《山东专用2020版高考物理一轮复习第八章第2节闭合电路的欧姆定律课件新人.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《山东专用2020版高考物理一轮复习第八章第2节闭合电路的欧姆定律课件新人.ppt（62页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第2节 闭合电路的欧姆定律,基础过关,考点研析,素养提升,基础知识,一、电源的电动势和内阻 1.电动势 (1)定义:电动势在数值上等于 把1 C的正电荷在电源内从 移送到 所做的功.,基础过关 紧扣教材自主落实,非静电力,(2)表达式:E= ,单位:V.,(3)物理意义:反映电源把 转化为 的本领大小的物理量.,负极,正极,其他形式的能,电势能,2.内阻:电源内部也是由导体组成的,也有电阻r,叫做电源的 ,它是电源的另一个参数.,内阻,二、闭合电路的欧姆定律 1.内容:闭合电路的电流跟电源的电动势成 ,跟内、外电路的电阻之和成反比. 2.公式 (1)I= (只适用于纯电阻电路). (2)E=
2、(适用于所有电路).,正比,U外+Ir,3.路端电压U与电流I的关系 (1)关系式:U= .,E-Ir,电源电动势,(2)电源的U-I图像 当电路断路即I=0时,纵坐标的截距为 . 当外电路电压U=0时,横坐标的截距为 . 图线的斜率的绝对值为电源的 .,短路电流,内阻,对电源的U-I图像,若纵坐标上的取值不从0开始,图像与纵轴的交点表示什么?与横轴的交点还表示短路电流吗?电源内阻如何计算? 答案:纵轴的交点表示电源的电动势,横轴的交点不表示短路电流,图线斜率的绝对值表示电源内阻.,(1)电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量.( ) (2)电动势由电源中非静电力的特性决定,
3、与电源的体积无关,与外电路无关. ( ) (3)电动势是电源两极间的电压.( ) (4)闭合电路中的短路电流无限大.( ) (5)闭合电路中外电阻越大,路端电压越大.( ) (6)在闭合电路中,外电阻越大,电源的输出功率越大.( ) (7)电源的输出功率越大,电源的效率越高.( ),过关巧练,1.思考判断,2.(多选)若E表示电动势,U表示外电压,U表示内电压,R表示外电路的总电阻,r表示内电阻,I表示电流,则下列各式中正确的是( ),BD,解析:内电压与电流的关系为U=Ir,选项A错误;外电压与电动势的关系为E=U+Ir,选项C错误.,3.(2018黑龙江鸡西期末)用伏安法测电池的电动势和内
4、电阻,依照数据画出了图线,如图,则测得电动势E= V,内阻r= .,答案:1.6 0.6,4.(2018北京第四十四中学月考)已知干电池的电动势为1.5 V,下列说法正确的是( ) A.当外电路闭合时,干电池两极间的电压等于1.5 V B.当外电路断开时,干电池两极间的电压等于零 C.当外电路闭合时,在1 s内有1.5 C的电荷通过该电池 D.当1 C的电荷通过干电池时,干电池能够把1.5 J的化学能转化为电能,D,考点一 电路的动态分析,1.判定总电阻变化情况的规律 (1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时,电路的总电阻一定增大(或减小). (2)若开关的通、断使串联的用电器增多时,电路
5、的总电阻增大;若开关的通、断使并联的支路增多时,电路的总电阻减小. (3)在如图所示分压电路中,滑动变阻器可视为由两段电阻构成,其中一段R并与用电器并联,另一段R串与并联部分串联.A,B两端的总电阻与R串的变化趋势一致.,考点研析 核心探究重难突破,2.电路动态分析的常用“两法” (1)程序判断法:遵循“局部整体部分”的思路,按以下步骤分析:,(2)极限法:即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题,可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论.,【典例1】 (多选)在如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r.M为多种元件集成的电子元件,其阻值与两端所加的电压成正比(即RM=kU,式中k为正常
