【步步高】2020年高考物理大一輪 第七章 第3課時 閉合電路歐姆定律 新人教版選修3-1

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1、第3課時　閉合電路歐姆定律 導(dǎo)學(xué)目標 1.理解閉合電路歐姆定律的內(nèi)容，并能進行電路動態(tài)分析及電路的相關(guān)計算.2.能利用U－I圖象進行分析并計算． 一、電源的電動勢 [基礎(chǔ)導(dǎo)引] 關(guān)于電源的電動勢，判斷下面說法的正誤： (1)電源的電動勢就是接在電源兩極間的電壓表測得的電壓 (　　) (2)同一電源接入不同的電路，電動勢就會發(fā)生變化 (　　) (3)電源的電動勢是表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的本領(lǐng)大小的物理量 (　　) (4)在閉合電路中，當外電阻變大時，路端電壓增大，電源的電動勢也增大 (　　) [知識梳理] 1．電源是通過非靜電力做功把_

2、___________的能轉(zhuǎn)化成____________的裝置． 2．電動勢：非靜電力搬運電荷所做的功與搬運的電荷量的比值，E＝________，單位：V. 3．電動勢的物理含義：電動勢表示電源____________________本領(lǐng)的大小，在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓． 4．電動勢是______量，需注意電動勢不是電壓． 二、閉合電路歐姆定律 [基礎(chǔ)導(dǎo)引] 如圖1所示電路中，電源的電動勢E＝9 V、內(nèi)阻r＝3 Ω，R＝15 Ω. 下列說法中正確的是 (　　) A．當S斷開時，UAC＝9 V

3、 圖1 B．當S閉合時，UAC＝9 V C．當S閉合時，UAB＝7.5 V，UBC＝0 D．當S斷開時，UAB＝0，UBC＝0 [知識梳理] 閉合電路歐姆定律 (1)內(nèi)容：閉合電路中的電流跟電源的電動勢成________，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成________． (2)公式 (3)路端電壓與外電阻的關(guān)系 ①負載R增大→I減小→U內(nèi)________→U外________ 外電路斷路時(R＝∞)，I＝0，U外＝E. ②負載R減小→I增大→U內(nèi)________→U外________ 外電路短路時(R＝0)，I＝________，U內(nèi)＝E. (4)U－I關(guān)系圖：由U＝E－

4、Ir可知，路端電壓隨著電路中電流的增大而______；U－I關(guān)系圖線如圖2所示． ①當電路斷路即I＝0時，縱坐標的截距為____________． ②當外電路電壓為U＝0時，橫坐標的截距為__________． ③圖線的斜率的絕對值為電源的__________． 圖2 ：對于U－I圖線中縱坐標(U)不從零開始的情況，直線的斜率的意義是否變化？ 考點一　電路的動態(tài)分析 考點解讀 電路的動態(tài)分析是電學(xué)的?？键c之一，幾乎每年都有該類試題出現(xiàn)．該類試題能考查考生對閉合電路歐姆定律的理解，電路的結(jié)構(gòu)分析及對串并聯(lián)特點的應(yīng)用能力，兼顧考查學(xué)生的邏輯推理能力． 典例剖析 圖3

5、 例1　(2020·北京理綜·17)如圖3所示電路，電源內(nèi)阻不可忽 略．開關(guān)S閉合后，在變阻器R0的滑動端向下滑動的過 程中 (　　) A．電壓表與電流表的示數(shù)都減小 B．電壓表與電流表的示數(shù)都增大 C．電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小 D．電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大 思維突破　電路動態(tài)分析的方法 (1)程序法：電路結(jié)構(gòu)的變化→R的變化→→→U端的變化→固定支路→. (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?。?/p>

