2020版高考物理教科版大一轮复习讲义课件:第八章 第2讲 闭合电路欧姆定律 .pptx
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1、,第八章 恒定电流,第2讲 闭合电路欧姆定律,大一轮复习讲义,NEIRONGSUOYIN,内容索引,过好双基关,研透命题点,课时作业,回扣基础知识 训练基础题目,细研考纲和真题 分析突破命题点,限时训练 练规范 练速度,过好双基关,一、串、并联电路的特点,1.特点对比,I1I2In,U1U2Un,2.几个常用的推论 (1)串联电路的总电阻 其中任一部分电路的总电阻. (2)并联电路的总电阻 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.,大于
2、,小于,自测1 教材P66第2题改编 一个量程为0150 V的电压表,内阻为20 k,把它与一个大电阻串联后接在110 V电路的两端,电压表的读数是5 V.这个外接电阻是 A.240 B.420 k C.240 k D.420 ,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 ; 物理含义:电动势表示电源把其他形式的能转化成 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.,电能,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 ,跟内、外电阻之和成 ; (2)公式:I (
3、只适用于纯电阻电路); (3)其他表达形式 电势降落表达式:EU外U内或EU外 ; 能量表达式:EIUII2r.,正比,反比,Ir,3.路端电压与外电阻的关系,(2)特殊情况: 当外电路断路时,I0,U ; 当外电路短路时,I短 ,U0.,E,增大,自测2 教材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分别约为 A.4.3 V 3.72 V B.3.73 V 4.3 V C.3.72 V 4.3 V D.4.2 V 3.73 V,三、电路中的功率,1.电源的总功率
4、(1)任意电路:P总 IU内P出P内.,IE,I2(Rr),IU外,I2r,2.电源内部消耗的功率 P内 IU内P总P出.,3.电源的输出功率 (1)任意电路:P出 IEI2rP总P内.,IU,(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 . 当Rr时,随着R的增大输出功率越来越小. 当Rr时,随着R的增大输出功率越来越大.,自测3 (多选)如图1所示,一直流电动机与阻值R9 的电阻串联在电源上,电源的电动势E30 V,内阻r1 ,闭合开关,用理想电压表测出电动机两端电压U10 V,已知电动机线圈的电阻RM1 ,则下列说法中正确的是 A.通过电动机的电流为10
5、A B.电动机的输入功率为20 W C.电源的输出功率为4 W D.电动机的输出功率为16 W,图1,电动机的输入功率为P入UI102 W20 W,故B正确; 电源的输出功率P出EII2r(302221) W56 W,故C错误; 电动机的输出功率P出UII2RM(102221) W16 W,故D正确.,研透命题点,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 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,
6、可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论.,命题点一 电路的动态分析,例1 (多选)(2018天津市部分区上学期期末)如图2所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,电表均为理想电表.闭合开关S后,若减小R的阻值,则下列说法正确的是 A.电流表的示数一定增大 B.电压表的示数一定增大 C.电源的输出功率一定增大 D.R1上的电压一定减小,图2,解析 减小R的阻值,电路的总电阻减小,电路中总电流I增大,由UEIr得路端电压减小,所以电流表的示数一定增大,电压表的示数一定减小,故A正确,B错误; 当电源的外电阻与内电阻相等时,电源的输出功率最大,由于不知外电阻与内电阻的大小关系,所以当电源的负载电
7、阻减小时,电源的输出功率不一定增大,故C错误; 电路中总电流I增大,R2的两端电压增大,又因为路端电压减小,由串联分压得R1上的电压减小,故D正确.,变式1 在校园冬季安全大检查中,某学习小组发现学校宿舍楼的火警报警装置的电路如图3所示,R1为热敏电阻,温度升高时,R1急剧减小,当电铃两端电压达到一定值时,电铃会响,则下列说法正确的是 A.若报警器的电池老化(内阻变大,电动势不变),不会影响 报警器的安全性能 B.若试验时发现当有火时装置不响,应把R2的滑片P向下移 C.若试验时发现当有火时装置不响,应把R2的滑片P向上移 D.增大电源的电动势,会使报警的临界温度升高,图3,解析 设电铃工作电
