【全优课堂】2016高考物理总复习第8章第3课时闭合电路欧姆定律课件

第3课时闭合电路欧姆定律【导学目标】1.理解闭合电路欧姆定律的内容，并能进行电路动态分析及电路的相关计算.2.能利用UI图象进行分析并计算．一、电源的电动势[基础导引]关于电源的电动势，判断下面说法的正误：(1)电源的电动势就是接在电源两极间的电压表测得的电压()(2)同一电源接入不同的电路，电动势就会发生变化()(3)电源的电动势是表示电源把其他形式的能转化为电势能的本领大小的物理量()(4)在闭合电路中，当外电阻变大时，路端电压增大，电源的电动势也增大()【答案】(1)×(2)×(3)√(4)×【解析】电动势和电压是不同的概念，(1)错．电动势是电源本身的性质，与所在电路无关，(2)、(4)错，(3)正确．[知识梳理]1．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＝________，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．4．电动势是______量，需注意电动势不是电压．其他形式电势能Wq把其他形式的能转化成电势能标【答案】思考：电动势和电势差有什么区别与联系？电势差U电动势E物理意义电场力做功，电势能转化为其他形式能非静电力做功，其他形式能转化为电势能定义式U＝Wq，W为电场力做的功E＝Wq，W为非静电力做的功单位伏特(V)伏特(V)联系电动势等于电源未接入电路时两极间的电势差二、闭合电路欧姆定律[基础导引]如图1所示电路中，电源的电动势E＝9V，内阻r＝3Ω，R＝15Ω.下列说法中正确的是()A．当S断开时，UAC＝9VB．当S闭合时，UAC＝9VC．当S闭合时，UAB＝7.5V，UBC＝0D．当S断开时，UAB＝0，UBC＝0【答案】AC图1[知识梳理]闭合电路欧姆定律(1)内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成________，跟内、外电路的电阻之和成________．(3)路端电压与外电阻的关系①负载R增大→I减小→U内________→U外________外电路断路时(R＝∞)，I＝0，U外＝E.②负载R减小→I增大→U内________→U外________外电路短路时(R＝0)，I＝________，U内＝E.(2)公式I＝只适用于纯电阻电路E＝适用于任何电路正比反比ER＋rU外＋U内减小增大增大减小Er(4)U－I关系图：由U＝E－Ir可知，路端电压随着电路中电流的增大而________；U－I关系图线如图2所示．图2①当电路断路即I＝0时，纵坐标的截距为____________．②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________．减小电动势E短路电流I短内阻r思考：对于UI图线中纵坐标(U)不从零开始的情况，直线斜率的意义是否变化？【答案】不变．斜率的绝对值仍表示电源内阻．【考点解读】电路的动态分析是电学的常考点之一，几乎每年都有该类试题出现．该类试题能考查考生对闭合电路欧姆定律的理解，电路的结构分析及对串并联特点的应用能力，兼顾考查学生的逻辑推理能力．考点一电路的动态分析【典例剖析】例1(2015·普宁模拟)如图3所示，R是光敏电阻，当它受到的光照强度增大时，则()A．灯泡L变暗B．光敏电阻R上的电压增大C．电压表V的读数增大D．电容器C的带电量增大图3解析由变阻器R0的滑动端向下滑动可知R0连入电路的有效电阻减小，则R总减小，由I＝ER总＋r可知I增大，由U内＝Ir可知U内增大，由E＝U内＋U外可知U外减小，故电压表示数减小．由U1＝IR1可知U1增大，由U外＝U1＋U2可知U2减小，由I2＝U2R2可知电流表示数变小，故A正确．答案A方法提炼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．“并同串反”规律，所谓“并同”，即某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，反之则减小．所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大．跟踪训练1在如图4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D．A灯变亮、B灯变暗、C灯变亮【答案】D图4【解析】滑片P向下移动，变阻器电阻减小，外电路总电阻减小，根据I＝ER＋r知，电路电流增大，灯A两端电压UA增大而变亮，根据U＝E－Ir，路端电压变小，U＝UA＋UB，所以UB减小，灯B电阻不变，所以灯B电流IB减小，灯B变暗．干路电流I＝IB＋IC，因为I增大、IB减小，所以IC增大，灯C应变亮，选项D是正确的．考点二电路中的有关功率及效率【考点解读】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．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R1·R2＝r2.⑤P出与R的关系如图5所示．图54．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(1)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．(2)对于内、外电路上的固定电阻，其消耗的功率根据P＝I2R来判断，与输出功率大小的判断方法不同．例2(2015·海南模拟)如图6，电动势为E、内阻为r的电池与定值电阻R0、滑动变阻器R串联，已知R0＝r，滑动变阻器的最大阻值是2r.当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时，下列说法中正确的是()A．电路中的电流变大B．电源的输出功率先变大后变小C．