6、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． 跟蹤訓(xùn)練1　在如圖4所示電路中，當滑動變阻器滑片P向下移動 時，則 (　　) 圖4 A．A燈變亮、B燈變亮、C燈變亮 B．A燈變亮、B燈變亮、C燈變暗 C．A燈變亮、B燈變暗、C燈變暗 D．A燈變亮、B燈變暗、C燈變亮 考點二　電路中的有關(guān)功率及效率 考點解讀 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

7、．電源內(nèi)部消耗的功率：P內(nèi)＝I2r＝U內(nèi)I＝P總－P出． 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R＝r時，電源的輸出功率最大為Pm＝. ②當R>r時，隨著R的增大輸出功率越來越?。? ③當R

8、此在純電阻電路中R越大，η越大；當R＝r時，電源有最大輸出功率，效率僅為50%. 特別提醒　1.當電源的輸出功率最大時，效率并不是最大，只有50%；當R→∞時，η→100%，但此時P出→0，無實際意義． 2．對于內(nèi)、外電路上的固定電阻，其消耗的功率根據(jù)P＝I2R來判斷，與輸出功率大小的判斷方法不同． 典例剖析 圖6 例2　在如圖6所示的電路中，R1＝2 Ω，R2＝R3＝4 Ω，當開關(guān)S接 a時，R2上消耗的電功率為4 W，當開關(guān)S接b時，電壓表示數(shù)為 4.5 V，試求： (1)開關(guān)S接a時，通過電源的電流和電源兩端的電壓； (2)開關(guān)S接b時，電源的電動勢和內(nèi)電阻； (

9、3)當開關(guān)S接c時，通過R2的電流． 思維突破　對于直流電路的分析與計算，要熟練掌握串、并聯(lián)電路的特點，知道這兩種電路的電壓、電流及電功率的分配關(guān)系，并能把較為復(fù)雜的電路化為簡單、直觀的串、并聯(lián)關(guān)系． 跟蹤訓(xùn)練2　如圖7中電源的電動勢為6 V，內(nèi)阻為1 Ω，R1為2 Ω，R2全阻值為3 Ω，下列說法錯誤的是 (　　) 圖7 A．當R2為1 Ω時，R1消耗的功率最大 B．通過改變R2的阻值，路端電壓的最大值為5 V，最小值為4 V C．R2的阻值越小，R1消耗的功率越大 D．當R2的阻值為3 Ω時，R2消耗的功率最大 考點三　涉及U－I圖象的功率計算

10、考點解讀 兩種圖線的比較： 圖象上的特征 物理意義 電源U－I圖象 電阻U－I圖象 圖象表述的物理量變化關(guān)系 電源的路端電壓隨電路電流的變化關(guān)系 電阻的電流隨電阻兩端電壓的變化關(guān)系 圖線與坐標軸交點 與縱軸交點表示電源電動勢E，與橫軸交點表示電源短路電流 過坐標軸原點，表示沒有電壓時電流為零 圖線上每一點坐標的乘積UI 表示電源的輸出功率 表示電阻消耗的功率 圖線上每一點對應(yīng)的U、I比值 表示外電阻的大小，不同點對應(yīng)的外電阻大小不同 每一點對應(yīng)的比值均等大，表示此電阻的大小 圖線的斜率 內(nèi)電阻r的相反數(shù)－r 表示電阻大小 典例剖析 例3　如圖8所示，

11、圖中直線①表示某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖象，圖中曲線②表示該電源的輸出功率與電流的關(guān)系圖象，則下列說法正確的是 (　　) 圖8 A．電源的電動勢為50 V B．電源的內(nèi)阻為 Ω C．電流為2.5 A時，外電路的電阻為15 Ω D．輸出功率為120 W時，輸出電壓是30 V 思維突破　在解決此類圖象問題時，(1)要明確縱橫坐標的物理意義．(2)要明確圖象的截距、斜率，包圍面積的物理意義．(3)根據(jù)物理規(guī)律寫出反映縱橫坐標物理量的關(guān)系式．(4)充分挖掘圖象所隱含的條件． 跟蹤訓(xùn)練3　用標有“6 V　3 W”的燈泡L1、“6 V　6 W”的燈泡

