(新課標(biāo))河南省2015高考物理總復(fù)習(xí)講義 第7章 第2講 電路 閉合電路歐姆定律

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1、 第2講 電路 閉合電路歐姆定律 知識一 電路的串聯(lián)、并聯(lián) 1.特點對比 串聯(lián) 并聯(lián) 電流 I=I1=I2=…=In I=I1+I(xiàn)2+…+I(xiàn)n 電壓 U=U1+U2+…+Un U=U1=U2=…=Un 電阻 R=R1+R2+…+Rn =++…+ 2.兩個有用的結(jié)論 (1)串聯(lián)電路的總電阻大于電路中任意一個電阻,電路中任意一個電阻值變大或變小時,串聯(lián)的總電阻變大或變?。? (2)并聯(lián)電路的總電阻小于電路中任意一個電阻,任意一個電阻值變大或變小時,電路的總電阻變大或變小.  (1)電路中電阻越多,總電阻越大.(×) (2)增加并

2、聯(lián)支路,總電阻變?。?√) 知識二 部分電路歐姆定律 1.內(nèi)容 導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓U成正比,跟導(dǎo)體的電阻R成反比. 2.公式:I=. 3.適用條件 適用于金屬導(dǎo)體和電解質(zhì)溶液導(dǎo)電,適用于純電阻電路. 4.導(dǎo)體的伏安特性曲線 (1)I-U圖線:用橫軸表示電壓U,縱軸表示電流I,畫出I-U關(guān)系圖線如圖甲、乙所示. (2)線性元件:伏安特性曲線為通過坐標(biāo)原點的直線的電學(xué)元件. (3)非線性元件:伏安特性曲線為曲線的電學(xué)元件,即非線性元件電流與電壓不成正比. (4)電阻大小的判斷 ①圖象的斜率表示電阻的倒數(shù),斜率越大,電阻越小,故Ra<Rb(如圖7-2-1甲所示

3、). ②圖線c的電阻減小,圖線d的電阻增大(如圖乙所示). 甲      乙 圖7-2-1 ③伏安特性曲線上每一點的電壓坐標(biāo)與電流坐標(biāo)的比值對應(yīng)這一狀態(tài)下的電阻.  應(yīng)用U-I圖象和I-U圖象分析問題,要注意它們的區(qū)別.例如U-I圖象的斜率可以表示導(dǎo)體的電阻,而I-U圖象斜率的倒數(shù)才能表示電阻的大?。? 知識三 電動勢、內(nèi)阻、閉合電路歐姆定律 1.電動勢 (1)定義 電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把1 C的正電荷在電源內(nèi)部從負(fù)極移送到正極所做的功. (2)物理意義 反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的本領(lǐng)大小的物理量. 2.內(nèi)阻 電源內(nèi)部也是由導(dǎo)體

4、組成的,也有電阻r,叫做電源的內(nèi)阻,它是電源的另一個重要參數(shù). 3.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 ①I=(只適用于純電阻電路); ②E=U外+I(xiàn)r(適用于所有電路). 4.路端電壓 與外電阻的關(guān)系: 一般情況 U=IR=·R=,當(dāng)R增大時,U增大 特殊情況 (1)當(dāng)外電路斷路時,I=0,U=E (2)當(dāng)外電路短路時,I短=E/r,U=0 5.電路的功率和效率 (1)電路的功率P總=EI. (2)電源內(nèi)部損耗功率P內(nèi)=I2r. (3)電源的輸出功率P出=UI. (4)電源的效

5、率η=×100%=×100%.  (1)閉合電路中外電阻越大,路端電壓越大.(√) (2)外電阻越大,電源的輸出功率越大.(×) (3)電源的輸出功率越大,電源的效率越高.(×) 1.下列關(guān)于電動勢的說法正確的是(  ) A.電源的電動勢跟電源內(nèi)非靜電力做的功成正比,跟通過的電荷量成反比 B.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 C.非靜電力做的功越多,電動勢就越大 D.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 【解析】 電動勢的定義式E=中,E與W、q

