高三物理一轮复习：闭合电路的欧姆定律

,考纲自主研读,考点互动探究,高考高分技巧,随堂基础演练,第,2,讲,电路闭合电路的欧姆定律,(,多选,),一个,T,形电路如图,7,2,1,所示，电路中的电阻,R,1,10 ,，,R,2,120 ,，,R,3,40 .,另有一测试电源，电动势为,100 V,，内阻忽略不计则,(,),电阻的串联与并联,(,考纲要求,),【,思维驱动,】,图,7,2,1,A,当,cd,端短路时，,ab,之间的等效电阻是,40 ,B,当,ab,端短路时，,cd,之间的等效电阻是,40 ,C,当,ab,两端接通测试电源时，,cd,两端的电压为,80 V,D,当,cd,两端接通测试电源时，,ab,两端的电压为,80 V,图,(1),图,(2),答案,AC,串、并联电路的特点,【,知识存盘,】,串联电路,并联电路,电路,电流,I,I,1,I,2,I,n,I,I,1,I,2,I,n,电压,U,U,1,U,2,U,n,U,U,1,U,2,U,n,总电阻,R,总,R,1,R,2,R,n,功率分配,P,总,P,1,P,2,P,n,P,1,R,1,P,2,R,2,P,n,R,n,U,2,P,总,P,1,P,2,P,n,(,单选,),有关电压与电动势的说法中正确的是,(,),A,电压与电动势的单位都是伏特，所以电动势与电压是,同一物理量的不同叫法,B,电动势就是电源两极间的电压,电源的电动势和内阻,(,考纲要求,),【,思维驱动,】,D,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,答案,D,(1),电源,：电源是通过非静电力做功把,_,的能转化成,_,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,_,，单位：,V.,【,知识存盘,】,1,电动势,其它形式,电势能,(3),电动势的物理含义,：电动势表示电源,_,_,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,_,，它是电源的另一重要参数,把其它形式的能,内阻,转化成电势能,(,单选,)“,神舟八号,”,与,“,天宫一号,”,的成功对接，使中国空间站建设迈出了坚实的一步飞行器在太空飞行，主要靠太阳能电池提供能量若一太阳能电池板，测得它的开路电压为,800 mV,，短路电流为,40 mA.,若将该电池板与一阻值为,20 ,的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是,(,),A,0.10 V,B,0.20 V,C,0.30 V,D,0.40 V,闭合电路的欧姆定律,(,考纲要求,),【,思维驱动,】,答案,D,【,知识存盘,】,U,外,U,内,电源内部,内电压,电源外部,外电压,（或路端电压）,2,闭合电路的欧姆定律,(1),内容,：闭合电路中的电流跟电源的电动势成,_,，跟,内、外电路的电阻之和成,_,正比,反比,(3),路端电压与外电阻的关系,负载,R,增大,I,减小,U,内,_,U,外,_,外电路断路时,(,R,无穷,),，,I,0,，,U,外,E,.,负载,R,减小,I,增大,U,内,_,U,外,_,外电路短路时,(,R,0),，,I,_,，,U,内,E,.,U,外,U,内,减小,增大,增大,减小,(4),U,I,关系图,：由,U,E,Ir,可知，路端电压随着电路中电流的增大而,_,；,U,I,关系图线如图,7,2,2,所示,当电路断路即,I,0,时，纵坐标的截距为,_,当外电路电压为,U,0,时，横坐标的截距为,_,图线的斜率的绝对值为电源的,_,图,7,2,2,减小,电动势,短路电流,内阻,判定总电阻变化情况的规律,(,记一记,),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,考点一,电路的动态分析,3,在如图,7,2,3,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,图,7,2,3,【,典例,1】 (,单选,),在如图,7,2,4,所示的电路中，当滑动变阻器,R,3,的滑动触头,P,向下滑动时,(,),A,电压表示数变大，电流表示数,变小,图,7,2,4,B,电压表示数变小，电流表示数变大,C,电压表示数变大，电流表示数变大,D,电压表示数变小，电流表示数变小,解析,R,3,的滑动触头向下滑动，所以,R,3,接入电路的阻值变大，导致并联电路的阻值变大，电路的总电阻变大，干路电流变小；并联电路的电阻变大，则并联电路的分压增大，即,R,2,、,R,4,串联电路的电压变大，所以流过这一支路的电流变大，由于干路电流变小，所以电流表的示数变小；因为,R,2,、,R,4,串联电路的电压变大，使得,R,2,两端分压变大，电压表示数变大，本题答案为,A.,答案,A,【,变式跟踪,1】 (,多选,),如图,7,2,5,所示，电源电动势为,E,，内阻为,r,，不计电压表和电流表内阻对电路的影响，当电键闭合后，两小灯泡均能发光在将滑动变阻器的触片逐渐向右滑动的过程中，下列说法正确的是,(,),图,7,2,5,A,小灯泡,L,1,、,L,2,均变暗,B,小灯泡,L,1,变亮，小灯泡,L,2,变暗,C,电流表,A,的读数变小，电压表,V,的读数变大,D,电流表,A,的读数变大，电压表,V,的读数变小,解析,滑动触片向右滑动的过程中，滑动变阻器接入电路部分的阻值变大，电路中的总电阻变大，总电流变小，路端电压变大，故电流表,A,的读数变小，电压表,V,的读数变大，小灯泡,L,2,变暗，,L,1,两端电压变大，小灯泡,L,1,变亮，,B,、,C,正确,答案,BC,1,电路的动态分析问题,：是指由于断开或闭合开关、滑动变阻器滑片的滑动等造成电路结构发生了变化，某处电路变化又引起其他电路的一系列变化,2,电路动态分析的一般步骤,(1),明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的变化,(2),由局部,R,的变化,确定,R,总,的变化,借题发挥,(4),由,U,内,I,总,r,确定,U,内,的变化,(5),由,U,外,E,U,内,确定,U,外,的变化,(6),由,U,IR,确定干路上定值电阻两端的电压变化,再确定各支路电压、电流的变化,【,典例,2】,如图,7,2,6,所示，已知电源电动势,E,5 V,，内阻,r,2 ,，定值电阻,R,1,0.5 ,，滑动变阻器,R,2,的阻值范围为,0,10 .,求：,考点二,闭合电路欧姆定律的应用及电源的功率,图,7,2,6,(1),当滑动变阻器,R,2,的阻值为多大时，电阻,R,1,消耗的功率最大？最大功率是多少？,(2),当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？最大功率是多少？,(3),当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？最大功率是多少？,答案,(1),R,2,0,时，,R,1,消耗的功率最大，为,2 W,(2),R,2,2.5 ,时，滑动变阻器消耗的功率最大，为,2.5 W,(3),R,2,1.5 ,时，电源的输出功率最大，为,3.125 W,【,变式跟踪,2】 (,多选,),如图,7,2,7,所示电路， 电源电动势为,E,，串联的固定电阻为,R,2,，滑动变阻器的总电阻为,R,1,，电阻大小关系为,R,1,R,2,r,，则在滑动触头从,a,端移动到,b,端的过程中，下列描述中正确的是,(,),图,7,2,7,A,电路中的总电流先减小后增大,B,电路的路端电压先增大后减小,C,电源的输出功率先增大后减小,D,滑动变阻器,R,1,上消耗的功率先减小后增大,解析,在滑动触头从,a,端移动到,b,端的过程中，,R,1,接入电路的电阻,(,实际上是,R,aP,与,R,bP,的并联电阻,),先增大后减小，所以电路中的总电流先减小后增大，电路的路端电压先增大后减小，,A,、,B,正确；题中,R,外,总大于电源内阻，外电路电阻,R,外,越接近电源内阻，电源输出功率越大，滑动触头从,a,端移动到,b,端的过程中，,R,1,接入电路的电阻先增大后减小，电源的输出功率先减小后增大，,C,错误；将,R,2,r,视为电源内阻，在滑动触头从,a,端移动到,b,端的过程中，外电阻,R,1,接入电路的电阻先增大后减小，滑动变阻器,R,1,上消耗的功率先增大后减小，,D,错误,答案,AB,(1),电源的总功率,任意电路：,P,总,EI,U,外,I,U,内,I,P,出,P,内,借题发挥,1,电源的功率,当,R,r,时，随着,R,的增大，输出功率越来越小,当,R,r,时，随着,R,的增大，输出功率越来越大,P,出,P,m,时，每个输出功率对应两个不同的外电阻,R,1,和,R,2,，且满足,R,1,R,2,r,2,.,(1),定值电阻,：求解定值电阻消耗的最大功率时，根据,P,I,2,R,可知，只要电流最大即可,(2),可变电阻,：求解可变电阻消耗的最大功率时，不能套用上述方法，因为电流随电阻的变化而变化，此时，可以利用电源的输出功率与外电阻的关系进行求解,2,讨论、分析电阻消耗功率大小的方法,【,典例,3】,图,7,2,8,甲为一个电灯两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线由图可知，两者不成线性关系，这是由于,_,如图乙所示，将这个电灯与,20 ,的定值电阻,R,串联，接在电动势为,8 V,的电源上，则电灯的实际功率为,_ W,(,不计电流表电阻和电源内阻,),考点三电源的,U,I,图象的应用,图,7,2,8,解析,随着电压的增大，电灯变亮，灯丝温度升高，电阻率变大，电阻变大所以电灯两端的电压与通过它的电流不成线性关系,根据闭合电路欧姆定律可知：,E,U,L,IR,丙,代入数据得到：,8,U,L,20,I,在甲图中画出此方程的图线，如图丙所示该图线与原图线的交点为此电路对应电灯中的电流和电压值,由图丙即可读出此电路中电灯两端的电压,U,2 V,，电流,I,0.3 A,，,所以电灯的实际功率为,P,UI,0.6 W.,答案,随着电压的增大，电灯变亮，灯丝温度升高，电阻率变大，电阻变大,0.6,【,变式跟踪,3】 (,多选,),如图,7,2,10,所示为两电源的,U,I,图象，则下列说法正确的是,(,),A,电源,的电动势和内阻均比电源,大,B,当外接同样的电阻时，两电源的输,出功率可能相等,图,7,2,10,C,当外接同样的电阻时，两电源的效率可能相等,D,不论外接多大的相同电阻，电源,的输出功率总比电,源,的输出功率大,解析,图线在,U,坐标轴上的截距等于电源电动势，图线斜率的绝对值等于电源的内阻，因此,A,正确；作外接电阻,R,的伏安特性曲线分别交电源,、,的伏安特性曲线于,S,1,、,S,2,两点,(,如图所示,),，交点横、纵坐,答案,AD,利用电源的,U,I,图线求解有关的问题需明确,以下几点：,1,根据,U,E,Ir,可知，电源的,U,I,图线是如图,7,2,9,所示的一条倾斜的直线,(1),直线斜率的绝对值表示电源的电阻,r,，纵轴的截距为电源电动势,E,.,借题发挥,图,7,2,9,(2),直线上任何一点,A,与原点,O,的连线的斜率表示对应的外电路电阻,R,.,(3),图线上每一点的坐标的乘积为对应情况下电源的输出功率，对于图中的,A,点有,P,A,U,A,I,A,.,2,对于,U,I,图线中纵坐标,(,U,),不从零开始的情况，图线与横坐标的交点坐标小于短路电流，但直线斜率的绝对值仍等于电源的内阻,【,典例,4】 (,多选,),如图,7,2,11,所示的电路中，电源电动势,E,3 V,，内电阻,r,1 ,，定值电阻,R,1,3 ,，,R,2,2 ,，电容器的电容,C,100 F,，则下列说法正确的是,(,),考点四,含电容器电路的分析与计算,图,7,2,11,A,闭合开关,S,，电路稳定后电容器两端的电压为,1.5 V,B,闭合开关,S,，电路稳定后电容器所带电荷量为,3.010,4,C,C,闭合开关,S,，电路稳定后电容器极板,a,所带电荷量为,1.5,10,4,C,D,先闭合开关,S,，电路稳定后断开开关,S,，通过电阻,R,1,的电荷,量为,3.010,4,C,答案,AC,【,变式跟踪,4,】 (,多选,)(2013,南京调研,),如图,7,2,12,所示，,R,是光敏电阻，当它受到的光照强度增大时,(,),A,灯泡,L,变暗,B,光敏电阻,R,上的电压增大,C,电压表,V,的读数减小,D,电容器,C,的带电荷量增大,图,7,2,12,答案,CD,求解含电容器电路的方法,1,电路的简化,：不分析电容器的充、放电过程时，把电容器处的电路视为断路，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,：电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻不起降低电压的作用，但电容器两端可能出现电势差,3,电压变化带来的电容器带电荷量的变化,：电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电若电容器两端电压升高，电容器将充电；若电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电，可由,Q,C,U,计算电容器上电荷量的变化,以题说法,方法指导,直流电路的动态变化分析方法,(1),程序法,：基本思想是,“,部分,整体,部分,”,思维流程如下：,解题技法,4,直流电路动态变化的分析方法,(2)“,串反并同,”,法,所谓,“,串反,”,，即某一电阻增大,(,减小,),时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压都减小,(,增大,),；所谓“并同”，即某一电阻增大,(,减小,),时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压都增大,(,减小,),(3),极端法,：因滑动变阻器的滑片滑动而引起的电路变化问题，可以将滑动变阻器的滑片分别移动到两个极端去讨论，此时要注意是否出现极值情况，即变化是否单调,(4),特殊值法：,对于某些特殊电路问题，可以采取代入特殊值的方法去判定，从而得出结论,(5),内外增减恒定法,：要注意两点：第一是通过闭合电路欧姆定律可知电路中各个元件的电压之和一定等于电源电动势，即,E,U,内,U,外,；第二是路端电压与干路