高三物理第一轮复习闭合电路的欧姆定律学案新人教版

《高三物理第一轮复习闭合电路的欧姆定律学案新人教版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三物理第一轮复习闭合电路的欧姆定律学案新人教版（24页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、第二课时闭合电路的欧姆定律 第一关：基础关展望高考基 础 知 识一、电动势知识讲解（1）非静电力：从低电势处指向高电势处的某种力称为非静电力.说明：非静电力的种类很多，例如，化学电源中的化学力、发电机内由于电磁感应而产生的电磁力.（2）电动势定义：非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功跟被移送的电荷量的比值叫电源的电动势.公式：E=.单位：伏特，用“V”表示.物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小，在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功.二、闭合电路的欧姆定律知识讲解1.闭合电路欧姆定律文字表达：闭合电路中的电流跟电源电动势成正比，跟内、外电路中的

2、电阻之和成反比.数学表达式：I=公式中R表示外电路的总电阻，E表示电源电动势，r是电源内阻.2.闭合电路的路端电压随电流变化的规律（1） 路端电压：电路两端的电压，即电源输出电压U外=E-IrRIIrU，Umax=E(Imin=0,断路）RIIrU,Umin=0(Imax=,短路）（2） 路端电压与电流的关系，即U-I图线因为U=E-Ir,故U随I的增大而减小，它们的关系曲线如图所示.直线斜率的绝对值表示电源内阻r,纵轴的截距为电源的电动势E，横轴的截距为短路电流.U随I变化的本质原因是电源有内阻.图线上每一点坐标的乘积为电源在此时的输出功率.活学活用如图所示，变阻器R2的最大值为10 ，电阻

3、R3=5 ，电源内阻为1.当开关S闭合时，变阻器的滑片在中点的位置.当电源的总功率为16 W,输出功率为12 W，此时R1正常工作.求：（1） 电灯R1的阻值是多少？（2） 当S断开时，要使电灯正常发光，应使变阻器的使用电阻改变多少？解析：（1） 在内电路上消耗的功率Pr=P总-P=I2r所以I= = A=2 A;在外电路上的功率P=UI,所以U= = V=6 V,通过R3的电流I3= = A=1.2 A,通过R1的电流I1=I-I3=2 A-1.2 A=0.8 A,又U=,代入数据，解得R1=2.5 .（2） 由欧姆定律得电源电动势E=U+2r=8 V,灯R1正常发光时的电压U1=I1R1=

4、0.82.5 V=2 V.当S断开时，要使R1正常发光，必须使R1两端电压为2 V，通过的电流I1=0.8 A，内电路电压Ur=Ir= I1r=0.81 V=0.8V,R2两端电压U2=E-U1-Ur=(8-2-0.8) V=5.2 V,所以R2= = =6.5 .故S断开后，要使灯正常发光，需使R2由5 调至6.5 .即电阻应增加1.5 .答案：（1）2.5 (2)增加1.5 第二关：技法关解读高考解 题 技 法一、电源的最大输出功率和用电器获得最大功率的分析方法技法讲解1.电源的输出功率:P出=UI= =由上式可以看出:(1)当R=r时，电源的输出功率最大，Pm=，此时电源效率=50%.(

5、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.(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.(5)P外与R的关系如图所示.2.对用电器获得最大功率的分析通常用等效电源法，如当用电器还与其他电路串联时，利用电路的等效性，可以将其他串联电路的电阻R其与电源的内阻r之和看作新的电源内阻，再利用前面的方法分析.典例剖析例1如图所示，R1为定值电阻，R2为可变电阻，E为电源电动势，r为电源内电阻，以下说法中正确的是()A当R2R1+r时，R2上获得最大功率B当R1R2+r时，R1上获得最大功率C当R20时，R1上获得最大功率

