【物理】2019届一轮复习人教版　　电路　闭合电路欧姆定律学案

【物理】2019届一轮复习人教版　　电路　闭合电路欧姆定律学案

第二节　电路　闭合电路欧姆定律 ‎(对应学生用书第139页)‎ ‎[教材知识速填]‎ 知识点1　电路的串联、并联 ‎1．特点对比 串联 并联 电流 I＝I1＝I2＝…＝In I＝I1＋I2＋…＋In 电压 U＝U1＋U2＋…＋Un U＝U1＝U2＝…＝Un 电阻 R＝R1＋R2＋…＋Rn ＝＋＋…＋ 功率分配 ＝＝…＝ P1R1＝P2R2＝…＝PnRn ‎2.三个重要的结论 ‎(1)串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻，电路中任意一个电阻值变大时，串联的总电阻变大．‎ ‎(2)并联电路的总电阻小于电路中任意一个支路电阻，任意一个支路电阻值变大时，电路的总电阻变大．‎ ‎(3)某电路中无论电阻怎样连接，该电路消耗的电功率总等于各个电阻消耗的电功率之和．‎ 易错判断 ‎(1)电路中某电阻的阻值最大，该电阻的功率不一定最大．(√)‎ ‎(2)电路中只有一个电阻增大时，电路的总电阻不一定增大．(×)‎ 知识点2　电源的电动势和内阻 ‎1．电动势 ‎(1)定义：电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功．‎ ‎(2)表达式：E＝.‎ ‎(3)物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量．‎ ‎2．内阻 电源内部导体的电阻．‎ 易错判断 ‎(1)电动势就是电源两极间的电压．(×)‎ ‎(2)电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量．(√)‎ ‎(3)电动势、电压的单位都是伏特，二者意义相同．(×)‎ 知识点3　闭合电路欧姆定律 ‎1．内容 闭合电路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 ‎(1)I＝(只适用于纯电阻电路)‎ ‎(2)E＝U内＋U外(适用于任何电路)‎ ‎3．路端电压U与电流I的关系 ‎(1)关系式：U＝E－Ir.‎ ‎(2)UI图象(如图821所示)‎ 图821‎ ‎①当电路断路即I＝0时，纵轴的截距为电源电动势．‎ ‎②当外电路电压为U＝0时，横轴的截距为短路电流．‎ ‎③图线的斜率的绝对值为电源的内阻．‎ 易错判断 ‎(1)闭合电路中外电阻越大，路端电压越大．(√)‎ ‎(2)在闭合电路中，外电阻越大，电源的输出功率越大．(×)‎ ‎(3)电源的输出功率越大，电源的效率越高．(×)‎ ‎[教材习题回访]‎ 考查点：求串、并联电阻 ‎1．(人教版选修3－1P52T2改编)(多选)图822画出了用电压表、电流表测量导体电阻的两种电路图．图中电压表的内阻为1 kΩ，电流表内阻为0.1 Ω，被测导体R的真实电阻为87.4 Ω.测量时，把电压表读数和电流表读数的比值作为电阻的测量值．‎ 如果不考虑实验操作中的偶然误差，按甲、乙两种电路进行实验，得到的电阻测量值是(　　)‎ 图822‎ A．甲图的测量值是87.4 Ω B．甲图的测量值是80.4 Ω C．乙图的测量值是87.5 Ω D．乙图的测量值是87.4 Ω ‎[答案]　BC　‎ 考查点：测量电动势和内阻 ‎2．(沪科版选修3－1P83案例改编)用一只高阻值的电压表和电阻箱，可以测出电源的电动势和内阻．按图823所示连接电路，先闭合S1，从电压表中读得U1＝2 V；再闭合S2，改变电阻箱的电阻，当R＝24 Ω时，U2＝1 V．则电池的电动势和内阻分别为(　　)‎ 图823‎ A．2 V　24 Ω　　　　　　 B．3 V　24 Ω C．2 V　48 Ω D．3 V　48 Ω ‎[答案]　A　‎ 考查点：电表的改装 ‎3．