2020版高考物理总复习 第八章 第2节 闭合电路欧姆定律课件

第2节闭合电路欧姆定律基础过关考点研析素养提升基础过关紧扣教材·自主落实一、电源的电动势和内阻1.意义:反映电源把其他形式的能量转化为本领大小的物理量.基础知识电能2.表达式:E=Wq,单位:伏特(V).3.大小:在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从移到所做的功.4.内阻:电源内部导体的电阻.负极正极二、闭合电路1.闭合电路:用导线把、连成的电路.其中、导线组成外电路,电源是内电路.2.电动势与电压的关系:电流通过外电路,也通过内电路,其电压分别为U外=IR,U内=Ir,有.3.能的转化关系:EI=.三、闭合电路的欧姆定律1.内容:闭合电路的电流跟电源的电动势成,跟内、外电路的电阻之和成.电源用电器用电器内部E=U外+U内I2R+I2r正比反比2.公式:I=ERr(只适用于纯电阻电路).教材解读1.在外电路中,正电荷在恒定电场作用下由正极(电势高)移向负极(电势低);在电源中,化学反应层中的非静电力把正电荷由负极(电势低)移到正极(电势高).非静电力的做功本领越大,电动势就越大.2.外电路电流做功产生的热:Q外=I2Rt内电路中电流做功产生的热:Q内=I2rt两个化学反应层电动势之和为E,时间t内非静电力做的功:W=Eq=EIt由能量守恒定律得EIt=I2Rt+I2rt即E=IR+Ir,也就是I=ERr四、路端电压与电流的关系E-IrU=,U-I图像如图.(1)当外电阻R增大时,I减小,U.(2)当外电路断路时,I=0,U=.(3)当外电路短路时,I短=,U=0.增大EEr自主探究一些同学可能有这样的经验:傍晚用电多的时候,灯光发暗,而当夜深人静时,灯光特别明亮.又如,在插上电炉、电暖气等用电多的电器时,灯光会变暗,拔掉后灯光马上又亮起来.试着解释这种现象.答案:可以利用图2.7-1的原理来解释.插上的用电器越多,并联支路越多,外电路并联后的总电阻就越小,内外电路的总电阻就变小,由闭合电路的欧姆定律知总电流就变大,内电压变大,外电压变小,从而用电器两端的电压变小,用电器实际功率变小而亮度变暗.过关巧练1.思考判断(1)电动势的大小反映了电源把电能转化为其他形式的能的本领强弱.()×(2)电动势等于电源的路端电压.()(3)闭合电路中外电阻越大,路端电压越大.()(4)电源的电动势越大,路端电压越大.()(5)在闭合电路中,外电阻越大,电源的输出功率越大.()×××√2.(多选)如图所示的U-I图像中,直线Ⅰ为某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连接成闭合电路,由图像可知()A.R的阻值为1.5ΩB.电源电动势为3V,内阻为0.5ΩC.电源的输出功率为3.0WD.电源内部消耗功率为1.5WAD解析:由图线Ⅱ可知,外电阻R=UI=1.51.0Ω=1.5Ω,故A正确;由图线Ⅰ可知,电源的内阻r=EI短=3.02.0Ω=1.5Ω,故B错误;两图线交点纵、横坐标的乘积表示电源的输出功率,电源的输出功率为P=IU=1.0×1.5W=1.5W,C错误;电源内部消耗的功率为P内=I2r=1.02×1.5W=1.5W,D正确.3.(2019·河北定州中学月考)(多选)如图所示的电路中,电源电动势为12V,内阻r=1Ω,灯泡L上标有“6V12W”字样,电动机线圈的电阻RM=0.50Ω.闭合开关后,灯泡恰好正常发光,电动机也恰好正常工作,以下判断正确的是()A.电动机的输入功率为12WB.电动机的输出功率为6WC.电动机的机械效率为75%D.电源的输出功率为24WBC解析:由灯泡恰好正常发光可知I=PU=2A,电动机两端的电压UM=E-Ir-UL=4V,电动机的输入功率P=UMI=8W,故A错误;电动机的输出功率P出=P-I2RM=(8-22×0.5)W=6W,故B正确;电动机的机械效率η=PP出×100%=68×100%=75%,故C正确;电源的输出功率P1=IE-I2r=20W,故D错误.