2019-2020学年新教材高中物理 第4章 闭合电路欧姆定律与科学用电 章末复习课课件 鲁科版必修

第4章闭合电路欧姆定律与科学用电章末复习课巩固知识整层合[体系构建][核心速填]一、闭合电路中的基本概念1．电动势(1)大小：电源的电动势在数值上等于电源没有接入外电路时_______的电压．电源电动势用符号E表示，单位与电压相同，为_______，符号为.(2)意义：电源电动势是描述电源将的能转化为能本领大小的物理量．它是电源的特征量，只与电源本身的因素有关．两极间伏特V其他形式电2．电源的有关功率和电源的效率(1)电源的总功率：P总＝＝．(2)电源的输出功率：P出＝．(3)电源内部的发热功率：P′＝.(4)电源的效率：η＝____＝______，对于纯电阻电路η＝RR＋r＝_______.I2rP出P总U外E11＋rRIEI(U内＋U外)IU外二、闭合电路欧姆定律1．闭合电路组成(1)外电路：电源外部由用电器和导线组成的电路，在外电路中，沿电流方向电势．(2)内电路：电源部的电路，在内电路中，沿电流方向电势______．升高降低内2．闭合电路欧姆定律(1)内容：流过闭合电路的电流跟电路中电源的电动势成正比，跟电路中内、外之和成反比．(2)公式：I＝_______.(适用于纯电阻电路)(3)常用的变形公式公式：E＝___________或U＝E－Ir.(适用于任何电路)电阻ER＋rU外＋U内三、路端电压与外电阻的关系1．路端电压与电流的关系公式：U＝.2．路端电压与外电阻的关系：根据U＝IR＝ER＋rR＝E1＋rR可知，当R增大时，路端电压U，当R减小时，路端电压U．减小E－Ir增大四、输出功率和外电阻的关系在纯电阻电路中，电源的输出功率为P＝I2R＝E2R＋r2R＝E2R－r2＋4RrR＝E2R－r2R＋4r.(1)当R＝r时，电源的输出功率最大，Pm＝_____.(2)当R＞r时，随着R增大，P．(3)当R＜r时，随着R增大，P．E24r增大减小提升能力强层化闭合电路的动态分析问题1.引起电路特性发生变化的三种情况(1)滑动变阻器滑片位置的改变，使电路的电阻发生变化．(2)开关的闭合、断开或换向(双掷开关)使电路结构发生变化．(3)非理想电表的接入使电路的结构发生变化．2．动态分析的常见思路由部分电路电阻变化推断外电路总电阻R外的变化，再由闭合电路的欧姆定律I总＝ER外＋r讨论干路电流I总的变化，最后再根据具体情况分别确定各元件上其他量的变化情况．3．常用三种分析方法(1)程序法：“部分→整体→部分”①由局部电阻变化判断总电阻的变化．②由I＝ER＋r判断总电流的变化．③根据U＝E－Ir，判断路端电压的变化．④由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分电路电压及电流的变化．以上分析可形象表示为(2)结论法——“并同串反”“并同”是指：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；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小．“串反”是指：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；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大．(3)极值法对含有可变电阻的电路，当可变电阻的阻值变化而导致电路出现动态变化时，可将可变电阻的阻值推到极端(0或最大)，然后对电路加以分析从而得出正确结论．【例1】在如图所示的电路中，当变阻器R3的滑片P向B端移动时()A．电压表示数变大，电流表示数变小B．电压表示数变小，电流表示数变大C．电压表示数变大，电流表示数变大D．电压表示数变小，电流表示数变小B[方法一：程序法基本思路：局部→整体→局部，即从阻值变化的电路入手，由串、并联规律判知R总的变化情况，再由闭合电路欧姆定律判知I总和U外的变化情况，最后再由部分电路欧姆定律确定电路各部分电压和电流的变化情况．当R3的滑片P向B端移动时，有R3↓→R外↓→R总↓→I总＝ER总↑→U内＝I总r↑→U外＝(E－U内)↓，即电压表示数减小；I总↑→UR1＝I总R1↑→UR2＝(U外－UR1)↓→IR2＝UR2R2↓→IR3＝(I总－IR2)↑，即电流表示数变大，故选项B正确．方法二：“并同串反”法当变阻器R3的滑片P向B端滑动时，R3的有效电阻减小，因电流表与R3串联，电压表与R3“间接并联”，故由“并同串反”法知电流表的示数增大，电压表的示数减小，故选项B正确．][一语通关]在闭合电路中，任何一个电阻的增大(或减小)，将引起电路总电阻的增大(或减小)，该电阻两端的电压一定会增大(或减小)，通过该电阻的电流一定会减小(或增大)．1．在图示的电路中，闭合开关后，在滑动变阻器的滑动触头P从最上端逐渐滑向最下端的过程中，电压表V的读数变化量为ΔU，电流表A2的读数变化量为ΔI2(电表均视为理想电表)．则下列说法中正确的是()A．电压表V的读数先变小后变大B．电流表A1的读数先变大后变小C．电流表A2的读数变大D．ΔU与ΔI2的比值为定值D[P从最上端向最下端滑动的过程中，外电阻先变大后变小，故总电阻先变大后变小，总电流先变小后变大，即电流表A2的读数先变小后变大，C项错误．路端电压先变大后变小，即电压表V的读数先变大后变小，A项错误．滑片P从最上端滑至中点的过程中，变阻器的总阻值增大，两端电压增大，下部分电阻减小，所以电流表A1的读数变大；从中点滑至最下端的过程中，变阻器总电阻减小，两端电压减小，流经变阻器上部分的电流减小，而电路的总电流增大，则电流表A1读数变大，因此电流表A1的读数一直变大，故B错误．由U＝E－I2r知ΔUΔI2＝－r，其值保持不变，D项正确．]