(人教版选修3－1P52T5改编)图824是有两个量程的电流表，当使用a、b两个端点时，量程为1 A，当使用a、c两个端点时，量程为0.1 A．已知表头的内阻Rg为200 Ω，满偏电流Ig为2 mA，则电阻R1、R2的值分别为(　　)‎ 图824‎ A．0.50 Ω　3.67 Ω B．0.41 Ω　4.08 Ω C．3.67 Ω　0.50 Ω D．0.40 Ω　3.68 Ω ‎[答案]　D　‎ 考查点：闭合电路欧姆定律的应用 ‎4．(人教版选修3－1P63T4)电源的电动势为4.5 V、外电阻为4.0 Ω时，路端电压为4.0 V，若在外电路中分别并联一个6.0 Ω的电阻和串联一个6.0 Ω的电阻．则两种情况下的路端电压为(　　)‎ A．4.3 V　3.72 V B．3.73 V　4.3 V C．3.72 V　4.3 V D．4.2 V　3.73 V ‎[答案]　C　‎ ‎(对应学生用书第140页)‎ 电表的改装问题 电表改装的原理 改装成电压表 改装成电流表 内部电路 改装原理 串联分压 并联分流 改装后的量程 U＝Ig(R＋Rg)‎ I＝Ig 量程扩大的倍数 n＝ n＝ 接入电阻的阻值 R＝－Rg＝(n－1)Rg R＝＝ 改装后的总内阻 RV＝Rg＋R＝nRg RA＝＝ 校对电路 ‎[题组通关]‎ ‎1．(多选)如图825所示，甲、乙两个电路都是由一个灵敏电流表G和一个变阻器R组成的，下列说法正确的是(　　)‎ 图825‎ A．甲表是电流表，R增大时量程增大 B．甲表是电流表，R增大时量程减小 C．乙表是电压表，R增大时量程增大 D．乙表是电压表，R增大时量程减小 BC　[由电表的改装原理可知，电流表中应是G与R并联，改装后加在G两端的最大电压Ug＝IgRg不变，并联电阻R越大，IR＝越小，I＝Ig＋IR 越小，即量程越小，B正确，A错误；对于电压表应是G与R串联，改装后量程U＝IgRg＋IgR，可知R越大，量程越大，C正确，D错误．]‎ ‎2．如图826所示，其中电流表○A 的量程为0.6 A，表盘均匀划分为30个小格，每一小格表示0.02 A；R1的阻值等于电流表内阻的；R2的阻值等于电流表内阻的2倍．若用电流表○A 的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则下列分析正确的是(　　) ‎ 图826‎ A．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.04 A B．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.02 A C．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06 A D．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.01 A C　[将接线柱1、2接入电路时，R1的阻值等于电流表内阻的，通过电流表的电流为通过R1的，接线柱1、2间流过的电流为0.6 A的3倍，每一小格表示0.06 A，选项A、B错误；将接线柱1、3接入电路时，电流表先与R1并联，再与R2串联，而串联对电流没影响，故每一小格仍表示0.06 A，故选项C正确，D错误．]‎ ‎[反思总结]1.由改装后电压表的分压电阻R＝(n－1)Rg可知，电压表的量程越大，其分压电阻越大，电压表的内阻RV越大．‎ ‎2．由改装后电流表的分流电阻R＝可知，电流表的量程越大，其分流电阻越小，电流表的内阻越小．‎ ‎3．无论是将表头改装成电流表还是电压表，都没有改变表头的参数，即表头的满偏电流、满偏电压都不发生变化，只是由分压电阻或者分流电阻承担了部分电压或电流．‎ 闭合电路的功率、效率问题 ‎1．