（新課標）河南省2015高考物理總復習講義 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＋I2＋…＋In 電壓 U＝U1＋U2＋…＋Un U＝U1＝U2＝…＝Un 電阻 R＝R1＋R2＋…＋Rn ＝＋＋…＋ 2.兩個有用的結論 (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 導體中的電流跟導體兩端的電壓U成正比，跟導體的電阻R成反比． 2．公式：I＝. 3．適用條件 適用于金屬導體和電解質(zhì)溶液導電，適用于純電阻電路． 4．導體的伏安特性曲線 (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原點的直線的電學元件． (3)非線性元件：伏安特性曲線為曲線的電學元件，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與電流坐標的比值對應這一狀態(tài)下的電阻． 　應用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體的電阻，而I－U圖象斜率的倒數(shù)才能表示電阻的大小． 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化成電能的本領大小的物理量． 2．內(nèi)阻 電源內(nèi)部也是由導體

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＋Ir(適用于所有電路)． 4．路端電壓 與外電阻的關系： 一般情況 U＝IR＝·R＝，當R增大時，U增大 特殊情況 (1)當外電路斷路時，I＝0，U＝E (2)當外電路短路時，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，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R＝8 Ω時，U＝2.4 V，所以I＝＝ A＝0.3 A，E＝U＋Ir，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、滑動變阻器滑片的滑動等造成電路結構發(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：電路結構的變化→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外總如何變化． 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，○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個預測例]—————— 　 圖7－2－6 在如圖7－2－6所示的電路中，當滑動變阻器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，導致并聯(lián)電路的阻值變大，電路的總電阻變大，干路電流變小；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】　解答該題應明確以下公式： (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 圖象表達的物理量變化關系 電源的路端電壓隨電路電流的變化關系 電阻中

16、的電流隨電阻兩端電壓的變化關系 圖線與坐標軸交點 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 過坐標軸原點，表示沒有電壓時電流為零 圖線上每一點坐標的乘積UI 表示電源的輸出功率 表示電阻消耗的功率 圖線上每一點對應的U、I比值 表示外電阻的大小，不同點對應的外電阻大小不同 每一點對應的比值均等大，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．當外接相同的電阻時，兩電源的輸出功

17、率可能相等 C．當外接同樣的電阻時，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，同支路的電阻相當于導線，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】　(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 等效法是把復雜的物理現(xiàn)象、物理過程轉化為簡單的物理現(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R2＝R1＋r時，R2上獲得最大功率 B．當R2＝R1＋r時，R1上獲得最大功率 C．當R2＝0時，R1上獲得最大功率 D．當R2＝0時，電源的輸出功率最大 【審題指導】　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，其電動勢也相應地替換．等效電動勢E′等于其負載 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 ⊙導體伏安特性曲線的應用 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)總電阻設為R.下列關于P1和P2的大小關系及R的伏安特性曲線應在的區(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，當開關接通時，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是導通的．選項C正確． 【答案】　C ⊙閉合電路歐姆定律的應用 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的阻值應調(diào)到多少歐？ 【解析】　(1)由P總＝IE，P總＝P輸＋I2r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！