教育专题：2015届高三物理大一轮复习：7-2_电路_闭合电路的欧姆定律.ppt

第第2 2讲电路闭合电路的欧姆定律讲电路闭合电路的欧姆定律串、并联电路的特点串、并联电路的特点电阻的串、并联电阻的串、并联(考纲要求考纲要求 )I I1 1I I2 2 I In n U U1 1U U2 2 U Un n 1.1.电动势电动势(1)(1)电源：电源：电源是通过非静电力做功把电源是通过非静电力做功把_的能转的能转化成化成_的装置的装置(2)(2)电动势：电动势：非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值，的比值，E E_，单位：，单位：V.V.(3)(3)电动势的物理含义：电动势的物理含义：电动势表示电源电动势表示电源_ _ _本领的大小，在数值上等于电源没有接本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压入电路时两极间的电压电源的电动势和内阻电源的电动势和内阻(考纲要求考纲要求 )其它形式其它形式电势能电势能能能转转化成化成电势电势能能把其它形式的把其它形式的2 2内内阻阻：电电源源内内部部也也是是由由导导体体组组成成的的，也也有有电电阻阻r r，叫叫做做电电源的源的_，它是电源的另一重要参数，它是电源的另一重要参数内阻内阻1.1.闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律(1)(1)内容：内容：闭闭合合电电路路里里的的电电流流跟跟电电源源的的电电动动势势成成_，跟跟内内、外外电电阻之和成阻之和成_._.(2)(2)公式：公式：I I_(_(只适用于纯电阻电路只适用于纯电阻电路)；E E_(适用于所有电路适用于所有电路)闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律(考纲要求考纲要求 )正比正比反比反比U U外外I Ir r2 2路端电压与外电阻的关系：路端电压与外电阻的关系：一般情一般情况况U UIRIR R R，当，当R R增大增大时时，U U_特殊情特殊情况况(1)(1)当外当外电电路断路路断路时时，I I0 0，U U_(2)(2)当外当外电电路短路路短路时时，I I短短_，U U0 0增大增大E E当堂检测当堂检测：一一个个T T形形电电路路如如图图7 72 21 1所所示示，电电路路中中的的电电阻阻R R1 110 10 ，R R2 2120 120 ，R R3 340 40.另另有有一一测测试试电电源源，电电动动势势为为100 100 V V，内阻忽略不计则内阻忽略不计则 ()A A当当cdcd端短路时，端短路时，abab之间的等效电阻是之间的等效电阻是40 40 B B当当abab端短路时，端短路时，cdcd之间的等效电阻是之间的等效电阻是40 40 C C当当abab两端接通测试电源时，两端接通测试电源时，cdcd两端的电压为两端的电压为80 V80 VD D当当cdcd两端接通测试电源时，两端接通测试电源时，abab两端的电压为两端的电压为80 V80 V图图7 72 21 1图图(1)(1)图图(2)(2)题型一题型一 电路的动态分析电路的动态分析 1.1.L L1 1、L L2 2、L L3 3是是3 3只只小小电电灯灯，R R是是滑滑动动变变阻阻器器，开开始始时时，它它的的滑滑片片P P位位于于中中点点位位置置当当S S闭闭合合时时，3 3只只小小电电灯灯都都发发光光现现使使滑滑动动变变阻阻器器的滑片的滑片P P向右移动时，则小电灯向右移动时，则小电灯L L1 1、L L2 2、L L3 3的变化情况的变化情况 ()A AL L1 1变亮变亮B BL L2 2变亮变亮C CL L3 3变暗变暗D DL L1 1、L L2 2、L L3 3均变亮均变亮思路指导思路指导2 2如如图图所所示示，E E为为内内阻阻不不能能忽忽略略的的电电池池，R R1 1、R R2 2、R R3 3为为定定值值电电阻阻，S S0 0、S S为为开开关关，与与分分别别为为电电压压表表与与电电流流表表初初始始时时S S0 0与与S S均闭合，现将均闭合，现将S S断开，则断开，则 ()A.A.的读数变大，的读数变小的读数变大，的读数变小B.B.