（名师导学）2020版高考物理总复习 第八章 第2节 电路 闭合电路的欧姆定律课件 新人教版

第2节电路闭合电路的欧姆定律考点1串联电路和并联电路电表的改装把灵敏电流表(微安表)改装成电压表或大量程的电流表改装成电压表改装成电流表内部电路改装原理串联分压并联分流改装后的量程U＝Ig(R＋Rg)I＝R＋RgRIg接入电阻的阻值R串＝URUgRg＝UIg－Rg＝(n－1)RgR并＝IgIRRg＝IgRgI－Ig＝Rgn－1量程扩大的倍数n＝UUgn＝IIg与扩程倍数n的关系串联的电阻是原电表内阻的n－1倍串联的电阻是原电表内阻的1n－1改装后的总内阻RV＝Rg＋R＝nRgRA＝R·RgR＋Rg＝Rgn校准电路例1如图所示，其中电流表A的量程为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12；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()A．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】将接线柱1、2接入电路时，通过R1的电流是通过电流表的2倍，每一小格表示0.02A＋0.04A＝0.06A，选项A、B错误；将接线柱1、3接入电路时，通过R1的电流仍然是通过电流表的2倍，每一小格仍然表示0.06A，选项C正确，选项D错误．【答案】C1．有两个相同的电流表，允许通过的最大电流(满偏电流)为Ig＝1mA，表头电阻Rg＝30Ω，若改装成一个量程为3V的电压表和一个量程为0.6A的电流表应分别()A．串联一个2990Ω的电阻和并联一个0.15Ω的电阻B．并联一个2990Ω的电阻和串联一个0.15Ω的电阻C．串联一个2970Ω的电阻和并联一个0.05Ω的电阻D．并联一个2970Ω的电阻和串联一个0.05Ω的电阻C2．如图所示，有三个电阻，已知R1∶R2∶R3＝1∶3∶6，则电路工作时，电压U1∶U2为()A．1∶6B．1∶9C．1∶3D．1∶2【解析】由题图可知R2与R3并联再与R1串联，U1为R1两端电压，U2为并联部分电压，由电阻关系知R2＝3R1，R3＝6R1，R2与R3并联总电阻R23＝3R1·6R13R1＋6R1＝2R1，根据串联电路电压分配规律有U1∶U2＝R1∶R23＝1∶2.D考点2闭合电路的欧姆定律1．电动势反映电源_________________________的本领大小的物理量．电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功．(1)电动势在数值上等于电源_______________电源两极间的电压；(2)电动势等于_______________正、负极间电压；(3)电动势等于_____________电压之和．把其他形式的能转化为电能不接入电路时电路断开时电源内、外电路2．闭合电路欧姆定律(1)内容：闭合电路里的电流，跟_____________成正比，跟_______________成反比．(2)表达式：_____________①或_____________②或__________________③注意：①式只适用于外电路为纯电阻电路时的情形，②、③式对外电路无特殊要求．3．路端电压________________________叫路端电压．(1)跟外电阻的关系U＝IR＝ER＋rR＝E1＋rRI＝ER＋r电源的电动势电路中的总电阻E＝U外＋IrE＝U外＋U内电源两极间的电压讨论：①当R增大时，U________，当R减小时，U__________；②当外电路开路时，R→∞，I＝0，_________；③当外电路短路时，R＝0，I＝Er，__________．(2)电源的U－I图象如图所示U＝E－Ir增大减小U＝EU＝0①直线斜率的绝对值表示_________，纵轴的截距为______________，横轴的截距为_________________．(仅对电压、电流均以坐标原点为0值而言)②U随I变化的原因是电源有内阻．③图线上每一点的坐标的乘积为_____________，即图中阴影部分“面积”．