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

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1、第第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 ) I1I2In U1U2Un 1.电动势电动势(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)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_，单位：，单位：V.(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

2、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转化成电势能能转化成电势能把其它形式的把其它形式的2内阻：内阻：电源内部也是由导体组成的，也有电阻电源内部也是由导体组成的，也有电阻r，叫做电，叫做电源的源的_，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.闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律(1)内容：内容：闭合电路里的电流跟电源的电动势成闭合电路里的电流跟电源的电动势成_，跟内、外电，跟内、外电阻之和成阻之和成_.(2)公式：公式：I_(只适用于纯电阻电路只适用于纯电阻电路)；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

3、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外外Ir2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UIRR，当，当R增大时，增大时，U_特殊情特殊情况况(1)当外电路断路时，当外电路断路时，I0，U_(2)当外电路短路时，当外电路短路时，I短短_，U0增大增大E当堂检测当堂检测： 一个一个T形电路如图形电路如图721所示，电路中的电阻所示，电路中的电阻R110 ，R2120 ，R340 .另有一测试电源，电动势为另有一测试电源，电动势为100 V，内阻忽略不计则，内阻忽略不计则 ()A当当cd端短路时，端短路时，ab之间的等效电阻是之间的等效电阻是40 B当当

4、ab端短路时，端短路时，cd之间的等效电阻是之间的等效电阻是40 C当当ab两端接通测试电源时，两端接通测试电源时，cd两端的电压为两端的电压为80 VD当当cd两端接通测试电源时，两端接通测试电源时，ab两端的电压为两端的电压为80 V图图721图图(1)图图(2) 题型一题型一 电路的动态分析电路的动态分析 1. L1、L2、L3是是3只小电灯，只小电灯，R是滑动变阻器，开始时，它的滑片是滑动变阻器，开始时，它的滑片P位于中点位置当位于中点位置当S闭合时，闭合时，3只小电灯都发光现使滑动变阻器的只小电灯都发光现使滑动变阻器的滑片滑片P向右移动时，则小电灯向右移动时，则小电灯L1、L2、L3

5、的变化情况的变化情况 ()AL1变亮变亮BL2变亮变亮CL3变暗变暗DL1、L2、L3均变亮均变亮思路指导思路指导2如图所示，如图所示，E为内阻不能忽略的电池，为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值为定值电阻，电阻，S0、S为开关，与分别为电压表与电流表初始时为开关，与分别为电压表与电流表初始时S0与与S均闭合，现将均闭合，现将S断开，则断开，则 ()A.的读数变大，的读数变小的读数变大，的读数变小B.的读数变大，的读数变大的读数变大，的读数变大C.的读数变小，的读数变小的读数变小，的读数变小D.的读数变小，的读数变大的读数变小，的读数变大解析解析当当S断开后，闭合电路的总电阻增加，根据

6、闭合电断开后，闭合电路的总电阻增加，根据闭合电路欧姆定律可知，总电流减小，故路端电压路欧姆定律可知，总电流减小，故路端电压UEIr增增加，即的读数变大；由于定值电阻加，即的读数变大；由于定值电阻R1两端的电压减小，故两端的电压减小，故R3两端的电压增加，通过两端的电压增加，通过R3的电流增加，即的读数变大；的电流增加，即的读数变大；选项选项B正确正确答案答案B3(2013江苏卷，江苏卷，4)在输液时，药液有时会从针口流出体在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图725所示所示M是贴在针口处的传感器，接触到药液时

7、其电是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻阻RM发生变化，导致发生变化，导致S两端电压两端电压U增大，装置发出警报，增大，装置发出警报，此时此时()ARM变大，且变大，且R越大，越大，U增大越明显增大越明显BRM变大，且变大，且R越小，越小，U增大越明显增大越明显CRM变小，且变小，且R越大，越大，U增大越明显增大越明显DRM变小，且变小，且R越小，越小，U增大越明显增大越明显图图725解析解析 当当 RM变大时，变大时，回路的总电阻路的总电阻 R总总变大，根据变大，根据 I总总ER总总，得得干路中的电流变小，路中的电流变小， S 两端的电压两端的电压 UI总总RS变小， 故选项变小， 故选

