2020高考物理一轮总复习第八章第2讲闭合电路欧姆定律讲义含解析新人教版.pdf
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1、第 2 讲 闭合电路欧姆定律第 2 讲 闭合电路欧姆定律 基础知识填一填 知识点 1 电源的电动势和内阻 1电动势 (1)电源:电源是通过非静电力做功把 其他形式 的能转化成 电势能 的装置 (2)电动势:非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值,E . W q (3)电动势的物理含义:电动势表示电源 把其他形式的能转化成电势能 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 2内阻:电源内部导体的电阻 判断正误,正确的划“” ,错误的划“” (1)电动势是电源两极间的电压() (2)电动势的单位跟电压的单位一致,所以电动势就是两极间的电压() (3)非静电力做的功越多,电动势就
2、越大() (4)E 只是电动势的定义式而非决定式,电动势的大小是由电源内非静电力的特性决 W q 定的() 知识点 2 闭合电路的欧姆定律 1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 正比 ,跟内、外电阻之和成 反 比 . (2)公式:I(只适用于纯电阻电路) E Rr (3)其他表达形式 电势降落表达式:EU外U内或EU外Ir. 能量表达式:EIUII2r. 2路端电压与外电阻的关系 一般情况 UIRR,当R增大时,U 增大 E Rr E 1r R 特殊情况 当外电路断路时,I0,U E 当外电路短路时,I短 ,U0 E r 判断正误,正确的划“” ,错误的划“” (1
3、)闭合电路中外电阻越大,路端电压越小() (2)闭合电路中的短路电流无限大() (3)在闭合电路中,外电阻越大,电源的输出功率越大() (4)电源的输出功率越大,电源的效率越高() 教材挖掘做一做 1(人教版选修 31 P63 第 1 题改编)一个电源接 8 电阻时,通过电源电流为 0.15 A,接 13 电阻时,通过电源的电流为 0.10 A,则电源的电动势和内阻分别为 ( ) A2 V 1.5 B1.5 V 2 C2 V 2 D1.5 V 1.5 解析:B 由闭合电路欧姆定律得 EI1(R1r) EI2(R2r) 代入数据联立得r2 ,E1.5 V 2(人教版选修 31 P63 第 3 题
4、改编)许多人造卫星都用太阳电池供电太阳电池由 许多片电池板组成某电池板不接负载时的电压是 600 V,短路电流是 30 A.则这块电 池板的内阻为( ) A2 B20 C200 D2 000 答案:B 3(人教版选修 31 P63 第 4 题改编)电源的电动势为 4.5 V、外电阻为 4.0 时, 路端电压为 4.0 V,若在外电路中分别并联一个 6.0 的电阻和串联一个 6.0 的电 阻则两种情况下的路端电压为( ) A4.3 V 3.72 V B3.73 V 4.3 V C3.72 V 4.3 V D4.2 V 3.73 V 答案:C 4(人教版选修 31 P52 第 4 题改编)如图是有
5、两个量程的电压表,当使用a、b两个 端点时,量程为 010 V,当使用a、c两个端点时,量程为 0100 V已知电流表的内阻 Rg为 500 ,满偏电流Ig为 1 mA,则电阻R1、R2的值分别为( ) A9 500 90 000 B90 000 9 500 C9 500 9 000 D9 000 9 500 解析:A 接a、b时,由串联电路特点有R总R1Rg得R1Rg9 500 . U1 Ig U1 Ig 接a、c时,同理有R总R1R2Rg得R2RgR190 000 . U2 Ig U2 Ig 考点一 闭合电路的动态分析 考点解读 1动态电路的特点 断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻
6、增大或减小,导致电路电压、电流、 功率等的变化 2电路动态分析的两种方法 (1)程序法:电路结构的变化R的变化R总的变化I总的变化U端的变化固定支 路Error!变化支路 (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片分 别滑至两个极端去讨论 典例赏析 典例 1 (多选)如图所示,电源电动势为E,内阻为r.电路中的R2、R3分别为总阻 值一定的滑动变阻器,R0为定值电阻,R1为光敏电阻(其电阻随光照强度增大而减小)当 开关 S 闭合时,电容器中一带电微粒恰好处于静止状态下列说法中正确的是( ) A只逐渐增大对R1的光照强度时,电阻R0消耗的电功率增大,电阻R3中有
