2020高考物理一輪總復(fù)習(xí)第八章第2講閉合電路歐姆定律講義含解析新人教版.docx

第2講閉合電路歐姆定律基礎(chǔ)知識填一填知識點1電源的電動勢和內(nèi)阻1電動勢(1)電源：電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電勢能的裝置(2)電動勢：非靜電力搬運電荷所做的功與搬運的電荷量的比值，E.(3)電動勢的物理含義：電動勢表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電勢能本領(lǐng)的大小，在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓2內(nèi)阻：電源內(nèi)部導(dǎo)體的電阻判斷正誤，正確的劃“”，錯誤的劃“”(1)電動勢是電源兩極間的電壓()(2)電動勢的單位跟電壓的單位一致，所以電動勢就是兩極間的電壓()(3)非靜電力做的功越多，電動勢就越大()(4)E只是電動勢的定義式而非決定式，電動勢的大小是由電源內(nèi)非靜電力的特性決定的()知識點2閉合電路的歐姆定律1閉合電路歐姆定律(1)內(nèi)容：閉合電路里的電流跟電源的電動勢成正比，跟內(nèi)、外電阻之和成反比.(2)公式：I(只適用于純電阻電路)(3)其他表達形式電勢降落表達式：EU外U內(nèi)或EU外Ir.能量表達式：EIUII2r.2路端電壓與外電阻的關(guān)系一般情況UIRR，當R增大時，U增大特殊情況當外電路斷路時，I0，UE當外電路短路時，I短，U0判斷正誤，正確的劃“”，錯誤的劃“”(1)閉合電路中外電阻越大，路端電壓越小()(2)閉合電路中的短路電流無限大()(3)在閉合電路中，外電阻越大，電源的輸出功率越大()(4)電源的輸出功率越大，電源的效率越高()教材挖掘做一做1(人教版選修31 P63第1題改編)一個電源接8 電阻時，通過電源電流為0.15 A，接13 電阻時，通過電源的電流為0.10 A，則電源的電動勢和內(nèi)阻分別為()A2 V1.5 B1.5 V2 C2 V2 D1.5 V1.5 解析：B由閉合電路歐姆定律得EI1(R1r)EI2(R2r)代入數(shù)據(jù)聯(lián)立得r2 ，E1.5 V2(人教版選修31 P63第3題改編)許多人造衛(wèi)星都用太陽電池供電太陽電池由許多片電池板組成某電池板不接負載時的電壓是600 V，短路電流是30 A.則這塊電池板的內(nèi)阻為()A2 B20 C200 D2 000 答案：B3(人教版選修31 P63第4題改編)電源的電動勢為4.5 V、外電阻為4.0 時，路端電壓為4.0 V，若在外電路中分別并聯(lián)一個6.0 的電阻和串聯(lián)一個6.0 的電阻則兩種情況下的路端電壓為()A4.3 V3.72 V B3.73 V4.3 VC3.72 V4.3 V D4.2 V3.73 V答案：C4(人教版選修31 P52第4題改編)如圖是有兩個量程的電壓表，當使用a、b兩個端點時，量程為010 V，當使用a、c兩個端點時，量程為0100 V已知電流表的內(nèi)阻Rg為500 ，滿偏電流Ig為1 mA，則電阻R1、R2的值分別為( )A9 500 90 000 B90 000 9 500 C9 500 9 000 D9 000 9 500 解析：A接a、b時，由串聯(lián)電路特點有R總R1Rg得R1Rg9 500 .接a、c時，同理有R總R1R2Rg得R2RgR190 000 .考點一閉合電路的動態(tài)分析考點解讀1動態(tài)電路的特點斷開或閉合開關(guān)、滑動變阻器的滑片移動、電阻增大或減小，導(dǎo)致電路電壓、電流、功率等的變化2電路動態(tài)分析的兩種方法(1)程序法：電路結(jié)構(gòu)的變化R的變化R總的變化I總的變化U端的變化固定支路變化支路(2)極限法：即因滑動變阻器滑片滑動引起的電路變化問題，可將滑動變阻器的滑片分別滑至兩個極端去討論典例賞析典例1(多選)如圖所示，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r.