8、项 A、B 错误；当错误；当 RM变小时，变小时，回路的总电阻路的总电阻 R总总11R1RMRS变小，变小，根据根据 I总总ER总总，得，得干路中的电流变大，路中的电流变大，S 两端的电压两端的电压 UI总总RS变大，变大，而且 R 越大，越大，RM变小时，对变小时，对回路的总电阻变路的总电阻变化的的影响越越明显，故选项，故选项 C 正确，选项正确，选项 D 错误错误 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)当外电路的任何一个电阻增大当外电路的任何一个电阻增大(或减小或减小)时，电路的总电时，电路的总电阻一定增大阻一定增大(或减小或减小)(2)若开关的通、断使串

9、联的用电器增多时，电路的总电若开关的通、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，电路的总电阻减小电阻减小 (3)在如图在如图722所示分压电路中，滑动变阻器可视为由所示分压电路中，滑动变阻器可视为由两段电阻构成，其中一段两段电阻构成，其中一段R并并与用电器并联，另一段与用电器并联，另一段R串串与与并联部分串联并联部分串联A、B两端的总电阻与两端的总电阻与R串串的变化趋势一的变化趋势一致致图图7222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)闭合电路欧姆定律闭

10、合电路欧姆定律EUIr(E、r不变不变)和部分电路欧姆定和部分电路欧姆定律律UIR联合使用联合使用(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)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 如图所示，电源电动势如图所示，电源电动势E12 V，内阻，内阻r3 ，R01 ，直流电动机内阻，直流电动机内阻R01 ，当调节滑

11、动变阻器，当调节滑动变阻器R1时可时可使甲电路输出功率最大，调节使甲电路输出功率最大，调节R2时可使乙电路输出功率时可使乙电路输出功率最大，且此时电动机刚好正常工作最大，且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为额定输出功率为P02 W)，则，则R1和和R2的值分别为的值分别为 ()图图726A2 ，2 B2 ，1.5 C1.5 ，1.5 D1.5 ，2 提示提示(2)外电阻与电源的内阻相等外电阻与电源的内阻相等(3)输出功率应根据输出功率应根据PIUI(EIr)确定确定(4)由由PIUI(EIr)得出：得出：I2 A时，输出功率有最大时，输出功率有最大值值【跟踪短训跟踪短训】3如图如图727所

12、示电路，所示电路， 电源电动势为电源电动势为E，串联的固定电，串联的固定电阻为阻为R2，滑动变阻器的总电阻为，滑动变阻器的总电阻为R1，电阻大小关系为，电阻大小关系为R1R2r，则在滑动触头从，则在滑动触头从a端移动到端移动到b端的过程中，下列描端的过程中，下列描述中正确的是述中正确的是()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滑动变阻器滑动变阻器R1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727解析解析在滑动触头从在滑动触头从a端移动到端移动到b端的过程中

13、，端的过程中，R1接入电路接入电路的电阻的电阻(实际上是实际上是RaP与与RbP的并联电阻的并联电阻)先增大后减小，所先增大后减小，所以电路中的总电流先减小后增大，电路的路端电压先增大以电路中的总电流先减小后增大，电路的路端电压先增大后减小，后减小，A、B正确；题中正确；题中R外外总大于电源内阻，外电路电总大于电源内阻，外电路电阻阻R外外越接近电源内阻，电源输出功率越大，滑动触头从越接近电源内阻，电源输出功率越大，滑动触头从a端移动到端移动到b端的过程中，端的过程中，R1接入电路的电阻先增大后减接入电路的电阻先增大后减小，电源的输出功率先减小后增大，小，电源的输出功率先减小后增大，C错误；将错

14、误；将R2r视为视为电源内阻，在滑动触头从电源内阻，在滑动触头从a端移动到端移动到b端的过程中，外电阻端的过程中，外电阻R1接入电路的电阻先增大后减小，滑动变阻器接入电路的电阻先增大后减小，滑动变阻器R1上消耗的上消耗的功率先增大后减小，功率先增大后减小，D错误错误答案答案AB4如图如图728所示，闭合开关所示，闭合开关S后，后，A灯与灯与B灯均发光，当灯均发光，当滑动变阻器的滑片滑动变阻器的滑片P向左滑动时，以下说法中正确的是向左滑动时，以下说法中正确的是()AA灯变亮灯变亮BB灯变亮灯变亮C电源的输出功率可能减小电源的输出功率可能减小D电源的总功率增大电源的总功率增大图图728反思总结反思