含电容器电路的分析与计算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，电路里有充、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的元件，在电容器处电路看作是断路，画等效电路时，可以先把它去掉．1．分析和计算含有电容器的直流电路的注意点(1)电路稳定时：电容器所在支路相当于断路．因此，该支路上无电流通过且与电容器串联的电阻两端无电压，该电阻相当于导线．(2)当电容器与电阻并联后接入电路时，电容器两端的电压与并联电阻两端的电压相等．(3)电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器的充、放电．如果电容器两端的电压升高，电容器将充电；反之电容器将放电，通过与电容器串联的电阻的电荷量等于电容器带电荷量的变化．2．解答含电容器电路问题的步骤(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相关知识进行分析求解．【例2】(多选)如图所示的电路中，电源电动势E＝6V，内阻r＝1Ω，电阻R1＝6Ω，R2＝5Ω，R3＝3Ω，电容器的电容C＝2×10－5F．若将开关S闭合，电路稳定时通过R2的电流为I；断开开关S后，通过R1的电荷量为q.则()A．I＝0.75AB．I＝0.5AC．q＝2×10－5CD．q＝1×10－5CAD[开关S闭合时，I＝Er＋R并＋R2＝0.75A，选项A对，B错；此时UC＝UR并＝1.5V，QC＝CUC＝3×10－5C，若将开关断开，则电容器上所带的电荷量通过R1、R3放掉，因I1∶I3＝R3∶R1＝1∶2，根据q＝It可知，通过R1的电荷量q＝13QC＝1×10－5C，选项C错，D对．][一语通关](1)电容器所在电路没有电流流过，稳定时按断路处理．(2)电容器两端电压等于其并联支路的电压．(3)分析电容器要注意以下公式：C＝QU、C＝εrS4πkd、E＝Ud.2．(多选)在如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，平行板电容器C的两金属板水平放置，R1和R2为定值电阻，P为滑动变阻器R的滑动触头，G为灵敏电流表，Ⓐ为理想电流表．开关S闭合后，C的两板间恰好有一质量为m、电荷量为q的油滴处于静止状态，在P向上移动的过程中，下列说法正确的是()A．Ⓐ表的示数变大B．油滴向上加速运动C．G中有b→a的电流D．电源的输出功率一定变大BC[油滴静止时，它所受的重力等于向上的电场力mg＝qUCd，在P向上移动的过程中，滑动变阻器的有效电阻变大，电路的总电阻变大，由闭合电路欧姆定律知，电路的总电流I变小，路端电压U外变大，则选项A错误；而电阻R1两端的电压U1＝IR1变小，由U外＝U1＋U并知，U并变大，UC＝U并变大，油滴所受电场力变大，将向上加速运动，QC＝CU并变大，电容器C充电，电流方向由b→a，则选项B、C正确．电源的输出功率变化不确定，选项D错误．]测量电源电动势和内阻的方法测量电源电动势和内电阻的方法有多种，常见方法汇总如下表所示，这些方法所依据的原理均为闭合电路欧姆定律．【例3】某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻．其中电流表A1的内阻r1＝1.0kΩ，电阻R1＝9.0kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0＝3.0Ω的电阻．(1)按图示电路进行连接后，发现aa′、bb′和cc′三条导线中，混进了一条内部断开的导线．为了确定哪一条导线内部是断开的，将开关S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、b′间电压，读数不为零，再测量a、a′间电压，若读数不为零，则一定是导线断开；若读数为零，则一定是导线断开．(2)排除故障后，该小组顺利完成实验．通过多次改变滑动变阻器滑片位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图像如图所示．由I1­I2图像得到电池的电动势E＝V，内阻r＝Ω.[解析](1)测a、b′间电压，读数不为零，说明cc′没有断开，若测a、a′间电压，读数不为零，说明bb′没有断开，所以aa′断开，若测a、a′间电压，读数为0，说明aa′没有断开，是bb′断开．(2)根据闭合电路的欧姆定律得E＝I1(R1＋r1)＋(I1＋I2)(R0＋r)，I1≪I2，上式可简化为E＝I1(R1＋r1)＋I2(R0＋r)，读出两点坐标：(60mA,0.12mA)和(260mA,0.05mA)，代入方程解得电动势E＝1.41V，内阻r＝0.5Ω.[答案](1)aa′bb′(2)1.41(1.36～1.44均可)0．5(0.4～0.6均可)3．有一特殊电池，它的电动势约为9V，内阻约为40Ω，已知该电池允许输出的最大电流为50mA.为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲所示电路进行实验，图中电流表的内阻RA＝5Ω，R为电阻箱，阻值范围为0～999.9Ω，R0为定值电阻，对电源起保护作用．甲乙(1)本实验中的R0应选(填字母符号)．A．10ΩB．50ΩC．150ΩD．500Ω(2)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电流表的示数，记录多组数据，作出了如图乙所示的图线，则根据图线可求得该电池的电动势E＝V，内阻r＝Ω.[解析](1)当电阻箱接入电路的阻值为零时，电路中的电流不能超过50mA，即电路中电阻的最小值约为180Ω，除去电源内阻约为40Ω、图中电流表的内阻RA＝5Ω，C选项最为合适.(2)由U外＝E－Ir得I(R0＋R＋RA)＝E－Ir，变形得1I＝R0＋RE＋r＋RAE.结合题图可得E＝10V，r＝45Ω.[答案](1)C(2)1045