电源的功率和效率 电源总功率 任意电路：P总＝EI＝U外I＋U内I＝P出＋P内 纯电阻电路：P总＝EI＝I2(R＋r)＝ 电源内部消耗的功率 P内＝I2r＝U内I＝P总－P出 电源的输出功率 任意电路：P出＝UI＝EI－I2r＝P总－P内 纯电阻电路：P出＝UI＝I2R＝ 电源的效率 任意电路：η＝×100%＝×100%‎ 纯电阻电路：η＝×100%＝×100%＝×100%‎ ‎2．纯电阻电路中，P出与外电阻R的关系 P出＝I2R＝＝.‎ 输出功率随R的变化关系：‎ 图827‎ ‎①当R＝r时，电源的输出功率最大，为Pm＝；‎ ‎②当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小；‎ ‎③当RΔU1>ΔU2‎ ‎[题眼点拨]　①“理想电表”不考虑其电阻带来的影响；②“滑片向下滑动”，R0的阻值增大．‎ AD　[此电路为串联电路，将滑片向下滑动，电路中的总电阻增大，总电流减小，通过两串联灯泡的电流始终一样且减小，两灯泡逐渐变暗，A对；电压表V2测量的是路端电压，电压表V1测量的是灯泡L1两端的电压，因总电流减小，所以V1的示数减小、V2的示数增大，B错；将灯泡L1的电阻等效为电源的内阻，由闭合电路欧姆定律知＝r＋R，C错；＝r、＝R，所以ΔU3>ΔU1>ΔU2，D对．]‎ 考向2　含容电路的动态分析 ‎2．(多选)(2018·大连模拟)在如图8213所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E、内电阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C为电容器， 为理想电流表和电压表．在滑动变阻器滑片P自a端向b端滑动的过程中，下列说法中正确的是(　　)‎ 图8213‎ A．电压表示数减小 B．电流表示数增大 C．电容器C所带电荷量增多 D．a点的电势降低 BD　[法(一)(程序法)：P由a端向b端滑动，其阻值减小，则总电阻减小，总电流增大，电阻R1两端电压增大，示数变大，A错误；电阻R2两端的电压U2＝E－I总(R1＋r)，I总增大，则U2减小，I2＝，I2减小，的示数IA＝I总－I2增大，B正确；由于电容器的电压UC＝U2减小，由Q＝CUC知Q减小，C错误；Uab＝φa－φb＝φa＝U2，故φa降低，D正确．‎ 法(二)(结论法)：由于R3减小，R2与R3并联，则U2、I2均减小，而UC＝U2，Q＝CUC知Q减小，C错误；Uab＝U2＝φa－φb＝φa减小，D正确；因为R1间接与R3串联，故I1、U1均增大，故示数增大，A错误；根据IA＝I1－I2知IA增大，B正确．‎ 法(三)(极限法)：设滑片P滑至b点，则R3＝0，φa＝φb＝0，D正确；R2上电压为零，则C上电压也为零，Q＝0，C错误；当R3＝0时，总电阻最小，总电流最大，R1上电压最大，故A错误；由于IA＝I1－I2，此时I1最大，I2＝0最小，故IA最大，B正确．]‎ ‎3．(2017·杭州模拟)如图8214所示，电源电动势E恒定，内阻为r，定值电阻R0＝4r，两极板间距离为d、水平放置的平行金属板间有一带电液滴．当开关闭合，滑片P位于电阻R左端点a时，液滴正好处于静止状态，则下列关于液滴的分析(液滴始终没与极板相碰)正确的是(　　)‎ 图8214‎ A．液滴带正电，液滴的比荷为 B．将滑片P由a滑向b的过程中，液滴将以原平衡位置为中心做往复运动 C．将滑片P由a滑向b的过程中，液滴一直向上做加速运动 D．将极板A向下移动少许，液滴将向下做变速直线运动 ‎[题眼点拨]　①“P位于电阻R左端”对应外电阻最小；②“P由a滑到b”‎ 可知外电阻先增后减且有对称性．