短路电流I短＝Er电源内阻r电源的电动势E电源的输出功率例2在如图a所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器．闭合开关S，将滑动变阻器的滑动触头P从最右端滑到最左端，两个电压表的示数随电路中电流变化的完整过程图线如图b所示．则()A．图线甲是电压表V2示数随电流变化的图线B．电源内电阻的阻值为10ΩC．电源的最大输出功率为3.6WD．滑动变阻器R2的最大功率为0.9W【答案】AD【解析】R1为定值电阻，图线甲是电压表示数随电流变化的图线，A对．由图线知，R1＝3－10.6－0.2Ω＝5Ω.设电源电动势为E，内阻为r，把R1放入电源内，依图线可得：E＝4＋0.2(5＋r)，0.6＝E5＋r，解得E＝6V，r＝5Ω，B错；电源最大输出功率Pm＝E24r＝1.8W，C错．视R1为电源内阻的一部分，而R2m＝40.2Ω＝20Ω，R2mR1＋r，∴R2的最大功率P2＝E24（R1＋r）＝0.9W，D对．【小结】定值电阻的U－I图象与电源的U－I图象的比较定值电阻电源U－I图象物理意义表示电阻两端的电压与通过电阻的电流之间的变化关系，描述了电阻的性质表示电源的路端电压与电源中电流之间的变化关系，描述了电源的性质截距、斜率斜率表示电阻的阻值在U轴上的截距等于电源的电动势，斜率的绝对值等于电源的内阻坐标值的乘积UI表示电阻消耗的电功率表示电源的输出功率两图线交点的物理意义交点的纵坐标U既为定值电阻两端的电压又是电源的路端电压，横坐标I既是定值电阻的电流又是电源中的电流，故交点坐标表示该电阻与该电源组成闭合回路时的电压、电流值.3．(多选)如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图象，下列结论正确的是()A．电源的电动势为6.0VB．电源的内阻为12ΩC．电源的短路电流为0.5AD．电流为0.3A时的外电阻是18ΩAD【解析】图线横轴从零开始，故纵轴上截距等于电动势，即E＝6V，而纵轴不是从零开始，故横轴上的截距0.5A不是电源的短路电流，故内阻应按斜率的绝对值计算，即r＝ΔUΔI＝6.0－5.00.5－0Ω＝2Ω.由闭合电路欧姆定律可得电流I＝0.3A时，外电阻R＝EI－r＝18Ω.故选项A、D正确．4．如图所示，电源电动势为E，内阻为r，三个灯泡A、B、C原来都是正常发光的，电路突然发生了故障，结果灯泡A比原来暗了些，灯泡B和C比原来亮了些，假设三个灯泡灯丝的电阻恒定不变，则电路中出现的故障可能是()A．R2断路B．R2短路C．R1短路D．无法判断A【解析】若R2断路，外电阻增大，路端电压增大，干路电流减小，灯泡C中的电流增大，灯泡C变亮，则通过灯泡A的电流减小，灯泡A变暗；灯泡A和R1两端电压减小，故灯泡B两端电压增大，灯泡B变亮，符合题意，故A正确；若R2短路，灯泡B不亮，不符合题意，故B错误；若R1短路，外电阻减小，路端电压减小，干路电流增大，灯泡C中的电流减小，则通过灯泡A的电流增大，灯泡A变亮，不符合题意，故C错误．考点3闭合电路的动态变化闭合电路的动态分析1．特点：闭合电路中只要某一电阻的阻值发生变化，就会影响整个电路，使总电路和每一部分的电流和电压都发生变化．2．基本依据：闭合电路的欧姆定律、部分电路的欧姆定律、串联电路的电压关系、并联电路的电流关系等．3．基本方法(1)程序法：基本思路是“部分→整体→部分”即R局增大减小→R总增大减小→I总减小增大→U外增大减小→I部分U部分(2)结论法运用“串反并同”这个结论(仅适用单变量电路)①
所谓“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、两端的电压、电功率都将减小，反之则增大．②所谓“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，两端的电压，电功率都将增大，反之则减小．(3)极限法：即因变阻器滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑动触头分别滑至两个极端去讨论．(4)特殊值法：对于某些问题，可以采取代入特殊值去判定，从而得出结论．