電路中的R2、R3分別為總阻值一定的滑動變阻器，R0為定值電阻，R1為光敏電阻(其電阻隨光照強度增大而減小)當開關(guān)S閉合時，電容器中一帶電微粒恰好處于靜止狀態(tài)下列說法中正確的是( )A只逐漸增大對R1的光照強度時，電阻R0消耗的電功率增大，電阻R3中有向上的電流B只調(diào)節(jié)電阻R3的滑動端P2向上端移動時，電源消耗的電功率變大，電阻R3中有向上的電流C只調(diào)節(jié)電阻R2的滑動端P1向下端移動時，電壓表示數(shù)變大，帶電微粒向下運動D若斷開開關(guān)S，帶電微粒向下運動解析AD當逐漸增大光照強度時，光敏電阻R1的阻值減小，依據(jù)“串反并同”可知電流I增大，則PR0增大，UC增大，QCCUC增大，即電容器充電，R3中有向上的電流，A正確；當P2向上移動時，UC不變，R3中沒有電流，故B錯誤；當P1向下移動時，I不變，但UC變大，EC變大，電場力FCqEC變大，微粒向上運動，故C錯誤；若斷開開關(guān)S，電容器放電，UC降為0，則微粒只受重力作用而向下運動，故D正確1總電阻變化情況的判斷(1)當外電路的任何一個電阻增大(或減小)時，電路的總電阻一定增大(或減小)(2)若開關(guān)的通、斷使串聯(lián)的用電器增多時，電路的總電阻增大；若開關(guān)的通、斷使并聯(lián)的支路增多時，電路的總電阻減小2“串反并同”(1)所謂“串反”，即某一電阻增大時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小，反之則增大(2)所謂“并同”，即某一電阻增大時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大，反之則減小題組鞏固1(2019懷化模擬)(多選)如圖所示，圖中的四個電表均為理想電表，當滑動變阻器滑片P向右端移動時，下面說法中正確的是()A電壓表V1的讀數(shù)減小，電流表A1的讀數(shù)增大B電壓表V1的讀數(shù)增大，電流表A1的讀數(shù)減小C電壓表V2的讀數(shù)減小，電流表A2的讀數(shù)增大D電壓表V2的讀數(shù)增大，電流表A2的讀數(shù)減小解析：AD滑動變阻器滑片P向右端移動，使得RP變小，總電阻變小，總電流變大，即電流表A1的讀數(shù)增大內(nèi)電壓變大，R1所分電壓變大，并聯(lián)電路電壓即電壓表V1的讀數(shù)變小，即R3兩端電壓變小，通過R3的電流變小，即電流表A2的讀數(shù)減小，由于總電流增大，所以經(jīng)過另外一個支路即經(jīng)過R2的電流變大，R2兩端電壓變大，即電壓表V2的讀數(shù)增大，選項A、D正確2(多選)在探究電路故障時，某實驗小組設(shè)計了如圖所示的電路，當開關(guān)閉合后，電路中的各用電器正常工作，經(jīng)過一段時間，發(fā)現(xiàn)小燈泡A的亮度變暗，小燈泡B的亮度變亮則下列對電路故障的分析正確的是( )A可能是定值電阻R1短路B可能是定值電阻R2斷路C可能是定值電阻R3斷路D可能是定值電阻R4短路解析：BC由于小燈泡A串聯(lián)于干路中，且故障發(fā)生后小燈泡A變暗，可知電路中總電流變小，即電路總電阻變大，由此推知，故障應(yīng)為某一電阻斷路，排除選項A、D.若R2斷路，則R1和小燈泡B所在支路的電壓增大，而R2的斷路又使小燈泡B分配的電壓增大，故小燈泡B變亮，選項B對；若R3斷路，必引起與之并聯(lián)的支路(即R1所在支路)中電流增大，小燈泡B分得的電流也變大，小燈泡B變亮，故選項C對考點二閉合電路的功率及效率問題考點解讀電源總功率任意電路：P總EIP出P內(nèi)純電阻電路：P總I2(Rr)電源內(nèi)部消耗的功率P內(nèi)I2rP總P出電源的輸出功率任意電路：P出UIP總P內(nèi)純電阻電路：P出I2RP出與外電阻R的關(guān)系電源的效率任意電路：100%100%純電阻電路：100%由P出與外電阻R的關(guān)系圖象可以看出：(1)當Rr時，電源的輸出功率最大為Pm.