物理課件（新教材魯科版）第十章電路及應(yīng)用第2講閉合電路的歐姆定律

閉合電路的歐姆定律第2講目標(biāo)要求1.了解電動(dòng)勢(shì)的物理意義，理解并掌握閉合電路的歐姆定律.2.會(huì)用閉合電路歐姆定律分析電路的動(dòng)態(tài)變化.3.會(huì)計(jì)算涉及電源的電路功率.4.掌握路端電壓和電流的關(guān)系及電源的U－I圖像.

內(nèi)容索引考點(diǎn)一閉合電路歐姆定律及應(yīng)用考點(diǎn)二閉合電路的功率及效率問題考點(diǎn)三電源的U－I圖像課時(shí)精練考點(diǎn)四含容電路的分析考點(diǎn)一閉合電路歐姆定律及應(yīng)用1.電動(dòng)勢(shì)(1)非靜電力所做的功與所移動(dòng)的電荷量之比叫電動(dòng)勢(shì).(2)物理含義：電動(dòng)勢(shì)表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成

本領(lǐng)的大小，在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓.梳理必備知識(shí)電勢(shì)能2.閉合電路歐姆定律(1)內(nèi)容：閉合電路的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成

，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成

；(2)公式：I＝

(只適用于純電阻電路)；(3)其他表達(dá)形式E＝U外＋U內(nèi)或E＝U外＋

(適用于

電路).正比反比Ir任意1.電動(dòng)勢(shì)的大小反映了電源把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的本領(lǐng)強(qiáng)弱.(

)2.電動(dòng)勢(shì)就是電源的路端電壓.(

)3.電源的重要參數(shù)是電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻.電動(dòng)勢(shì)由電源中非靜電力的特性決定，與電源的體積無(wú)關(guān)，與外電路無(wú)關(guān).(

)4.在電源電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻恒定的閉合電路中，外電阻越大，路端電壓越大.(

)×√×√1.路端電壓與外電阻的關(guān)系提升關(guān)鍵能力(2)特殊情況：①當(dāng)外電路斷路時(shí)，I＝0，U＝E.2.動(dòng)態(tài)分析常用方法(1)程序法：遵循“局部—整體—局部”的思路.①分析步驟(如圖)：②分析時(shí)：串聯(lián)電路注意分析電壓關(guān)系，并聯(lián)電路注意分析電流關(guān)系.(2)結(jié)論法：“串反并同”，應(yīng)用條件為電源內(nèi)阻不為零.①所謂“串反”，即某一電阻的阻值增大時(shí)，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”，即某一電阻的阻值增大時(shí)，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.考向1閉合電路的有關(guān)計(jì)算例1

(2019·江蘇卷·3)如圖所示的電路中，電阻R＝2Ω.斷開S后，電壓表的讀數(shù)為3V；閉合S后，電壓表的讀數(shù)為2V，則電源的內(nèi)阻r為A.1Ω

B.2Ω

C.3Ω

D.4Ω√當(dāng)斷開S后，電壓表的讀數(shù)等于電源的電動(dòng)勢(shì)，即E＝3V；當(dāng)閉合S后，有U＝IR，又由閉合電路歐姆定律可知，I＝

，聯(lián)立解得r＝1Ω，A正確，B、C、D錯(cuò)誤.例2

(2023·福建福州市質(zhì)檢)在如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r，閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P移動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)變大，則下列判斷正確的是A.電流表示數(shù)變大B.電阻R1的電功率變大C.滑動(dòng)變阻器的滑片P向上移動(dòng)D.電源的輸出功率一定增大√考向2閉合電路的動(dòng)態(tài)分析電壓表示數(shù)變大時(shí)，說(shuō)明外電路電阻增大，則滑動(dòng)變阻器阻值變大，即滑動(dòng)變阻器的滑片P向下移動(dòng)，此時(shí)R2和R3的并聯(lián)阻值增大，R2、R3兩端電壓增大，電流表示數(shù)變大，故A正確，C錯(cuò)誤；外電路電阻增大，干路電流減小，電阻R1的電功率變小，故B錯(cuò)誤；當(dāng)外電阻和電源內(nèi)阻相等時(shí)，電源的輸出功率最大，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向下移動(dòng)時(shí)外電阻變大，但是不能確定外電阻和電源內(nèi)阻的大小關(guān)系，所以輸出功率不一定變大，故D錯(cuò)誤.√考向3電路故障分析若R3短路，則電壓表V2示數(shù)為零，兩電壓表示數(shù)不相同；若RP斷路，則電壓表V2示數(shù)為零，兩電壓表示數(shù)不相同；若R1短路，則V1測(cè)滑動(dòng)變阻器和R2串聯(lián)的總電壓，V2測(cè)R2兩端電壓，兩電壓表示數(shù)不同；若R2斷路，則兩電壓表均測(cè)R3兩端電壓，兩電壓表示數(shù)相同且不為零，A、C、D錯(cuò)誤，B正確.例4