的读数变大，的读数变大的读数变大，的读数变大C.C.的读数变小，的读数变小的读数变小，的读数变小D.D.的读数变小，的读数变大的读数变小，的读数变大解解析析当当S S断断开开后后，闭闭合合电电路路的的总总电电阻阻增增加加，根根据据闭闭合合电电路路欧欧姆姆定定律律可可知知，总总电电流流减减小小，故故路路端端电电压压U UE EIr Ir增增加加，即即的的读读数数变变大大；由由于于定定值值电电阻阻R R1 1两两端端的的电电压压减减小小，故故R R3 3两两端端的的电电压压增增加加，通通过过R R3 3的的电电流流增增加加，即即的的读读数数变变大大；选选项项B B正确正确答案答案B B3 3(2013(2013 江江苏苏卷卷，4)4)在在输输液液时时，药药液液有有时时会会从从针针口口流流出出体体外外，为为了了及及时时发发现现，设设计计了了一一种种报报警警装装置置，电电路路如如图图7 72 25 5所所示示MM是是贴贴在在针针口口处处的的传传感感器器，接接触触到到药药液液时时其其电电阻阻R RMM发发生生变变化化，导导致致S S两两端端电电压压U U增增大大，装装置置发发出出警警报报，此此时时()A AR RMM变大，且变大，且R R越大，越大，U U增大越明显增大越明显B BR RMM变大，且变大，且R R越小，越小，U U增大越明显增大越明显C CR RMM变小，且变小，且R R越大，越大，U U增大越明显增大越明显D DR RMM变小，且变小，且R R越小，越小，U U增大越明显增大越明显图图7 72 25 51 1判定总电阻变化情况的规律判定总电阻变化情况的规律(记一记记一记)(1)(1)当当外外电电路路的的任任何何一一个个电电阻阻增增大大(或或减减小小)时时，电电路路的的总总电电阻一定增大阻一定增大(或减小或减小)(2)(2)若若开开关关的的通通、断断使使串串联联的的用用电电器器增增多多时时，电电路路的的总总电电阻阻增增大大；若若开开关关的的通通、断断使使并并联联的的支支路路增增多多时时，电电路路的的总总电电阻减小阻减小 (3)(3)在在如如图图7 72 22 2所所示示分分压压电电路路中中，滑滑动动变变阻阻器器可可视视为为由由两两段段电电阻阻构构成成，其其中中一一段段R R并并与与用用电电器器并并联联，另另一一段段R R串串与与并并联联部部分分串串联联A A、B B两两端端的的总总电电阻阻与与R R串串的的变变化化趋趋势势一一致致图图7 72 22 22 2分析思路分析思路反思总结反思总结分析此类问题要注意以下三点：分析此类问题要注意以下三点：(1)(1)闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律E EU UIr Ir(E E、r r不变不变)和部分电路欧姆定和部分电路欧姆定律律U UIRIR联合使用联合使用(2)(2)局部电阻增则总电阻增，反之总电阻减；支路数量增则总局部电阻增则总电阻增，反之总电阻减；支路数量增则总电阻减，反之总电阻增电阻减，反之总电阻增(3)(3)两个关系：外电压等于外电路上串联各分电压之和；总电两个关系：外电压等于外电路上串联各分电压之和；总电流等于各支路电流之和流等于各支路电流之和题型二题型二闭合电路欧姆定律的应用及电源的功率闭合电路欧姆定律的应用及电源的功率 如如图图所所示示，电电源源电电动动势势E E12 12 V V，内内阻阻r r3 3 ，R R0 01 1 ，直直流流电电动动机机内内阻阻R R0 01 1 ，当当调调节节滑滑动动变变阻阻器器R R1 1时时可可使使甲甲电电路路输输出出功功率率最最大大，调调节节R R2 2时时可可使使乙乙电电路路输输出出功功率率最最大大，且且此此时时电电动动机机刚刚好好正正常常工工作作(额额定定输输出出功功率率为为P P0 02 2 W)W)，则则R R1 1和和R R2 2的值分别为的值分别为 ()图图7 72 26 6A A2 2，2 2 B B2 2，1.5 1.5 C C1.5 1.5，1.5 1.5 D D1.5 1.5，2 2 提示提示(2)(2)外电阻与电源的内阻相等外电阻与电源的内阻相等(3)(3)输出功率应根据输出功率应根据P PIUIUI I(E EIr Ir)确定确定(4)(4)由由P PIUIUI I(E EIr Ir)得得出出：I I2 2 A