（课标通用版）2020版高考物理总复习 第八章 02 第2讲 电路 闭合电路欧姆定律课件

第2讲电路闭合电路欧姆定律一串、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基础过关考点一电阻的串、并联考点二闭合电路欧姆定律的理解及应用考点三电路的动态分析考点突破考点四电源的功率和效率基础过关一、串、并联电路的特点1.特点对比串联电路并联电路电流I=I1=I2=…=InI=①I1+I2+…+In电压U=②U1+U2+…+UnU=U1=U2=…=Un电阻R总=R1+R2+…+Rn = + +…+ 分压原理或分流原理U1∶U2∶…∶Un=③R1∶R2∶…∶RnI1∶I2∶…∶In= ∶ ∶…∶ 功率分配P1∶P2∶…∶Pn=④R1∶R2∶…∶RnP1∶P2∶…∶Pn= ∶ ∶…∶ 1R总11R21Rn1R11R21Rn1R11R21Rn1Rn1R2.几个常用的推论(1)当n个等值电阻R0串联或并联时,R串=nR0,R并= R0。(2)串联电路的总电阻大于电路中任意一个分电阻,并联电路的总电阻小于电路中任意一个分电阻。(3)在电路中,某个电阻增大(或减小),则总电阻增大(或减小)。(4)某电路中无论电阻怎样连接,该电路消耗的电功率P总等于各个电阻消耗的电功率之和。1n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⑤正电荷在电源内从⑥负极移送到⑦正极所做的功。(2)表达式:E=⑧ 。(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。Wq2.内阻:电源内部也是由导体组成的,也有电阻,叫做电源的⑨内阻,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⑩正比,跟内、外电路的电阻之和成 反比。2.公式 ()()EIRrEUU外内只适用于纯电阻电路适用于任何电路3.路端电压U与电流I的关系(1)关系式:U= E-Ir。(2)用图像表示如图所示,其中纵轴截距为 电动势,横轴截距为 短路电流,图线斜率的绝对值为 电源内阻。1.判断下列说法对错。(1)电路中某电阻的阻值最大,该电阻的功率不一定最大。 (√)(2)电路中只有一个电阻增大时,电路的总电阻不一定增大。 (✕)(3)电流表改装时,并联的电阻越小,改装后的量程越大。 (√)(4)电动势就是电源两极间的电压。 (✕)(5)闭合电路中的电流跟电源电动势成正比,跟整个电路的电阻成反比。 (√)(6)闭合电路中的短路电流无限大。 (✕)2.(多选)(2019河南商丘期末)如图所示,图线1表示导体A的电阻,设为R1,图线2表示导体B的电阻,设为R2,则下列说法正确的是 (AC)A.R1∶R2=1∶3B.把A拉长为原来的3倍后,其电阻等于B的电阻R2C.将A与B串联后接在电源上,二者消耗的功率之比P1∶P2=1∶3D.将A与B并联后接在电源上,通过二者的电流之比I1∶I2=1∶33.如图所示,直线A为某电源的U-I图线,曲线B为某小灯泡的U-I图线,用该电源和小灯泡组成闭合电路时,电源的输出功率和电源的总功率分别是 (D)A.4W,8WB.2W,4WC.2W,3WD.4W,6W考点一电阻的串、并联考点突破1.简化串、并联电路的常用方法(1)等电势法:电流沿电势高→电势低的方向流动,若两点之间等电势,则没有电流。(2)电流流向法:电流分叉的地方则为并联,否则为串联。2.电压表、电流表的改装改装为电压表改装为大量程电流表原理串联电阻分压并联电阻分流改装原理图  分压电阻或分流电阻U=IgRg+IgR所以R= -RgIgRg=(I-Ig)R所以R= 改装后电表内阻RV=Rg+RRgRA= RgUIgIRIIgggRRRRgg电表的改装并没有改变表头的满偏电流和满偏电压,改装后电压表的最大测量值是表头指针满偏时表头与串联电阻两端的电压之和,改装后的电流表的最大测量值是表头指针满偏时通过表头与并联电阻电流之和。在已知改装后的电表量程求串联或并联电阻时,根据串、并联电路的特点求解即可。1.