电流的关系，即,U,E,Ir,，外电路电压的变化量与电流变化量的绝对值之比一定等于电源内阻值，且不变,易失分点,直流电路的动态变化分析容易出现以下错误：,(1),分析电阻的结构时出现错误，如没有真正明确元件的串联、并联关系；,(2),不明确电压表、电流表测量的是哪一部分的电压和电流；,A.,的读数变大，,的读数变小,B.,的读数变大，,的读数变大,C.,的读数变小，,的读数变小,D.,的读数变小，,的读数变大,典例,(,单选,)(2011,海南卷,，,2),如图,7,2,13,所示，,E,为内阻不能忽略的电池，,R,1,、,R,2,、,R,3,为定值电阻，,S,0,、,S,为开关，,与,分别为电压表和电流表初始时,S,0,与,S,均闭合，现将,S,断开，则,(,),答案,B,【,预测,】 (,多选,),在如图,7,2,14,所示的电路中，,C,为一平行板电容器，闭合开关,S,，给电容器充电，当电路中电流稳定之后，下列说法正确的是,(,),图,7,2,14,A,保持开关,S,闭合，把滑动变阻器,R,1,的滑片向上滑动，,电流表的示数变大，电压表的示数变大,B,保持开关,S,闭合，不论滑动变阻器,R,1,的滑片是否滑,动，都有电流流过,R,2,C,保持开关,S,闭合，将电容器上极板与下极板距离稍微,拉开一些的过程中，,R,2,中有由,b,到,a,的电流,D,断开开关,S,，若此时刚好有一带电油滴,P,静止在两平行,板电容器之间，将电容器上极板与下极板稍微错开一,些的过程中，油滴将向上运动,答案,AD,一、电路的动态分析,1,(,单选,),在如图,7,2,15,所示的电路中，电源内阻不可忽略，若调整可变电阻,R,的阻值，可使电压表的示数减小,U,(,电压表为理想电表,),，在这个过程中,(,),图,7,2,15,A,通过,R,1,的电流减小，减少量一定等于,U,/,R,1,B,R,2,两端的电压增加，增加量一定等于,U,C,路端电压减小，减少量一定等于,U,D,通过,R,2,的电流增加，但增加量一定大于,U,/,R,2,解析,由串反并同结论可知，当,R,减小时并联部分电压减小，电压表示数减小，与其并联的,R,1,的电流也减小，与其串联的电阻,R,2,的电压增大，由欧姆定律得,R,1,两端电压减小,U,IR,1,，则,A,对；由闭合电路欧姆定律知,E,U,Ir,，电阻,R,2,与,r,电压共增加了,U,，,B,、,C,错，通过,R,2,的电流增加，增加量一定小于,U,/,R,2,，,D,错,答案,A,2,(,多选,)(2012,上海卷,，,17),直流电路如图,7,2,16,所示，在滑动变阻器的滑片,P,向右移动时，电源的,(,),A,总功率一定减小,B,效率一定增大,C,内部损耗功率一定减小,D,输出功率一定先增大后减小,图,7,2,16,答案,ABC,二、电源的功率及,U,I,图象,3,(,单选,),如图,7,2,17,所示，直线,A,为电源,a,的路端电压与电流的关系图象；直线,B,为电源,b,的路端电压与电流的关系图象；直线,C,为一个电阻,R,的两端电压与电流的关系图象如果将这个电阻,R,分别接到,a,、,b,两电源上，那么有,(,),图,7,2,17,A,R,接到,a,电源上，电源的效率较高,B,R,接到,b,电源上，电源的输出功率较大,C,R,接到,a,电源上，电源的输出功率较大，但电源效率较低,D,R,接到,b,电源上，电阻的发热功率和电源的效率都较高,答案,C,三、含有电容器的电路,4,(,单选,),如图,7,2,18,所示的电路中，电源的电动势为,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,，将滑动变阻器的滑动触头,P,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,(,),图,7,2,18,A,U,变小,B,I,变小,C,Q,不变,D,Q,减小,答案,B,5,(,单选,),如图,7,2,19,所示，,C,为两极板水平放置的平行板电容器，闭合开关,S,，当滑动变阻器,R,1,、,R,2,的滑片处于各自的中点位置时，悬在电容器,C,两极板间的带电尘埃,P,恰好处于静止状态要使尘埃,P,向下加速运动，下列方法中可行的是,(,),图,7,2,19,A,把,R,2,的滑片向左移动,B,把,R,2,的滑片向右移动,C,把,R,1,的滑片向左移动,D,把开关,S,断开,解析,若尘埃,P,处于静止状态，则重力与电场力平衡若尘埃向下加速运动，则电场力减小，电容器两极板间的电压减小，故向左移动,R,2,的滑片可以实现这种变化故,A,正确、,B,错由于稳定时,R,1,支路无电流，故无论如何移动,R,1,，电容器两极板间的电压都不会改变，故尘埃仍平衡，故,C,错断开开关,S,，电容器两极板间电压增大，这种情况与,B,选项效果相同，故,D,错,答案,A,