8、压为U,当IR2U时报警,若电池内阻较大,同一温度时,R2上电压较小,可能不会报警,选项A错误; R2减小时,R1上电压增大,R2上电压减小,可能不报警,选项B错误; 反之,R2上电压增大,易报警,选项C正确; 电源电动势增大时,报警温度应降低,选项D错误.,变式2 (2018山东省济宁市上学期期末)如图4所示,E为电源,其内阻为r,L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变),R1、R2为定值电阻,R1r,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 A.R1两端的电压变大 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,图4,解析
9、 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,1.电源的效率,2.纯电阻电路,3.电源的最大输出功率,P出与外电阻R的函数关系可用如图5所示图像表示,由图像可以看出:,图5,(
10、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Pm时,每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2,且R1R2r2.,例2 如图6所示,E8 V,r2 ,R18 ,R2为变阻器接入电路中的有效阻值,问: (1)要使变阻器获得的电功率最大,则R2的取 值应是多大?这时R2的功率是多大?,图6,答案 10 1.6 W,(2)要使R1得到的电功率最大,则R2的取值应是多大?R1的最大功率是多少?这时电源的效率是多大?,答案 0 5.12 W 80%,答案 不能 理由见解析,变式3 (2018天津市实验中学模拟)如图7所示为一玩具起重机的电路示意图.电源电动势为6 V,内阻为
11、0.5 ,电阻R2.5 ,当电动机以0.5 m/s的速度匀速向上提升一质量为320 g的物体时(不计一切摩擦阻力,g10 m/s2),标有“3 V,0.6 W”的灯泡恰好正常发光.则电动机的内阻为 A.1.25 B.3.75 C.5.625 D.1 ,图7,电动机的电流为: IMIIL1 A0.2 A0.8 A; 电动机的输出功率为: PmgvUMIMI M2rM 代入数据解得:rM1.25 .,1.截距 纵轴上的截距等于电源的电动势;横轴上的截距等于外电路短路时的电流,即I短 (如图8所示). 2.斜率 图线斜率的绝对值等于电源的内阻,即 ,斜率的绝对值越大,电源的内阻越大.,命题点三 对电
12、源UI图线的理解和应用,图8,3.图线上的点 图线上任一点对应的U、I的比值为此时外电路的电阻,即R . 4.面积 面积UI为电源的输出功率,而电源的总功率P总EI,P总P出EIUI为电源的发热功率.,例3 (多选)如图9所示,图中直线表示某电源的路端电压与电流的关系图线,图中曲线表示该电源的输出功率与电流的关系图线,则下列说法正确的是 A.电源的电动势为50 V B.电源的内阻为 C.电流为2.5 A时,外电路的电阻为15 D.输出功率为120 W时,输出电压是30 V,图9,当输出功率为120 W时,由题图中PI关系图线看出对应干路电流为4 A,再从UI图线读取对应的输出电压为30 V,D
13、正确.,变式4 (多选)如图10所示,直线A是电源的路端电压和电流的关系图线,直线B、C分别是电阻R1、R2的两端电压与电流的关系图线,若将这两个电阻分别接到该电源上,则 A.R1接在电源上时,电源的效率高 B.R2接在电源上时,电源的效率高 C.R2接在电源上时,电源的输出功率大 D.电源的输出功率一样大,图10,由题图可知,R2与电源的内阻相等,R1R2,所以R2接在电源上时,电源的输出功率大,C正确,D错误.,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
14、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.,命题点四 含电容器电路的分析,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,解析 S断开时等效电路图如图甲所示.,甲,S闭合时等效
15、电路图如图乙所示.,乙,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 A.53 B.21 C.12 D.13,图12,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 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 D.R3上消耗的功率逐渐增大,图13,解析 由题
16、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.,1.故障特点 (1)断路特点:表现为路端电压不
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