A时时，输输出出功功率率有有最最大大值值【跟踪短训跟踪短训】3 3如如图图7 72 27 7所所示示电电路路，电电源源电电动动势势为为E E，串串联联的的固固定定电电阻阻为为R R2 2，滑滑动动变变阻阻器器的的总总电电阻阻为为R R1 1，电电阻阻大大小小关关系系为为R R1 1R R2 2r r，则则在在滑滑动动触触头头从从a a端端移移动动到到b b端端的的过过程程中中，下下列列描描述中正确的是述中正确的是()A A电路中的总电流先减小后增大电路中的总电流先减小后增大B B电路的路端电压先增大后减小电路的路端电压先增大后减小C C电源的输出功率先增大后减小电源的输出功率先增大后减小D D滑动变阻器滑动变阻器R R1 1上消耗的功率先上消耗的功率先减小后增大减小后增大图图7 72 27 7解解析析在在滑滑动动触触头头从从a a端端移移动动到到b b端端的的过过程程中中，R R1 1接接入入电电路路的的电电阻阻(实实际际上上是是R RaPaP与与R RbPbP的的并并联联电电阻阻)先先增增大大后后减减小小，所所以以电电路路中中的的总总电电流流先先减减小小后后增增大大，电电路路的的路路端端电电压压先先增增大大后后减减小小，A A、B B正正确确；题题中中R R外外总总大大于于电电源源内内阻阻，外外电电路路电电阻阻R R外外越越接接近近电电源源内内阻阻，电电源源输输出出功功率率越越大大，滑滑动动触触头头从从a a端端移移动动到到b b端端的的过过程程中中，R R1 1接接入入电电路路的的电电阻阻先先增增大大后后减减小小，电电源源的的输输出出功功率率先先减减小小后后增增大大，C C错错误误；将将R R2 2r r视视为为电电源源内内阻阻，在在滑滑动动触触头头从从a a端端移移动动到到b b端端的的过过程程中中，外外电电阻阻R R1 1接接入入电电路路的的电电阻阻先先增增大大后后减减小小，滑滑动动变变阻阻器器R R1 1上上消消耗耗的的功功率率先增大后减小，先增大后减小，D D错误错误答案答案ABAB4 4如如图图7 72 28 8所所示示，闭闭合合开开关关S S后后，A A灯灯与与B B灯灯均均发发光光，当当滑滑动动变变阻阻器器的的滑滑片片P P向向左左滑滑动动时时，以以下下说说法法中中正正确确的的是是()A AA A灯变亮灯变亮B BB B灯变亮灯变亮C C电源的输出功率可能减小电源的输出功率可能减小D D电源的总功率增大电源的总功率增大图图7 72 28 8反思总结反思总结对闭合电路功率的两点认识对闭合电路功率的两点认识(1)(1)闭闭合合电电路路是是一一个个能能量量转转化化系系统统，电电源源将将其其他他形形式式的的能能转转化化为为电电能能内内外外电电路路将将电电能能转转化化为为其其他他形形式式的的能能，EIEIP P内内P P外外就是能量守恒定律在闭合电路中的体现就是能量守恒定律在闭合电路中的体现(2)(2)外外电电阻阻的的阻阻值值向向接接近近内内阻阻的的阻阻值值方方向向变变化化时时，电电源源的的输输出功率变大出功率变大1 1根根据据U UE EIr Ir可可知知，电电源源的的U UI I图图线线是是如如图图7 72 29 9所示的一条倾斜的直线所示的一条倾斜的直线(1)(1)直直线线斜斜率率的的绝绝对对值值表表示示电电源源的的电电阻阻r r，纵纵轴的截距为电源电动势轴的截距为电源电动势E E.(2)(2)直直线线上上任任何何一一点点A A与与原原点点O O的的连连线线的的斜斜率表示对应的外电路电阻率表示对应的外电路电阻R R.(3)(3)图图线线上上每每一一点点的的坐坐标标的的乘乘积积为为对对应应情情况况下下电电源源的的输输出出功功率率，对对于于图图中中的的A A点点有有P PA AU UA AI IA A.