2020版高考物理粤教版大一轮复习讲义:第八章 第2讲 闭合电路欧姆定律 Word版含解析.pdf
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1、第第 2 讲 闭合电路欧姆定律讲 闭合电路欧姆定律 一、串、并联电路的特点 1特点对比 串联并联 电流II1I2InII1I2In 电压UU1U2UnUU1U2Un 电阻RR1R2Rn 1 R 1 R1 1 R2 1 Rn 2.几个常用的推论 (1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻 (2)并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻,且小于其中最小的电阻 (3)无论电阻怎样连接,每一段电路的总耗电功率 P 总是等于各个电阻耗电功率之和 (4)无论电路是串联还是并联,电路中任意一个电阻变大时,电路的总电阻变大 自测 1 一个量程为 0150 V 的电压表, 内阻为 20 k, 把它与一个
2、大教材P66第2题改编 电阻串联后接在 110 V 电路的两端,电压表的读数是 5 V这个外接电阻是( ) A240 B420 k C240 k D420 答案 B 二、电源 闭合电路的欧姆定律 1电源 (1)电动势 计算: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 物理含义:电动势表示电源把其他形式的能转化成电能本领的大小,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 2闭合电路欧姆定律 (1)内容:闭合电路中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
3、式:EU外U内或 EU外Ir; 能量表达式:EIUII2r. 3路端电压与外电阻的关系 (1)一般情况:UIRR,当 R 增大时,U 增大; E Rr E 1 r R (2)特殊情况: 当外电路断路时,I0,UE; 当外电路短路时,I短 ,U0. E r 自测 2 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,教材P63第4题改编 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 分别约为( ) 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 三、电
4、路中的功率 1电源的总功率 (1)任意电路:P总IEIU外IU内P出P内 (2)纯电阻电路:P总I2(Rr). E2 Rr 2电源内部消耗的功率 P内I2rIU内P总P出 3电源的输出功率 (1)任意电路:P出IUIEI2rP总P内 (2)纯电阻电路:P出I2R. E2R Rr2 E2 Rr2 R 4r (3)纯电阻电路中输出功率随 R 的变化关系 当 Rr 时,电源的输出功率最大为 Pm. E2 4r 当 Rr 时,随着 R 的增大输出功率越来越小 当 Rr,R3为光敏电阻,其阻值随光照强度的 增加而减小,闭合开关 S 后,若照射 R3的光照强度减弱,则( ) 图 4 AR1两端的电压变大
5、B通过 R2的电流变大 C电源的输出功率变大 D小灯泡消耗的功率变大 答案 B 解析 光照强度减弱, 光敏电阻的阻值增大, 电路中的总电阻增大, 由闭合电路欧姆定律可得, 电路中干路电流减小,故 R1两端的电压减小,故 A 错误;因干路电流减小,电源的内电压 减小,路端电压增大,同时 R1两端的电压减小,故并联电路部分电压增大,则流过 R2的电 流增大,由并联电路的电流规律可知,流过灯泡的电流减小,由 PLI2RL可知,小灯泡消耗 的功率变小,故 B 正确,D 错误;因 R1r,外电路总电阻 R外r,又 R外增大,故电源的输 出功率变小,故 C 错误 命题点二 电路中的功率及效率问题命题点二
6、电路中的功率及效率问题 1电源的效率 100% 100%. IU IE U E 2纯电阻电路 P总EI, E2 Rr P出R, E2 Rr2 100%100%. P出 P总 R Rr 3电源的最大输出功率 P出UII2RR E2 Rr2 E2R Rr24Rr E2 Rr2 R 4r P出与外电阻 R 的函数关系可用如图 5 所示图象表示,由图象可以看出: 图 5 (1)当 Rr 时,输出功率最大,Pm. E2 4r (2)当 R“接近”r 时,P出增大,当 R“远离”r 时,P出减小 (3)当 P出UR2,故 R1接在电源上时,电源的效率高,A 正确,B 错误;由题图可知,R2与电源的 内阻相
7、等,R1R2,所以 R2接在电源上时,电源的输出功率大,C 正确,D 错误 命题点四 含电容器电路的分析命题点四 含电容器电路的分析 1电路简化 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电容器的电压 (1)电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压 (2)电容器所在的支路中没有电流,与之串联的电阻无电压,相当于导线 3电容器的电荷量及变化 (1)利用 QUC 计算电容器初、末状态所带的电荷量 Q1和 Q2; (2)如果变化前后极板带电的电性相同,通过所连导线的电荷量为|Q1Q2|; (3)如果变化前后极板带电的电性相反,通过所连导线的电荷量为 Q1Q2.