6、無關(guān),E反映的是電源的屬性,由電源內(nèi)部非靜電力的特性決定,故A、C錯誤,D正確;電動勢的單位雖然與電壓單位相同,但兩者有本質(zhì)的不同,B錯誤. 【答案】 D 2.電阻R1與R2并聯(lián)在電路中,通過R1與R2的電流之比為1∶2,則當(dāng)R1與R2串聯(lián)后接入電路中時,R1與R2兩端電壓之比U1∶U2為(  ) A.1∶2             B.2∶1 C.1∶4 D.4∶1 【解析】 根據(jù)并聯(lián)電路的特點,R1與R2的比值為2∶1,當(dāng)串聯(lián)接入電路中時,電壓之比為電阻之比,B選項正確. 【答案】 B 3.一電池外電路斷開時的路端電壓為3 V,接上8 Ω的負(fù)載后路端電壓降為2.4 V,則

7、可以判定電池的電動勢E和內(nèi)阻r為(  ) A.E=2.4 V,r=1 Ω B.E=3 V,r=2 Ω C.E=2.4 V,r=2 Ω D.E=3 V,r=1 Ω 【解析】 因為電路斷開時路端電壓為3 V,所以E=3 V,當(dāng)R=8 Ω時,U=2.4 V,所以I== A=0.3 A,E=U+I(xiàn)r,所以r=2 Ω,故B正確. 【答案】 B 4.(2011·北京高考)如圖7-2-2所示電路,電源內(nèi)阻不可忽略.開關(guān)S閉合后,在變阻器R0的滑動端向下滑動的過程中(  ) 圖7-2-2 A.電壓表與電流表的示數(shù)都減小 B.電壓表與電流表的示數(shù)都增大 C.電壓表的示

8、數(shù)增大,電流表的示數(shù)減小 D.電壓表的示數(shù)減小,電流表的示數(shù)增大 【解析】 由變阻器R0的滑動端向下滑可知R0連入電路的有效電阻減小,則R總減小,由I=可知I增大,由U內(nèi)=Ir可知U內(nèi)增大,由E=U內(nèi)+U外可知U外減小,故電壓表示數(shù)減?。蒛1=IR1可知U1增大,由U外=U1+U2可知U2減小,由I2=可知電流表示數(shù)變小,故A正確. 【答案】 A 5.(2010·新課標(biāo)全國高考)電源的效率η定義為外電路電阻消耗的功率與電源的總功率之比.在測電源電動勢和內(nèi)電阻的實驗中得到的實驗圖線如圖7-2-3所示,圖中 U為路端電壓,I為干路電流,a、b為圖線上的兩點,相應(yīng)狀態(tài)下

9、電源的效率分別為ηa、ηb.由圖可知ηa、ηb的值分別為(  ) 圖7-2-3 A.、 B.、 C.、 D.、 【解析】 電源的效率η=×100%=×100%.a點對應(yīng)的路端電壓U為4個格,而電動勢E為6個格.因此ηa=;b點對應(yīng)的路端電壓為2個格,因此ηb=.故D項正確. 【答案】 D 考點一 [60] 電路動態(tài)變化的分析 一、電路動態(tài)分析類問題是指由于斷開或閉合開關(guān)、滑動變阻器滑片的滑動等造成電路結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,一處變化又引起了一系列的變化. 二、電路動態(tài)變化分析的方法 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

10、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動端分別滑至兩個極端去討論. 3.判定總電阻變化情況的規(guī)律 (1)當(dāng)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?。? 圖7-2-4 (3)在如圖7-2-4所示分壓電路中,滑動變阻器可視為由兩段電阻構(gòu)成,其中一段R并與燈泡并聯(lián),另一段R串與并聯(lián)部分串聯(lián).A、B兩端的總電阻與R串的變化趨勢一致. 三、電路動態(tài)分析的一般步驟 1.明確局部