12、L2與理想電壓表和理想電流表連接成如圖9甲所示的實驗電路，其中電源電動勢E＝9 V．圖乙是通過兩個燈泡的電流隨兩端電壓變化的曲線．當其中一個燈泡正常發(fā)光時(　　) 　 圖9 A．電流表的示數(shù)為1 A B．電壓表的示數(shù)約為6 V C．電路輸出功率為4 W D．電源內(nèi)阻為2 Ω 　　　　　　　　　21.含電容器電路的分析方法 圖10 例4　如圖10所示的電路中，R1、R2、R3是固定電阻，R4是 光敏電阻，其阻值隨光照的強度增強而減?。旈_關(guān)S閉 合且沒有光照射時，電容器C不帶電．當用強光

13、照射R4且 電路穩(wěn)定時，則與無光照射時比較 (　　) 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 方法提煉　含電容器電路的分析方法 1．電路的簡化：不分析電容器的充、放電過程時，把電容器處的電路視為斷路，簡化電路時可以去掉，求電荷量時再在相應(yīng)位置處補上． 2．電路穩(wěn)定時電容器的處理方法：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)電勢差． 3．電壓變化帶來的電容器的變化：電路中電流

14、、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． 4．含電容器電路的處理方法：如果電容器與電源并聯(lián)，且電路中有電流通過，則電容器兩端的電壓不是電源電動勢E，而是路端電壓U. 圖11 跟蹤訓(xùn)練4　如圖11所示的電路中，電源的電動勢為E、內(nèi)電阻為 r，閉合開關(guān)S，待電流達到穩(wěn)定后，電流表示數(shù)為I，電壓表示 數(shù)為U，電容器C所帶電荷量為Q.將滑動變阻器的滑動觸頭P 從圖示位置向a端移動一些，待電流達到穩(wěn)定后，則與P移動 前相比

15、 (　　) A．U變小 B．I變小 C．Q不變 D．Q減小 A組　電路的動態(tài)分析 1．如圖12所示，電源的電動勢為E，內(nèi)電阻為r，兩電表均可看做是理想電表．閉合開關(guān)，使滑動變阻器的滑片由右端向左端滑動，在此過程中 (　　) 圖12 A．小燈泡L1、L2均變暗 B．小燈泡L1變暗，L2變亮 C．電流表A的讀數(shù)變小，電壓表V的讀數(shù)變大 D．電流表A的讀數(shù)變大，電壓表V的讀數(shù)變小 2．如圖13所示，圖中的四個電表均為理想電表，當滑動變阻 器滑片P向右端移

16、動時，下面說法中正確的是 (　　) A．電壓表V1的讀數(shù)減小，電流表A1的讀數(shù)增大 圖13 B．電壓表V1的讀數(shù)增大，電流表A1的讀數(shù)減小 C．電壓表V2的讀數(shù)減小，電流表A2的讀數(shù)增大 D．電壓表V2的讀數(shù)增大，電流表A2的讀數(shù)減小 B組　閉合電路中電功率的分析與計算 3．某同學(xué)將一直流電源的總功率PE、輸出功率PR和電源內(nèi)部的 發(fā)熱功率Pr隨電流I變化的圖線畫在同一坐標系內(nèi)，如圖14 所示，根據(jù)圖線可知 (　　) A．反映Pr變化的圖線是c 圖14 B．電源電動勢為8 V C．電源內(nèi)阻為2 Ω