(2)當Rr時，隨著R的增大輸出功率越來越小(3)當Rr時，隨著R的增大輸出功率越來越大(4)當P出Pm時，每個輸出功率對應(yīng)兩個外電阻R1和R2，且R1R2r2.典例賞析典例2如圖所示，已知電源電動勢為6 V，內(nèi)阻為1 ，保護電阻R00.5 ，則當保護電阻R0消耗的電功率最大時，這個電阻箱R的讀數(shù)和電阻R0消耗的電功率的最大值為( )A1 4 WB1 8 WC0 8 W D0.5 8 W解析C保護電阻消耗的功率為P0，因R0和r是常量，而R是變量，所以R最小時，P0最大，即R0時，P0max W8 W，故選項C正確解決最大功率問題的兩點注意1解決最大功率問題時，要弄清是定值電阻還是可變電阻的最大功率，定值電阻的最大功率用PI2R分析，可變電阻的最大功率用等效電源法求解2電源輸出功率最大時，效率不是最大，只有50%.題組鞏固1(多選)如圖所示，A為電解槽，M為電動機，N為電爐，恒定電壓U12 V，電解槽內(nèi)阻rA2 .當S1閉合，S2、S3斷開時，電流表A示數(shù)為6 A；當S2閉合，S1、S3斷開時，電流表A示數(shù)為5 A，且電動機輸出功率為35 W；當S3閉合，S1、S2斷開時，電流表A示數(shù)為4 A則( )A電爐的電阻為2 B僅S1閉合時，電爐的發(fā)熱功率為72 WC電動機的內(nèi)阻為1.2 D在電解槽工作時，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為48 W解析：AB電爐為純電阻電器，僅當S1閉合時，由歐姆定律得R 2 ，其發(fā)熱功率為PUI1126 W72 W，所以選項A、B正確；電動機為非純電阻設(shè)備，僅當S2閉合時，由能量守恒定律得UI2IrMP輸出，所以rM 1 ，選項C錯誤；電解槽為非純電阻裝置，僅當S3閉合時，由能量守恒定律得P化UI3IrA，所以P化(124422) W16 W，選項D錯誤2如圖所示，電源電動勢E12 V，內(nèi)阻r3 ，R01 ，直流電動機內(nèi)阻R01 ，當調(diào)節(jié)滑動變阻器R1時可使甲電路輸出功率最大，調(diào)節(jié)R2時可使乙電路輸出功率最大，且此時電動機剛好正常工作(額定輸出功率為P02 W)，則R1和R2的值分別為( )A2 ，2 B2 ，1.5 C1.5 ，1.5 D1.5 ，2 解析：B因為題中甲電路是純電阻電路，當外電阻與電源內(nèi)阻相等時，電源的輸出功率最大，所以R12 ；而乙電路是含電動機電路，歐姆定律不適用，電路的輸出功率PIUI(EIr)，當I2 A時，輸出功率P有最大值，此時電動機的輸出功率為P02 W，發(fā)熱功率為P熱I2R04 W，所以電動機的輸入功率為P入P0P熱6 W，電動機兩端的電壓為UM3 V，電阻R2兩端的電壓為UR2EUMIr3 V，所以R21.5 ，選項B正確考點三兩類UI圖象的比較與應(yīng)用考點解讀電源UI圖象電阻UI圖象圖形物理意義電源的路端電壓隨電路電流的變化關(guān)系電阻中的電流隨電阻兩端電壓的變化關(guān)系截距與縱軸交點表示電源電動勢E，與橫軸交點表示電源短路電流過坐標軸原點，表示沒有電壓時電流為零坐標U、I的乘積表示電源的輸出功率表示電阻消耗的功率坐標U、I的比值表示外電阻的大小，不同點對應(yīng)的外電阻大小不同每一點對應(yīng)的比值均等大，表示此電阻的大小斜率(絕對值)電源電阻r電阻大小典例賞析典例3(多選)如圖所示，圖中直線表示某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線，圖中曲線表示該電源的輸出功率與電流的關(guān)系圖線，則下列說法正確的是( )A電源的電動勢為50 VB電源的內(nèi)阻為 C電流為2.5 A時，外電路的電阻為15 D輸出功率為120 W時，輸出電壓是30 V審題指導(dǎo)根據(jù)UI圖線可以求出電源的內(nèi)阻和電動勢，由PI圖線可以求出電路中的電流，并由電源的路端電壓和電流的關(guān)系求出路端電壓解析ACD電源的路端電壓和電流的關(guān)系為：UEIr，顯然直線的斜率的絕對值等于r，縱軸的截距為電源的電動勢，從題圖中看出E50 