11、電路變化時所引起的局部電路電阻的變化. 2.根據(jù)局部電路電阻的變化,確定電路的外電阻R外總?cè)绾巫兓? 3.根據(jù)閉合電路歐姆定律I總=,確定電路的總電流如何變化. 4.由U內(nèi)=I總r確定電源的內(nèi)電壓如何變化. 5.由U=E-U內(nèi)確定路端電壓如何變化. 6.確定支路兩端的電壓及通過各支路的電流如何變化. ——————[1個示范例]——————  (2011·海南高考)如圖7-2-5所示,E為內(nèi)阻不能忽略的電池,R1、R2、R3為定值電阻,S0、S為開關(guān),○V 與○A 分別為電壓表與電流表.初始時S0與S均閉合,現(xiàn)將S斷開,則(  ) 圖7-2-5 A.○V

12、 的讀數(shù)變大,○A 的讀數(shù)變小 B.○V 的讀數(shù)變大,○A 的讀數(shù)變大 C.○V 的讀數(shù)變小,○A 的讀數(shù)變小 D.○V 的讀數(shù)變小,○A 的讀數(shù)變大 【解析】 S斷開時,外電路總電阻增大,總電流減小,故路端電壓增大,電壓表示數(shù)增大,又知R1兩端電壓減小,所以R3兩端的電壓增大,故通過R3的電流增大,電流表示數(shù)增大,故B正確. 【答案】 B ——————[1個預(yù)測例]——————   圖7-2-6 在如圖7-2-6所示的電路中,當(dāng)滑動變阻器R3的滑動觸頭P向下滑動時(  ) A.電壓表示數(shù)變大,電流表示數(shù)變小 B.電壓表示數(shù)變小,電流表示數(shù)變大 C.電壓表示

13、數(shù)變大,電流表示數(shù)變大 D.電壓表示數(shù)變小,電流表示數(shù)變小 【解析】 R3的滑動觸頭向下滑動,所以R3接入電路的阻值變大,導(dǎo)致并聯(lián)電路的阻值變大,電路的總電阻變大,干路電流變??;并聯(lián)電路的電阻變大,則并聯(lián)電路的分壓增大,即R2、R4串聯(lián)電路的電壓變大,所以流過這一支路的電流變大,由于干路電流變小,所以電流表的示數(shù)變??;因為R2、R4串聯(lián)電路的電壓變大,使得R2兩端分壓變大,電壓表示數(shù)變大,本題答案為A. 【答案】 A 考點二 [61] 電路的功率和效率問題 電源總功率 任意電路:P總=EI=P出+P內(nèi) 純電阻電路:P總=I2(R+r)= 電源內(nèi)部消耗的功率 P內(nèi)=I2r=

14、P總-P出 電源的 任意電路:P出=UI=P總-P內(nèi) 輸出功率 純電阻電路:P出=I2R= P出與外電阻R的關(guān)系 電源的效率 任意電路:η=×100%=×100% 純電阻電路:η=×100%  (多選)(2012·上海高考)直流電路如圖7-2-7所示,在滑動變阻器的滑片P向右移動時,電源的(  ) 圖7-2-7 A.總功率一定減小 B.效率一定增大 C.內(nèi)部損耗功率一定減小 D.輸出功率一定先增大后減小 【審題指導(dǎo)】 解答該題應(yīng)明確以下公式: (1)總功率公式P點=EI. (2)內(nèi)部損耗功率公

15、式P內(nèi)=I2r. (3)輸出功率公式P出=P總-P內(nèi). (4)電源的效率公式η===. 【解析】 當(dāng)滑片P向右移動時,外電路中電阻變大,總電流減小,P總=EI,故總功率減小,A正確.電源輸出功率P出=I2R.總功率P總=EI=I2(R+r),故η=.當(dāng)R增大時,η值變大,B正確.根據(jù)P內(nèi)=I2r,C正確.R增大時,輸出功率變化情況不確立,D錯誤. 【答案】 ABC 考點三 [62] 電源U-I圖線與電阻U-I圖線 兩種圖線的比較 圖象上的特征 物理意義 電源U-I圖象 電阻U-I圖象 圖形 圖象表達(dá)的物理量變化關(guān)系 電源的路端電壓隨電路電流的變化關(guān)系 電阻中

