電源提供的電功率P總=I總E=0.93 W=2.7 W圖乙電源提供的電功率P總=I總E=0.36 W=1.8 W由于P總r時,隨著R的增大輸出功率越來越小.當(dāng)Rr時,隨著R的增大輸出功率越來越大.當(dāng)P出Pm時,每個輸出功率對應(yīng)兩
15、個可能的外電阻R1和R2,且R1R2=r2.22()E RRr22()4ERrrR24Er知識建構(gòu)技能建構(gòu)注意:用電器獲得最大功率的分析方法:若用電器的電阻是變化的,通常采用等效電源法得出E和r,將用電器獲得的最大功率問題轉(zhuǎn)化為電源的最大輸出功率問題來解決(即當(dāng)R=r時,Pm=).若用電器的電阻是固定不變的,通常直接利用公式P=I2R或P=進(jìn)行討論.四、電路的動態(tài)分析 24 Er2UR知識建構(gòu)技能建構(gòu) 例4在如圖所示的電路中,E為電源電動勢,r為電源內(nèi)阻,R1和R3均為定值電阻,R2為滑動變阻器.當(dāng)R2的滑片在a端時合上開關(guān)S,此時三個電表 、 和 的示數(shù)分別為I1、I2和U.現(xiàn)將R2的滑片向
16、b端移動,則三個電表示數(shù)的變化情況是( )A.I1增大,I2不變,U增大B.I1減小,I2增大,U減小C.I1增大,I2減小,U增大D.I1減小,I2不變,U減小知識建構(gòu)技能建構(gòu)【名師點(diǎn)金】本題可采用“局部整體局部”的思路分析,思路流程:R2變化情況R總變化情況總電流I變化情況U變化情況I1變化情況I2變化情況.知識建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】滑片向b端移動時,R2減小,引起總電阻減小,總電流I=增大,路端電壓U=E-Ir減小,R3的電流等于總電流,U3=IR3增大,故并聯(lián)部分電壓U并=U-U3減小,R1阻值不變,故電流I1減小,I2=I-I1增大,故選B.【答案】B方法概述動態(tài)電路的分析ER總知
17、識建構(gòu)技能建構(gòu)(1)程序法基本思路: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.判定總電阻變化情況的規(guī)律a.當(dāng)外電路的任何一個電阻增大(或減小)時,電路的總電阻一定增大(或減小).b.若開關(guān)的通、斷使串聯(lián)的用電器增多時,電路的總電阻增大;若開關(guān)的通、斷使并聯(lián)的支路增多時,電路的總電阻減小.IU并聯(lián)分流串聯(lián)分壓知識建構(gòu)技能建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)(2)“并同串反”規(guī)律,所謂“并同”,即某一電阻增大時,與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大,反之則減小.所謂“串反”,即某一電阻增大時,與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小,反之則增大.
18、則R UIP串串串UIP并并并知識建構(gòu)技能建構(gòu)(3)極限法:即因變阻器滑片滑動引起電路變化的問題,可將變阻器的滑片分別滑至兩個極端去討論.在如圖所示電路中,當(dāng)閉合開關(guān)S,移動滑動變阻器觸頭從左端至右端時,分析兩燈亮度變化情況.采用極限值法:滑片P置于最左端時,L1被短路,不發(fā)光,而L2兩端電壓最大,亮度最大;滑片P置于最右端時,L1兩端電壓最大,亮度最大,而L2被短路,不發(fā)光.由此分析可知,L1逐漸變亮、L2逐漸變暗.五、含電容器電路的分析知識建構(gòu)技能建構(gòu) 例5在如圖所示的電路中,兩平行金屬板A、B水平放置,兩板間的距離d=40 cm,電源電動勢E=24 V,內(nèi)電阻r=1 ,電阻R=15 .閉
19、合開關(guān)S,待電路穩(wěn)定后,將一帶正電的小球從B板小孔以初速度v0=4 m/s豎直向上射入板間.若小球帶電量q=110-2 C,質(zhì)量m=210-2 kg,不考慮空氣阻力.那么,滑動變阻器接入電路的阻值為多大時,小球恰能到達(dá)A板?此時,電源的輸出功率是多大?(取g=10 m/s2)知識建構(gòu)技能建構(gòu)【名師點(diǎn)金】本題主要考查電容器、閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路特點(diǎn)、動能定理等.解答時要根據(jù)小球的運(yùn)動情況及受力情況求出電容器兩極板間的電場分布情況,并結(jié)合電路的有關(guān)規(guī)律求出相關(guān)的電學(xué)量. 知識建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】小球進(jìn)入板間后,受重力和電場力,且到A板時速度為零,設(shè)兩板間電壓為UAB,由動能定理得-mg