考点研析核心探究·重难突破考点一电路的动态分析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、断使并联的支路增多时,电路的总电阻减小.(3)在如图所示电路中,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.电路动态分析的常用“两法”(1)程序判断法:遵循“局部→整体→部分”的思路,例如(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.注意:只有当滑动变阻器滑片从一端滑动到另一端过程中,电路中的物理量呈单调变化时才可采用极限法.3.直流电路的变化量分析如图所示,当R2变化时会引起各部分电流、电压等的变化.(1)电压变化量大小的比较当R2的阻值增大时,由动态分析可知U2增大(增大量为ΔU2),U增大(增大量为ΔU),而U1减小(减少量为ΔU1),由串联电路的电压关系有U=U1+U2,则有ΔU=-ΔU1+ΔU2,故ΔU2ΔU,ΔU2ΔU1.(2)比值变化趋势分析当滑片滑动时,UI=R1+R2,UI的变化趋势与R2的变化相同;1UI=R1是一个定值;2UI=R2变化趋势与R2的变化相同.(3)变化量的比值变化趋势分析①1UI的变化情况因为R1是定值电阻,由U1=IR1有1UI=R1是一个定值,不随R2的变化而变化.②UI的变化情况由闭合电路的U-I图像可知UI=r(ΔU,ΔI表示变化量的绝对值)也是一个定值.③2UI的变化情况把R1和电源看做一“新电源”,即U2=E-I(R1+r)对该电路的U-I图像,有2UI=R1+r(ΔU2,ΔI只表示变化量的大小)也是一个定值,不随R2的变化而变化.AD【典例1】(2019·湖南长沙四校联考)(多选)如图所示,图中的四个电表均为理想电表,当滑动变阻器滑片P向右端移动时,下列说法中正确的是()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〚方法图示〛解析:滑动变阻器滑片P向右端移动,使得RP变小,总电阻变小,总电流变大,即电流表A1的读数增大.内电压变大,R1所分电压变大,并联电路电压即电压表V1的读数变小,即R3两端电压变小,通过R3的电流变小,即电流表A2的读数减小,由于总电流增大,所以经过R2的电流变大,R2两端电压变大,即电压表V2的读数增大,故A,D正确.用程序法判断电路动态分析时需要把握的两点(1)对电路进行分析,理清电路的结构特点,分清串并联特点.(2)从电路结构的变化部分开始→R的变化→R总的变化→I总的变化→U端的变化→固定支路→并联分流串联分压→变化支路.反思总结1.[局部电路变化](2019·辽宁大连育明高中模拟)如图所示,电源电动势为E,内电阻为r.两电压表可看做是理想电表,当闭合开关,将滑动变阻器的滑片由左端向右端滑动时(设灯丝电阻不变),下列说法正确的是()A.小灯泡L2变暗,V1表的示数变小,V2表的示数变大B.小灯泡L2变亮,V1表的示数变大,V2表的示数变小C.小灯泡L1变亮,V1表的示数变大,V2表的示数变小D.小灯泡L1变暗,V1表的示数变小,V2表的示数变大题组训练C解析:当滑动变阻器的滑片由左端向右端滑动时,接入电路的电阻变大,故外电路总电阻增大,由闭合电路欧姆定律I=ERr知,总电流减小,所以小灯泡L2变暗,由U=E-Ir知,路端电压增大,所以V1表的示数变大,由U2=IR2得U2减小,V2表的示数变小,而U1=UL1+U2,所以灯L1的电压增大,小灯泡L1变亮,选项C正确,A,B,D错误.2.