6、D当R20时，电源的输出功率最大解析：解答该题通常用等效电源法.解题时应根据需要选用不同的等效方式在讨论R2的电功率时，可将R1视为电源内阻的一部分，即将原电路等效为外电阻R2与电动势为E、内阻为(R1+r)的电源(等效电源)连成的闭合电路(如图1)，R2的电功率是等效电源的输出功率显然当R2R1+r时，R2获得电功率最大，选项A正确在讨论R1的电功率时，可将R2视为电源内阻的一部分，即将原电路等效为外电阻R1与电动势为E、内阻为(R2+r)的电源(等效电源)连成的闭合电路(如图2)，R1的电功率即等效电源的输出功率当R20时，等效电源内阻最小(等于r)，R1获得的电功率最大；故选项B错误，选

7、项C正确，在讨论电源的输出功率时，(R1+R2)为外电阻，内电阻r恒定，由于题目没有给出R1和r的具体数值，所以当R20时，电源输出功率并不一定最大，故选项D错误.综上所述，该题的正确答案是AC.答案：AC二、含有电容器的电路分析方法技法讲解电容器是一个储存电能的元件，在直流电路中，当电容器充、放电时，电路有充电、放电电流，一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大(只考虑电容器是理想不漏电的情况)的元件，在电容器处电路可看作是断路，简化电路时可去掉它，简化后若要求电容器所带电荷量时，可在相应的位置补上，分析和计算含有电容器的直流电路时，关键是准确地判断和求出电容器两端的电压，

8、其具体方法是：1.确定电容器和哪个电阻并联，该电阻两端电压即为电容器两端电压.2.当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时，此电路两端电压即为电容器两端电压，而与电容器串联的电阻看成导线.3.对于较复杂电路，需要将电容器两端的电势与基准点的电势比较后才能确定电容器两端的电压.典例剖析例2如图所示,电容器C1=6 F,C2=3 F,电阻R1=6 ,R2=3 .当电键S断开时,A,B两点间的电压UAB等于多少?当S闭合时,电容器C1的电荷量改变了多少?(已知电压U=18 V)解析：在电路中电容器C1、C2的作用是断路,当电键S断开时,电路中无电流,B、C等电势,A、D等电势,因此UAB=UAC=

9、UDB=18 V.当S断开时,电容器C1所带电荷量为Q1=C1UAC=C1UDC=610-618 C=1.0810-4 C.当S闭合时，电路R1、R2导通，电容C1两端的电压即电阻R1两端的电压.由串联电路的电压分配关系得UAC= U=18 V=12 V此时电容器C1所带电荷量为Q1=C1UAC=610-612 C=0.7210-4 C.电容器C1所带电荷量的变化量为Q=Q1-Q1=-3.610-5 C负号表示减少答案：UAB=18 V减少3.610-5 C三、电路故障的分析方法技法讲解1.故障的特点(1)断路的特点：电路中发生断路，表现为电源电压不为零而电流为零；若外电路中某两点之间的电压不

10、为零，则这两点间有断点，而这两点与电源连结部分无断点.(2)短路的特点：电路中发生短路，表现为有电流通过电路而电压为零.2.故障的分析方法(1)仪器检测法断点故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压时，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中有断点.短路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压时，再逐段与电路并联；若电压表示数为零时，该电路被短路，若电压表示数不为零，则该电路不被短路或不完全被短路.用电压表测量，若理想电压表示数为电源电动势，可判断电路故障为断路；若电压表示数不为零，则电压表两端至电源部分电路无断点且与电压表并联的电路没被短路；若电压表示数为零，则电压表两端至电源的部分

11、电路可能有断点，或者是与电压表并联的部分电路被短路.(2)假设法：已知电路发生某种故障，寻求故障发生在何处时，可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故障，运用欧姆定律进行正向推理，推理结果若与题述物理现象不符合，则故障不是发生在这部分电路；若推理结果与题述物理现象符合，则故障可能发生在这部分电路；直到找到可能发生的全部故障为止.典例剖析例3如图所示的电路中,电源电动势为6 V,当开关S接通后,灯泡L1和L2都不亮,用电压表测得各部分电压是Uab=6 V,Uad=0,Ucd=6 V,由此可判定（）A. L1和L2的灯丝都烧断了B. L1的灯丝烧断了C. L2的灯丝烧断了D.变阻器