V，r 5 ，A正確，B錯誤；當電流為I12.5 A時，由回路中電流I1，解得外電路的電阻R外15 ，C正確；當輸出功率為120 W時，由題圖中PI關(guān)系圖線看出對應(yīng)干路電流為4 A，再從UI圖線讀取對應(yīng)的輸出電壓為30 V，D正確非線性元件有關(guān)問題的求解，關(guān)鍵在于確定其實際電壓和電流，確定方法如下：(1)先根據(jù)閉合電路歐姆定律，結(jié)合實際電路寫出元件的電壓U隨電流I的變化關(guān)系式(2)在原UI圖象中，畫出U、I關(guān)系圖象(3)兩圖象的交點坐標即為元件的實際電壓和電流題組鞏固1如圖，直線A為某電源的UI圖線，曲線B為某小燈泡L1的UI圖線的一部分，用該電源和小燈泡L1串聯(lián)起來組成閉合回路時燈泡L1恰能正常發(fā)光，則下列說法中正確的是( )A此電源的內(nèi)電阻為 B燈泡L1的額定電壓為3 V，額定功率為6 WC把燈泡L1換成阻值恒為1 的純電阻，電源的輸出功率將變小D由于小燈泡L1的UI圖線是一條曲線，所以燈泡發(fā)光過程中歐姆定律不適用解析：B由圖象知，電源的內(nèi)阻為r 0.5 ，A錯誤；因為燈L1正常發(fā)光，故燈L1的額定電壓為3 V，額定功率為PUI32 W6 W，B正確；正常工作時，燈L1的電阻為R11.5 ，換成R21 的純電阻后，該電阻更接近電源內(nèi)阻r，故電源的輸出功率將變大，C錯誤；小燈泡是純電阻，適用歐姆定律，其UI圖線是一條曲線的原因是燈泡的電阻隨溫度的變化而發(fā)生變化，故D錯誤2(2019河南南陽模擬)硅光電池是一種太陽能電池，具有低碳環(huán)保的優(yōu)點如圖所示，圖線a是該電池在某光照強度下路端電壓U和電流I的關(guān)系圖象(電池內(nèi)阻不是常量)，圖線b是某電阻R的UI 圖象在該光照強度下將它們組成閉合回路時，硅光電池的內(nèi)阻為( )A5.5 B7.0 C12.0 D12.5 解析：A由歐姆定律得UEIr，當I0時，EU，由圖線a與縱軸的交點讀出電源的電動勢為E3.6 V，根據(jù)兩圖線交點處的狀態(tài)可知，電阻的電壓為U2.5 V，電流為I0.2 A，則硅光電池的內(nèi)阻為r 5.5 ，故選項A正確思想方法(十七)電路故障分析方法方法闡述1.故障特點(1)斷路特點：表現(xiàn)為路端電壓不為零而電流為零(2)短路特點：用電器或電阻發(fā)生短路，表現(xiàn)為有電流通過電路但用電器或電阻兩端電壓為零2.檢查方法(1)電壓表檢測：如果電壓表示數(shù)為零，則說明可能在并聯(lián)路段之外有斷路，或并聯(lián)路段短路(2)電流表檢測：當電路中接有電源時，可用電流表測量各部分電路上的電流，通過對電流值的分析，可以確定故障的位置在運用電流表檢測時，一定要注意電流表的極性和量程(3)歐姆表檢測：當測量值很大時，表示該處斷路；當測量值很小或為零時，表示該處短路在運用歐姆表檢測時，被檢測元件應(yīng)從電路中拆下來(4)假設(shè)法：將整個電路劃分為若干部分，然后逐一假設(shè)某部分電路發(fā)生某種故障，運用閉合電路或部分電路的歐姆定律進行推理.典例賞析典例在如圖所示的電路中，閉合開關(guān)S后，L1、L2兩燈泡都正常發(fā)光，后來由于某種故障使L2突然變亮，電壓表讀數(shù)減小，由此推斷，該故障可能是( )AL1燈絲燒斷B電阻R2斷路C電阻R2短路 D電容器被擊穿短路解析D若L1燈絲燒斷，則總電阻增大，總電流減小，L2兩端電壓減小，L2變暗，選項A錯誤；若R2斷路，則總電阻增大，電壓表讀數(shù)增大，總電流減小，L1與R1并聯(lián)部分兩端的電壓減小，故L2兩端的電壓增大，L2變亮，選項B錯誤；若電阻R2短路，則通過L2的電流為零，L2不亮，選項C錯誤；若電容器被擊穿短路，則電路總電阻減小，路端電壓減小，總電流增大，L2變亮，選項D正確題組鞏固1如圖所示電路中，由于某處出現(xiàn)了故障，