题型三电源的题型三电源的U U I I图象的应用图象的应用图图7 72 29 92 2对对于于U UI I图图线线中中纵纵坐坐标标(U U)不不从从零零开开始始的的情情况况，图图线线与与横横坐坐标标的的交交点点坐坐标标小小于于短短路路电电流流，但但直直线线斜斜率率的的绝绝对对值值仍仍等等于电源的内阻于电源的内阻【典典例例3 3】如如图图7 72 21010所所示示，直直线线A A为为电电源源的的U UI I图图线线，直直线线B B和和C C分分别别为为电电阻阻R R1 1、R R2 2的的U UI I图图线线，用用该该电电源源分分别别与与R R1 1、R R2 2组组成成闭闭合合电电路路时时，电电源源的的输输出出功功率率分分别别为为P P1 1、P P2 2，电源的效率分别为，电源的效率分别为 1 1、2 2，则，则 ()A AP P1 1 P P2 2B BP P1 1P P2 2C C 1 1 2 2D D 1 1 2 2图图7 72 21010反思总结反思总结U UI I图象的一般分析思路图象的一般分析思路(1)(1)明确纵、横坐标的物理意义明确纵、横坐标的物理意义(2)(2)明确图象的截距、斜率及交点的意义明确图象的截距、斜率及交点的意义(3)(3)找出图线上对应状态的参量或关系式找出图线上对应状态的参量或关系式(4)(4)结合相关概念或规律进行分析、计算结合相关概念或规律进行分析、计算【跟踪短训跟踪短训】5 5如图如图7 72 21111所示为两电源的所示为两电源的U UI I图象，则下列说法正确的是图象，则下列说法正确的是 ()A A电源电源的电动势和内阻均比电源的电动势和内阻均比电源大大B B当外接同样的电阻时，两电源的输出功率可能相等当外接同样的电阻时，两电源的输出功率可能相等C C当外接同样的电阻时，两电源的效率可能相等当外接同样的电阻时，两电源的效率可能相等D D不不论论外外接接多多大大的的相相同同电电阻阻，电电源源的的输输出出功功率率总总比比电电源源的输出功率大的输出功率大图图7 72 21111解解析析图图线线在在U U坐坐标标轴轴上上的的截截距距等等于于电电源源电电动动势势，图图线线斜斜率率的的绝绝对对值值等等于于电电源源的的内内阻阻，因因此此A A正正确确；作作外外接接电电阻阻R R的的伏伏安安特特性性曲曲线线分分别别交交电电源源、的的伏伏安安特特性性曲曲线线于于S S1 1、S S2 2两两点点(如如图图所所示示)，交交点点横横、纵纵坐坐标标的的乘乘积积IUIUP P为为电电源源的的输出功率，输出功率，6 6如如图图7 72 21212所所示示，图图中中直直线线表表示示某某电电源源的的路路端端电电压压与与电电流流的的关关系系图图象象，图图中中曲曲线线表表示示该该电电源源的的输输出出功功率率与与电流的关系图象，则下列说法正确的是电流的关系图象，则下列说法正确的是 ()图图7 72 21212思想方法思想方法12.12.“等效电源法等效电源法”的应用的应用1 1方法概述方法概述等等效效法法是是把把复复杂杂的的物物理理现现象象、物物理理过过程程转转化化为为简简单单的的物物理理现象、物理过程来研究和处理的一种科学思想方法现象、物理过程来研究和处理的一种科学思想方法2 2常见类型常见类型(1)(1)物物理理量量的的等等效效；如如等等效效电电阻阻、等等效效电电源源、等等效效长长度度、等等效力等效力等(2)(2)过过程程的的等等效效：如如平平抛抛运运动动可可等等效效为为水水平平方方向向的的匀匀速速直直线线运动和竖直方向上的自由落体运动运动和竖直方向上的自由落体运动3 3解题思路解题思路(1)(1)分析所研究的问题是否属于等效问题分析所研究的问题是否属于等效问题(2)(2)确定该问题属于哪一类等效问题确定该问题属于哪一类等效问题(3)(3)分析问题等效后的求解思路分析问题等效后的求解思路【典例典例】如图如图7 72 21313所示，已知电源所示，已知电源电动势电动势E E5 V5 V，内阻，内阻r r2 2，定值电，定值电阻阻R R1 10.5 0.5，滑动变阻器，滑动变阻器R R2 2的阻值范的阻值范围为围为0 010.10.(1)(1)当当滑滑动动变变阻阻器器的的阻阻值值为为多多大大时时，电电阻阻R R1 1消消耗耗的的功功率率最最大？最大功率是多少？大？最大功率是多少？(2)(2)当当滑滑动动变变阻阻器器的的阻阻值值为为多多大大时时，滑滑动动变变阻阻器器消消耗耗的的功功率最大？最大功率是多少？率最大？最大功率是多少？(3)(3)当当滑滑动动变变阻阻器器的的阻阻值值为为多多大大时时，电电源源的的输输出出功功率率最最大大？最大输出功率是多少？最大输出功率是多少？