20、d-qUAB=0-m 所以滑動變阻器兩端電壓U滑=UAB=8 V設(shè)通過滑動變阻器的電流為I,由歐姆定律得:I=1 A滑動變阻器接入電路的電阻R滑=8 1220vEURr滑UI滑知識建構(gòu)技能建構(gòu)電源的輸出功率P出=I2(R+R滑)=23 W.【答案】8 23 W方法概述含容電路的分析(1)簡化電路時可以把電容器處電路作為斷路,簡化電路時可以去掉,在求電荷量時在相應(yīng)位置補(bǔ)上.(2)電路穩(wěn)定后,與電容器同支路的電阻相當(dāng)于導(dǎo)線.知識建構(gòu)技能建構(gòu)(3)電路中電流、電壓的變化可能會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Q=CU計算電容器上電
21、荷量的變化.(4)在直流電路中,如果串聯(lián)或并聯(lián)了電容器應(yīng)該注意,在與電容器串聯(lián)的電路中沒有電流,所以電阻不起降低電壓作用,但電容器兩端可能出現(xiàn)電勢差;如果電容器與電源并聯(lián),電路中有電流通過.電容器兩端的充電電壓不是電源電動勢E,而是路端電壓U.知識建構(gòu)技能建構(gòu)(5)在含容電路中,當(dāng)電路發(fā)生變化時.除了要判斷和計算電容器兩端的電壓外,還必須要判斷電容器極板上極性的變化,防止出現(xiàn)電容器先放電后反向充電的現(xiàn)象. 知識建構(gòu)技能建構(gòu)高考真題1 (2011年高考海南物理卷)如圖所示,E為內(nèi)阻不能忽略的電池,R1、R2、R3為定值電阻,S0、S為開關(guān),與分別為電壓表與電流表.初始時S0與S均閉合,現(xiàn)將S斷開
22、,則( )A.的讀數(shù)變大,的讀數(shù)變小B.的讀數(shù)變大,的讀數(shù)變大C.的讀數(shù)變小,的讀數(shù)變小D.的讀數(shù)變小,的讀數(shù)變大知識建構(gòu)技能建構(gòu)【解析提示】本題屬于關(guān)于恒定電流的動態(tài)變化問題的一道比較常規(guī)的題目.判斷時也可以采用“串反并同”的結(jié)論.【命題分析】本題以恒定電流的動態(tài)變化問題考查了學(xué)生的分析推理能力.知識建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】S斷開,則電路總電阻變大總電流變小外電壓變大(電壓表示數(shù)變大),再考慮到R1兩端的電壓變小,則R3兩端的電壓變大,故電流表示數(shù)要變大.【答案】B知識建構(gòu)技能建構(gòu)考向預(yù)測1 如圖所示,AD、BC為兩根平行且相同的均勻電阻絲,EF為另一根電阻絲,其電阻為R,它可以在AD、BC
23、上滑動并保持與AD垂直,EF與AD、BC接觸良好.圖中電壓表為理想電壓表,電池的電動勢和內(nèi)阻都不變,C、D與電池兩極連接的導(dǎo)線的電阻可忽略.當(dāng)EF處于圖中位置時,電壓表的讀數(shù)U1=3.0 V.已知將EF由圖中位置向左移動一段距離l后,電壓表的讀數(shù)變?yōu)閁2=2.5 V.若將EF由圖中位置向右移動一段距離l,電壓表的讀數(shù)U3是多少?【解析】設(shè)電阻絲單位長度的電阻為,EF處于圖中位置時,ED、FC的長度為l,由分壓關(guān)系得U1= R當(dāng)EF向左移動l,有2ERrl知識建構(gòu)技能建構(gòu)U2= R當(dāng)EF向右移動l,有U3= R由以上三式,代入數(shù)據(jù)解得U3=3.75 V.【答案】3.75 VERr2 (ll) E
24、Rr2 (ll) 知識建構(gòu)技能建構(gòu)高考真題2 (2010年高考新課標(biāo)全國卷)電源的效率定義為外電路電阻消耗的功率與電源的總功率之比.在測電源電動勢和內(nèi)電阻的實驗中得到的實驗圖線如圖所示,圖中U為路端電壓,I為干路電流,a、b為圖線上的兩點(diǎn),相應(yīng)狀態(tài)下電源的效率分別為a、b.由圖可知a、b的值分別為( )知識建構(gòu)技能建構(gòu)A.、 B.、 C.、 D.、 3414132312122313知識建構(gòu)技能建構(gòu)【解析提示】外電路的功率等于UI,電路的總功率為EI,電源的電動勢為U-I圖線與縱軸的截距.【命題分析】此題考查閉合電路的功率和效率的計算.知識建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】電源的效率=,根據(jù)圖象可知a=,
25、b=,故選項D正確.【答案】DPP外總UEaUE23bUE13知識建構(gòu)技能建構(gòu)考向預(yù)測2如圖所示是某直流電路中電壓隨電流變化的圖象,其中a、b分別表示路端電壓、負(fù)載電阻上電壓隨電流變化的情況,下列說法正確的是( )A.陰影部分面積表示電源輸出功率B.陰影部分面積表示電源的內(nèi)阻上消耗的功率C.當(dāng)滿足=時,電源的效率最高D.當(dāng)滿足=時,電源的效率小于50%知識建構(gòu)技能建構(gòu)【答案】A【解析】根據(jù)閉合電路的歐姆定律和U-I圖象特點(diǎn)可知,陰影部分的面積表示負(fù)載電阻消耗的功率,即電源輸出功率,A正確,B錯誤;當(dāng)滿足=時,電源內(nèi)阻等于負(fù)載電阻,電源的效率為50%,輸出功率最大,故C、D錯誤.知識建構(gòu)技能建構(gòu)
天津市武清區(qū)楊村第四中學(xué)高三物理 第2講閉合電路的歐姆定律復(fù)習(xí)課件