6、数)且遵循欧姆定律.R1和R2是两个定值电阻(其电阻可视为不随温度变化而变化).R为滑动变阻器,现闭合开关S,使变阻器的滑片向上移动,下列说法中正确的是( ),CD,A.电压表V1,V2读数增大 B.电子元件M两端的电压减小 C.通过电阻R的电流增大 D.电流表读数减小,解析:变阻器的滑片向上移动过程中,滑动变阻器连入电路的电阻减小,电路总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律可得路端电压减小,即电压表V2示数减小,电路总电流增大,即通过R1和M的电流增大,所以其两端的电压增大,即电压表V1示数增大,M两端的电压增大,而路端电压是减小的,所以并联电路两端的电压减小,所以R2两端电压减小,即通过R2的电
7、流减小,电流表示数减小,总电流增大,因为I=IR2+IR,所以IR增大,选项C,D正确.,【针对训练】 (2018湖北八校联考)(多选)如图所示的电路中,E为电源,其内电阻为r,V为理想电压表,L为阻值恒为2r的小灯泡,定值电阻R1的阻值恒为r,R3为半导体材料制成的光敏电阻,电容器两极板处于水平状态,闭合开关S,电容器中心P点有一带电小球处于静止状态,电源负极接地,则下列说法正确的是( ),BD,A.若将R2的滑片上移,则电压表的示数变小 B.若突然将电容器上极板上移,则小球在P点电势能增加 C.若光照变强,则小球会向上运动 D.若光照变强,则AB间电路的功率变大,解析:滑动变阻器在电路中起
8、保护电容器的作用,当将R2的滑片上移时,回路结构没有发生变化,所以电压表示数没有变化,故A错;若突然将电容器上极板上移,则d增大,平行板内的电场强度减小,所以导致P点的电势降低,而小球带负电,所以电势能增大,故B正确;若光照变强,R3阻值变小,则导致平行板上的电压减小,平行板内的电场强度减小,电场力小于重力,所以小球会向下运动,故C错;把R1等效到电源内部,则外电路的电阻随着光照变强逐渐趋近于等效电源内部的电阻,当内外电阻相等时,电源的输出功率最大,所以AB间电路的功率变大,故D正确.,考点二 电路中的功率及效率问题,1.电路中的功率分配 P总=P出+P内,即EI=UI+I2r.,2.输出功率
9、与闭合电路总电流的关系 P出=EI-I2r 当I= 时,P出有最大值. 若外电路是纯电阻电路,则有 P出=I2R= = . 由上式可以看出,(1)当R=r时,电源的输出功率最大,为Pm= .,(2)当Rr时,随着R的增大输出功率越来越小. (3)当Rr时,随着R的增大输出功率越来越大. (4)P出与R的关系如图所示.,3.电源的效率,【典例2】 如图所示,已知电源电动势为12 V,内阻为2 ,保护电阻R0=1 ,则当电阻箱R读数为多少时,保护电阻R0消耗的电功率最大,这个最大值为多少?,核心点拨 (1)由P=I2R0知R0不变,P最大时必有I最大.,答案:0 16 W,反思总结 最大功率问题的
10、两点注意,(2)电源输出功率最大时,效率不是最大,只有50%.,题组训练,1.电源的P-R图像问题(多选)将一电源与一电阻箱连接成闭合电路,测得电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线如图所示,由此可知( ) A.电源最大输出功率等于45 W B.电源内阻一定等于5 C.电源电动势为45 V D.电阻箱所消耗功率P最大时,电源效率等于50%,ABD,BC,考点三 电源和电阻的U-I图像的比较,【典例3】 (多选)如图所示的U-I图像中,直线a表示某电源路端电压与电流的关系,直线b为某一电阻R的伏安特性曲线.用该电源直接与电阻R连接成闭合电路,由图像可知下列说法正确的有( ) A.R的阻值为2
