(9-2)电路闭合电路欧姆定律(学生版)

第2课时电路闭合电路欧姆定律考纲解读1.熟练掌握串、并联电路的特点，并能分析、计算.2.理解闭合电路欧姆定律，并能进行电路的动态分析和计算．1．[串、并联电路特点的应用]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∶12．[对电动势概念的理解]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3．[闭合电路欧姆定律的应用]一电池外电路断开时的路端电压为3V，接上8Ω的负载后路端电压降为2.4V，则可以判定电池的电动势E和内阻r为()A．E＝2.4V，r＝1ΩB．E＝3V，r＝2ΩC．E＝2.4V，r＝2ΩD．E＝3V，r＝1Ω考点梳理一、串、并联电路的特点1．特点对比串联并联电流I＝I1＝I2＝…＝InI＝I1＋I2＋…＋In电压U＝U1＋U2＋…＋UnU＝U1＝U2＝…＝Un电阻R＝R1＋R2＋…＋Rn1R＝1R1＋1R2＋…＋1Rn2.几个常用的推论(1)串联电路的总电阻其中任一部分电路的总电阻．(2)并联电路的总电阻其中任一支路的总电阻，且小于其中最小的电阻．(3)无论电阻怎样连接，每一段电路的总耗电功率P总是等于各个电阻耗电功率之和．(4)无论电路是串联还是并联，电路中任意一个电阻变大时，电路的总电阻．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1C的在电源内从移送到所做的功．(2)表达式：.(3)物理意义：反映电源把其他形式的能转化成电能的本领大小的物理量．2．内阻电源内部也是由导体组成的，也有电阻，叫做电源的，它是电源的另一重要参数．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I＝ER＋r只适用于纯电阻电路E＝U外＋U内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＝.(2)U－I图象如图1所示．①当电路断路即I＝0时，纵坐标的截距为．图1②当外电路电压为U＝0时，横坐标的截距为．③图线的斜率的绝对值为电源的．4．[电源的功率和效率的计算]一个微型吸尘器的直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，将它接在电动势为E、内阻为r的直流电源的两极间，电动机恰好能正常工作，则()A．电动机消耗的总功率为UIB．电动机消耗的热功率为U2RC．电源的输出功率为EID．电源的效率为1－IrE5．[对电路动态变化的分析]在如图2所示电路中，当滑动变阻器滑片P向下移动时，则()A．A灯变亮、B灯变亮、C灯变亮B．A灯变亮、B灯变亮、C灯变暗C．A灯变亮、B灯变暗、C灯变暗图2D．A灯变亮、B灯变暗、C灯变亮方法提炼1．电路中的功率关系：(1)P总＝EI＝P内＋P外＝I2r＋UI.(2)当R外＝r时，电源有最大输出功率．2．电路的动态分析：(1)分析直流电路的动态问题时，一般按照“局部→整体→局部”的思路进行．(2)先分析电路结构未发生变化的支路，再分析电路结构发生变化的支路．考点一电路动态变化的分析1．电路动态分析类问题是指由于断开或闭合开关、滑动变阻器滑片的滑动等造成电路结构发生了变化，一处变化又引起了一系列的变化．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→变化支路.(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．(3)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)．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．图3③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并与灯泡并联，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．例1在如图4所示的电路中，当滑动变阻器R3的滑动触头P向下滑动时()A．电压表示数变大，电流表示数变小B．电压表示数变小，电流表示数变大图4C．电压表示数变大，电流表示数变大D．电压表示数变小，电流表示数变小突破训练1在如图5所示的电路中，E为电源电动势，r为电源内阻，R1和R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器．当R2的滑片在a端时合上开关S，此时三个电表、和的示数分别为I1、I2和U.现将R2的滑片向b端移动，则三个电表示数的变化情况是()A．I1增大，I2不变，U增大图5B．I1减小，I2增大，U减小C．I1增大，I2减小，U增大D．I1减小，I2不变，U减小考点二电路中的功率及效率问题1．电源的总功率(1)任意电路：P总＝EI＝U外I＋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．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Rr时，随着R的增大输出功率越来越小．③当Rr时，随着R的增大输出功率越来越大．图6④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．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%.特别提醒当电源的输出功率最大时，效率并不是最大，只有50%；当R→∞时，η→100%，但此时P出→0，无实际意义．例2如图7所示，电阻R1＝2Ω，小灯泡L上标有“3V,1.5W”字样，电源内阻r＝1Ω，滑动变阻器的最大阻值为R0(大小未知)．当触头P滑动到最上端a时，电流表的读数为1A，小灯泡L恰好正常发光，求：(1)滑动变阻器的最大阻值R0；图7(2)当触头P滑动到最下端b时，电源的总功率及输出功率．