如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)為6V，當(dāng)開關(guān)S閉合后，燈泡L1和L2都不亮，用電壓表測(cè)得各部分的電壓分別為Uab＝6V，Uad＝0，Ucd＝6V，由此可斷定1和L2的燈絲都燒斷了1的燈絲燒斷了2的燈絲燒斷了D.滑動(dòng)變阻器R斷路√由Uab＝6V可知電源完好，燈泡都不亮，說(shuō)明電路中出現(xiàn)斷路故障，由Ucd＝6V可知，燈泡L1與滑動(dòng)變阻器R完好，斷路故障出現(xiàn)在c、d之間，故燈泡L2的燈絲燒斷了，選項(xiàng)C正確.1.電壓表檢測(cè)：如果電壓表示數(shù)為零，則說(shuō)明可能在并聯(lián)路段之外有斷路，或并聯(lián)部分短路；2.電流表檢測(cè)：當(dāng)電路中接有電源時(shí)，可用電流表測(cè)量各部分電路上的電流，通過對(duì)電流值的分析，可以確定故障的位置.在運(yùn)用電流表檢測(cè)時(shí)，一定要注意電流表的極性和量程；3.歐姆表檢測(cè)：當(dāng)測(cè)量值很大時(shí)，表示該處斷路；當(dāng)測(cè)量值很小或?yàn)榱銜r(shí)，表示該處短路.在用歐姆表檢測(cè)時(shí)，應(yīng)斷開電源.電路故障檢測(cè)方法方法點(diǎn)撥考點(diǎn)二閉合電路的功率及效率問題1.電源的總功率(1)任意電路：P總＝

＝

＋I(xiàn)U內(nèi)＝P出＋P內(nèi).(2)純電阻電路：P總＝

＝

.2.電源內(nèi)部消耗的功率P內(nèi)＝

＝IU內(nèi)＝P總－P出.3.電源的輸出功率(1)任意電路：P出＝

＝IE－I2r＝P總－P內(nèi).(2)純電阻電路：P出＝

＝

.梳理必備知識(shí)IEIU外I2(R＋r)I2rIUI2R4.電源的效率1.外電阻越大，電源的輸出功率越大.(

)2.電源的輸出功率越大，電源的效率越高.(

)3.電源內(nèi)部發(fā)熱功率越大，輸出功率越小.(

)×××1.純電阻電路中電源的最大輸出功率(如圖)提升關(guān)鍵能力2.提高純電阻電路效率的方法例5

(多選)某同學(xué)將一直流電源的總功率PE、電源內(nèi)部的發(fā)熱功率Pr和輸出功率PR隨電流I變化的圖線畫在了同一坐標(biāo)系中，如圖中的a、b、c所示.以下判斷正確的是A.在a、b、c三條圖線上分別取橫坐標(biāo)相同的A、B、C

三點(diǎn)，這三點(diǎn)的縱坐標(biāo)一定滿足關(guān)系PA＝PB＋PCB.b、c圖線的交點(diǎn)與a、b圖線的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)之比一

定為1∶2，縱坐標(biāo)之比一定為1∶4C.電源的最大輸出功率Pm＝9WD.電源的電動(dòng)勢(shì)E＝3V，內(nèi)電阻r＝1Ω√√√在a、b、c三條圖線上分別取橫坐標(biāo)相同的A、B、C三點(diǎn)，因?yàn)橹绷麟娫吹目偣β蔖E等于輸出功率PR和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率Pr之和，所以這三點(diǎn)的縱坐標(biāo)一定滿足關(guān)系PA＝PB＋PC，故A正確；圖線c表示電路的輸出功率與電流的關(guān)系圖線，很顯然，最大輸出功率小于3W，故C錯(cuò)誤；例6

如圖所示，已知電源電動(dòng)勢(shì)E＝6V，內(nèi)阻r＝1Ω，保護(hù)電阻R0＝0.5Ω.(1)當(dāng)電阻箱R讀數(shù)為多少時(shí)，保護(hù)電阻R0消耗的電功率最大，并求這個(gè)最大值；答案0