(5)等效电源法：①电源与一定值电阻串联后，这一整体看做一个新的电源(等效电源)②电源与一定值电阻R1并联后，这一整体可看做一个新的电源例3在如图所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，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，电表示数变化量的绝对值分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示．下列说法正确的是()A．U1变小，U2变大，U3变小，I变大B．U1变大，U2变小，U3变大，I变大C.U1I变大，U2I变大，U3I变大D.ΔU1ΔI不变，ΔU2ΔI不变，ΔU3ΔI不变【解析】当滑动变阻器R2的滑动触头P向上滑动，其阻值变小，总电阻变小，电流表示数I变大，路端电压U3减小，R1的电压U1增大，故R2的电压U2减小，故A、B错误．因R1是定值电阻，则有U1I＝ΔU1ΔI＝R1，不变．因为U2I＝R2，R2变小，U2I变小；U3I＝R1＋R2，变小，故C错误．根据闭合电路欧姆定律得U3＝E－I(r＋R3)，则ΔU3ΔI＝r＋R3，不变．U2＝E－I(R1＋r＋R3)，则ΔU2ΔI＝R1＋r＋R3，不变，故D正确．【答案】D5．某市区某学校创建绿色校园，如图甲为新装的一批节能路灯，该路灯通过光控开关实现自动控制：电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变．如图乙为其内部电路简化原理图，电源电动势为E，内阻为r，Rt为光敏电阻(光照强度增加时，其电阻值减小)．现增加光照强度，下列判断正确的是()A．电源路端电压不变B．R0两端电压变大C．B灯变暗，A灯变亮D．电源总功率不变B【解析】由题意，增加光的强度，Rt减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律，干路电流I增大，电源的内电压增大，路端电压U减小，则A灯变暗；通过R0电流I0＝I－IA，I增大，而IA减小，则I0增大，R0两端电压U0增大，而R0、B灯的电压之和等于路端电压，路端电压减小，则知，B的两端电压减小，B灯变暗；电源的总功率P＝EI，I增大，则P增大，故B正确，A、C、D错误．6．如图所示电路，当滑动变阻器R3的滑片向右移动一段距离后，电压表V1和电压表V2的示数的变化量分别为ΔU1和ΔU2(均取绝对值)．下列说法中正确的是()A．电压表V1的示数变大，电压表V2的示数变小，且有ΔU1ΔU2B．电压表V1的示数变小，电压表V2的示数增大，且有ΔU1ΔU2C．电容器的左极板带正电，且两极板间电场强度减小D．电源的输出功率比R3的滑片移动前大B【解析】滑动变阻器R3的滑片向右移动一小段距离后，R3接入电路的电阻减小，电路外电阻减小，总电阻减小，电源输出电流增大，R2中电流增大，R2两端电压增大，电压表V2的示数增大，与其并联的电容器C两端电压增大，极板带电荷量增大，两板间电场强度增大，C错．电源内阻电压增大，导致电源路端电压减小，电源输出功率不一定增大，选项D错误；根据闭合电路欧姆定律，E＝U1＋U2＋Ir，电源输出电流I增大，则U1＋U2减小，电压表V2的示数增大，则电压表V1的示数减小，且有ΔU1＝ΔU2＋ΔI·r，即ΔU1ΔU2，选项B正确，A错误．考点4含电容器的电路含容电路的分析电容器是一个储存电荷的元件．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(只考虑电容器是理想的不漏电的情况)的元件，在电容器处电路看做断路，简化电路时可去掉它．简化后若要求电容器所带电荷量时，可在相应的位置补上．1．解决这类问题的一般方法：通过稳定的两个状态来了解不稳定的中间变化过程．2．只有当电容器充、放电时，电容器支路中才会有电流，当电路稳定时，电容器处电路相当于断路．3．电路稳定时，与电容器串联的电阻为等势体，相当于一段导线，电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压．有