全国版2019版高考物理一轮复习第9章恒定电流第34课时闭合电路欧姆定律学案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 34 课时 闭合电路欧姆定律 考点 1 电阻的串并联 一、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正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。 2公式? I ER r?只适用于纯电阻电路 ?E U外 U内 ?适用于任何电路 ?3路端电压与外电阻的关系 (1)负载 R 增大 I 减小 U 内 减小 U 外 增大 外电路断路时 (R ) ， I 0， U 外 E。 (2)负载 R 减小 I 增大 U 内 增大 U 外 减小 外电路短路时 (R 0)， I Er， U 内 E。 4 UI 关系图：由 U E Ir 可知，路端电压随着电路中电流的增大而减小；

2、UI 关系图线如图所示。 (1)当电路断路即 I 0 时，纵坐标的截距为电动势 E。 (2)当外电路电压为 U 0 时，横坐标的截距为短路电流 Im Er。 (3)图线的斜率的绝对值为电源的内阻 r。 二、电阻的串并联 串联电路 并联电路 电流 各处电流相等，即 I I1 I2 ? In I I1 I2 ? In I1R1 I2R2 ? InRn 即电流分配和电阻成反比 电压 电压分配 和电阻成正比，即 各支路两端电压相等，即 【 精品教育资源文库 】 U1R1U2R2 ? UnRn I U U1 U2 ? Un 总电阻 总电阻等于各电阻之和，即 R R1 R2 ? Rn 总电阻的倒数等于各

3、电阻倒数之和，即 1R1R11R2 ? 1Rn 功率分配 功率分配和电阻成正比，即 P1R1P2R2 ? PnRn I2 功率分配和电阻成反比，即 P1R1 P2R2 ? PnRn U2 例 1 如图所示的电路中，当 S 闭合时，电压表和电流表 (均为理想电表 )的示数各为 1.6 V 和 0.4 A；当 S 断开时，它们的示数各改变 0.1 V 和 0.1 A，求电源的电动势及内阻。 解析 当 S 闭合时，由闭合电路欧姆定律得： U1 E I1r，即 E 1.6 0.4r 当 S 断开时，由闭合电路欧姆定律得： U2 E I2r，即 E (1.6 0.1) (0.4 0.1)r 由 得： E

4、 2 V， r 1 。 答案 2 V 1 (1)分析电路：认清各元件的串、并联关系，必要时画等效电路图，特别注意电压表和电流表对应的电路。 (2)求总电流 I：若已知内、外电路上所有电阻的阻值和电源电动势，可用闭合电路欧姆定律直接求出；若内、外电路上有多个未知电阻，可利用某一部分电路的已知电流和电压求总电流 I；当以上方法都行不通时，可以应用联立方程求出 I。 【 精品教育资源文库 】 (3)各部分的电压、电流：根据串、并联电路的特点或部分电路欧姆定律求各部分电路的电压和电流。 (2017 河北唐山月考 )如图所示电路中， r 是电源的内阻， R1和 R2是外电路中的电阻，如果用 Pr、 P

5、1和 P2分别表示电阻 r、 R1和 R2上所消耗的功率，当 R1 R2 r 时， Pr P1 P2等于 ( ) A 1 1 1 B 2 1 1 C 1 4 4 D 4 1 1 答案 D 解析 设干路电流为 I，流过 R1和 R2的电流分别为 I1和 I2。由题， R1和 R2并联，电压相等，电阻也相等，则电流相等，故 I1 I2 0.5I；根据公式 P I2R，三个电阻相等，功率之比等于电流平方之比，即 Pr P1 P2 4 1 1。故选 D。 考点 2 闭合电路的故障及动态分析 1解决闭合电路动态变化问题，应按照局部 整体 局部的程序进行分析。 2动态电路分析的基本思路：电路结构的变化 R

6、 的变化 R 总 的变化 I 总 的变化 U内 的变化 U 外 的变化 固定支路? 并联分流 I串联分压 U 变化支路。 (1)对于固定不变的部分，一般按照欧姆定律直接判断。 (2)对于变化的部分，一般应根据分压或分流间接判断。 (3)涉及变阻器滑动引起的电路变化问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。 3故障分析 电路故障主要包括断路和短路，判断方法主要采用现象分析法和假设排除法。 【 精品教育资源文库 】 例 2 如图所示的电路中，灯泡 A 和 B 原来都是正常发光的，现在突然灯泡 A 比原来变暗了些，灯泡 B 比原来变亮了些，则电路中出现的故障可能是 ( ) A R3断路 B

7、R1短路 C R2断路 D R1、 R2同时短路 解析 假如 R3断路，外电阻增大，总电流 I 减小，可知路端电压 U E Ir 增大， A、 B两灯均变亮，不符合题意，故 A 错误；若 R1短路，外电阻减小，总电流增大，可知路端电压 U E Ir 减小，因为干路电流 I 增大， R3电流 I3减小，则通过 A 的电流 IA I I3增大，UA增大， A 灯变亮。 B 灯电压 UB U UA，则 UB减小， B 灯变暗，不符合题意，故 B 错误；若R2断路，外电阻增大，干路电流 I 减小，可知路端电压 U E Ir 增大， R3电流 I3增大，则通过 A 的电流 IA I I3减小， A 灯变