8W(2)當(dāng)電阻箱R讀數(shù)為多少時(shí)，電阻箱R消耗的功率PR最大，并求這個(gè)最大值；答案1.5Ω

6W(3)求電源的最大輸出功率.答案9W把含有電源、電阻的部分電路等效為新的“電源”，其“電動(dòng)勢(shì)”、“內(nèi)阻”如下：(1)兩點(diǎn)間斷路時(shí)的電壓等效為電動(dòng)勢(shì)E′.等效電源方法點(diǎn)撥常見電路等效電源如下：方法點(diǎn)撥考點(diǎn)三電源的U－I圖像兩類U－I圖像的比較

電源的U－I圖像電阻的U－I圖像圖像表述的物理量的關(guān)系電源的路端電壓與電路電流的關(guān)系電阻兩端電壓與流過電阻的電流的關(guān)系圖線與坐標(biāo)軸交點(diǎn)①與縱軸交點(diǎn)表示電源電動(dòng)勢(shì)E②與橫軸交點(diǎn)表示電源短路電流過坐標(biāo)軸原點(diǎn)，表示沒有電壓時(shí)電流為零圖線的斜率－r(r為內(nèi)阻)表示電阻大小(電阻為純電阻時(shí))圖線上每一點(diǎn)坐標(biāo)的乘積UI表示電源的輸出功率表示電阻消耗的功率圖線上每一點(diǎn)坐標(biāo)比值表示外電阻的大小，不同點(diǎn)對(duì)應(yīng)的外電阻大小不同每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的比值均表示此電阻的阻值大小例7

(多選)如圖所示，圖甲中M為一電動(dòng)機(jī)，開關(guān)S閉合后，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片從一端滑到另一端的過程中，兩電壓表V1和V2的讀數(shù)隨電流表A讀數(shù)的變化情況如圖乙所示，已知電流表A讀數(shù)在0.2A以下時(shí)，電動(dòng)機(jī)沒有轉(zhuǎn)動(dòng).不考慮電表內(nèi)阻，以下判斷正確的是A.圖線①為V2讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變化圖線B.電路中電源電動(dòng)勢(shì)為3.4VC.此電路中，電動(dòng)機(jī)的最大輸入功率

是0.9WD.滑動(dòng)變阻器的最大阻值為30Ω√√由題圖甲知，電壓表V2測(cè)量路端電壓，電流增大時(shí)，內(nèi)電壓增大，路端電壓減小，所以圖線①為V2的讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變化圖線，故A正確；當(dāng)I2＝0.3A時(shí)，U2＝3V，此時(shí)電動(dòng)機(jī)輸入功率最大，且P＝U2I2＝3×0.3W＝0.9W，故C正確；考點(diǎn)四含容電路的分析1.電路簡(jiǎn)化把電容器所在的支路穩(wěn)定時(shí)視為斷路，簡(jiǎn)化電路時(shí)可以去掉，求電荷量時(shí)再在相應(yīng)位置補(bǔ)上.2.電容器的電壓(1)電容器所在的支路中沒有電流，與之串聯(lián)的電阻兩端無(wú)電壓，相當(dāng)于導(dǎo)線.(2)電容器兩端的電壓等于與之并聯(lián)的電阻兩端的電壓.3.電容器的電荷量及變化(1)電路中電流、電壓的變化可能會(huì)引起電容器的充、放電.若電容器兩端電壓升高，電容器將充電；若電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電.(2)如果變化前后極板帶電的電性相同，通過所連導(dǎo)線的電荷量為|Q1－Q2|.(3)如果變化前后極板帶電的電性相反，通過所連導(dǎo)線的電荷量為Q1＋Q2.例8

阻值相等的四個(gè)電阻、電容器C及電池E(內(nèi)阻可忽略)連接成如圖所示電路.開關(guān)S斷開且電流穩(wěn)定時(shí)，C所帶的電荷量為Q1；閉合開關(guān)S，電流再次穩(wěn)定后，C所帶的電荷量為Q2.Q1與Q2的比值為√S斷開時(shí)等效電路圖如圖甲所示.甲S閉合時(shí)等效電路圖如圖乙所示.乙√√油滴恰好靜止在金屬板之間，則重力和電場(chǎng)力是一對(duì)平衡力，滑片向b端移動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻減小，則并聯(lián)部分總電阻減小，并聯(lián)部分兩端電壓減小，即電容器兩板間電壓減小，板間電場(chǎng)強(qiáng)度減小，油滴所受電場(chǎng)力減小，所以油滴向下移動(dòng).故A正確；電壓表和滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，電流表和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器電阻變小，總電阻減小，總電流變大，內(nèi)阻r和R1兩端電壓變大，則R1消耗的功率變大，并聯(lián)支路兩端電壓減小，通過R3的電流減小，則R3消耗的功率變小，通過R2和R電流變大，電流表示數(shù)變大，R2兩端電壓變大，則R兩端電壓減小，即電壓表示數(shù)減小，故B正確，D錯(cuò)誤；根據(jù)電源的輸出功率與外電阻間的關(guān)系可知，當(dāng)外電路電阻大于內(nèi)阻時(shí)，電源的輸出功率隨外電路總電阻的減小而增大，由題知電源的內(nèi)阻小于外電路電阻，R總減小，所以電源的輸出功率增大，故C錯(cuò)誤.五課時(shí)精練1.(2022·江蘇卷·2)如圖所示，電路中燈泡均正常發(fā)光，阻值分別為R1＝2Ω，R2＝3Ω，R3＝2Ω，R4＝4Ω，電源電動(dòng)勢(shì)E＝12V，內(nèi)阻不計(jì)，四個(gè)燈泡中消耗功率最大的是A.R1

