2016届《创新设计》高考物理大一轮复习精讲课件第7章恒定电流第2课时电路闭合电路的欧姆定律

强基固本考点突破第2课时电路闭合电路的欧姆定律强基固本考点突破[知识梳理]知识点一、电阻的串、并联串、并联电路的特点串联电路并联电路电路电流I＝I1＝I2＝…＝InI＝I1＋I2＋…＋In强基固本考点突破电压U＝U1＋U2＋…＋UnU＝U1＝U2＝…＝Un总电阻R总＝R1＋R2＋…＋Rn1R总＝1R1＋1R2＋…＋1Rn功率分配P1P2＝R1R2P总＝P1＋P2＋…＋PnP1P2＝R2R1P总＝P1＋P2＋…＋Pn强基固本考点突破知识点二、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的能转化成的装置。(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＝Wq，单位：V。(3)电动势的物理含义：电动势表示电源本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。其它形式电势能把其它形式的能转化成电势能强基固本考点突破2．内阻：电源内部也是由导体组成的，也有电阻r，叫做电源的，它是电源的另一重要参数。内阻强基固本考点突破知识点三、闭合电路的欧姆定律1．闭合电路欧姆定律(1)内容闭合电路里的电流跟电源的电动势成，跟内、外电阻之和成。(2)公式①I＝ER＋r(只适用于纯电阻电路)；②E＝(适用于所有电路)。正比反比U外＋Ir强基固本考点突破2．路端电压与外电阻的关系一般情况U＝IR＝ER＋r·R＝E1＋rR，当R增大时，U特殊情况(1)当外电路断路时，I＝0，U＝E(2)当外电路短路时，I短＝Er，U＝0增大强基固本考点突破思维深化判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(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。()答案(1)×(2)√(3)√(4)×(5)×强基固本考点突破[题组自测]题组一电路的串、并联特点1．电阻R1与R2并联在电路中，通过R1与R2的电流之比为1∶2，则当R1与R2串联后接入电路中时，R1与R2两端电压之比U1∶U2为()A．1∶2B．2∶1C．1∶4D．4∶1解析根据串、并联电路的特点，R1与R2的比值为2∶1，当串联接入电路中时，电压之比等于电阻之比，选项B正确。答案B强基固本考点突破2.(多选)一个T形电路如图1所示，电路中的电阻R1＝10Ω，R2＝120Ω，R3＝40Ω。另有一测试电源，电动势为100V，内阻忽略不计。则()图1强基固本考点突破A．当cd端短路时，ab之间的等效电阻是40ΩB．当ab端短路时，cd之间的等效电阻是40ΩC．当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为80VD．当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为80V强基固本考点突破解析当cd端短路时，等效电路如图甲所示，Rab＝R1＋R2R3R2＋R3＝40Ω，A正确；同理分析得Rcd＝128Ω，B错误；当a、b两端接通测试电源时，等效电路如图乙所示，根据闭合电路欧姆定律得：I＝ER1＋R3＝10010＋40A＝2A，所以Ucd＝IR3＝80V，故C正确；同理分析得Uab＝25V，D错误。答案AC强基固本考点突破题组二对电动势概念的理解3．(多选)关于电源的电动势，下面叙述正确的是()A．同一电源接入不同电路，电动势不会发生变化B．电动势等于闭合电路中接在电源两极间的电压表测得的电压C．电源的电动势反映电源把其他形式的能转化为电势能的本领大小D．在外电路接通时，电源的电动势等于内、外电路上的电压之和强基固本考点突破解析电源的电动势等于内、外电路上的电压之和，所以闭合电路中接在电源两极间的电压表测得的电压，即外电路上的电压，要小于电源的电动势，选项B错误，A、C、D正确。答案ACD强基固本考点突破4．下列关于电动势的说法正确的是()A．