12、R断路解析：由题目给出的条件可知,电路中有的地方有电压,说明电源是有电压的.由Uab=6 V和Uad=0可知外电路上bcd段有断点;由Ucd=6 V可知外电路上cL2d段有断点,即L2烧断,而且除L2外,灯L1和变阻器R都没有与L2同时断开,否则也不存在Ucd=6 V.这种情况下,Uad=0是情理之中的.故而C选项正确.答案：C第三关：训练关笑对高考随 堂 训 练1.下列关于电源电动势的说法电动势是用来比较电源将其他形式的能转化为电能本领大小的物理量外电路断开时的路端电压等于电源的电动势用内阻较大的电压表直接测量电源正负之间的电压值约等于电源的电动势外电路的总电阻越小,则路端电压越接近电源的电

13、动势以上说法正确的是()A.B.C.D.只有解析：电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量.正确,由E=U+Ir知,当外电路断开时,I=0,E=U,正确.由于电压表电阻很大,I很小,则UE.正确.外电路的总电阻越小,路端电压越小,错.正确选项为B.答案：B2.如图所示电路中，闭合电键，灯L1、L2正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯L1变亮，灯L2变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是（）.断路 .断路.短路 .短路解析：等效电路如下图所示，若R1断路，总电阻变大，总电流变小，内电压变小，外电压变大，L2变暗，电流表读数变小，L1变亮，故A正确.若R2断路，总电阻变

14、大，进一步得出L1变暗，L2变亮，故B错误.若R3短路，总电阻变小，电流变大，内电压变大，外电压变小，L1变亮，L2变暗，但电流表示数等于I总-I2变大，故C错误.若R4短路，情形与R3短路相似.D错误，故本题只有A正确.（本题也可用“串反并同”快速求解）答案：A.如图所示，直线为某一直流电源的总功率总 随电流变化的图线，抛物线为同一直流电源内部热功率 随电流变化的图线若、对应的横坐标，那么线段表示的功率及对应的外电阻是 （ ）.、 .、.、 .、解析：两图线在C点相交，表明电源总功率与内部热功率相等，意味着电源短路.所以r= =1 ，电源电动势E=Ir=3 V，因AB对应的电流I=2 A，根

15、据闭合电路欧姆定律可得R+r= =1.5 ，所以R=（1.5-1)=0.5 ，其功率P=I2R=220.5 W=2W.答案：A.演示位移传感器的工作原理如图所示，物体在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属杆，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小假设电压表是理想的，则下列说法正确的是（ ）A.物体M运动时，电源内的电流会发生变化B.物体M不动时，电压表的示数不会发生变化C.物体M不动时，电路中没有电流D.物体M不动时，电压表没有示数解析：电压表测量的电压是滑动变阻器左部分电压，随着M点的移动，电压表示数也发生变化，物体M不动时，电压表示数不发生变化，故应选B.因电压表为理想电表,电路总电阻不

16、变，故电流不变，所以A、C错.答案：B5.温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的.如图甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势E=9.0 V,内电阻不计；G为灵敏电流表，其内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示，闭合开关S，当R的温度等于20 时，电流表示数I1=2 mA；当电流表的示数I2=3.6 mA时，热敏电阻的温度是()A.60 B.80 C.100 D.120 解析：由图乙可知，当R的温度等于20 时，热敏电阻R1=4 k，根据闭合电路欧姆定律可得I1=E/(R1+Rg)，解得Rg=0.5 k；当电流表示数

17、I2=3.6 mA时，由I2=E/（R2+Rg)解得此时热敏电阻R2=2 k，由图乙可知热敏电阻的温度为120 ，正确选项是D.答案：D课时作业三十五闭合电路的欧姆定律1.如图所示的电路中,电池的电动势为E,内阻为r,电路中的电阻R1,R2和R3的阻值都相同.在电键S处于闭合状态下,若将电键S1由位置1切换到位置2,则（）A.电压表的示数变大B.电池内部消耗的功率变大C.电阻R2两端的电压变大D.电池的效率变大解析：本题考查电路的动态分析,与一般的题目不同的是由于题目中各电阻均已知,所以可通过计算求解.设R1=R2=R3=R,开关S1在位置1时,电路的总电阻为(R+r),当切换到2位置时,电路

