（天津专用）2020届高考物理一轮复习 基础课22 闭合电路欧姆定律及其应用课件 新人教版

基础课22闭合电路欧姆定律及其应用-2-知识点一知识点二知识点三电阻的串联、并联比较项串联电路并联电路电路图电压U=U1+U2+U3U=U1=U2=U3电流I=I1=I2=I3I=I1+I2+I3总电阻R总=R1+R2+R31R总=1R1+1R2+1R3-3-知识点一知识点二知识点三电动势和内阻1.电动势(1)定义:电源在内部移动电荷过程中,非静电力对电荷做的功与移动电荷的的比值。(2)定义式:,单位为V。(3)大小:电动势在数值上等于在电源内部把1C正电荷从负极移送到正极所做的功。2.内阻电源内部导体的电阻。电荷量E=𝑊𝑞非静电力-4-知识点一知识点二知识点三闭合电路的欧姆定律1.闭合电路的欧姆定律(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=(只适用于纯电阻电路);②E=(适用于所有电路)。正比反比𝐸𝑅+𝑟U外+Ir-5-知识点一知识点二知识点三2.路端电压跟电流的关系(1)关系式:U=。(2)用图像表示如图所示,其中纵轴截距为,横轴截距为,斜率的绝对值为。3.电路的功率和效率(1)电源的功率P总=。(2)电源内部损耗功率P内=。(3)电源的输出功率P出=。(4)电源的效率η=P出P总×100%=UE×100%。E-Ir电动势短路电流电源的内阻EII2rUI-6-考点一考点二考点三考点四电路的动态分析(师生共研)1.电路的动态变化断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻增大或减小会导致电路电压、电流、功率等的变化。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。-7-考点一考点二考点三考点四(2)“串反并同”结论法①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。②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。即:U串↓I串↓P串↓←R↑→U并↑I并↑P并↑-8-考点一考点二考点三考点四(3)极限法对于因滑动变阻器的滑片滑动引起电路变化的问题,可分析将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端情况,此时还要注意滑片移动引起的电路变化是否单调变化,滑片移动过程中是否有极值情况出现。(4)特殊值法对于某些电路问题,可以代入特殊值进行判定,从而得出结论。-9-考点一考点二考点三考点四例题(多选)如图所示,四个电表均为理想电表,当滑动变阻器的滑片P向左端移动时,下列说法正确的是()A.电压表V1的读数减小,电流表A1的读数增大B.电压表V1的读数增大,电流表A1的读数减小C.电压表V2的读数减小,电流表A2的读数增大D.电压表V2的读数增大,电流表A2的读数减小思维点拨画出等效电路。答案解析解析关闭当滑动变阻器的滑片P向左端移动时,滑动变阻器接入电路的电阻增大,电路中的总电阻增大,由闭合电路欧姆定律可知,干路中的电流减小,电源内阻及R1分的电压减小,电压表V1的读数增大,电流表A1的读数减小,A错误,B正确;由于电压表V1的读数增大,由部分电路欧姆定律可得通过R3的电流增大,则电流表A2的读数增大,由I1=𝐼𝑅3+𝐼𝑅2可知通过R2的电流减小,则电压表V2的读数减小,C正确,D错误。答案解析关闭BC-10-考点一考点二考点三考点四方法技巧1.分析动态变化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。(2)两个关系:外电压等于外电路上串联各部分电压之和;总电流等于各支路电流之和。(3)一个方法(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→支路的变化。2.分析电容器电荷量的变化要注意以下两点(1)把电容器当成断路简化电路图,按照电路动态分析的基本方法来分析各部分电路电压与电流的变化。