16、的電流隨電阻兩端電壓的變化關(guān)系 圖線與坐標(biāo)軸交點 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(biāo)軸原點,表示沒有電壓時電流為零 圖線上每一點坐標(biāo)的乘積UI 表示電源的輸出功率 表示電阻消耗的功率 圖線上每一點對應(yīng)的U、I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 圖線的斜率的大小 內(nèi)電阻r 電阻大小   圖7-2-8 (多選)如圖7-2-8所示為兩電源的U-I圖象,則下列說法正確的是(  ) A.電源①的電動勢和內(nèi)阻均比電源②大 B.當(dāng)外接相同的電阻時,兩電源的輸出功

17、率可能相等 C.當(dāng)外接同樣的電阻時,兩電源的效率可能相等 D.不論外接多大的相同電阻,電源①的輸出功率總比電源②的輸出功率大 【解析】 圖線在U坐標(biāo)軸上的截距等于電源電動勢,圖線的斜率的絕對值等于電源的內(nèi)阻,因此A對;作外接電阻R的U-I曲線分別交電源①、②的伏安特性曲線于S1、S2兩點,電源的工作點橫、縱坐標(biāo)的乘積IU為電源的輸出功率,由圖可知,無論外接多大電阻,兩工作點S1、S2橫、縱坐標(biāo)的乘積都不可能相等,且電源①的輸出功率總比電源②的輸出功率大,故B錯,D對;電源的效率η===,因為電源內(nèi)阻不同則電源效率不同,C錯. 【答案】 AD 考點四 [63] 含有電容器電路的分析

18、方法 一、電路的簡化:不分析電容器的充、放電過程時,把電容器所處的電路視為斷路,簡化電路時可以去掉,求電荷量時再在相應(yīng)位置補上. 二、電路穩(wěn)定時電容器的處理方法:電路穩(wěn)定后,與電容器串聯(lián)的電路中沒有電流,同支路的電阻相當(dāng)于導(dǎo)線,即電阻不起降低電壓的作用,與電容器串聯(lián)的電阻視為等勢體.電容器的電壓為與之并聯(lián)的電阻兩端的電壓. 三、在計算電容器的帶電荷量變化時,如果變化前后極板帶電的電性相同,那么通過所連導(dǎo)線的電荷量等于初末狀態(tài)電容器所帶電荷量之差;如果變化前后極板帶電的電性相反,那么通過所連導(dǎo)線的電荷量等于初末狀態(tài)電容器所帶電荷量之和.   圖7-2-9 如圖7-2-9中

19、電源電動勢E=10 V,內(nèi)阻可忽略,R1=4 Ω,R2=6 Ω,C=30 μF,求: (1)S閉合后,穩(wěn)定時通過R1的電流; (2)S原來閉合,然后斷開,求這個過程中流過R1的總電荷量. 【審題指導(dǎo)】 (1)S閉合后,電路穩(wěn)定時,即電容器充電完成,處于斷路狀態(tài). (2)若S再斷開,則電容器兩端的電壓從等于R2兩端的電壓升高至E. 【解析】 (1)電路穩(wěn)定時,R1、R2串聯(lián),易求I==1 A,即為流過R1的電流. (2)S閉合時,電容器兩端電壓UC=U2=I·R2=6 V,儲存的電荷量Q1=C·UC.S斷開至達(dá)到穩(wěn)定后電路中電流為零,此時UC′=E,儲存的電荷量Q