如图所示,其中电流表A的量程为0~0.6A,表盘均匀划分为30个小格,每一小格表示0.02A;R1的阻值等于电流表内阻的 ;R2的阻值等于电流表内阻的2倍。若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值,则下列分析正确的是 (C) 12A.将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.04AB.将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.02AC.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.06AD.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.01A解析设电流表的内阻为RA,则R1= RA,R2=2RA,将接线柱1、2接入电路时,流过接线柱1的电流I1=3I0,其中I0为流过电流表A的电流,因此每一小格表示0.06A;将接线柱1、3接入电路时,流过接线柱1的电流I1'=3I0,其中I0为流过电流表A的电流,因此每一小格表示0.06A,选项A、B、D错误,C正确。122.两个定值电阻R1、R2串联接在电压恒为12V的直流电源上,有人把一个内阻不是远大于R1、R2的电压表接在R1的两端,如图所示,电压表示数为8V。如果把它改接在R2的两端,则电压表的示数将 (A) A.小于4VB.等于4VC.大于4V而小于8VD.等于或大于8V解析当电压表并联在R1两端时,a、b间的电阻是R1与电压表内阻RV并联后的等效电阻Rab,RabR1,Rab两端的电压为8V,R2两端的电压为4V,则Rab=2R2,所以R12R2,由此可以推断,当不用电压表测量时,R2分得的电压小于4V。当把电压表并在R2两端时,b、c间的等效电阻Rbc为R2和RV的并联电阻,RbcR2,因而b、c间电压一定小于4V。所以本题正确选项为A。考点二闭合电路欧姆定律的理解及应用在恒流电路中常会涉及两种U-I图线,一种是电源的U-I曲线(斜率为负值的直线),另一种是电阻的U-I曲线(过原点的直线)。求解这类问题时要注意二者的区别。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 过坐标轴原点,表示电压为零时电流为零坐标U、I的乘积表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率坐标U、I的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,表示此电阻的大小斜率(绝对值)电源内阻r电阻大小两曲线在同一坐标系中的交点表示电阻的工作点,即将电阻接在该电源上时,电阻中的电流和两端的电压Er例1在如图甲所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100Ω,R2的阻值未知,R3是滑动变阻器,在其滑片从最左端滑至最右端的过程中,测得电源的路端电压U随电流I的变化图线如图乙所示,其中图线上的A、B两点是滑片在滑动变阻器的两个不同端点时分别得到的。求: (1)电源的电动势和内电阻;(2)定值电阻R2的阻值;(3)滑动变阻器R3的最大值。思路分析解答本题时应把握以下两点:(1)U-I图线的物理意义。(2)图线上A、B两点对应电路中滑动变阻器的位置。答案(1)20V20Ω(2)5Ω(3)300Ω解析(1)由闭合电路欧姆定律得E=U+Ir将图线上A、B两点的U、I值代入得E=16V+0.2r,E=4V+0.8r解得E=20V,r=20Ω。(2)当R3的滑片自左向右滑动时,R3接入电路的阻值变小,电路中的总电阻变小,总电流变大,由此可知,图线上的A、B两点分别对应滑片位于最左端和最右端。当滑片位于最右端时,R3=0,R1被短路,外电路电阻即R2,故由B点的U、I值得R2= = Ω=5Ω。