‎ C　[当开关闭合，滑片P位于电阻R左端点a时，液滴在重力和电场力作用下处于平衡状态，所以电场力竖直向上，由题图知下极板带正电，即液滴一定带正电，且mg＝q，而两极板间电压为U＝E＝E，联立解得液滴的比荷为＝，A错；因滑片由a滑向b的过程中，外电路总电阻先增大后减小，所以电路中的总电流先减小后增大，内电压先减小后增大，即电源的路端电压先增大后减小，所以两金属板间电压先增大后减小，由E＝可知两极板间电场强度先增大后减小，但方向没变，液滴的加速度方向一直向上，其值先增大后减小，即液滴一直向上做加速运动，B错，C对；将极板A向下移动少许，两极板间电压不变，由E＝知两极板间电场强度将增大，液滴将向上做变速直线运动，D错．]‎ ‎(多选)在如图所示的电路中，E为电源电动势，r为电源内阻，R1是半导体制成的NTC热敏电阻，其阻值随着温度的升高而减小，R2、R3为定值电阻，C为电容器，L为小灯泡，电流表内阻可忽略，当电路所处环境温度下降时，则(　　)‎ A．电流表的示数增大 B．R2两端的电压减小 C．小灯泡变暗 D．电容器C所带的电荷量增大 BD　[当温度下降时，热敏电阻R1阻值增大，电路总电阻增大，电路中总电流I减小，即电流表的示数减小，选项A错误；R2两端的电压U2＝IR2，电路中总电流I减小，所以电压U2减小，选项B正确；由于电源内电压Ur＝Ir减小，R2‎ 两端的电压也减小，则小灯泡L两端电压增大，所以小灯泡L变亮，选项C错误；电源内电压减小，路端电压增大，电容器两端电压增大，电容器所带的电荷量Q＝UC增大，选项D正确．]‎ ‎[反思总结]　两种特殊电路的比较 ‎(1)如图甲所示结构中，当滑片由上向下滑动时，该结构的阻值先增加后减小，上下支路电阻相等时，电阻值最大．‎ ‎(2)如图乙所示结构中，当滑片由左向右滑动时，该结构的阻值越来越大．‎ 考向3　有关功率、效率的动态分析 ‎4．(2018·遵义模拟)直流电路如图8215所示，在滑动变阻器的滑片P向右移动时，电源的(　　)‎ 图8215‎ A．总功率可能增加 B．滑动变阻器的功率一定增大 C．内部损耗功率一定减小 D．输出功率一定先增大后减小 ‎ C　[由电路图可知，当滑动变阻器滑片向右移动时，滑动变阻器接入电路的阻值增大，电路总电阻变大，电源电动势不变，由闭合电路的欧姆定律可知，电路总电流I变小，电源总功率P＝EI一定减小，故A错误；滑动变阻器的功率等于电源的输出功率，由于变阻器的电阻与电源内阻的关系未知，不能确定其变化情况，故B错误；电源内阻r不变，电流I减小，电源的内部损耗功率Pr＝I2r 减小，故C正确；当滑动变阻器阻值与电源内阻相等时，电源输出功率最大，由于不知道最初滑动变阻器接入电路的阻值与电源内阻间的关系，因此无法判断电源输出功率如何变化，故D错误．]‎ ‎5．(2018·青岛模拟)如图8216所示电路中，电流表A和电压表V均可视为理想电表．闭合开关S后，将滑动变阻器R1的滑片向右移动，下列说法正确的是(　　)‎ 图8216‎ A．电流表A的示数变大 B．电压表V的示数变大 C．电容器C所带的电荷量减少 D．电源的效率增加 D　[R1的滑片向右移动，接入电路的电阻增大，电路的总电阻增大，由闭合电路的欧姆定律I＝知，干路中的电流减小，路端电压增大，R3两端的电压减小，电压表V的示数变小，B错误；并联部分的电压增大，电容器C所带的电荷量增加，C错误；通过R2的电流增大，所以通过R1支路的电流减小，电流表的示数变小，A错误；电源的效率：η＝×100%＝×100%，所以效率增加，D正确．故选D.]‎ 两类UI图象的比较应用 两种图线的比较 电源UI图象 电阻UI图象 图形 图象表述的物理量变化关系 电源的路端电压随电路电流的变化关系 电阻中的电流随电阻两端电压的变化关系 图线与坐标轴交点 与纵轴交点表示电源电动势E，与横轴交点表示电源短路电流 过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零 图线上每一点坐标的乘积UI 表示电源的输出功率 表示电阻消耗的功率 图线上每一点对应的U、I比值 表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同 每一点对应的比值均等大，表示此电阻的大小 图线的斜率的大小 内电阻r的大小(注意坐标数值是否从零开始)‎ 电阻的大小 ‎[母题](多选)如图8217所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流的变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线，如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法正确的是(　　)‎ 图8217‎ A．