18、的总电阻为(R+r),所以总电阻变小,总电流增大,路端电压U=E-Ir将变小,A项错误.电源内耗功率P=I2r将变大,B项正确;当开关位于1时,R2两端的电压为U2=R=,开关位于2时，R2的电压为U2=R=,所以R2的电压变小，C选项错误；电源的效率为= = =1-,开关位于2时，R外变小，变大，所以电源效率比开关位于1时变小，D项错误.答案：B2.如图（1）所示，电压表V1、V2串联接入电路中时，示数分别为6 V和4 V，当只有电压表V2接入电路中时，如图（2）所示，示数为9 V，电源的电动势为()A.9.8 VB.10 VC.10.8 VD.11.2 V解析:根据闭合电路欧姆定律，电源两

19、端的路端电压：U=E-Ir得：10=E-r,9=E-r，可知C选项正确.答案:C3.用电压表检查如图所示的电路中的故障，测量Uad=5.0 V,Uab=0,Ubc=5.0 V,Ucd=0，则电路故障可能是()A.滑动变阻器R1断路B.电容器C被击穿C.电阻R2断路D.电感线圈L断路解析:判断电路故障的最常用的一种方法是使用电压表，电压表在使用时“只要电压表的正负接线柱能与电源的正负极接通，同时与电压表并联的部分电路没有短路现象发生时，电压表就会有示数”.由题意Uad=Ubc=5.0 V可知ab、cd间为通路，AC错误；若电容器C被击穿，则bc两点间电压将为零，B错误；故正确答案为D.答案:D4

20、.如图所示，滑动变阻器的滑片P向A端滑动，则()A.电源总功率增大B.灯泡L1变亮C.灯泡L2变暗D.灯泡L3变亮解析:等效电路如图.P向A端滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，电路总电阻R减小，即L1、L2变亮，L3变暗，总功率变大，故A、B正确.答案:AB5.如图所示，电阻R1=20 ，电动机线圈电阻R2=10 .当开关S断开时.电流表的示数为0.5 A；当开关S闭合后，电动机转起来，电路两端电压不变.电流表显示的电流I或电路消耗的电功率P应是()A.I=1.5 AB.I1.5 AC.P=15 WD.P15 W解析:开关S断开时，电流表示数为0.5 A，则U=I1R1=10 V;合上S

21、后，电动机接入电路，因电动机为非纯电阻用电器，故I2=1 A,电路总功率P总=UI总=U（I1+I2）10（1+0.5） W=15 W.则A、B均错.D项对.答案:D6.图为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计.不称物体时，滑片P在A端，滑动变阻器接入电路的有效电阻最大，电流较小；称重物时，在压力作用下使滑片P下滑，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大.这样把电流对应的重力值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的重力值.若滑动变阻器上A、B间距离为L，最大阻值等于定值电阻阻值R0，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k，则所称重物的重力G与电流的大小I的关系为()A.G=2kL-B.G

22、=kLC.G= +kLD.G=kIL解析:由于滑片P的移动，所以接入电路的电阻随重物的增加而减小，设所称重物的重力为G时，弹簧压缩x(AP=x)，则电路中的总电阻为R0+ R0，由欧姆定律可得E=I（R0+ R0)，由胡克定律得G=kx由两式解得G=2kL-，故选项A正确.答案:A7.在如图所示的电路中,开关S1、S2、S3、S4均闭合，C是极板水平放置的平行板电容器，板间悬浮着一油滴P.断开哪一个开关后P会向下运动（)A.S1B.S2C.S3D.S4解析:四个开关均闭合时，油滴悬浮于平行板电容器的极板间，油滴所受合外力为零，说明油滴除受重力外必受电场力的作用，且大小与重力相等，方向与重力相反

23、.若断开某个开关后，油滴向下运动，必是电场力减小，电容器极板间电压减小所致.从电路连接形式可看出，电阻R1、R2并联后与电容器C串联.故电容器C实质上是并联在电阻R3两端.因R1、R2的电阻相对于电容器而言可忽略，断开S1不会使电容器两板间的电压发生变化；断开S4，电容器两板间的电压保持不变；断开S2，因电源内阻远小于电容器的电阻，电容器两板间电压反而会升高；只有断开S3时，电容器通过R3放电，使电容器两板间的电压降低，P才会向下运动.答案:C8.如图所示的电路中，电源电动势为E，电源内阻为r，串联的固定电阻为R2，滑动变阻器的总电阻是R1，电阻大小关系为R1=R2=r，则在滑动触头a端移到b

