步步高・2015高三物理总复习(江苏专用)【配套课件】：第7章 恒定电流 第2课时 电路 闭合电路

第七章恒定电流第2课时电路闭合电路欧姆定律题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第2课时电路闭合电路欧姆定律题组答案1.B2.D3.B考点梳理答案大于小于正电荷负极正极内阻题组扣点串联并联电流I＝I1＝I2＝…＝InI＝I1＋I2＋…＋In电压U＝U1＋U2＋…＋UnU＝U1＝U2＝…＝Un电阻R＝R1＋R2＋…＋Rn1R＝1R1＋1R2＋…＋1Rn电压分配U1U2＝R1R2，UnU＝RnR电流分配I1I2＝R2R1，I1I＝RR1功率分配P1P2＝R1R2，PnP＝RnRP1P2＝R2R1，P1P＝RR1正比反比U外+U内E－Ir电源电动势短路电流内阻一、串、并联电路的特点二、电源的电动势和内阻三、闭合电路欧姆定律WqER+r题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第2课时电路闭合电路欧姆定律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．课堂探究题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第2课时电路闭合电路欧姆定律(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．课堂探究第2课时电路闭合电路欧姆定律题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟【例1】巨磁电阻(GMR)电流传感器可用来准确检测大容量远距离直流输电线路中的强电流，其原理利用了巨磁电阻效应．巨磁电阻效应是指某些磁性材料的电阻R在一定磁场作用下随磁感应强度B的增加而急剧减小的特性．如图2所示检测电路，设输电线路电流为I(不是GMR中的电流)，GMR为巨磁电阻，R1、R2为定值电阻，已知输电线路电流I在巨磁电阻GMR处产生的磁场的磁感应强度B的大小与I成正比，下列有关说法正确的是()A．如果I增大，电压表V1示数减小，电压表V2示数增大B．如果I增大，电流表A示数减小，电压表V1示数增大C．如果I减小，电压表V1示数增大，电压表V2示数增大D．如果I减小，电流表A示数减小，电压表V2示数减小B增大R减小I增大I增大电流表A示数增大，电压表V1示数减小，电压表V2示数增大结论×同理可判断：当I减小时选项D正确，选项C错误×课堂探究图2AD题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第2课时电路闭合电路欧姆定律利用程序法分析电路动态变化问题的一般步骤(1)明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的变化．(2)根据局部电路电阻的变化，确定电路的外电阻R外总如何变化．(3)根据闭合电路欧姆定律I总＝ER外总＋r，确定电路的总电流如何变化．(4)由U内＝I总r确定电源的内电压如何变化．(5)由U＝E－U内确定路端电压如何变化．(6)确定支路两端的电压及通过各支路的电流如何变化．课堂探究题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第2课时电路闭合电路欧姆定律【突破训练1】在如图3所示电路中，当滑动变阻器R3的滑片P向b端移动时()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B课堂探究图3题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第2课时电路闭合电路欧姆定律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)纯电阻电路中输出功率随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．课堂探究题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第2课时电路闭合电路欧姆定律④当P出Pm时，每个输出功率对应两个外电阻R1和R2，且R1R2＝r2．⑤P出与R的关系如图4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%．课堂探究图4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．第2课时电路闭合电路欧姆定律题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟【例2】如图5所示，已知电源电动势E＝5V，内阻r＝2Ω，定值电阻R1＝0．5Ω，滑动变阻器R2的阻值范围为0～10Ω．求：(1)当滑动变阻器R2的阻值为多大时，电阻R1消耗的功率最大？最大功率是多少？(2)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？最大功率是多少？(3)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？最大功率是多少？解析(1)定值电阻R1消耗的电功率为P1＝I2R1＝E2R1R1＋R2＋r2，可见当滑动变阻器的阻值R2＝0时，R1消耗的功率最大，最大功率为P1m＝E2R1R1＋r2＝2W．(2)将定值电阻R1看做电源内阻的一部分，则电源的等效内阻r′＝R1＋r＝2．5Ω，故当滑动变阻器的阻值R2＝r′＝2．5Ω时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率为P2m＝E24r′＝2．5W．课堂探究图5第2课时电路闭合电路欧姆定律题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟图5(3)由电源的输出功率与外电阻的关系可知，当R1＋R2＝r，即R2＝r－R1＝(2－0．5)Ω＝1．5Ω时，电源有最大输出功率，最大功率为P出m＝E24r＝3．125W．课堂探究【例2】如图5所示，已知电源电动势E＝5V，内阻r＝2Ω，定值电阻R1＝0．