BBUI40.8(3)当滑片在最左端时,R3接入电路的阻值最大,并对应着图线上的A点,故由A点的U、I值可求出此时外电路的电阻,再根据串、并联电路的规律求出R3的最大值R外= = Ω=80Ω,又R外= +R2代入数据解得滑动变阻器的最大值R3=300ΩAAUI160.21313RRRR考向1闭合电路欧姆定律的计算1.飞行器在太空飞行,主要靠太阳能电池提供能量。若一太阳能电池板,测得它的开路电压为800mV,短路电流为40mA。若将该电池板与一阻值为20Ω的电阻器连成一闭合电路,则它的路端电压是 (D)A.0.10VB.0.20VC.0.30VD.0.40V解析电源的开路电压等于电源电动势,所以电动势E=800mV。由闭合电路欧姆定律得短路电流I短= ,所以电源内阻r= = Ω=20Ω,该电源与20Ω的电阻连成闭合电路时,电路中电流I= = mA=20mA,所以路端电压U=IR=400mV=0.40V,D项正确。ErEI短33800104010ERr8002020考向2电源U-I图像的应用2.(多选)如图所示,甲、乙分别表示两个电源的路端电压与通过它们的电流I的关系,下列说法中正确的是 (AD)A.电源甲的电动势大于乙的电动势B.电源甲的内阻小于乙的内阻C.电流都是I0时,两电源的内电压相等D.路端电压都为U0时,它们所在电路的外电阻相等解析图线与纵坐标的交点表示电源的电动势,图线斜率的大小表示电源的内阻,由题图可知E甲E乙,r甲r乙,A正确,B错误;当电流都为I0时,两电源的路端电压相等,内电压不相等,C错误;当路端电压为U0时,电流为I0,外电阻R= 相等,D正确。00UI考向3U-I图像与I-U图像的综合应用3.(多选)如图所示,a、b分别表示一个电池组和一只电阻的伏安特性曲线。以下说法正确的是 (AD)A.电池组的内阻是1ΩB.电阻的阻值为0.33ΩC.将该电阻接在该电池组两端,电池组的输出功率将是4WD.改变外电阻的阻值时,该电池组的最大输出功率是4W解析由题图可知,a图线斜率绝对值的倒数表示电源的内阻,则电池组的内阻是r= = Ω=1Ω,选项A正确;b图线斜率的倒数表示电阻R,则R= = Ω=3Ω,选项B错误;由a图线可知,电池组的电动势为E=4V,将该电阻接在该电池组两端,电池组的输出功率是P= R= ×3W=3W,选项C错误;改变外电阻的阻值时,该电池组的最大输出功率为Pm= = W=4W,选项D正确。UI44UI312ERr243124Er2441规律方法1.在同一I-U图像中,电源的I-U图线与用电器I-U图线的交点表示电源的路端电压与用电器两端的电压相等,通过电源的电流与通过用电器的电流相等,故交点表示该电源单独对该用电器供电时的路端电压和电流。2.非线性元件有关问题的求解,关键在于确定其实际电压和电流,确定方法如下:①先根据闭合电路欧姆定律,结合实际电路写出元件的电压U随电流I的变化关系。②在原U-I图像中,画出U、I关系图像。③两图像的交点坐标即为元件的实际电流和电压。④若遇到两元件串联或并联在电路中,则要结合图形看电压之和或电流之和确定其实际电流或实际电压的大小。考点三电路的动态分析1.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。(3)在如图所示分压电路中,滑动变阻器可视为由两段电阻构成,其中一段R并与用电器并联,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。2.分析思路 3.闭合电路的动态变化问题的分析方法(1)程序法:闭合电路中,由于局部电阻变化(或开关的通断),引起各部分电压、电流(或灯泡明暗)发生变化,分析此类问题的基本思路是“局部→整体→局部”。即R局 →R总 →I总 →U外 → (2)极限法:因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论。增大减小增大减小减小增大增大减小IU部分部分(3)特殊值法:对于某些双臂环路(如图所示)问题,可以采取代入特殊值法判定,从而得出结论。 (4)结论法:当局部电阻Rn变化时,与Rn串联的电阻R0的功率P、电流I、电压U与Rn变化相反,简称串联反变或串反,如图(a)。而与Rn并联的R上,IR、UR