电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电荷量成反比B．电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是两极间的电压C．非静电力做的功越多，电动势就越大D．E＝Wq只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小是由电源内非静电力的特性决定的强基固本考点突破解析电动势的定义式E＝Wq中，E与W、q无关，E反映的是电源的属性，由电源内部非静电力的特性决定，故A、C错误，D正确；电动势的单位虽然与电压单位相同，但两者有本质的不同，B错误。答案D强基固本考点突破题组三闭合电路欧姆定律的理解及应用5．将一电源电动势为E，内电阻为r的电池与外电路连接，构成一个闭合电路，用R表示外电路电阻，I表示电路的总电流，下列说法正确的是()A．由U外＝IR可知，外电压随I的增大而增大B．由U内＝Ir可知，电源两端的电压随I的增大而增大C．由U＝E－Ir可知，电源输出电压随输出电流I的增大而减小D．由P＝IU可知，电源的输出功率P随输出电流I的增大而增大强基固本考点突破解析根据闭合电路欧姆定律I＝ER＋r知，外电路中电流I随外电阻R的变化而变化，所以选项A错误；U内＝Ir是电源内电阻上的电压，不是电源两端的电压，选项B错误；电源电动势E和内电阻r不变，由U＝E－Ir可知，电源输出电压随输出电流I的增大而减小，选项C正确；当U不变时，电源的输出功率P随输出电流I的增大而增大，选项D错误。答案C强基固本考点突破6.某电路如图2所示，已知电池组的总内阻r＝1Ω，外电路电阻R＝5Ω，理想电压表的示数U＝3.0V，则电池组的电动势E等于()A．3.0VB．3.6VC．4.0VD．4.2V图2强基固本考点突破解析由于电压表的示数为路端电压，而U＝IR，则I＝UR＝0.6A，由闭合电路欧姆定律可得E＝I(R＋r)＝0.6×(5＋1)V＝3.6V，故选项B正确。答案B强基固本考点突破考点一电路的动态分析1．判定总电阻变化情况的规律(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)。图3强基固本考点突破(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3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。强基固本考点突破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→固定支路并联分流I串联分压U→支路的变化。(2)极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。强基固本考点突破【例1】(多选)如图4所示的电路，L1、L2、L3是3只小电灯，R是滑动变阻器，开始时，它的滑片P位于中点位置。当S闭合时，3只小电灯都发光。现使滑动变阻器的滑片P向右移动时，则小电灯L1、L2、L3的变化情况()图4A.L1变亮B．L2变亮C．L3变暗D．L1、L2、L3均变亮强基固本考点突破强基固本考点突破解析当滑动变阻器的滑片向右移动时，变阻器的有效电阻变大，导致外电路的总电阻增大，由闭合电路的欧姆定律I＝ER＋r知，总电流I总减小，路端电压U路＝E－I总r将增大，因此，通过L1灯的电流IL1变小，L1灯变暗；U路＝UL1＋UL2，得L2灯两端的电压变大，L2灯变亮。而IL1＝IL2＋IL3，通过L1灯的电流IL1变小，通过L2灯的电流IL2变大，则通过L3灯的电流IL3变小，L3灯变暗。由以上分析可知，选项B、C正确。答案BC强基固本考点突破分析此类问题要注意以下三点：(1)两个公式：闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir(E、r不变)和部分电路欧姆定律U＝IR联合使用。(2)两个关系：外电压等于外电路上串联各分电压之和；总电流等于各支路电流之和。强基固本考点突破(3)一个思路：强基固本考点突破【变式训练】1.