图图7 72 21313审审题题指指导导求求解解定定值值电电阻阻消消耗耗的的最最大大功功率率时时，根根据据P PI I2 2R R可可知知，只只要要电电流流最最大大即即可可；求求解解可可变变电电阻阻消消耗耗的的最最大大功功率率时时，不不能能套套用用上上述述方方法法，因因为为电电流流随随电电阻阻的的变变化化而而变变化化，此此时时，可以利用电源的输出功率与外电阻的关系进行求解可以利用电源的输出功率与外电阻的关系进行求解反反思思总总结结对对于于电电源源输输出出的的最最大大功功率率问问题题，可可以以采采用用数数学学中中求求极极值值的的方方法法，也也可可以以采采用用电电源源的的输输出出功功率率随随外外电电阻阻的的变变化化规规律律来来求求解解但但应应当当注注意意的的是是，当当待待求求的的最最大大功功率率对对应应的的电电阻阻值值不不能能等等于于等等效效电电源源的的内内阻阻时时，此此时时的的条条件件是是当当电阻值最接近等效电源的内阻时，电源的输出功率最大电阻值最接近等效电源的内阻时，电源的输出功率最大即即学学即即练练如如图图7 72 21414所所示示，电电动动势势为为E E、内内阻阻为为r r的的电电池池与与定定值值电电阻阻R R0 0、滑滑动动变变阻阻器器R R串串联联，已已知知R R0 0r r，滑滑动动变变阻阻器器的的最最大大阻阻值值是是2 2r r.当当滑滑动动变变阻阻器器的的滑滑片片P P由由a a端端向向b b端端滑滑动动时，下列说法中正确的是时，下列说法中正确的是()A A电路中的电流变大电路中的电流变大B B电源的输出功率先变大后变小电源的输出功率先变大后变小C C滑动变阻器消耗的功率变小滑动变阻器消耗的功率变小D D定值电阻定值电阻R R0 0上消耗的功率先变大后变小上消耗的功率先变大后变小图图7 72 21414解解析析当当滑滑动动变变阻阻器器的的滑滑片片P P由由a a端端向向b b端端滑滑动动时时，外外电电路路电电阻阻减减小小，电电路路中中的的电电流流变变大大，电电源源的的输输出出功功率率变变大大，选选项项A A正正确确、B B错错误误；把把定定值值电电阻阻R R0 0看看成成电电源源内内阻阻，当当滑滑动动变变阻阻器器的的滑滑片片P P由由a a端端向向b b端端滑滑动动时时，滑滑动动变变阻阻器器消消耗耗的的功功率率变变小小，定定值值电电阻阻R R0 0上上消消耗耗的的功功率率变变大大，选选项项C C正正确确、D D错误错误答案答案ACAC附：对应高考题组附：对应高考题组 1 1(2013(2013 安安徽徽卷卷，19)19)用用图图示示的的电电路路可可以以测测量量电电阻阻的的阻阻值值图图中中R Rx x是是待待测测电电阻阻，R R0 0是是定定值值电电阻阻，是是灵灵敏敏度度很很高高的的电电流流表表，MNMN是是一一段段均均匀匀的的电电阻阻丝丝闭闭合合开开关关，改改变变滑滑动动头头P P的的位位置置，当当通通过过电电流流表表的的电电流流为为零零时时，测测得得MPMPl l1 1，PNPNl l2 2，则，则R Rx x的阻值为的阻值为 ()2 2(2012(2012 上上海海卷卷，17)17)直直流流电电路路如如图图所所示示，在在滑滑动动变变阻阻器器的的滑片滑片P P向右移动时，电源的向右移动时，电源的()A A总功率一定减小总功率一定减小B B效率一定增大效率一定增大C C内部损耗功率一定减小内部损耗功率一定减小D D输出功率一定先增大后减小输出功率一定先增大后减小3 3(2011(2011 北北京京理理综综，17)17)如如图图所所示示电电路路，电电源源内内阻阻不不可可忽忽略略开开关关S S闭闭合合后后，在在变变阻阻器器R R0 0的的滑滑动动端端向向下下滑滑动动的的过过程程中中 ()A A电压表与电流表的示数都减小电压表与电流表的示数都减小B B电压表与电流表的示数都增大电压表与电流表的示数都增大C C电压表的示数增大，电流表的示数减小电压表的示数增大，电流表的示数减小D D电压表的示数减小，电流表的示数增大电压表的示数减小，电流表的示数增大4 4(2010(2010 课课标标全全国国，19)19)电电源源的的效效率率 定定义义为为外外电电路路电电阻阻消消耗耗的的功功率率与与电电源源的的总总功功率率之之比比在在测测电电源源电电动动势势和和内内阻阻的的实实验验中中得得到到的的实实验验图图线线如如图图所所示示，图图中中U U为为路路端端电电压压，I I为为干干路路电电流流，a a、b b为为图图线线上上的的两两点点，相相应应状状态态下下电电源源的的效效率率分分别为别为 a a、b b.由图可知由图可知 a a、b b的值分别为的值分别为 ()