滑动变阻器消耗的功率变小D．定值电阻R0上消耗的功率先变大后变小解析当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时，外电路电阻减小，电路中的电流变大，电源的输出功率变大，选项A正确B错误；把定值电阻R0看成电源内阻，当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时，滑动变阻器消耗的功率变小，定值电阻R0上消耗的功率变大，选项C正确D错误．答案AC方法提炼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．跟踪训练2如图7中电源的电动势为6V，内阻为1Ω，R1为2Ω，R2全阻值为3Ω，下列说法错误的是()图7A．当R2为1Ω时，R1消耗的功率最大B．通过改变R2的阻值，路端电压的最大值为5V，最小值为4VC．R2的阻值越小，R1消耗的功率越大D．当R2的阻值为3Ω时，R2消耗的功率最大【答案】A【解析】R1为定值电阻，只有当通过R1的电流最大时，其消耗的功率才最大，因此当R2＝0时，R1消耗的功率最大，A错，C对；由闭合电路欧姆定律得路端电压U＝R1＋R2R1＋R2＋rE，代入数据计算知B是对的；将定值电阻R1当作电源内阻的一部分，即把R1和电源等效成一个新的电源，其内阻为R1＋r.则当R2＝R1＋r＝3Ω时，电源对R2的输出功率最大，即R2消耗的功率最大，D是对的．【考点解读】两种图线的比较：考点三涉及U－I图象的功率计算物理意义图象上的特征电源U­I图象电阻U－I图象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的电流随电阻两端电压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，与横轴交点表示电源短路电流Er过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零物理意义图象上的特征电源U­I图象电阻U－I图象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UI的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的斜率内电阻r的相反数－r表示电阻大小【典例剖析】例3如图8所示，图中直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图象，图中曲线②表示该电源的输出功率与电流的关系图象，则下列说法正确的是()图8A．电源的电动势为50VB．电源的内阻为253ΩC．电流为2.5A时，外电路的电阻为20ΩD．输出功率为120W时，输出电压是30V解析电源的输出电压和电流的关系为：U＝E－Ir，显然直线①斜率的绝对值等于r，纵轴的截距为电源的电动势，从题图中看出截距为50V，斜率的大小等于r＝50－206－0Ω＝5Ω，A正确，B错误；当电流为I1＝2.5A时，由回路中电流I1＝Er＋R外，解得外电路的电阻R外＝15Ω，C错误；当输出功率为120W时，由题图中P－I关系图线中看出对应干路电流为4A，再从U－I图线中读取对应的输出电压为30V，D正确．答案AD方法提炼在解决此类图象问题时：(1)要明确纵横坐标的物理意义；(2)要明确图象的截距、斜率，包围面积的物理意义；(3)根据物理规律写出反映纵横坐标物理量的关系式；(4)充分挖掘图象所隐含的条件．跟踪训练3用标有“6V3W”的灯泡L1，“6V6W”的灯泡L2与理想电压表和理想电流表连接成如图9甲所示的实验电路，其中电源电动势E＝9V．图9乙是通过两个灯泡的电流随两端电压变化的曲线．当其中一个灯泡正常发光时()图9A．电流表的示数为1AB．电压表的示数约为6VC．电路输出功率为4WD．电源内阻为2Ω【答案】CD【解析】两个灯泡串联，所以电流相等．L1的额定电流为I1＝P1U1＝0.5A，L2的额定电流为I2＝P2U2＝1A，所以只有L1正常发光，电路中电流为0.5A，A项错误；从题图乙中可以看出，电流为0.5A时，两灯的电压分别为6V和2V，由串联分压原理知，L1两端电压为6V，L2两端电压为2V，电压表示数为2V，B项错误；电路中输出功率为P＝UI＝(2＋6)×0.5W＝4W，C项正确；电源内阻r＝E－UI＝2Ω，D项正确．例4如图10所示的电路中，R1、R2、R3是固定电阻，R4是光敏电阻，其阻值随光照的强度增强而减小．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()22.含电容器电路的分析方法图10A．电容器C的上极板带正电B．电容器C的下极板带正电C．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答案B解析无光照射时，C不带电，说明R1R2＝R3R4.当有光照射时，R4阻值减小，则R4分压减小，C上板电势低于下板电势，下板带正电．由于R4减小，回路中总电流变大，通过R1、R2电流变小，通过R4的电流变大，P电源＝EI应变大．B正确．方法提炼含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处补上．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，但电容器两端可能出现电势差．3．电压变化带来的电容器的变化：电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电．若电容器两端电压升高，电容器将充电；若电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电．4．含电容器电路的处理方法：如果电容器与电源并联，且电路中有电流通过，则电容器两端的电压不是电源电动势E，