11、.0 B.电源电动势为3 V,内阻为1.5 C.电源的输出功率为2.0 W D.电源内部消耗的功率为1.5 W,AC,误区警示 U-I图线的应用误区 (1)电源U-I图线的纵坐标U不以零开始的话,横轴的截距小于短路电流,但直线的斜率的绝对值仍为电源的内阻. (2)电源和电阻的U-I图线的交点表示该电源与电阻组成的回路中该电阻的工作电压和工作电流. (3)当外电路电阻随两端电压(或通过的电流)变化而变化时(如小灯泡灯丝的阻值),电阻只能由U,I坐标值之比来计算,此时斜率的 意义不再是电阻.,题组训练,1.电源U-I与电阻U-I图像的结合(2018上海杨浦区检测)(多选)硅光电池是一种太阳能电池,
12、具有低碳环保的优点.如图所示,图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像,图线b是某电阻R的U-I 图像.在同等光照强度下,当它们组成闭合回路时,下列说法正确的是( ),AB,2.电源I-U图像与等效电源的结合(多选)如图(甲)所示,电阻R=1 k时,电源电动势E=6 V,内阻不计.二极管D连接在电路中,二极管D的ID-UD特性曲线如图(乙)所示,下列说法正确的是( ) A.通过二极管的电流约为3 mA B.通过二极管的电流约为2 mA C.电阻R消耗的功率约为1.610-2 W D.电阻R消耗的功率约为410-3 W,BD,考点四 含电容器电路的分析,含容电路分析 (1)电路的
13、简化 不分析电容器的充、放电过程时,把电容器所处的支路视为断路,简化电路时可以去掉,求电荷量时再在相应位置补上.,(2)电路稳定时电容器的处理方法 电容器所在的支路中没有电流,同支路的电阻相当于导线,即电阻不降低电势,是等势体.电容器两端的电压等于与之并联的支路两端的电压. (3)电容器所带电荷量及其变化的计算 利用Q=UC计算电容器所带的电荷量. 如果变化前后极板带电的电性相同,那么通过所连导线的电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量之差. 如果变化前后极板带电的电性相反,那么通过所连导线的电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量之和.,【典例4】 (2016全国卷,17)阻值相等的四个电阻、电容
14、器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示电路.开关S断开且电流稳定时,C所带的电荷量为Q1;闭合开关S,电流再次稳定后,C所带的电荷量为Q2.Q1与Q2的比值为( ),C,【针对训练】 (2018河南郑州第二次质量预测)(多选)如图所示的电路中电表均为理想电表,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向右移动至某一位置,与移动前相比,下列说法正确的是( ) A.电流表读数变小,电压表读数变大 B.小灯泡L变亮 C.电源的输出功率一定变大 D.电容器C所带的电荷量减少,BD,解析:由图可知,电容器并联在滑动变阻器两端;当滑片右移时,滑动变阻器接入电阻减小,则总电阻减小;由闭合电路欧姆定律可知,总电流增大
15、,故电流表示数增大,灯泡亮度变亮,因内电压增大,故电压表示数减小,故A错误,B正确;由P=EI可知,电源的总功率变大;当外电阻和内阻相等时输出功率最大,因为不知道外电阻和内阻的关系,所以不能判断电源输出功率的变化,故C错误;因电容器并联在滑动变阻器两端,总电流变大,灯泡及内阻分压增大,则滑动变阻器分压减小,故电容器C两端的电压减小,所以C上的电荷量减少,故D正确.,考点五 电路的故障分析,电路故障的特点 (1)断路特点:断路部分电路中电流为零,而电压不为零.因此,若外电路中某两点间电压不为零,电流为零,则两点间有断点,而这两点与电源的两极之间无断点. (2)短路特点:表现为有电流通过而某元件两
16、端电压为零.,【典例5】 如图所示的电路中,闭合开关,灯L1,L2正常发光,由于电路出现故障,突然发现灯L1变亮,灯L2变暗,电流表的读数变小,根据分析,发生的故障可能是( ) A.R1断路 B.R2断路 C.R3短路 D.R4短路,A,解析:若R1断路,则电路中总电阻增大,则总电流减小,路端电压增大,由于右侧部分总电阻没有变,则右侧分压将减小,电流表示数减小,L2应该变暗,则L1两端的电压将增大,则灯泡L1将变亮,选项A正确;若R2断路,电路中电阻增大,电路中的电流减小,R1与L1并联电阻值不变,总电流减小,故R1与L1两端电压减小,则可知L1应变暗,不符合题意,选项B错误;若R3短路,则R