15、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)闭合电路是一个能量转化系统，电源将其他形式的能闭合电路是一个能量转化系统，电源将其他形式的能转化为电能内外电路将电能转化为其他形式的能，转化为电能内外电路将电能转化为其他形式的能，EIP内内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)外电阻的阻值向接近内阻的阻值方向变化时，电源的外电阻的阻值向接近内阻的阻值方向变化时，电源的输出功率变大输出功率变大1根据根据UEIr可知，电源的可知，电源的UI图线是图线是如图如图729所示的一条倾斜的直线所示的一条倾斜的直线(1)直线斜率的绝对值表示电源的电阻直线斜率

16、的绝对值表示电源的电阻r，纵轴的截距为电源电动势纵轴的截距为电源电动势E.(2)直线上任何一点直线上任何一点A与原点与原点O的连线的斜的连线的斜率表示对应的外电路电阻率表示对应的外电路电阻R.(3)图线上每一点的坐标的乘积为对应情况图线上每一点的坐标的乘积为对应情况下电源的输出功率，对于图中的下电源的输出功率，对于图中的A点有点有PAUAIA.题型三电源的题型三电源的U I图象的应用图象的应用图图7292对于对于UI图线中纵坐标图线中纵坐标(U)不从零开始的情况，图线与横不从零开始的情况，图线与横坐标的交点坐标小于短路电流，但直线斜率的绝对值仍等坐标的交点坐标小于短路电流，但直线斜率的绝对值仍

17、等于电源的内阻于电源的内阻【典例典例3】 如图如图7210所示，直线所示，直线A为电源的为电源的UI图线，图线，直线直线B和和C分别为电阻分别为电阻R1、R2的的UI图线，用该电源分别图线，用该电源分别与与R1、R2组成闭合电路时，电源的输出功率分别为组成闭合电路时，电源的输出功率分别为P1、P2，电源的效率分别为，电源的效率分别为1、2，则，则 ()AP1P2BP1P2C12D12图图7210反思总结反思总结UI图象的一般分析思路图象的一般分析思路(1)明确纵、横坐标的物理意义明确纵、横坐标的物理意义(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)找出图线上对应状

18、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)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如图如图7211所示为两电源的所示为两电源的UI图象，则下列说法正确的是图象，则下列说法正确的是 ()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不论外接多大的相同电阻，电源不论外接多大的相同电阻，电源的输出功率总比电的输出功率总比电源源的输出功率大的输出功率大图图721

19、1解析解析图线在图线在U坐标轴上的截距等于电源电动势，图线斜坐标轴上的截距等于电源电动势，图线斜率的绝对值等于电源的内阻，因此率的绝对值等于电源的内阻，因此A正确；作外接电阻正确；作外接电阻R的伏安特性曲线分别交电源、的伏安特性曲线于的伏安特性曲线分别交电源、的伏安特性曲线于S1、S2两点两点(如图所示如图所示)，交点横、纵坐标的乘积，交点横、纵坐标的乘积IUP为电源为电源的输出功率，的输出功率， 6如图如图7212所示，图中直线所示，图中直线表示某电源的路端电压表示某电源的路端电压与电流的关系图象，图中曲线与电流的关系图象，图中曲线表示该电源的输出功率与表示该电源的输出功率与电流的关系图象，

20、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7212思想方法思想方法12.“等效电源法等效电源法”的应用的应用1方法概述方法概述等效法是把复杂的物理现象、物理过程转化为简单的物理等效法是把复杂的物理现象、物理过程转化为简单的物理现象、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常见类型常见类型(1)物理量的等效；如等效电阻、等效电源、等效长度、物理量的等效；如等效电阻、等效电源、等效长度、等效力等等效力等(2)过程的等效：如平抛运动可等效为水平方向的匀速直过程的等效：如平抛运动可等效为水平方向的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动线运

21、动和竖直方向上的自由落体运动3解题思路解题思路(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)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)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7213所示，已知电源所示，已知电源电动势电动势E5 V，内阻，内阻r2 ，定值电，定值电阻阻R10.5 ，滑动变阻器，滑动变阻器R2的阻值范的阻值范围为围为010 .(1)当滑动变阻器的阻值为多大时，电阻当滑动变阻器的阻值为多大时，电阻R1消耗的功率最消耗的功率最大？最大功率是多少？大？最大功率是多少？(2)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻

22、器消耗的功当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？最大功率是多少？率最大？最大功率是多少？(3)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？最大输出功率是多少？大？最大输出功率是多少？图图7213审题指导审题指导求解定值电阻消耗的最大功率时，根据求解定值电阻消耗的最大功率时，根据PI2R可可知，只要电流最大即可；求解可变电阻消耗的最大功率时，知，只要电流最大即可；求解可变电阻消耗的最大功率时，不能套用上述方法，因为电流随电阻的变化而变化，此时，不能套用上述方法，因为电流随电阻的变化而变化，此时，可以利用电源的输出功率与外电阻的关系进

23、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思总结反思总结对于电源输出的最大功率问题，可以采用数学对于电源输出的最大功率问题，可以采用数学中求极值的方法，也可以采用电源的输出功率随外电阻的中求极值的方法，也可以采用电源的输出功率随外电阻的变化规律来求解但应当注意的是，当待求的最大功率对变化规律来求解但应当注意的是，当待求的最大功率对应的电阻值不能等于等效电源的内阻时，此时的条件是当应的电阻值不能等于等效电源的内阻时，此时的条件是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学即练即学即练如图如图7214所示，电动势为所示，电动势为E

24、、内阻为、内阻为r的电池的电池与定值电阻与定值电阻R0、滑动变阻器、滑动变阻器R串联，已知串联，已知R0r，滑动变阻，滑动变阻器的最大阻值是器的最大阻值是2r.当滑动变阻器的滑片当滑动变阻器的滑片P由由a端向端向b端滑动端滑动时，下列说法中正确的是时，下列说法中正确的是()A电路中的电流变大电路中的电流变大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定值电阻定值电阻R0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7214解析解析当滑动变阻器的滑片当滑动变阻器的滑片P由由a端向端向b端滑动时，外电路端滑动时，外电路电阻减小，电

25、路中的电流变大，电源的输出功率变大，选电阻减小，电路中的电流变大，电源的输出功率变大，选项项A正确、正确、B错误；把定值电阻错误；把定值电阻R0看成电源内阻，当滑动看成电源内阻，当滑动变阻器的滑片变阻器的滑片P由由a端向端向b端滑动时，滑动变阻器消耗的功端滑动时，滑动变阻器消耗的功率变小，定值电阻率变小，定值电阻R0上消耗的功率变大，选项上消耗的功率变大，选项C正确、正确、D错误错误答案答案AC附：对应高考题组附：对应高考题组 1(2013安徽卷，安徽卷，19)用图示的电路可以测量电阻的阻用图示的电路可以测量电阻的阻值图中值图中Rx是待测电阻，是待测电阻，R0是定值电阻，是灵敏度很高是定值电阻

26、，是灵敏度很高的电流表，的电流表，MN是一段均匀的电阻丝闭合开关，改变滑是一段均匀的电阻丝闭合开关，改变滑动头动头P的位置，当通过电流表的电流为零时，测得的位置，当通过电流表的电流为零时，测得MPl1，PNl2，则，则Rx的阻值为的阻值为 ()2(2012上海卷，上海卷，17)直流电路如图所示，在滑动变阻器的直流电路如图所示，在滑动变阻器的滑片滑片P向右移动时，电源的向右移动时，电源的()A总功率一定减小总功率一定减小B效率一定增大效率一定增大C内部损耗功率一定减小内部损耗功率一定减小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(2011北京理综，北京理综，17)如图所示电路，电源内阻

27、不可忽如图所示电路，电源内阻不可忽略开关略开关S闭合后，在变阻器闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程的滑动端向下滑动的过程中中 ()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(2010课标全国，课标全国，19)电源的效率电源的效率定义为外电路电阻消耗定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比在测电源电动势和内阻的实的功率与电源的总功率之比在测电源电动势和内阻的实验中得到的实验图线如图所示，图中验中得到的实验图线如图所示，图中U为路端电压，为路端电压，I为干为干路电流，路电流，a、b为图线上的两点，相应状态下电源的效率分为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为别为a、b.由图可知由图可知a、b的值分别为的值分别为 ()