5Ω，滑动变阻器R2的阻值范围为0～10Ω．求：(1)当滑动变阻器R2的阻值为多大时，电阻R1消耗的功率最大？最大功率是多少？(2)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？最大功率是多少？(3)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？最大功率是多少？题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第2课时电路闭合电路欧姆定律对闭合电路功率的两点新认识(1)闭合电路是一个能量转化系统，电源将其他形式的能转化为电能．内、外电路将电能转化为其他形式的能，EI＝P内＋P外就是能量守恒定律在闭合电路中的体现．(2)外电阻的阻值向接近内阻的阻值方向变化时，电源的输出功率变大．课堂探究第2课时电路闭合电路欧姆定律题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟【突破训练2】如图6所示电路中，R为一滑动变阻器，P为滑片，若将滑片向下滑动，则在滑动过程中，下列判断错误的是()A．电源内电路消耗功率一定逐渐增大B．灯泡L2一定逐渐变暗C．电源效率一定逐渐减小D．R上消耗功率一定逐渐变小解析滑动变阻器滑片P向下滑动，R↓→R并↓→R外↓，由闭合电路欧姆定律I＝Er＋R外推得I↑，由电源内电路消耗功率P内＝I2r可得P内↑，A正确U外↓＝E－I↑r，U1↑＝(I↑－IL1↓)R1，UL2↓＝U外↓－U1↑，PL2↓＝U2L2↓RL2，故灯泡L2变暗，B正确课堂探究图6第2课时电路闭合电路欧姆定律题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟【突破训练2】如图6所示电路中，R为一滑动变阻器，P为滑片，若将滑片向下滑动，则在滑动过程中，下列判断错误的是()A．电源内电路消耗功率一定逐渐增大B．灯泡L2一定逐渐变暗C．电源效率一定逐渐减小D．R上消耗功率一定逐渐变小电源效率η↓＝I2R外I2R外＋r＝R外R外＋r＝11＋rR外↓，故C正确.R上消耗的功率PR＝U2L2↓R↓，PR增大还是减小不确定，故D错.×D课堂探究图6题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第2课时电路闭合电路欧姆定律1．故障特点(1)断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零．(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．考点三电路故障问题的分析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，表示该处断路，当测量值很小或为零时，表示该处短路．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．课堂探究第2课时电路闭合电路欧姆定律题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟【例3】如图7是某同学连接的实验实物图，开关闭合后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C．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aDBD课堂探究图7表2测试点指针偏转情况c、dd、ee、f题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第2课时电路闭合电路欧姆定律【突破训练3】如图8所示电路中，开关闭合稳定后，某时刻理想电压表和电流表的读数都突然增大，造成这一现象的原因是电阻元件发生短路或断路故障，则可能出现了下列哪种故障()图8A．R3断路B．R1短路C．R2断路D．R3短路D课堂探究题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第2课时电路闭合电路欧姆定律考点四电源U－I图象与电阻U－I图象的比较物理意义图象上的特征电源U－I图象电阻U－I图象图形图象表述的物理量变化关系电源的路端电压随电路电流的变化关系电阻两端电压随电阻中的电流的变化关系图线与坐标轴交点与纵轴交点表示电源电动势E，与横轴交点表示短路电流Er过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零图线上每一点坐标的乘积UI表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率图线上每一点对应的U、I比值表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同每一点对应的比值均等大，表示此电阻的大小图线斜率的绝对值大小内电阻r电阻大小课堂探究第2课时电路闭合电路欧姆定律题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟【例4】在如图9所示的U－I图象中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻R的U－I图线．用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路，由图象可知()A．电源的电动势为3V，内阻为0．5ΩB．电阻R的阻值为1ΩC．电源的输出功率为4WD．电源的效率为50%由图线Ⅰ可知，电源的电动势为3V，内阻为r＝EI短＝0．5Ω，A选项正确.由图线Ⅱ可知，电阻R的阻值为1Ω，B选项正确.该电源与电阻R直接相连组成的闭合电路的电流为I＝Er＋R＝2A，路端电压U＝IR＝2V(可由题图读出)，电源的输出功率为P＝UI＝4W，C选项正确.电源的效率为η＝UIEI×100%≈66．7%，选项D错误.×ABC课堂探究图9题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第2课时电路闭合电路欧姆定律【突破训练4】如图10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