[ΔU,ΔI,UI变化](多选)在如图所示的电路中,闭合开关S,当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时,四个理想电表的示数都发生变化,电表的示数分别用I,U1,U2和U3表示,电表示数变化量的大小分别用ΔI,ΔU1,ΔU2和ΔU3表示.下列比值正确的是()A.1UI不变,1UI不变B.2UI变大,2UI变大C.2UI变大,2UI不变D.3UI变大,3UI不变ACD解析:由关于R1的U-I图像可知,1UI=1UI=R1,1UI不变,1UI不变.同理2UI=R2,由于R2变大,所以2UI变大.若将R1与电源看做“新电源”,由其U-I图像可知,2UI=R1+r,所以2UI不变.而3UI=R2+R1,所以3UI变大,由于3UI=r,所以3UI不变.故选项A,C,D正确,选项B错误.考点二电路中的功率及效率问题1.电源的总功率:P总=EI=IU+IUr=P出+P内.2.电源内耗功率:P内=I2r=P总-P出.3.电源的输出功率:P出=IU=EI-I2r=P总-P内.4.纯电阻电路的输出功率(1)P出与R的函数关系P出=I2R=22ERRr=224ERrrR.(2)P出随R变化的特性①当R=r时,电源的输出功率最大,为Pm=24Er.②当Rr时,随着R的增大,输出功率变小.③当Rr时,随着R的增大输出功率变大.④当P出Pm时,一个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2,且R1R2=r2.⑤P出与R的关系如图所示.5.电源的效率(1)任意电路:η=PP出总×100%=UE×100%.(2)纯电阻电路:η=RRr×100%=11rR×100%,即R越大,η越大;当R=r时,电源有最大输出功率,但效率仅为50%.【典例2】(2019·山东东营联考)已知电源内阻r=2Ω,R2=2Ω,灯泡电阻RL为2Ω且保持不变,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〚审题图示〛解析:闭合开关S1,S2,外电路总电阻R=R1+R并=R1+1Ω,当R=r=2Ω时,电源输出功率最大,根据电源输出功率与外电路电阻的关系图像(如图所示)可知,滑片P从最左端向右滑动,外电路总电阻从4Ω减小到1Ω,电源输出功率先增大再减小,故A,B错误;滑片P在最左端时,断开S2,外电路总电阻R=R1+R2=5Ω≠r,电源的输出功率不是最大,故C错误;当滑片P在最左端时,闭合开关S1,S2,外电路的电阻R=R1+R并=4Ω,电流I=ERr=6E(A),电源的输出功率P左=P0=I2R=29E(W);当滑片在最右端时,R′=R并=1Ω,电流I′=ERr=3E(A),电源的输出功率P右=I′2R′=29E(W)=P0,故D正确.1.[电路变化中的图像问题](多选)如图(甲)所示,电源电动势E=6V,闭合开关,将滑动变阻器的滑片P从A端滑至B端的过程中,得到电路中的一些物理量的变化如图(乙)、(丙)、(丁)所示.其中图(乙)为输出功率与路端电压的关系曲线,图(丙)为路端电压与总电流的关系曲线,图(丁)为电源效率与外电路电阻的关系曲线,不考虑电表、导线对电路的影响.则下列关于图中a,b,c,d点的坐标值正确的是()A.a(4V,4.5W)B.b(4.8V,2.88W)C.c(0.6A,4.5V)D.d(8Ω,80%)题组训练BD解析:由题图(丙)可知短路电流为I短=3A,由I短=Er得r=EI短=63Ω=2Ω,电源的效率最大时,滑动变阻器接入电路的电阻最大,由题图(丁)可知电源的最大效率为η=80%,由η=UIEI=RRr,解得R=8Ω,滑动变阻器的滑片P在最右端B时,分别对应b,c,d三点.当输出功率达到最大时外电路电阻R1=r=2Ω,此时路端电压为U1=3V,Pm=24Er=2642W=4.5W,即a点坐标为(3V,4.5W);b,c对应R=8Ω,I=ERr=682A=0.6A,U2=E-Ir=(6-0.