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1、第2课时 闭合电路欧姆定律,基础回顾,核心探究,演练提升,基础回顾 自主梳理融会贯通,知识梳理,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. (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. 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.,非静电力,负极,正极,其他形式的能,电势能,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). 3.路端电压U与电流I的关系 (1)关系式:U= .,正比,U外+Ir,E-Ir,(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 .,电源电动势,短路电流,内阻,自主检测,1.思考判断 (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,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
3、,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.( ),答案:(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7),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( ) A.U=IR B.U=E-U C.U=E+Ir D.U= E,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
4、.(2017吉林大学附中七模)(多选)在如图所示的电路中,开关闭合后,灯泡L能正常发光.当滑动变阻器的滑片向右移动时,下列判断正确的是( ) A.滑动变阻器R连入电路中的阻值变小 B.灯泡L变暗 C.电源消耗的功率增大 D.电容器C所带电荷量增加,BD,解析:当滑动变阻器的滑片向右移动时,滑动变阻器R连入电路的阻值增大,选项A错误;R增大,根据闭合电路欧姆定律可知电路中电流减小,灯泡L将变暗,选项B正确;电源消耗的总功率P=EI,电流减小,P减小,选项C错误;路端电压U=E-Ir增大,则电容器电荷量Q=CU增大,选项D正确.,核心探究 分类探究各个击破,考点一 电路的动态分析,1.判定总电阻变
5、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.,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】 (2017宁夏银川二模)(
6、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( ) 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,CD,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
7、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的电流减小,电流表示数减小,总电流增大,因为I=+IR,所以IR增大,选项C,D正确.,【针对训练】 (2017广西钦州期中)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.如图(乙)为其内部控制电路简化原理图,a,b端接路灯电源的开关,要求Uab大于某一值时,接通路灯电路,该控制电路中电源电动势为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,则下列判断正确的是( ) A.电源路端电压不变 B.R
8、0两端电压变大 C.指示灯变暗,Uab变大 D.电源总功率不变,B,解析:由题意,增加光照强度,Rt减小,外电路总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律得知,干路电流I增大,电源的内电压增大,路端电压U减小,Uab变小,选项A错误;R上电流减小,则通过R0电流I0=I-IR,I增大,而IR减小,则I0增大,R0两端电压U0增大,而R0、指示灯的电压之和等于路端电压,路端电压减小,则知指示灯的电压减小,指示灯变暗,因Uab变小,选项B正确,C错误;电源的总功率P=EI,I增大,则P增大,选项D错误.,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)当R
9、r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.,【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,【例题拓展1】 在典例2中的条件不变,则当电阻箱R的读数为多少时,电阻箱R消耗的功率PR最大并求这个最大值.,答案:3 12 W,答案:3 4.32 W,【例题拓展2】 在典例2中,若电阻箱R的最大值为3 ,R0=5 ,则当电阻箱R读数为多少
10、时,电阻箱R的功率最大,并求这个最大值.,【例题拓展3】 在典例2中的条件不变,则电源的最大输出功率为多少?,误区警示 最大功率问题的两点注意,(2)电源输出功率最大时,效率不是最大,只有50%.,多维训练,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】(2017湖南衡阳三模)(多选)如图所示的U-I图像中,直
11、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,由图像可知正确的有( ) A.R的阻值为2.0 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.,多维训练,AB,2. 电源I-U图像与等效电源的结合(2017河南焦作期末)(多选)如图(甲)所示,电
12、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
13、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.,C,方法技巧 含电容器电路的分析技巧 (1)确定电容器和哪个电阻并联,该电阻两端电压即为电容器两端电压. (2)当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时,此电路两端电压即为电容器两端电压. (3)当电容器与电源直接相连,则电容器两极板间电压即等于电源电动势.,【针对训练】 (2017甘肃天水市六检)(
14、多选)在如图所示的电路中电源电动势为E,内电阻为r.闭合开关S,待电流达到稳定后,电流表示数为I,电压表示数为U,电容器C所带电荷量为Q,将滑动变阻器P的滑动触头从图示位置向a端移动一些,待电流达到稳定后,则与P移动前相比( ) A.I变小 B.U变小 C.Q增大 D. Q减小,AC,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端电压为零.,考点五 电路的故障分析,【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
15、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R2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
16、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,亦称排除法.,1.故障动态分析如图所示电路中,由于某处出现了故障,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
17、断路 C.R2短路 D.R3短路,多维训练,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,用电压表测得各部分电压是Uad=0,Ucd=6 V,Uab=6 V,由此可判定( ) A.L
18、1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.,演练提升 真题体验强化提升,高考模拟,1.闭合电路欧姆定律的应用(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
19、1 A,AC,2.含容电路分析 (2014天津卷,2)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.断开开关S,B,3.电源及电阻的U-I图像(2018山东潍坊模拟)(多选)两位同学在实验室中利用如图(a)所示的电路进行实验,调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时,一位同学记录电流表A和电压表V1的测量数据,另一位同学记录电流表A和电压表V2的测量数据.两位同学根据记录的
20、数据描绘出如图(b)所示的两条U-I图线.则图像中两图线的交点表示的物理意义是( ) A.滑动变阻器的滑动触头P滑到了最右端 B.电源的输出功率最大 C.定值电阻R0消耗的功率为0.5 W D.电源的效率达到最大值,BC,4.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.,拓展增分,动态直流电路的变化量分析 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有 U=U1+U2 则有 U=-U1+U2 即U2=U+U1 故U2U,U2U1.,C,