电源1与电源2的内阻之比是11∶7‎ B．电源1与电源2的电动势之比是1∶1‎ C．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1∶2‎ D．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1∶2‎ ‎[题眼点拨]　①电源的UI图线，纵截距为电源电动势，斜率的大小为电源内阻；②两种图象的交点即为灯泡与该电源相连时的工作状态．‎ ABC　[根据电源的路端电压随输出电流的变化的特性，图线斜率的绝对值表示电源的内阻，由此可知电源1与电源2的内阻之比是11∶7，选项A正确；图线纵轴的截距表示电源电动势，电源1与电源2的电动势之比是1∶‎ ‎1，选项B正确；根据曲线交点表示工作点，交点的纵、横坐标的乘积表示电源输出功率，在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1∶2，选项C正确；根据曲线交点的纵、横坐标的比值表示小灯泡电阻，在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是18∶25，选项D错误．]‎ ‎[母题迁移]‎ ‎(多选)两位同学在实验室中利用如图8218(a)所示的电路进行实验，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一位同学记录电流表○A 和电压表○V1 的测量数据，另一位同学记录电流表○A 和电压表○V2 的测量数据．两位同学根据记录的数据描绘出如图(b)所示的两条UI图线．则图象中两图线的交点表示的物理意义是(　　)‎ 图8218‎ A．滑动变阻器的滑动触头P滑到了最右端 B．电源的输出功率最大 C．定值电阻R0消耗的功率为0.5 W D．电源的效率达到最大值 BC　[由题图可得，电源电动势E＝1.5 V，内阻r＝1 Ω，在交点位置有R＋R0＝＝2 Ω，R0＝＝2 Ω，则R＝0，滑动变阻器的滑动触头P滑到了最左端，选项A错误；当电路中外电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，但R0>r，故改变滑动变阻器的阻值时无法使电路中外电阻等于电源内阻，此时外电阻越接近电源内阻，电源的输出功率越大，故选项B正确；P0＝U2I＝0.5 W，选项C正确；电源的效率η＝，电流越小，电源的效率越大，可见滑动变阻器的滑动触头P滑到最右端时电源的效率最大，选项D错误．]‎ ‎(多选)如图所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图象；直线B为电源b的路端电压与电流的关系图线；直线C为一个电阻R 两端电压与电流的关系图象．如果将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么有(　　)‎ A．R接到a电源上，电源的效率较高 B．R接到b电源上，电源的输出功率较大 C．R接到a电源上，电源的输出功率较大，但电源效率较低 D．R接到b电源上，电阻的发热功率和电源的效率都较高 C　[由题图判断电源a的内阻大，在纯电阻电路中电源效率η＝×100%，内阻越大，效率越低；电源的输出功率P＝UI对应图线交点坐标的乘积，只有C正确．]‎