（通用版）2020版高考物理一轮复习 第八章 第47课时 闭合电路的欧姆定律（重点突破课）讲义（含解析）.doc

第47课时闭合电路的欧姆定律(重点突破课) 考点一闭合电路的动态分析动态分析问题是闭合电路欧姆定律的具体应用，这类问题由于形式多样、考法灵活，考生不能统筹系统地去想问题，而导致分析不够全面而失误。1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正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。(2)公式：I(只适用于纯电阻电路)。(3)其他表达形式电压表达式：EUIr。能量表达式：EIUII2r。2路端电压与外电阻的关系(1)一般情况：UEIr，当外电阻R增大时，路端电压U增大。UI图像如图。(2)特殊情况当外电路断路时，I0，UE。当外电路短路时，I短，U0。典例如图所示电路，当滑动变阻器R1的滑片向上滑动时，下列说法正确的是()AR2的功率增大BR3两端的电压减小C电流表的示数变大DR1的电流增大解析当滑动变阻器R1的滑片向上滑动时，其接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，则干路电流I减小，路端电压U增大，R3两端的电压等于路端电压，则R3两端的电压增大，通过R3的电流I3增大，通过R2的电流I2II3，I减小，I3增大，则I2减小，故R2的功率减小，电压U2也减小；R1、R4的并联电压U并UU2，U增大，U2减小，则U并增大，故通过电流表的电流IA增大，电流表的示数变大，通过R1的电流I1I2IA，I2减小，IA增大，则I1减小，故只有C正确。答案C闭合电路动态分析的三种方法1程序法 2“串反并同”结论法(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、消耗的电功率都将减小，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、消耗的电功率都将增大，反之则减小。3.极限法因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或电阻为零进行讨论。 集训冲关1.如图所示，闭合开关S，a、b、c三盏灯均正常发光，电源电动势恒定且内阻不可忽略。现将滑动变阻器R的滑片稍向上滑动一些，三盏灯亮度变化为()Aa灯变亮，b、c灯变暗Ba、c灯变亮，b灯变暗Ca、c灯变暗，b灯变亮 Da、b灯变暗，c灯变亮解析：选B将滑动变阻器R的滑片稍向上滑动一些，R接入电路的电阻将减小，总电阻将减小，由闭合电路欧姆定律I得，总电流增大，路端电压UEIr减小，由PaI2Ra知a灯变亮，由UaIRa知a灯两端的电压变大，由UUaUb判断出b灯两端电压Ub减小，由Ib，Pb知通过b灯的电流减小，b灯变暗，再由IIbIc知Ic变大，由PcIc2Rc知c灯变亮，B正确。2.(多选)如图所示电路，已知电源电动势为E，内阻为r，R0为固定电阻，当滑动变阻器R的触头向下移动时，下列论述正确的是()A灯泡L一定变亮B电流表的示数变小C电压表的示数变小DR0消耗的功率变小解析：选ABD当R的触头向下移动时，R接入电路的电阻变大，外电路总电阻变大，则由闭合电路欧姆定律知，总电流变小，路端电压变大，则电压表的示数变大，灯泡L两端的电压变大，则灯泡L一定变亮，通过灯泡L的电流变大，而总电流变小，则电流表的示数变小，R0消耗的功率变小，故A、B、D正确，C错误。考点二含电容器电路问题含电容器电路的分析是一个难点，电路中出现电容器，学生往往难以确定电容器与电路的串、并联关系及电压关系等，给分析解决问题带来很大的障碍。1电路的简化不分析电容器的充、放电过程时，把电容器所在的电路视为断路，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，电容器两端的电压与其并联用电器两端电压相等。3电压变化带来的电容器变化电路中电流、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；若电容器两端电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电，可由QCU计算电容器上电荷量的变化量。典例(2016全国卷)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()ABC D解析断开S和闭合S后等效电路分别如图甲、乙所示。根据串联电路的电压与电阻成正比可得，甲、乙两图中电容器两极板间的电压U1E，U2E，C所带的电荷量QCU，则Q1Q235，选项C正确。答案C 规律方法含电容器电路问题的解题思路第一步理清电路的串、并联关系第二步确定电容器两极板间的电压。在电容器充电和放电的过程中，欧姆定律等电路规律不适用，但对于充电或放电完毕的电路，电容器的存在与否不再影响原电路，电容器接在某一支路两端，可根据欧姆定律及串、并联规律求解该支路两端的电压U第三步分析电容器所带的电荷量。针对某一状态，根据QCU，由电容器两端的电压U求电容器所带的电荷量Q，由电路规律分析两极板电势的高低，高电势板带正电，低电势板带负电 集训冲关1.(多选)如图所示电路中，电源电动势恒为E，内阻为r，电压表的内阻为10 k，B为静电计，C1、C2分别是两个电容器。将开关闭合一段时间，下列说法正确的是()A若C1C2，则电压表两端的电势差大于静电计两端的电势差B若将滑动变阻器滑动触头P向右滑动，则电容器C2上带电量增大C电容器C1上带电量为零D再将开关断开，然后使电容器C2两极板间距离增大，则静电计张角也增大解析：选CD由于静电计的两个电极是彼此绝缘的，电压表是由电流表改装成的，电路稳定后，电路中没有电流，电压表两端没有电压，而电容器C2充电，两端存在电压，所以电压表两端的电势差小于静电计两端的电势差，故A错误；电路稳定后，电容器C2的电压等于电源的电动势，保持不变，将滑动变阻器滑动触头P向右滑动，电容器C2的电压不变，带电量不变，故B错误；由于电压表两端没有电压，电容器C1没有被充电，带电量为零，故C正确；将开关断开，电容器C2的带电量Q不变，板间距离增大，电容C减小，由公式C分析可知，板间电压增大，静电计张角增大，故D正确。