7、向上的电 流 B只调节电阻R3的滑动端P2向上端移动时,电源消耗的电功率变大,电阻R3中有向 上的电流 C只调节电阻R2的滑动端P1向下端移动时,电压表示数变大,带电微粒向下运动 D若断开开关 S,带电微粒向下运动 解析 AD 当逐渐增大光照强度时,光敏电阻R1的阻值减小,依据“串反并同” 可知电流I增大,则PR0增大,UC增大,QCCUC增大,即电容器充电,R3中有向上的电流,A 正确;当P2向上移动时,UC不变,R3中没有电流,故 B 错误;当P1向下移动时,I不变, 但UC变大,EC变大,电场力FCqEC变大,微粒向上运动,故 C 错误;若断开开关 S, UC d 电容器放电,UC降为
8、0,则微粒只受重力作用而向下运动,故 D 正确 1总电阻变化情况的判断 (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 2“串反并同” (1)所谓“串反” ,即某一电阻增大时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电 压、电功率都将减小,反之则增大 (2)所谓“并同” ,即某一电阻增大时,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,反之则减小 题组巩固 1(2019怀化模拟)(多选)如图所示,图中的四个电表均为理想电表,当滑动变阻器
9、滑片P向右端移动时,下面说法中正确的是( ) A电压表 V1的读数减小,电流表 A1的读数增大 B电压表 V1的读数增大,电流表 A1的读数减小 C电压表 V2的读数减小,电流表 A2的读数增大 D电压表 V2的读数增大,电流表 A2的读数减小 解析:AD 滑动变阻器滑片P向右端移动,使得RP变小,总电阻变小,总电流变大, 即电流表 A1的读数增大内电压变大,R1所分电压变大,并联电路电压即电压表 V1的读数 变小,即R3两端电压变小,通过R3的电流变小,即电流表 A2的读数减小,由于总电流增 大,所以经过另外一个支路即经过R2的电流变大,R2两端电压变大,即电压表 V2的读数增 大,选项 A
10、、D 正确 2(多选)在探究电路故障时,某实验小组设计了如图所示的电路,当开关闭合后,电 路中的各用电器正常工作,经过一段时间,发现小灯泡 A 的亮度变暗,小灯泡 B 的亮度变 亮则下列对电路故障的分析正确的是( ) A可能是定值电阻R1短路 B可能是定值电阻R2断路 C可能是定值电阻R3断路 D可能是定值电阻R4短路 解析:BC 由于小灯泡 A 串联于干路中,且故障发生后小灯泡 A 变暗,可知电路中总 电流变小,即电路总电阻变大,由此推知,故障应为某一电阻断路,排除选项 A、D.若R2 断路,则R1和小灯泡 B 所在支路的电压增大,而R2的断路又使小灯泡 B 分配的电压增大, 故小灯泡 B
11、变亮,选项 B 对;若R3断路,必引起与之并联的支路(即R1所在支路)中电流增 大,小灯泡 B 分得的电流也变大,小灯泡 B 变亮,故选项 C 对 考点二 闭合电路的功率及效率问题 考点解读 任意电路:P总EIP出P内 电源总功率 纯电阻电路:P总I2(Rr) E2 Rr 电源内部消耗的功率P内I2rP总P出 任意电路:P出UIP总P内 电源的输出功率 纯电阻电路:P出I2R E2R Rr2 P出与外电阻R的关系 任意电路:100% 100% P出 P总 U E 电源的效率 纯电阻电路:100% R Rr 由P出与外电阻R的关系图象可以看出: (1)当Rr时,电源的输出功率最大为Pm. E2
12、4r (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)当P出Pm时,每个输出功率对应两个外电阻R1和R2,且R1R2r2. 典例赏析 典例 2 如图所示,已知电源电动势为 6 V,内阻为 1 ,保护电阻R00.5 , 则当保护电阻R0消耗的电功率最大时,这个电阻箱R的读数和电阻R0消耗的电功率的最大 值为( ) A1 4 W B1 8 W C0 8 W D0.5 8 W 解析 C 保护电阻消耗的功率为P0,因R0和r是常量,而R是变量, E2R0 rRR02 所以R最小时,P0最大,即R0 时,P0max W8 W,故选项 C 正确 E2R0
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