8、 例4 (2016全国卷17)阻值相等的四个电阻、 电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图11 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( ) 图 11 A. B. C. D. 2 5 1 2 3 5 2 3 答案 C 解析 S 断开时等效电路图如图甲所示 甲 电容器两端电压为 U1 R E; E R2 3R 2 3 1 2 1 5 S 闭合时等效电路图如图乙所示 乙 电容器两端电压为 U2 R E, E R1 2R 1 2 1 3 由 QCU 得 ,故选项 C 正确 Q1 Q2 U1
9、 U2 3 5 变式 5 (2018河北省定州中学承智班月考)阻值相等的四个电阻 R、 电容器 C 及电池 E(内阻 可忽略)接成如图 12 所示的电路保持 S1闭合,开关 S2断开且电流稳定时,C 所带的电荷量 为 Q1;闭合开关 S2,电流再次稳定后,C 所带的电荷量为 Q2.Q1与 Q2的比值为( ) 图 12 A53 B21 C12 D13 答案 A 解析 电池E的内阻可忽略, 保持开关S1闭合、 S2断开且电流稳定时, 电容器两端的电压为 : U1 2R;闭合开关 S2,电流再次稳定后,电容器两端的电压为:U2R, E 3R 2E 3 E 5 2R 2E 5 由 QCU 得,Q1Q2
10、U1U253. 变式 6 (2018吉林省长春市八中模拟)如图 13 所示,平行金属板中带电质点 P 处于静止状 态,不考虑电流表和电压表对电路的影响,当滑动变阻器 R4的滑片向 b 端移动时,则( ) 图 13 A质点 P 将向上运动 B电流表读数减小 C电压表读数减小 DR3上消耗的功率逐渐增大 答案 C 解析 由题图可知,R2与滑动变阻器 R4串联后与 R3并联,再与 R1串联接在电源两端,电容 器与 R3并联,当滑片向 b 移动时,滑动变阻器接入电阻减小,则电路中总电阻减小,电路中 电流增大,路端电压减小,R1两端的电压增大,故并联部分的电压减小由欧姆定律可知流 过 R3的电流减小,而
11、流过并联部分的电流增大,故电流表示数增大,故 B 错误;因并联部 分电压减小,而 R2中电压增大,故电压表示数减小,故 C 正确;因 R3两端的电压减小,由 公式 P可知,R3上消耗的功率减小,故 D 错误;因电容器两端电压减小,故质点 P 受到 U2 R 的向上电场力减小,则重力大于电场力,质点 P 将向下运动,故 A 错误 命题点五 电路故障分析命题点五 电路故障分析 1故障特点 (1)断路特点:表现为路端电压不为零而电流为零; (2)短路特点 : 用电器或电阻发生短路,表现为有电流通过电路但用电器或电阻两端电压为零 2检查方法 (1)电压表检测 : 如果电压表示数为零,则说明可能在并联路
12、段之外有断路,或并联路段短路 ; (2)电流表检测:当电路中接有电源时,可用电流表测量各部分电路上的电流,通过对电流值 的分析,可以确定故障的位置在运用电流表检测时,一定要注意电流表的极性和量程; (3)欧姆表检测:当测量值很大时,表示该处断路;当测量值很小或为零时,表示该处短 路在运用欧姆表检测时,被检测元件应从电路中拆下来; (4)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 例 5 如图 14 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( ) 图 14 AR1短路
13、 BR2断路 CR2短路 DR3短路 答案 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 错误因为短路部分的 电阻变小,分压作用减小,与其并联的用电器两端的电压减小,C、D 两灯变暗,A、B 两灯 变亮,这说明发生短路的电阻与 C、D 两灯是并联的,而与 A、B 两灯是串联的观察电路 中电阻的连接形式,只有 R3短路符合条件,故选项 D 正确 变式 7 (多选)如图 15 所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关 S,电路正常工作,过 了一会儿,电流表的示数变为零若电路中故障发生在灯 L
14、、电阻 R 上,用一根导线来判 断电路故障,则下列判断正确的是( ) 图 15 A将导线并联在 R 两端,电流表无示数,一定是 L 断路 B将导线并联在 L 两端,电流表无示数,一定是 R 断路 C将导线并联在 R 两端,电流表有示数,一定是 R 断路 D将导线并联在 L 两端,电流表有示数,一定是 L 断路 答案 CD 解析 电流表的示数变为零,说明电路故障为断路将导线与用电器并联进行检测时,若 电流表有示数,说明与导线并联的用电器断路;若电流表无示数,说明另一个用电器断路或 两个用电器都断路 若将导线并联在 R 两端, 电流表无示数, 则可能是 L 断路, 也可能是 R、 L 都断路,故选
15、项 A 错误 ; 若将导线并联在 L 两端,电流表无示数,则可能是 R 断路,也可能 是 R、L 都断路,故选项 B 错误 ; 若将导线并联在 R 两端,电流表有示数,则一定是 R 断路, 选项 C 正确;若将导线并联在 L 两端,电流表有示数,则一定是 L 断路,选项 D 正确 1.(多选)在如图 1 所示的 UI 图象中,直线为某一电源的路端电压与电流的关系图线,直 线为某一电阻 R的 UI 图线 用该电源直接与电阻 R 相连组成闭合电路, 由图象可知( ) 图 1 A电源的电动势为 3 V,内阻为 0.5 B电阻 R 的阻值为 1 C电源的输出功率为 4 W D电源的效率为 50% 答案
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