8、暗。 B 灯电压 UB U IA(RA R1)增大， B 灯变亮，符合题意，故 C 正确；若 R2短路， B 灯被短路所以不亮，不符合题意，故 D 错误。 答案 C 本题首先明确电路中各用电器的连接关系，然后运用动态变化分析方法逆推对现象进行分析，找出电路的变化从而找出故障。 R2与灯泡 B 并联后，与 R1、 A 串联，再与 R3并联，灯泡 A 变暗了，说明实际 功率减小了，灯泡 B 变亮，说明实际功率增大了。具体故障可将每个选项逐一代入题目检查是否符合题意，从而确定正确选项。 如图所示的电路，闭合开关 S 后， a、 b、 c 三盏灯均能发光，电源电动势 E 恒定且内阻r 不能忽略。现将滑

9、动变阻器 R 的滑片稍向上滑动一些，三盏灯亮度的变化情况是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A a 灯变亮， b 灯和 c 灯变暗 B a 灯和 c 灯变亮， b 灯变暗 C a 灯和 c 灯变暗， b 灯变亮 D a 灯和 b 灯变暗， c 灯变亮 答案 B 解析 滑片稍向上滑动，滑动变阻器接在电路中的电阻减小，总电阻减小，从而总电流增大， a 灯变亮；由于总电 流变大，内电压及 a 端电压都增大，并联电路即 b 两端电压减小，b 灯变暗； b 两端电压减小使流过 b 的电流减小，而总电流增大，所以流过 c 的电流增大， c灯变亮， B 正确。 考点 3 闭合电路的功率和效率问题 一、闭

10、合电路中的功率问题 1电源的总功率： P 总 EI IU IUr P 出 P 内 2电源内耗功率： P 内 I2r P 总 P 出 3电源的输出功率： P 出 IU EI I2r P 总 P 内 当外电路为纯电阻电路时讨论如下： (1)纯电阻电路： P 出 I2R E2R?R r?2E2?R r?2R 4r。 (2)输出功率随 R 的变化关系 当 R r 时，电源的输出功率最大，为 Pm E24r。 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。 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 R1R2 r2。 P 出

11、 与 R 的关系如图所示。 【 精品教育资源文库 】 二、电源的效率 1任意电路： P出P总100% UE100% 。 2纯电阻电路： RR r100% 11 rR100% ，因此在纯电阻电路中 R 越大， 越大；当 R r 时，电源有最大输出功率，但效率仅为 50%。 例 3 (多选 )如图甲所示，电源电动势 E 6 V，闭合开关，将滑动变阻器的滑片 P从 A 端滑至 B 端的过程中，得到电路中的一些物理量的变化如图乙、丙、丁所示。其中图乙为输出功率与路端电压的关系曲线，图丙为路端电压与总电流的关系曲线，图丁为电源效率与外电路电阻的关系曲线，不考虑电表、导线对电路的影响。则下列关于图中 a

12、、 b、 c、 d点的坐标值正确的是 ( ) A a(4 V,4.5 W) B b(4.8 V,2.88 W) C c(0.6 A,4.5 V) D d(8 ， 80%) 解析 由题图丙可知短路电流为 I 短 3 A，由 I 短 Er得 r EI短 63 2 ，电源的效率最大时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，由题图丁可知电源的最大效率为 80%，由 UIEI RR r，解得 R 8 ，滑动变阻器的滑片 P 在最右端 B 时，分别对应 b、 c、 d 三点。当输出功率达到最大 时外电路电阻 R1 r 2 ，此时路端电压为 U1 3 V，故可得 a 点： P1【 精品教育资源文库 】 E24r6

13、242 W 4.5 W，坐标为 a(3 V,4.5 W)； b 点、 c 点： R 8 ， IER r68 2 A0.6 A， U2 E Ir (6 0.62) V 4.8 V， P2 U2I 4.80.6 W 2.88 W，所以 b 点的坐标为 b(4.8 V， 2.88 W)， c 点的坐标为 c(0.6 A,4.8 V)； d 点的坐标为 d(8 ， 80%)。故 B、D 正确。 答案 BD (1)在恒定电流中常会涉及两种 UI 图线，一种是电阻的伏安特性曲线 (过原点的直线 )，另一种是电源的伏安特性曲线 (斜率为负值的直线 )。高考试题中常会借助对两种图象的应用，考查学生对闭合电路欧

14、姆定律的掌握情况。 (2)熟练掌握电源输出功率与外电阻的关系。 (3)会使用 “ 等效法 ” 处理变化电阻的功率变化问题。 1受动画片四驱兄弟的影响，越来越多的小朋友喜欢上了玩具赛车，某玩具赛车充电电池的输出功率 P 随电流 I 的变化图象如图所示，由图可知下列选项错误的是 ( ) A该电 池的电动势 E 4 V B该电池的内阻 r 1 C该电池的输出功率为 3 W 时，电路中的电流可能为 1 A D输出功率为 3 W 时，此电源的效率一定为 25% 答案 D 解析 P EI I2r，根据数学知识，当 I E2r时， P 最大，此时 U 内 U 外 。由 P 4 W， I 2 A，得到 U 外 PI 2 V，则 E 4 V，故 A 正确； r U内I 1 ，故 B 正确；当 P 3 W 时，由 P EI I2r，代入解 I1 1 A， I2 3 A，故 C 正确； UIEI UE，当 I1 1 A 时， U E I1r 2 V， 50%，当 I2 3 A， U E I2r 1 V， 25%，故 D 错误。 2 (多选 )如图所示的 UI 图象中，直线 为某电源的路端电压与电流的关系图线，直【 精品教育资源文库 】 线 为某