在如图5所示的电路中，电源电动势为E，内电阻为r，电流表和电压表均为理想电表，当滑动变阻器R3的滑片P向b端移动时()图5强基固本考点突破A．电压表示数变大，电流表示数变小B．电压表示数变小，电流表示数变大C．电压表示数变大，电流表示数变大D．电压表示数变小，电流表示数变小强基固本考点突破解析首先将电压表、电流表理想化处理，简化电路。R2与R3并联后与R1和R4串联，当滑片P向b端移动时，R3阻值变小，R2、R3并联部分总电阻变小，根据串联分压原理，R1和R4及内电阻上电压增大，R2、R3并联部分电压变小，由此可得：外电路上总电压变小，电压表示数变小；R2上电流变小，干路总电流变大，因此R3上电流变大，电流表示数变大。答案B强基固本考点突破考点二电源的功率和效率1．电源的总功率(1)任意电路：P总＝EI＝(U外＋U内)I＝P出＋P内。(2)纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝E2R＋r。2．电源内部消耗的功率：P内＝I2r＝U内I＝P总－P出。强基固本考点突破3．电源的输出功率(1)任意电路：P出＝UI＝EI－I2r＝P总－P内。(2)纯电阻电路：P出＝I2R＝E2RR＋r2＝E2R－r2R＋4r。(3)输出功率随R的变化关系：①当R＝r时，电源的输出功率最大，为Pm＝E24r。②当R＞r时，随着R的增大输出功率越来越小。③当R＜r时，随着R的增大输出功率越来越大。强基固本考点突破④当P出＜Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且R1R2＝r2。⑤P出与R的关系如图6所示。图6强基固本考点突破4．电源的效率(1)任意电路：η＝P出P总×100%＝UE×100%。(2)纯电阻电路：η＝RR＋r×100%＝11＋rR×100%，因此在纯电阻电路中R越大，η越大；当R＝r时，电源有最大输出功率，效率仅为50%。强基固本考点突破【例2】如图7所示，电源电动势E＝12V，内阻r＝3Ω，R0＝1Ω，直流电动机内阻R0′＝1Ω，当调节滑动变阻器R1时可使甲电路输出功率最大，调节R2时可使乙电路输出功率最大，且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为P0＝2W)，则R1和R2的值分别为()图7强基固本考点突破A．2Ω，2ΩB．2Ω，1.5ΩC．1.5Ω，1.5ΩD．1.5Ω，2Ω强基固本考点突破(1)首先认识电路的结构及组成元件。(2)甲电路输出功率最大――→隐含外电阻与电源的内阻相等。(3)乙电路是非纯电阻电路，输出功率应根据P＝IU＝I(E－Ir)确定。(4)在乙电路中，调节R2，电路输出功率最大，电动机刚好正常工作――→隐含当I＝E2r时，电路输出功率最大，此时电动机的输出功率P0＝2W。强基固本考点突破解析因为题中甲电路是纯电阻电路，当外电阻与电源内阻相等时，电源的输出功率最大，所以R1＝2Ω；而乙电路是含电动机电路，欧姆定律不适用，电路的输出功率P＝IU＝I(E－Ir)，当I＝E2r＝2A时，输出功率P有最大值，此时电动机的输出功率为P0＝2W，发热功率为P热＝I2R0′＝4W，所以电动机的输入功率为P入＝P0＋P热＝6W，电动机两端的电压为UM＝P入I＝3V，电阻R2两端的电压为UR2＝E－UM－Ir＝3V，所以R2＝UR2I＝1.5Ω，选项B正确。答案B强基固本考点突破【变式训练】2.(多选)(2014·云南师大附中模拟)如图8所示的电路中，已知电源电动势为E，内电阻为r，滑动变阻器R的阻值可以从零连续增大到Rmax，定值电阻R1的阻值范围为rR1Rmax，则下列结论正确的是()图8强基固本考点突破A．当R＝R1－r时，R1消耗的功率最大B．R消耗的最大功率可能为E24r＋R1C．当R＝0时，R1消耗的功率最大D．外电路消耗的最大功率为E2R1r＋R2强基固本考点突破解析因为rR1Rmax，计算R的最大功率时，可把R1＋r等效为电源的内阻，此时可能出现R大于、等于或小于R1＋r，因此R的最大功率可能为E24r＋R1；计算R1的最大功率，只需要回路中电流最大，此时R＝0，R1消耗的功率为E2R1r＋R12；计算外电路