17、 D．當電流為0.5 A時，外電路的電阻為6 Ω 4．一個微型吸塵器的直流電動機的額定電壓為U，額定電流為I，線圈電阻為R，將它接在電動勢為E，內(nèi)阻為r的直流電源的兩極間，電動機恰好能正常工作，則 (　　) A．電動機消耗的總功率為UI B．電動機消耗的熱功率為 C．電源的輸出功率為EI D．電源的效率為1－ C組　含電容器電路的分析與計算 圖15 5．如圖15所示，電源兩端電壓為U＝10 V保持不變，R1＝4.0 Ω，R2 ＝6.0 Ω，C1＝C2＝30 μF.先閉合開關(guān)S，待電路穩(wěn)定后，再將S斷 開，則S斷開后，通過R1的電荷量為

18、 (　　) A．4.2×10－4 C B．1.2×10－4 C C．4.8×10－4 C D．3.0×10－4 C 圖16 6．如圖16所示，兩個相同的平行板電容器C1、C2用導(dǎo)線相連，開 始都不帶電．現(xiàn)將開關(guān)S閉合給兩個電容器充電，待充電平衡 后，電容器C1兩板間有一帶電微粒恰好處于平衡狀態(tài)．再將開關(guān)S斷 開，把電容器C2兩板稍錯開一些(兩板間距離保持不變)，重新平衡后，下列判斷正確的是 (　　) A．電容器C1兩板間電壓減小

19、 B．電容器C2兩板間電壓增大 C．帶電微粒將加速上升 D．電容器C1所帶電荷量增大 D組　U－I圖象的理解與應(yīng)用 7．如圖17所示為兩電源的U－I圖象，則下列說法正確的是 (　　) A．電源①的電動勢和內(nèi)阻均比電源②大 B．當外接同樣的電阻時，兩電源的輸出功率可能相等 圖17 C．當外接同樣的電阻時，兩電源的效率可能相等 D．不論外接多大的相同電阻，電源①的輸出功率總比電源②的輸出功率大 8．如圖18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、負載電阻上電壓隨電流變化的情況，下 列說法正確的是

20、 (　　) 圖18 A．陰影部分的面積表示電源輸出功率 B．陰影部分的面積表示電源的內(nèi)阻上消耗的功率 C．當滿足α＝β時，電源效率最高 D．當滿足α＝β時，電源效率小于50% 課時規(guī)范訓(xùn)練 (限時：30分鐘) 1．下列關(guān)于電源電動勢的說法中正確的是 (　　) A．在某電源的電路中，每通過2 C的電荷量，電源提供的電能是4 J，那么這個電源的電動勢是0.5 V B．電源的路端電壓增大時，其電源的電動勢一定也增大 C．無論內(nèi)電壓和外電壓如何變化，其電源的電動勢一定不變

21、D．電源的電動勢越大，電源所能提供的電能就越多 2．兩個相同的電阻R，當它們串聯(lián)后接在電動勢為E的電源上，通過一個電阻的電流為I；若將它們并聯(lián)后仍接在該電源上，通過一個電阻的電流仍為I，則電源的內(nèi)阻為 (　　) A．4R B．R C. D．無法計算 圖1 3．將三個不同的電源的U－I圖線畫在同一坐標中，如圖1所示， 其中1和2平行，它們的電動勢分別為E1、E2、E3，它們的內(nèi) 阻分別為r1、r2、r3，則下列關(guān)系正確的是 (　　) A．r1＝r2

22、 B．r1>r2>r3 C．E1>E2＝E3 D．E1＝E2

23、 (　　) A.變大，變大 圖3 B.變小，變大 C.變大，變小 D.變小，變小 圖4 6．(2020·安徽·18)如圖4所示，M、N是平行板電容器的兩個極板， R0為定值電阻，R1、R2為可調(diào)電阻，用絕緣細線將質(zhì)量為m、帶 正電的小球懸于電容器內(nèi)部．閉合開關(guān)S，小球靜止時受到懸線 的拉力為F.調(diào)節(jié)R1、R2，關(guān)于F的大小判斷正確的是 (　　) A．保持R1不變，緩慢增大R2時，F(xiàn)將變大 B．保持R1不變，緩慢增大R2時，F(xiàn)將變小 C．保持R2不變，緩慢增大R1時，F(xiàn)將變大 D．保持R2不變，緩慢增大R1時，F(xiàn)將變小