对于直流电路的分析与计算，要熟练掌握串、并联电路的特点，知道这两种电路的电压、电流及电功率的分配关系，并能把较为复杂的电路化为简单、直观的串、并联关系．突破训练2某同学将一直流电源的总功率P总、输出功率P出和电源内部的发热功率P内随电流I变化的图线画在同一坐标系内，如图8所示，根据图线可知()A．反映P内变化的图线是bB．电源电动势为8VC．电源内阻为2Ω图8D．当电流为0.5A时，外电路的电阻为6Ω考点三电路故障问题的分析1．故障特点(1)断路特点：表现为电源电压不为零而电流为零；如果外电路中两点间的电压不为零而电流为零，则说明这两点间有断点，而这两点与电源的连接部分没有断点．(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它两端电压为零．2．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．在运用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程．(3)欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处是断路，当测量值很小或为零时，表示该处是短路．在运用欧姆表检测时，电路一定要切断电源．(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，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理．例3如图9是某同学连接的实验实物图，A、B灯都不亮，他采用下列两种方法进行故障检查．(1)应用多用电表的直流挡进行检查，选择开关置于10V挡．该同学测试结果如表1所示，在测试a、b间直流电压时，红表笔应接触________(填a或b)．根据测试结果，可判定故障是________．A．灯A短路B．灯B短路图9C．cd段断路D．df段断路(2)将开关断开，再选择欧姆挡测试，测量结果如表2所示，那么检查出的故障是()A．灯A断路B．灯B短路C．灯A、B都断路D．d、e间导线断路突破训练3用电压表检查如图10所示电路中的故障，测得Uad表1测试点电压示数a、b有示数b、c有示数c、d无示数d、f有示数表2测试点指针偏转情况c、dd、ee、f＝5.0V，Ucd＝0V，Ubc＝0V，Uab＝5.0V，则此故障可能是()A．L断路B．R断路C．R′断路D．S断路图10考点四两种U－I图线的比较与应用1．电源的伏安特性曲线是一条斜率为负值的直线，反映的是电源的特征：纵轴上的截距表示电动势，斜率的绝对值表示内阻．2．电阻的伏安特性曲线是一条过原点的直线，斜率表示电阻的大小．3．上述两个曲线在同一坐标系中的交点表示电源的工作状态．例4如图11所示为两电源的U－I图象，则下列说法正确的是()A．电源①的电动势和内阻均比电源②大B．当外接相同的电阻时，两电源的输出功率可能相等C．当外接同样的电阻时，两电源的效率可能相等图11D．不论外接多大的相同电阻，电源①的输出功率总比电源②的输出功率大用图象分析电源的输出功率和效率1.分析图象问题时，一定要明确图线的含义，即要确定两坐标轴表示的物理意义．2．对闭合电路的U－I图象，图线上每一点纵、横坐标的乘积为电源的输出功率；纯电阻电路的图线上每一点纵、横坐标的比值为此时外电路的电阻．突破训练4如图12所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图象；直线B为电源b的路端电压与电流的关系图象；直线C为一个电阻R的两端电压与电流的关系图象．如果将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么有()A．R接到a电源上，电源的效率较高图12B．R接到b电源上，电源的输出功率较大C．R接到a电源上，电源的输出功率较大，但电源效率较低D．R接到b电源上，电阻的发热功率和电源的效率都较高含有电容器电路的分析方法1．电路的简化：不分析电容器的充、放电过程时，把电容器所处的电路视为断路，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，与电容器串联的电阻视为等势体．电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压．3．在计算电容器的带电荷量变化时，如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过所连导线的电荷量等于初末状态电容器所带电荷量之差；如果变化前后极板带电的电性相反，那么通过所连导线的电荷量等于初末状态电容器所带电荷量之和．例5如图13所示的电路中，电源的电动势E＝6V，内阻r＝1Ω，电阻R1＝3Ω，R2＝6Ω，电容器的电容C＝3.6μF，二极管D具有单向导电性，开始时，开关S1闭合，S2断开．(1)合上S2，待电路稳定以后，求电容器上电荷量变化了多少？图13(2)合上S2，待电路稳定以后再断开S1，求断开S1后流过R1的电荷量是多少？突破训练5如图14所示的电路中，R1、R2、R3是定值电阻，R4是光敏电阻，其阻值随光照强度的增强而减小．当开关S闭合且没有光照射时，电容器C不带电．当用强光照射R4且电路稳定时，则与无光照射时比较()A．电容器C的上极板带正电B．电容器C的下极板带正电图14C．通过R4的电流变小，电源的路端电压增大D．通过R4的电流变大，电源提供的总功率变小高考题组1．(2012·上海单科·17)直流电路如图15所示，在滑动变阻器的滑片P向右移动时，电源的()A．总功率一定减小B．效率一定增大图15C．内部损耗功率一定减小D．输出功率一定先增大后减小2．(2011·北京理综·17)如图16所示电路，电源内阻不可忽略．开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中()A．电压表与