物理第7章 恒定电流 第2节 闭合电路欧姆定律 新人教版.ppt
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1、20172017高三一轮总高三一轮总复习复习物物 理理选修选修3-1第七章恒定电流第七章恒定电流第二节闭合电路欧姆定律第二节闭合电路欧姆定律栏目导航1 12 23 34 4基础知识整合基础知识整合热门考点研析热门考点研析方法技巧归纳方法技巧归纳考题随堂演练考题随堂演练基础知识整合在如图所示电路中,电源电动势E6 V,内阻不计,小灯泡L上标有“6 V,0.3 A”字样,滑动变阻器R1的阻值范围是020,电阻R2上标有“15,4 A”,电流表的量程为00.6 A甲、乙两同学在讨论滑动变阻器功率的取值范围时,甲同学认为:由于电流表允许通过的最大电流为0.6 A,所以通过R1的最大电流为0.3 A,这
2、时滑动变阻器R1两端的电压为U1mEI1mR21.5 V,因此滑动变阻器的最大功率为P1mI1mU1m0.45 W乙同学不同意甲同学的看法,他认为滑动变阻器的功率决定于通过它的电流和它两端的电压的乘积,即P1I1U1,电流最大时功率未必最大,只有电流、电压的乘积最大时,功率才最大.你认为甲、乙两位同学中,哪位同学的看法正确,如果你认为甲同学正确,请简述他正确的理由;如果你认为乙同学正确,请求出滑动变阻器R1的最大功率P1m.【思路引导】1.电源的内阻不计,则R1和R2支路的电压是否变化?受不受灯泡支路的影响?2外电阻满足什么关系时,电源的输出功率最大?如何把电阻R1消耗的功率看作电源的输出功率
3、?电动势和内阻1电动势(1)物理意义:反映电源把其他形式的能转化为_的本领大小的物理量(2)大小:数值上等于非静电力移送1 C正电荷从电源负极至正极所做的功(3)定义式:E_.其中W非表示电源中移送电荷q时非静电力做的功,q是移送的电荷(4)国际单位:_,符号为V.(5)决定因素:由电源本身的特性决定,与电源的体积无关,跟外电路无关知识点知识点1 电能电能伏特伏特2电源的其他参数(1)内阻:电源_电路的电阻电源向外供电时,电源内部也有电流流过,内部电流通过内阻时要产生热量,内部电阻消耗电能,把电能转化为_能(2)容量:电源放电时能输出的_,单位是Ah或mAh.3电动势E与电压U的区别及联系(1
4、)电源电动势是表征电源特性的物理量,只与电源有关,与外电路的状况无关;电路中任意两点之间的电压与电源的电动势和电路参数无关(2)电动势的大小反映了电源把_能转化为_能的本领;电压的大小表示静电力在电场中两点之间移动1 C正电荷做的功,是把_能转化为_能(3)两者之间的联系:电路断开时,E _ U.内部内部内内总电荷量总电荷量其他形式的其他形式的其他形式的其他形式的电电电电 闭合电路欧姆定律1内容:闭合电路里的电流跟电源的电动势成_,跟内、外电路的电阻之和成_2公式:I_(只适用于纯电阻电路);EU内U外(适用于任何电路)3路端电压与外电阻的关系(1)关系式:UIR_.知识点知识点2正比正比反比
5、反比增大增大 0 E 4路端电压跟电流的关系(1)关系式:U_.(2)图象如图所示,其中纵轴截距为_,横轴截距为_,斜率的绝对值为_.EIr电动势电动势短路电流短路电流电源内阻电源内阻热门考点研析分析闭合电路的思路1分析电路,将复杂的电路简化,分析各电阻的串并联情况2求解电路的总阻值,根据闭合电路欧姆定律求解总电流,如果电路发生变化,则列出方程组3应用串并联电路和部分电路欧姆定律的规律研究各部分电路的情况,求解各部分电路的电阻、电路、电压和电功率等物理量4与电源串联的未知电阻或定值电阻可以等效成电源的内阻5根据计算结果,判断电路的工作情况,分析结果的合理性闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律考考