24、 7. (2020·上海單科·12)如圖5所示電路中，閉合電鍵S，當滑動變阻器的滑 動觸頭P從最高端向下滑動時， (　　) A．電壓表V讀數(shù)先變大后變小，電流表A讀數(shù)變大 圖5 B．電壓表V讀數(shù)先變小后變大，電流表A讀數(shù)變小 C．電壓表V讀數(shù)先變大后變小，電流表A讀數(shù)先變小后變大 D．電壓表V讀數(shù)先變小后變大，電流表A讀數(shù)先變大后變小 8．如圖6所示，電源的電動勢和內(nèi)阻分別為E、r，在滑動變阻器的 滑片P由a向b移動的過程中，下列各物理量變化情況為(　　) 圖6 A．電流表的讀數(shù)一直減小 B．R0的功率先減小后增大

25、C．電源輸出功率先增大后減小 D．電壓表的讀數(shù)先增大后減小 9．如圖7甲所示是一火警報警器的部分電路示意圖，其中R2為半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，電阻R2隨溫度t變化的圖線如圖乙所示．電流表為值班室的顯示器．a(chǎn)、b之間接報警器，當傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流I和報警器兩端的電壓U的變化情況是 (　　) 　 圖7 A．I變大，U變大 B．I變大，U變小 C．I變小，U變大 D．I變小，U變小 10．在電學(xué)探究實驗課中，某組同學(xué)在實驗室利用如圖8甲所示的電路圖連接好電路，并

26、用于測定定值電阻R0，電源的電動勢E和內(nèi)電阻r.調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑動觸頭P向某一方向移動時，一個同學(xué)記錄了電流表A和電壓表V1的測量數(shù)據(jù)，另一同學(xué)記錄的是電流表A和電壓表V2的測量數(shù)據(jù)．根據(jù)所得數(shù)據(jù)描繪了如圖乙所示的兩條U－I直線．則有 (　　) 　 甲　　　　　　　　　　　乙 圖8 A．圖象中的圖線乙是電壓表V1的測量值所對應(yīng)的圖線 B．由圖象可以得出電源電動勢和內(nèi)阻分別是E＝1.50 V，r＝1.0 Ω C．圖象中兩直線的交點表示定值電阻R0上消耗的功率為0.75 W D．圖象中兩直線的交點表示在本電路中該電源的效率達到最大值

27、復(fù)習(xí)講義 基礎(chǔ)再現(xiàn) 一、 基礎(chǔ)導(dǎo)引　(1)×　(2)×　(3)√　(4)× 知識梳理　1.其它形式　電勢能　2.　3.把其它形式的能轉(zhuǎn)化成電勢能　4.標 二、 基礎(chǔ)導(dǎo)引　AC 知識梳理　(1)正比　反比　(2)　U外＋U內(nèi)　(3)①減小　增大?、谠龃蟆p小　　(4)減小?、匐妱觿軪?、诙搪冯娏鱅m　③內(nèi)阻r 思考：不變．斜率的絕對值仍表示電源內(nèi)阻． 課堂探究 例1　A　 跟蹤訓(xùn)練1　D　 例2　(1)1 A　4 V　(2)6 V　2 Ω (3)0.5 A 跟蹤訓(xùn)練2　A　 例3　ACD　 跟蹤訓(xùn)練3　CD　 例4　B　 跟蹤訓(xùn)練4　B　 分組訓(xùn)練 1．BD　 2．AD　 3．ACD　 4．AD　 5．A　 6．BCD　 7．AD　 8．A　 課時規(guī)范訓(xùn)練 1．C　 2．B　 3．AC 4．ABD　 5．B　 6．B　 7．A　 8．BD　 9．D　 10．B