24、端的过程中，下列描述正确的是()A.电路的总电流先减小后增大B.电路的路端电压先增大后减小C.电源的输出功率先增大后减小D.滑动变阻器R1上消耗的功率先减小后增大解析:当滑动触头从a滑到b的过程中，R1接入电路的电阻（实际上是RaP与RbP的并联电阻）先增大后减小，所以电路中的电流I先减小后增大，路端电压先增大后减小，A、B项均正确；因为R外总大于r，由电源的输出功率P随R外变化的图象知，电源的输出功率先减小后增大，C项错误；将R2+r2视为电源内阻，则外电阻先增大后减小，且总小于电源内阻，故R1消耗的功率先增大后减小，D错误.答案:AB9.图中图线表示某电池组的输出电压-电流关系，图线表示其

25、输出功率-电流关系.该电池组的内阻为_.当电池组的输出功率为120 W时，电池组的输出电压是V_.解析:图线为路端电压和电流的关系，其直线的斜率即为电源的内阻，即r=5 ；由图线可以看出当输出功率为120 W时其电流为4 A，由P=UI知U=P/I=30 V.答案:5 3010.如图所示，电源电动势E=4.0 V，电源内电阻r=0.50 ，电阻器R2=18 ，安培表A1的读数为0.50 A,安培表A2的读数为0.30 A，伏特表V的读数为3.0 V，求：R1、R3、R4的阻值各多大？（不计各电表内阻的影响）解析:先把题图所示电路中的安培表短路、伏特表断路，根据节点跨接法画出图甲所示的简化电路结

26、构，再把各电表填到其对应的位置改画成图乙所示的电路图.由图甲可以看出R3和R4串联后再和R1、R2并联接在电源两端.由图乙可以看出安培表A1示数为通过R2上的电流I2和通过R3上的电流I3之和；安培表A2量的是通过R3、R4上的电流（I3=I4）；伏特表量的是R3两端的电压.由欧姆定律得R3= =10 ，通过R2上的电流I2=0.50 A-0.30 A=0.20 A，电源的端电压U=U1=U2=I2R2=0.2018 V=3.6 V由闭合电路的欧姆定律E=U+Ir电路的总电流I= = A=0.80 AR1上的电流为I1=I-(I2+I3)=0.30 AR1= =12 R4两端的电压U4=U-U

27、3=3.6 V-3.0 V=0.60 VR4= = =2.0 解得R1、R3、R4的阻值分别为12 ,10 和2.0 .答案:12 10 2.0 11.如图所示的电路中，电源的电动势E=3.0 V,内阻r=1.0 ;电阻R1=10 ，R2=10 ，R3=30 ，R4=35 ；电容器的电容C=100 F.电容器原来不带电.求接通电键S后流过R4的总电荷量.解析:由电阻的串并联公式，得闭合电路的总电阻为R=z +r由欧姆定律得，通过电源的电流I=电源的路端电压U=E-Ir电阻R3两端的电压U= 3U通过R4的总电荷量就是电容器的电荷量Q=CU由以上各式并代入数据解得Q=2.010-4 C答案:2.

28、010-4 C12.如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离d=40 cm.电源电动势E=24 V,内电阻r=1 ,电阻R=15 .闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0=4 m/s竖直向上射入板间.若小球带电量为q=110-2 C，质量为m=210-2 kg，不考虑空气阻力.那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达A板？此时，电源的输出功率是多大？（取g=10 m/s2)解析:(1)小球进入板间后，受重力和电场力的作用，且到A板时速度为零.设两极间电压为UAB，由动能定理得-mgd-qUAB=0-mv所以滑动变阻器两端电压U滑=UAB=8 V.设通过滑动变阻器的电流为I，由欧姆定律得I= =1 A滑动变阻器接入电路的电阻R滑= =8 .（2）电源的输出功率P出=I2（R+R滑）=23 W.答案：（1）8 （2）23 W