(2)电路稳定时,找到与电容器并联的电阻,而电容器的电压等于与之并联的电阻两端的电压。并联分流I串联分压U-11-考点一考点二考点三考点四思维训练(2018·天津二模)在如图所示的电路中,电源电动势为E,其内阻为r,L1、L2、L3为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变),P为滑动变阻器的滑片,S1、S2为单刀开关。S1闭合,则下列说法正确的是()A.将S2闭合,小灯泡L1变暗B.将S2闭合,小灯泡L2变暗C.在S2处于闭合状态下,向右滑动滑片P,小灯泡L3变暗D.在S2处于闭合状态下,向右滑动滑片P,小灯泡L2变亮答案解析解析关闭将S2闭合,总电阻减小、总电流增大、L2变亮;内电压增大、路端电压减小,L2两端电压增大,则L1两端电压减小,故小灯泡L1变暗,故A正确,B错误;在S2处于闭合状态下,向右滑动滑片P,总电阻增大、总电流减小、内电压和L2两端电压减小,L2变暗,则L3两端电压增大,故L3变亮,小灯泡L2变暗,故C、D错误。答案解析关闭A-12-考点一考点二考点三考点四闭合电路的功率及效率问题(师生共研)电源总功率任意电路:P总=EI=P出+P内纯电阻电路:P总=I2(R+r)=E2R+r电源内部消耗的功率P内=I2r=P总-P出电源的输出功率任意电路:P出=UI=P总-P内纯电阻电路:P出=I2R=E2R(R+r)2P出与外电阻R的关系电源的效率任意电路:η=P出P总×100%=UE×100%纯电阻电路:η=RR+r×100%-13-考点一考点二考点三考点四例题已知电源内阻r=2Ω,灯泡电阻RL=2Ω,R2=2Ω。滑动变阻器R1的最大阻值为3Ω,如图所示,将滑片P置于最左端,闭合开关S1、S2,电源的输出功率为P0,则()A.滑片P向右滑动,电源输出功率一直减小B.滑片P向右滑动,电源输出功率一直增大C.断开S2,电源输出功率达到最大值D.滑片P置于最右端时,电源输出功率仍为P0D解析当外电路电阻等于电源内阻时,R外=r=2Ω时,电源的输出功率最大。开始时R外1=4Ω,输出功率P0,当P向右滑到R1=1Ω时,R外'=2Ω,此时输出功率最大,再向右滑动,输出功率又减小,所以A、B都是错误的。S2断开时R外2=R1+R2=5Ω,𝑅外2≠r,C错误。当输出功率P0时,对应两种情况的电阻,应满足𝑅外1·𝑅外3=r,则𝑅外3=1Ω,因此D正确。-14-考点一考点二考点三考点四规律方法闭合电路欧姆定律中的功率的最值问题(1)定值电阻的功率:P定=I2RR为定值电阻,P定只与电流有关系,当R外最大时,I最小,P定最小;当R外最小时,I最大,P定最大。(2)电源的输出功率:当R外=r时,P出功率最大,且。(3)变化电阻的功率的最大值利用等效思想,把除变化电阻之外的其他的定值电阻等效成电源的内阻r',则变化电阻的功率即为等效以后的电源的输出功率,即当R变=r'时,P变有最大值。Pm=E24r-15-考点一考点二考点三考点四思维训练在如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,固定电阻R1=r,可变电阻R0的全阻值为2r,若滑动变阻器的滑片P由A点滑至B点,则()A.电源输出功率先增大后减小B.可变电阻消耗的功率由小变大再变小C.电源内电压由小变大D.电源的功率由大变小答案解析解析关闭滑动变阻器的滑片P由A点滑至B点过程中,电阻由小变大,总电阻由小变大,总电流由大变小,P电=EI,由大变小,D正确;U内=Ir,由大变小,C错误;由于外电阻大于内阻,所以当P由A点滑至B点,电源输出功率一直减小,A错误;将固定电阻R1视为电源内阻的一部分,从而将电源可等效为如图所示,这样等效,其电动势不变,内阻则变为r'=r1+R1=2r,滑动可变电阻则变成“新电源的唯一外电阻”。当P由A点滑至B点,可变电阻消耗的功率一直在增大,当R0=2r时,可变电阻上消耗的功率最大,故B错误。答案解析关闭D-16-考点一考点二考点三考点四含容电路问题(师生共研)1.