2.如图所示，电源的内阻不计，电动势E12 V，R18 ，R24 ，电容C40 F，则下列说法正确的是()A开关断开时，电容器不带电B将开关闭合，电容器充电C将开关闭合后，稳定时电容器的电荷量为4.81014 CD若开关处于闭合状态，现将开关断开，到再次稳定后，通过R1的总电荷量为3.2104 C解析：选D开关断开时，电容器两端电压等于电源电动势，不为零，电容器带电，A项错误；将开关闭合，电容器两端电压变小，电容器放电，B项错误；将开关闭合后，稳定时电容器两端的电压U V4 V，电容器的电荷量为QUC440106 C1.6104 C，C项错误；若开关处于闭合状态，现将开关断开，到再次稳定后，通过R1的总电荷量Q|U|C(124)40106 C3.2104 C，D项正确。3.如图所示的电路中，电源的电动势为E、内阻为r，闭合开关S，在滑动变阻器的滑片P向左移动的过程中，下列结论正确的是()A小灯泡L变暗B电流表读数变大，电压表读数变小C电容器C上的电荷量增加D电源的总功率变小解析：选B滑动变阻器的滑片P向左移动的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值减小，由闭合电路的欧姆定律得，干路电流I增大，即电流表读数变大，小灯泡L的功率PI2R灯增大，小灯泡L变亮，路端电压UEIr减小，即电压表读数变小，电源的总功率P总EI增大，A、D错误，B正确；滑动变阻器两端的电压UEI(R灯r)减小，电容器C上的电荷量QCU减小，C错误。考点三电路故障问题电路故障一般有断路和短路两大问题，高考常考出现这两类问题的原因和表现，在备考中要能正确区分并判定这两类问题，掌握常用的检查方法。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：用电器发生短路，表现为有电流通过电路但其两端电压为零。2检查方法电压表检测如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联路段短路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。在使用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程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。在使用欧姆表检测时，电路一定要与电源断开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断典例如图所示，电路中灯泡A、B均正常发光。忽然灯泡B比原来变暗了些，而灯泡A比原来变亮了些。电路中出现的故障可能是()AR2发生断路BR3发生断路CR2、R3同时发生断路DR1、R3同时发生断路解析假设R2断路，则A灯所在并联支路的总电阻增大，导致外电路总电阻增大，干路电流减小，路端电压U增大，流过R1的电流I1增大，流过灯泡所在并联支路的总电流I2(I2I总I1)减小，B灯两端的电压UBI2RB3并减小，B灯变暗，A灯两端的电压UA(UAUUB)增大，A灯变亮。选项A正确，同理分析可得，选项B、C、D错误。答案A(1)断路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表示数等于电源电动势，则该段电路中有断点。(2)短路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表示数为零，则该并联段电路被短路；若电压表示数不为零，则该并联段电路没有被短路或不完全被短路。 集训冲关1.如图所示的电路中，电源的电动势为6 V，当开关S接通后，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分的电压是Uab6 V，Uad0 V，Ucd6 V，由此可断定()AL1和L2的灯丝都烧断了BL1的灯丝烧断了CL2的灯丝烧断了D滑动变阻器R断路解析：选C由Uab6 V可知，电源完好，灯泡都不亮，说明电路当中出现断路故障，且在a、b之间。由Ucd6 V可知，L1与滑动变阻器R是通的，断路故障出现在c、d之间，故L2断路。所以选项C正确。2.如图所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3均为定值电阻，电压表与电流表均为理想电表；开始时开关S闭合，电压表、电流表读数均不为零，某时刻发现电压表和电流表读数均变大，则电路中可能出现的故障是()AR1断路BR2断路CR1短路 DR3短路解析：选B若R1断路，电流表读数为零，不符合题意，故A错误；若R2断路，外电路总电阻增大，总电流减小，路端电压增大，则电压表读数变大；R3的分压增大，则电流表的读数变大，符合题意，故B正确；若R1短路，外电路总电阻减小，总电流增大，路端电压减小，则电压表读数变小，电流表的读数变大，不符合题意，故C错误；若R3短路，外电路总电阻减小，总电流增大，路端电压减小，则电压表读数变小，不符合题意，故D错误。3.在如图所示的电路中，开关S闭合后，由于电阻元件发生短路或断路故障，电压表和电流表的读数都增大，则可能出现了下列哪种故障()AR1短路 BR2短路CR3短路 DR1断路解析：选A若R1短路，则外部电路的电阻只剩R3，故总电阻减小，总电流变大，电流表的示数变大，电压表的示数变大，A正确；若R2短路，电流表的示数变为零，B错误；若R3短路，电压表的示数变为零，C错误；若R1断路，电流表的示数变为零，D错误。