20、1′=C·UC′.很顯然電容器上的電荷量增加了ΔQ=Q′-Q=CUC′-CUC=1.2×10-4 C.電容器上電荷量的增加是在S斷開以后才產(chǎn)生的,這只有通過R1這條途徑實現(xiàn),所以流過R1的電荷量就是電容器帶電荷量的增加量. 【答案】 (1)1 A (2)1.2×10-4 C “等效電源法”的妙用 一、方法概述 等效法是把復(fù)雜的物理現(xiàn)象、物理過程轉(zhuǎn)化為簡單的物理現(xiàn)象、物理過程來研究和處理的一種科學(xué)思想方法. 二、常見類型 1.物理量的等效:如等效電阻,等效電源、等效長度、等效力等. 2.過程的等效:如平拋運動可等效為水平方向的勻速直線運動和豎直方向

21、上的自由落體運動. 三、解題思路 1.分析所研究的問題是否屬于等效問題. 2.確定該問題屬于哪一類等效問題. 3.分析問題等效后的求解思路. ——————[1個示范例]——————   圖7-2-10 (多選)如圖7-2-10所示,R1為定值電阻,R2為可變電阻,E為電源電動勢,r為電源內(nèi)電阻,以下說法中正確的是(  ) A.當(dāng)R2=R1+r時,R2上獲得最大功率 B.當(dāng)R2=R1+r時,R1上獲得最大功率 C.當(dāng)R2=0時,R1上獲得最大功率 D.當(dāng)R2=0時,電源的輸出功率最大 【審題指導(dǎo)】 在討論R2的電功率時,可將R1視為電源內(nèi)阻的一部分,即將原電路等效為

22、外電阻R2與電動勢為E、內(nèi)阻為(R1+r)的電源(等效電源). 【解析】  畫出如圖所示等效電路圖R2,的電功率是等效電源的輸出功率,顯然當(dāng)R2=R1+r時,R2獲得的電功率最大,選項A正確.在討論R1的電功率時,由I=及P1=I2R1可知R2=0時,R1獲得的電功率最大,故選項B錯誤,選項C正確.當(dāng)R1+R2=r時,電源的輸出功率最大,由于題目沒有給出R1和r的具體數(shù)值,所以當(dāng)R2=0時,電源輸出功率并不一定最大,故選項D錯誤. 【答案】 AC ——————[1個方法練]—————— 圖7-2-11  如圖7-2-11所示,已知蓄電池的電動勢E=6 V,內(nèi)阻r=2

23、 Ω、R1=2 Ω、R2為一可變電阻,則R2為何值時,R2上消耗的功率最大?并求此時最大功率值. 【解析】 用圖中虛線框所圍的部分替代電源時,其電動勢也相應(yīng)地替換.等效電動勢E′等于其負(fù)載 電阻R2斷開時A、B兩點間的電壓,故E′=E=×6 V=3 V,內(nèi)阻為r′==1 Ω;當(dāng)外電路電阻等于等效電源內(nèi)阻時,電源輸出功率最大,故R2=1 Ω時,R2上消耗的功率最大.R2上消耗的最大功率P2max== W=2.25 W. 【答案】 1 Ω 2.25 W ⊙導(dǎo)體伏安特性曲線的應(yīng)用 1. 圖7-2-12 (2014·揚州二模)如圖7-2-12所示是電阻R1

24、和R2的伏安特性曲線,并且把第一象限分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個區(qū)域,現(xiàn)在把R1和R2并聯(lián)在電路中,消耗的電功率分別為P1和P2,并聯(lián)總電阻設(shè)為R.下列關(guān)于P1和P2的大小關(guān)系及R的伏安特性曲線應(yīng)在的區(qū)域正確的是(  ) A.特性曲線在Ⅰ區(qū),P1<P2 B.特性曲線在Ⅲ區(qū),P1>P2 C.特性曲線在Ⅰ區(qū),P1>P2 D.特性曲線在Ⅲ區(qū),P1<P2 【解析】 I-U特性曲線的斜率k==,k越大,R就越小,所以R1<R2.R1、R2并聯(lián)后電阻R更小,所以R的伏安特性曲線在Ⅰ區(qū),由于是并聯(lián),電壓U相同,據(jù)P=知R越大,P越小,所以P1>P2. 【答案】 C