电容器的简化处理:简化电路时可以把电容器所处电路视为断路,简化电路时可以将该断路去掉,求电荷量时在相应位置再补上。2.电阻的简化处理:电路稳定后,与电容器同支路的电阻相当于导线。3.电荷变化量的计算: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;若电容器两端电压降低,电容器将通过与它连接的电路放电。可由ΔQ=CΔU计算电容器上电荷量的变化。4.电容器的极性判断:在含电容器电路中,当电路发生变化时,除了要判断和计算电容器两端的电压外,还必须要判断电容器极板上极性的变化,防止出现电容器先放电后反向充电的现象。-17-考点一考点二考点三考点四例题(2018·东北三校月考)(多选)如图所示,C1=6μF,C2=3μF,R1=3Ω,R2=6Ω,电源电动势E=18V,内阻不计。下列说法正确的是()A.开关S断开时,a、b两点电势相等B.开关S闭合后,a、b两点间的电流是2AC.开关S断开时C1的电荷量比开关S闭合后C1的电荷量多D.不论开关S断开还是闭合,C1的电荷量总比C2的电荷量多答案解析解析关闭S断开时外电路处于断路状态,两电阻中无电流通过,电阻两端电势相等,由图知a点电势与电源负极电势相等,而b点电势与电源正极电势相等,即b点的电势高于a点电势,A错误;S断开时两电容器两端电压都等于电源电动势,而C1C2,由Q=CU知此时Q1Q2,当S闭合时,稳定状态下C1与R1并联,C2与R2并联,电路中电流I=𝐸𝑅1+𝑅2=2A,此时两电阻两端电压分别为U1=IR1=6V、U2=IR2=12V,则此时两电容器所带电荷量分别为Q1'=C1U1=3.6×10-5C、Q2'=C2U2=3.6×10-5C,对电容器C1来说,S闭合后其两端电压减小,所带电荷量也减少,故B、C正确,D错误。答案解析关闭BC-18-考点一考点二考点三考点四规律方法含容电路的分析方法(1)稳态含容直流电路电容器处于稳定状态时,相当于断路,此时的电路具有以下两个特点:①电容器所在支路无电流,与电容器直接串联的电阻相当于一根无电阻导线;②电容器上的电压就是与含有电容器的那条支路并联部分电路的电压。弄清电路结构是解决稳态含容直流电路问题的关键。-19-考点一考点二考点三考点四(2)动态含容直流电路若直流电路结构发生改变,电容器两端的电压往往会产生相应的变化,从而在电路中产生短暂的充放电现象,使电容器的电荷量发生改变,试题通常要求求出这个电容器所带电荷的电荷量的改变量及充、放电电流的方向。对于这类问题,要抓住初、末两稳定状态,如果变化前后极板所带电荷的电性相同,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。①应用电路的有关规律分析出电容器两极板间的电压及其变化情况。②根据平行板电容器的电容、电荷量、电压等相关知识进行分析求解。-20-考点一考点二考点三考点四思维训练如图所示,电源电动势E=6V,内阻r=1Ω,电阻R1=2Ω,R2=3Ω,R3=7.5Ω,电容器的电容C=4μF。开关S原来断开,现在闭合开关S到电路稳定,试问这一过程中通过电流表的电荷量是多少?-21-考点一考点二考点三考点四解析S断开,C相当于断路,R3中无电流,C两端电压即R2两端电压U2=𝐸𝑅1+𝑅2+𝑟·R2=3V。Q=CU2=12×10-6C,且a板带正电,b板带负电。S闭合,C两端电压即R1两端电压,由电路分析知,U1=𝑅1𝑅1+𝑅2·𝐸𝑟+𝑅外·R外=1.8V。Q'=CU1=7.2×10-6C,且a板带负电,b板带正电。故通过电流表的电荷量ΔQ=Q+Q'=1.92×10-5C。答案1.92×10-5C-22-考点一考点二考点三考点四电路相关图像问题的分析与计算(自主悟透)两种图像的比较比较项电源U-I图像电阻U-I图像图形物理意义电源的路端电压随电路电流的变化关系电阻中的电流随电阻两端电压的变化关系截距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过坐标原点,表示没有电压时电流为零