6、点点 1 (2015年北京高考)真空中放置的平行金属板可以用作光电转换装置,如图所示光照前两板都不带电以光照射A板,则板中的电子可能吸收光的能量而逸出假设所有逸出的电子都垂直于A板向B板运动,忽略电子之间的相互作用保持光照条件不变,a和b为接线柱已知单位时间内从A板逸出的电子数为N,电子逸出时的最大动能为Ekm,元电荷为e.例例 1(1)求A板和B板之间的最大电势差Um,以及将a、b短接时回路中的电流I短;(2)图示装置可看作直流电源,求其电动势E和内阻r;(3)在a和b之间连接一个外电阻时,该电阻两端的电压为U.外电阻上消耗的电功率设为P;单位时间内到达B板的电子,在从A板运动到B板的过程中
7、损失的动能之和设为Ek.请推导证明:PEk.(注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题中做必要的说明)【思路引导】1.A板和B板之间的电势差最大时,电子的运动具有什么特点?2如何求解单位时间内电子经过电源内部电场后损失的动能?(3)电容器两端的电压为U,则电源两端的电压也为U,由动能定理,一个电子经过电源内部电场后损失的动能为EkeeU.设单位时间内有N个电子到达B板,则损失的动能之和为EkNeU.根据电流的定义,此时电流INe,此时流过电阻的电流也为INe,外电阻上消耗的电功率PUINeU,故PEk.【总结提升】闭合电路欧姆定律是能量守恒定律在恒定电流范畴内的具体体现,不要
8、简单的认为闭合电路欧姆定律的内容是内外电压之和等于电源的电动势,还有从转移和转化的观点分析,比如闭合电路中,某段电路电压的减少量等于其他电路中电压的增加量 (2016届福建模拟)在如图所示的电路中,R12,R2R34,当电键K接a时,R2上消耗的电功率为4 W,当电键K接b时,电压表示数为4.5 V试求:针对训练针对训练1(1)当电键K接a时,通过电源的电流和电源两端的电压;(2)电源的电动势和内电阻;(3)当电键K接c时,求电源输出功率答案:(1)1 A4 V(2)6 V2(3)4 W直流电路的动态分析是高考的热点,因为这类问题不仅考查欧姆定律、串并联电路的特点等重要电学知识,还考查学生是否
9、掌握科学分析问题的方法:动态电路局部的变化可引起整体的变化,而整体的变化决定了局部的变化1解决电路动态变化的基本思路“先总后分”先判断总电阻和总电流如何变化“先干后支”先分析干路部分,再分析支路部分“先定后变”先分析定值电阻所在支路,再分析阻值变化的支路电路的动态分析电路的动态分析考考 点点 22部分结论(1)某电阻增大(减小),与它串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(增大);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(减小)(2)串并关系:流过该电阻的电流也流经其他电阻,则其他电阻与该电阻是串联关系;流过该电阻的电流不流经其他电阻,则其他电阻与该电阻是并联关系 (2
10、015年山东高考)如图甲所示的电路中,恒流源可为电路提供恒定电流I0,R为定值电阻,电流表、电压表均可视为理想电表某同学利用该电路研究滑动变阻器RL消耗的电功率改变RL的阻值,记录多组电流、电压的数值,得到如图乙所示的U I关系图线.例例 2 回答下列问题:(1)滑动触头向下移动时,电压表示数_(填“增大”或“减小”)(2)I0_A.(3)RL消耗的最大功率为_W(保留1位有效数字)【思路引导】1.分析电路结构,根据动态分析判断滑动触头向下移动时,电压表示数的变化情况2U I图象的物理含义是什么?如何列出图象的数学表达式?【解析】(1)电阻R和RL并联,滑动触头向下移动过程中,总电阻变小,电压
11、表测量路端电压,恒流源电流恒定,则电压表示数变小(2)当电压表示数为零时,电阻RL短路,电流表示数即为I0,I01.0 A.(3)分析图乙可得,U2020I,滑动变阻器RL消耗的功率PUI(2020I)I,根据数学规律可知,当I0.50 A时,滑动变阻器最大功率为5 W.【答案】(1)减小(2)1.0(3)5【总结提升】外电阻变化的分析方法1当外电路的任意一个电阻增大(或减小)时,电路的总电阻一定增大(减小)2若开关的通断使串联的用电器增多时,总电阻增大,若开关的通断使并联的用电器增多时,总电阻减小 (多选)(2016届盐城二模)如图所示,在滑动变阻器的滑片向左滑动的过程中,理想电压表、电流表