25、⊙電路動態(tài)變化的分析 2.(2013·江蘇高考)在輸液時,藥液有時會從針口流出體外,為了及時發(fā)現(xiàn),設(shè)計了一種報警裝置,電路如圖7-2-13所示.M是貼在針口處的傳感器,接觸到藥液時其電阻RM發(fā)生變化,導(dǎo)致S兩端電壓U增大,裝置發(fā)出警報,此時(  ) 圖7-2-13 A.RM變大,且R越大,U增大越明顯 B.RM變大,且R越小,U增大越明顯 C.RM變小,且R越大,U增大越明顯 D.RM變小,且R越小,U增大越明顯 【解析】 當(dāng)RM變大時,回路的總電阻R總變大,根據(jù)I總=,得干路中的電流變小,S兩端的電壓U=I總RS變小,故選項A、B錯誤;當(dāng)RM變小時,回路的總電阻R

26、總=+RS變小,根據(jù)I總=,得干路中的電流變大,S兩端的電壓U=I總RS變大,而且R越大,RM變小時,對回路的總電阻變化的影響越明顯,故選項C正確,選項D錯誤. 【答案】 C ⊙輸出功率、含電容電路的分析 3. 圖7-2-14 (2014·南昌模擬)在如圖7-2-14所示的電路中,燈泡L的電阻大于電源的內(nèi)阻r,閉合電鍵S,將滑動變阻器滑片P向左移動一段距離后,下列結(jié)論正確的是(  ) A.燈泡L變亮 B.電源的輸出功率變大 C.電容器C上的電荷量減少 D.電流表讀數(shù)變小,電壓表讀數(shù)變大 【解析】 當(dāng)P向左移動時,電路中總電阻變大,總電流減小,故燈泡變暗,電源輸

27、出功率變小,電流表示數(shù)變小,電壓表示數(shù)變大,電容器兩端電壓增大,電容器C上的電荷量增加,故D正確. 【答案】 D ⊙電路故障分析 4. 圖7-2-15 如圖7-2-15所示,電源電動勢為6 V,當(dāng)開關(guān)接通時,燈泡L1和L2都不亮,用電壓表測得各部分電壓是Uad=0,Ucd=6 V,U ab=6 V,由此可以斷定(  ) A.L1和L2燈絲都斷了 B.L1的燈絲斷了 C.L2的燈絲斷了 D.變阻器R斷路 【解析】 由題給條件知,電路中有的地方?jīng)]有電壓.由Uad=0,Ucd=6 V可知電路是斷路.由Uab=6 V和Ucd=6 V可知,內(nèi)電路a、b之間沒有斷點,外電路

28、中的a、b及c、d之間有斷點,取其公共部分可知燈L2斷路,由燈L2兩端電壓不為零,可知燈L1與變阻器R是導(dǎo)通的.選項C正確. 【答案】 C ⊙閉合電路歐姆定律的應(yīng)用 5. 圖7-2-16 (2013·萊蕪模擬)如圖7-2-16所示,R1=6 Ω,電源內(nèi)阻r為1 Ω,當(dāng)S合上且R2為2 Ω時,電源的總功率為16 W,而電源的輸出功率為12 W,燈泡正常發(fā)光,求: (1)電燈的電阻及功率; (2)S斷開時,為使燈泡正常發(fā)光,R2的阻值應(yīng)調(diào)到多少歐? 【解析】 (1)由P總=IE,P總=P輸+I(xiàn)2r可得: I=2 A,E=8 V 電源的路端電壓U=E-Ir=6 V, IR1==1 A 又U燈=U-I燈R2,I燈=I-IR1 可得:I燈=1 A,U燈=4 V 所以:R燈==4 Ω,P燈=I燈U燈=4 W. (2)S斷開,燈泡正常發(fā)光時,電路中的總電流為 I燈=1 A,由I燈= 可得:R′2=3 Ω. 【答案】 (1)4 Ω 4 W (2)3 Ω 希望對大家有所幫助,多謝您的瀏覽!

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