B.R2

C.R3

D.R4123456789101112√基礎(chǔ)落實(shí)練123456789101112由電路圖可知，R3與R4串聯(lián)后與R2并聯(lián)，再與R1串聯(lián).123456789101112四個(gè)燈泡的實(shí)際功率分別為P1＝I12R1＝18W，P2＝I22R2＝12W，P3＝I32R3＝2W，P4＝I42R4＝4W，故四個(gè)燈泡中消耗功率最大的是R1，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤.2.交警使用的某型號(hào)酒精測(cè)試儀如圖甲所示，其工作原理如圖乙所示，傳感器電阻R的阻值隨氣體中酒精濃度的增大而減小，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，電路中的電表均為理想電表.當(dāng)一位酒駕駕駛員對(duì)著測(cè)試儀吹氣時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是A.電壓表的示數(shù)變大，電流表的示數(shù)變小B.電壓表的示數(shù)變小，電流表的示數(shù)變小C.酒精氣體濃度越大，電源的輸出功率越大D.電壓表示數(shù)變化量與電流表示數(shù)變化量的絕對(duì)值之比保持不變√123456789101112123456789101112當(dāng)一位酒駕駕駛員對(duì)著測(cè)試儀吹氣時(shí)，R的阻值減小，電路總電阻減小，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知，電路中電流I變大，故電流表的示數(shù)變大，R兩端電壓為U＝E－I(R0＋r)變小，故電壓表的示數(shù)變小，故A、B錯(cuò)誤；123456789101112因?yàn)椴恢劳怆娮鑂0＋R與電源內(nèi)阻r的關(guān)系，所以無(wú)法判斷電源的輸出功率如何變化，故C錯(cuò)誤；電壓表示數(shù)為U＝E－I(R0＋r)，電壓表示數(shù)變化量與電流表示數(shù)變化量的絕對(duì)值之比為

＝R0＋r，保持不變，故D正確.3.在如圖所示的電路中，開關(guān)S閉合后，由于電阻元件發(fā)生短路或斷路故障，導(dǎo)致電壓表和電流表的讀數(shù)都增大，電壓表和電流表均為理想電表，則可能出現(xiàn)了下列哪種故障

A.R1短路 B.R2短路C.R3短路 D.R1斷路√123456789101112123456789101112若電路正常，則電流表測(cè)量流過R1的支路電流，電壓表測(cè)量R3兩端的電壓.若R1短路，則R2被短路，外電路只有電阻R3接在電源兩端，電流表測(cè)量干路電流，電壓表測(cè)量路端電壓，兩表示數(shù)均增大，A正確；若R2短路，則R1被短路，電流表示數(shù)為零，B錯(cuò)誤；若R3短路，則電壓表示數(shù)為零，C錯(cuò)誤；若R1斷路，則電流表示數(shù)為零，D錯(cuò)誤.4.如圖所示，圖中的四個(gè)電表均為理想電表，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右端移動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是A.電源的輸出功率一定變小B.電壓表V1的讀數(shù)變小，電流表A1的讀數(shù)變小C.電壓表V2的讀數(shù)變大，電流表A2的讀數(shù)變小D.電壓表V2的讀數(shù)變小，電流表A2的讀數(shù)變小123456789101112√123456789101112當(dāng)內(nèi)、外電阻相等時(shí)電源的輸出功率最大，由于電源的內(nèi)、外電阻關(guān)系未知，所以不能確定電源的輸出功率如何變化，故A錯(cuò)誤；當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右端移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻減小，外電路總電阻減小，由閉合電路的歐姆定律可得，干路電流I增大，路端電壓U減小，則電流表A1讀數(shù)變大，電壓表V1讀數(shù)U1＝E－I(R1＋r)，I增大，其他量不變，則U1減小，A2的讀數(shù)為I2＝