12、的示数将发生变化,电压表V1、V2示数变化量的绝对值分别为U1、U2,已知电阻R大于电源内阻r,则()A电流表A的示数增大B电压表V2的示数增大C电压表V1的示数增大DU1大于U2针对训练针对训练2答案:ACD电路稳定后,由于电容器所在支路无电流通过,所以在此支路中的电阻上无电压降,因此电容器两极间的电压就等于该支路两端电压电容器稳定时,相当于此处电路断路当电容器和电阻并联后接入电路时,电容器两极间的电压与其并联电阻两端的电压相等电路的电流、电压变化时,将会引起电容器的充(放)电如果电容器两端电压升高,电容将充电;反之,电容器将对与它并联的电路放电含电容电路的动态分析含电容电路的动态分析考考
13、点点 3 (2014年天津高考)如图所示,电路中R1、R2均为可变电阻,电源内阻不能忽略,平行板电容器C的极板水平放置,闭合电键S,电路达到稳定时,带电油滴悬浮在两板之间静止不动,如果仅改变下列某一个条件,油滴仍能静止不动的是()A增大R1的阻值B增大R2的阻值C增大两板间的距离D断开电键S【思路引导】1.平行板电容器由哪些因素决定电容的变化?2和电容器相连的电阻,电路稳定时,是否有电流流过?例例 3【答案】B【总结提升】计算极板电荷量的变化量如果变化前后极板带电的电性相同时,通过与电容器相连导线的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差值如果变化前后极板带电的电性相反时,通过与电容器相连导线的电荷
14、量等于始末状态电容器电荷量之和 在如图所示的电路中,电源的负极接地,其电动势为E、内电阻为r,R1、R2为定值电阻,R3为滑动变阻器,C为电容器在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中,下列说法中正确的是()A电压表示数变小 B电流表示数变小C电容器C所带电荷量增多Da点的电势降低针对训练针对训练3解析:电压表测量电阻R1两端的电压,电流表测量电阻R3支路的电流,当滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中,电阻变小,干路电流变大,内电压变大,路端电压变小,电阻R1两端的电压变大,故A选项错误;电阻R2两端的电压变小,流过的电流变小,由于干路电流变大,故流过电阻R3的电流变大,B选项错误;
15、电容器两端电压等于电阻R2两端的电压,电容器所带电荷量QCU减少,C选项错误;由于b点接地,a点的电势等于电阻R2两端的电压,即a点的电势降低,D选项正确答案:D电路故障分析是难点,学生在做题时往往无从下手,电路故障一般有两种情况:即短路和断路1仪器检测法(1)断路故障的判断:用伏特表与电源并联,若有电压时,再逐段与电路并联,若伏特表指针偏转,则该段电路中有断点(2)短路故障的判断:用伏特表与电源并联,若有电压时,再逐段与电路并联;若伏特表示数为零时,该电路被短路;当伏特表示数不为零,则该电路不被短路或不完全被短路故障分析故障分析考考 点点 42假设法已知电路发生某种故障,寻求故障发生在何处时
16、,可将整个电路划分为若干部分,然后逐一假设某部分电路发生故障,运用电流定律进行正向推理,推理结果若与题述物理现象不符合,则故障不是发生在这部分电路;若推理结果与题述物理现象符合,则故障可能发生在这部分电路,直到找出发生故障的全部可能为止 在如图所示的电路中,a、b、c、d为四个接线柱,闭合开关后灯不亮,已经确定是由于灯泡A短路或者电阻R开路引起的在不允拆开电路的情况下,小明用一根导线和一个完好的灯泡B,小亮用一个电流表和导线分别对故障进行判断,例例 4(1)请根据实验现象判断,并填表.实验器材连接位置开关现象故障原因电流表b d闭合灯不亮电流表指针偏转 _b d闭合灯亮电流表指针偏转 _c d
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