17、2被短路,电路中总电阻将减小,电路中电流增大,则L1变亮,两端的电压增大,L2两端电压减小,则L2变暗;同时R4支路中电阻减小,则电流表示数也将增大,不符合题意,选项C错误;若R4短路,则电路中总电阻减小,电路中电流增大,L1变亮;L2两端的电压减小,故L2变暗;而电流表所在支路电流增大,故A的示数增大,选项D错误.,方法技巧 故障的分析方法 假设法: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某种故障,运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理,若与现象符合,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,也称排除法.,题组训练,1.故障动态分析如图所示电路中,由于某处出现
18、了故障,导致电路中的A,B两灯变亮,C,D两灯变暗,故障的原因可能是( ) A.R1短路 B.R2断路 C.R2短路 D.R3短路,D,解析:A灯在干路上,A灯变亮,说明电路中总电流变大,由闭合电路欧姆定律可知电路的外电阻减小,这就说明电路中只会出现短路而不会出现断路,选项B被排除;若R3短路,总电流I变大,A灯变亮,路端电压U外变小,C灯所在支路两端的电压U并=U外-UA变小,C,D灯变暗,流过C灯的电流IC变小,流过B灯的电流IB=I-IC变大,B灯变亮,选项D正确;同理可判断选项A,C错误.,2.根据电表示数分析故障如图所示,电源电动势为6 V,当开关S接通时,灯泡L1和L2都不亮,用电
19、压表测得各部分电压是Uad=0,Ucd=6 V,Uab=6 V,由此可判定( ) A.L1和L2的灯丝都断了 B.L1的灯丝断了 C.L2的灯丝断了 D.变阻器R断路,C,解析:根据电路发生断路的特点可以判断.因Uab=6 V,则说明电源没有问题,是外电路出现故障,而Ucd=6 V,则说明L1,R完好,又Uad=0,则说明L2的灯丝断了,选项C正确.,核心素养,【思维拓展】 动态直流电路的变化量分析,素养提升 学科素养演练提升,1.电压变化量大小的比较,如图所示,当R2的阻值增加时,由动态分析可知U2增大(增大量为U2),U增大(增大量为U),而U1减小(减小量为U1),再由串联电路的电压关系
20、有 U=U1+U2 则有 U=-U1+U2 即U2=U+U1 故U2U,U2U1.,2.比值变化趋势分析,【示例】 如图所示,电路电源电动势为E,内阻为r,R1,R2为定值电阻,调节电阻箱R的阻值,使电压表V的示数增大U,在此过程中( ),C,高考模拟,1.(2016江苏卷,8)(多选)如图所示的电路中,电源电动势为12 V,内阻为2 ,四个电阻的阻值已在图中标出.闭合开关S,下列说法正确的有( ) A.路端电压为10 V B.电源的总功率为10 W C.a,b间电压的大小为5 V D.a,b间用导线连接后,电路的总电流为1 A,AC,2.含容电路分析 (2014天津卷,2)如图所示,电路中R
21、1,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.闭合开关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.断开开关S,B,3.电路动态分析(2018吉林大学附中摸底)如图所示的电路,电源的内阻为r,现闭合开关S,将滑片P向左移动一段距离后,下列结论正确的是( ) A.灯泡L变亮 B.电压表读数变小 C.电容器C上的电荷量增大 D.电流表读数变大,C,解析:当滑动变阻器滑片P向左移动时,其接入电路的电阻增大,电路的总电阻R总增大,总电流I减小,灯泡的功率为P=I2RL,RL不变,则P减小,灯泡L变暗,选项A错误;电流I减小,则电流表读数变小,电压表读数为U=E-Ir,则U变大,选项B,D错误;电容器与变阻器并联,两者电压相等.根据串联电路分压规律可知,变阻器分担的电压增大,电容器的电压也增大,则其电荷量增大,选项C正确.,