，則I2減小，即電流表A2的讀數(shù)變小，因總電流增大，則通過R2的電流增大，則U2變大，即電壓表V2讀數(shù)變大，故C正確，B、D錯(cuò)誤.5.將一電源與一電阻箱連接成閉合電路，測(cè)得電阻箱所消耗功率P與電阻箱讀數(shù)R變化的曲線如圖所示，由此可知A.電源最大輸出功率可能大于45WB.電源內(nèi)阻等于5ΩC.電源電動(dòng)勢(shì)為45VD.電阻箱所消耗功率P最大時(shí)，電源效率大于50%√123456789101112123456789101112由題可知將一電源與一電阻箱連接成閉合電路，電阻箱所消耗功率P等于電源輸出功率，由題圖可知，電阻箱所消耗功率P最大為45W，所以電源最大輸出功率為45W，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由電源輸出功率最大的條件可知，電源輸出功率最大時(shí)，外電路電阻等于電源內(nèi)阻，所以電源內(nèi)阻r＝5Ω，選項(xiàng)B正確；123456789101112電阻箱所消耗功率P最大時(shí)，電源效率為50%，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.電阻箱所消耗功率P最大值為45W時(shí)，電阻箱讀數(shù)為R＝5Ω，則電流I＝

＝3A，電源電動(dòng)勢(shì)E＝I(R＋r)＝30V，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；√123456789101112123456789101112由電源的U－I圖線可知，縱軸截距表示電動(dòng)勢(shì)，斜率的絕對(duì)值表示內(nèi)阻，故電源a、b電動(dòng)勢(shì)一樣大，b內(nèi)阻較大，A正確；當(dāng)電源與電阻直接相連時(shí)，電源和電阻的U－I圖線交點(diǎn)表示該電阻的工作狀態(tài)，其橫坐標(biāo)表示電路中的電流，故R接到電源a上，電路中的電流較大，B錯(cuò)誤；123456789101112√123456789101112能力綜合練123456789101112滑片向上滑動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值減小，總電阻減小，回路中電流變大，兩燈泡變亮，選項(xiàng)A正確；123456789101112把L1的電阻R看作電源內(nèi)阻一部分，ΔU2就是R＋r兩端電壓的增加量，則

＝R＋r，選項(xiàng)C正確；由閉合電路歐姆定律可得

＝r，所以ΔU2>ΔU1，選項(xiàng)D正確.8.硅光電池是一種太陽(yáng)能電池，具有低碳環(huán)保的優(yōu)點(diǎn).如圖所示，圖線a是該電池在某光照強(qiáng)度下路端電壓U和電流I的關(guān)系圖像(電池內(nèi)阻不是常量)，圖線b是某電阻R的U－I圖像.在該光照強(qiáng)度下將它們組成閉合回路時(shí)，硅光電池的內(nèi)阻為A.5.5Ω B.7.0ΩC.12.0Ω D.12.5Ω√123456789101112123456789101112由閉合電路歐姆定律得U＝E－Ir，當(dāng)I1＝0時(shí)，E＝U1，由圖線a與縱軸的交點(diǎn)讀出電源的電動(dòng)勢(shì)為E＝3.6V，組成閉合回路時(shí)，根據(jù)兩圖線交點(diǎn)處的123456789101112√√123456789101112由電路結(jié)構(gòu)可知，滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)觸頭P兩邊的電阻并聯(lián)，則當(dāng)P從a端向b端滑動(dòng)時(shí)，電路的總電阻先變大后變小，則干路電流先變小后變大，故小燈泡L先變暗后又變亮，選項(xiàng)B正確；由U＝E－Ir可知路端電壓先變大后變小，即電壓表的示數(shù)先變大后變小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因?yàn)樾襞蓦娮韬碗娫磧?nèi)阻相等，電路的總電阻先變大后變小，結(jié)合電源輸出功率隨外電路電阻變化圖像可知，當(dāng)內(nèi)、外電阻相等時(shí)電源輸出功率最大，則電源的輸出功率先變小后變大，選項(xiàng)C正確；12345678910111210.(2023·河北邯鄲市模擬)如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E＝6V，內(nèi)阻r＝1Ω，R0＝3Ω，R1＝7.5Ω，R2＝3Ω，R3＝2Ω，電容器的電容C＝2μF.開始時(shí)開關(guān)S處于閉合狀態(tài)，則下列說(shuō)法正確的是A.開關(guān)S