【物理】2020届一轮复习人教版第七章第二节闭合电路的欧姆定律学案

【物理】2020届一轮复习人教版第七章第二节闭合电路的欧姆定律学案

第七章 第二节闭合电路的欧姆定律 知识内容 必考要求 ‎1.串联电路和并联电路 c ‎2.闭合电路的欧姆定律 c 考点一 串联电路和并联电路 ‎[巩固基础]‎ ‎1．电路的串、并联 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 ＝＋＋…＋ 电压与电流分配 电压与各部分电路的电阻成正比 电流与各支路的电阻成反比 功率分配 与各部分电路的电阻成正比 与各支路的电阻成反比 ‎2.电表的改装 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＝＝ ‎[演练考法]‎ ‎1.(2018·“七彩阳光”联盟检测)电饭锅给我们的生活带来方便。电饭锅工作时有两种状态，一种是锅内水烧干前的加热状态，另一种是烧干后的保温状态。如图是电饭锅的电路图，其中R1＝(－1)R2，则下列判断正确的是(　　)‎ A．自动开关S接通后，电饭锅处于保温状态 B．保温时的电流是加热时的一半 C．在保温状态下R2的功率是加热时的一半 D．电饭锅在保温状态下的功率是加热时的一半 解析：选C　在纯电阻电路中，由公式P＝可知，S接通时，电阻变小，功率变大，处于加热状态，S断开时，功率变小，处于保温状态，故A错误。由I＝，P＝可得＝＝＝，故B、D错误。由P＝I2R可得＝＝，故C正确。‎ ‎2．用标有“6 V,3 W”的灯泡L1、“6 V,6 W”的灯泡L2与理想电压表和理想电流表连接成如图甲所示的实验电路，其中电源电动势E＝9 V。图乙是通过两个灯泡的电流随两端电压变化的曲线。当其中一个灯泡正常发光时(　　)‎ A．电流表的示数为1 A B．电压表的示数约为6 V C．电源输出功率为4 W D．电源内阻为1 Ω 解析：选C　两个灯泡串联，所以电流相等。L1的额定电流为I1＝＝0.5 A，L2的额定电流为I2＝＝1 A，所以只有L1正常发光，电路中电流为0.5 A，选项A错误；从题图乙中可以看出，电流为0.5 A时，两灯的电压分别为6 V和2 V，由串联分压原理知，L1两端电压为6 V，L2两端电压为2 V，电压表示数为2 V，选项B错误；电源输出功率为P＝UI＝(2＋6)×0.5 W＝4 W，选项C正确；电源内阻r＝＝2 Ω，选项D错误。‎ 考点二 闭合电路的欧姆定律 ‎[巩固基础]‎ ‎1．闭合电路欧姆定律 ‎(1)内、外电路：如图所示，用电器、导线组成外电路，电源内部是内电路，电阻是内电阻。‎ ‎(2)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。这个结论叫做闭合电路欧姆定律。‎ ‎(3)表达式：I＝或E＝U外＋U内或U＝E－Ir。‎ ‎2．路端电压与外电阻的关系 ‎(1)一般情况：U＝IR＝·R。‎ ‎(2)特殊情况：‎ ‎①当外电路断路时，I＝0，U＝E。‎ ‎②当外电路短路时，I短＝，U＝0。‎ ‎3．闭合电路中的功率 电源的总功率：P总＝EI 电源内阻消耗功率：P内＝I2r 电源的输出功率：P出＝UI＝EI－I2r ‎[提醒]‎ ‎(1)闭合电路欧姆定律对于所有电源都是成立的。‎ ‎(2)表达式I＝适用于纯电阻电路；表达式E＝U外＋U内或U＝E－Ir 适用于任何闭合电路。‎ ‎[提升能力]‎ 一、电路的动态分析 ‎1．电路动态分析类问题是指由于断开或闭合开关、滑动变阻器滑片的滑动等造成电路结构或电阻发生了变化，一处变化又引起了一系列的变化。‎ ‎2．电路动态分析的方法 ‎(1)程序法 电路结构的变化→R的变化→R总的变化→I总的变化→U端的变化→固定支路→变化支路。‎ ‎(2)“串反并同”结论法 ‎①所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大。‎ ‎②所谓“并同”，即某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，反之则减小。‎ 即：←R↑→ ‎(3)极限法：因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或电阻为零去讨论。‎ ‎(4)判定总电阻变化情况的规律 ‎①当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时，电路的总电阻一定增大(或减小)。‎ ‎②若开关的通、断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增大；若开关的通、断使并联的支路增多时，电路的总电阻减小。‎ ‎[例1]　如图所示是一种油箱内油面高度检测装置的示意图。图中油量表由电流表改装而成，金属杠杆的一端接浮标，另一端触点O接滑动变阻器R。当油箱内油面下降时，下列分析正确的是(　　 )‎ A．触点O向下滑动　　　　 B．触点O向上滑动 C．电路中的电流增大了 D．电路中的电流不变 ‎[解析]　当油面下降时，浮标位置降低，在杠杆作用下，滑动变阻器的触点O向上移动，滑动变阻器连入电路的阻值变大，根据I＝ 可知电路中的电流变小，电流表示数变小，即油量表指针偏转较小。选项A、C、D错误，B正确。‎ ‎[答案]　B 二、电路中的功率及效率 电源总功率 任意电路：P总＝EI＝P出＋P内 纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝ 电源内部消耗的功率 P内＝I2r＝P总－P出 电源的输出功率 任意电路：P出＝UI＝P总－P内 纯电阻电路：P出＝I2R＝ P出与外电阻R的关系 电源的效率 任意电路：η＝×100%＝×100%‎ 纯电阻电路：η＝×100%‎ ‎[例2]　如图所示电路中，R为一滑动变阻器，P为滑片，若将滑片向下滑动，则在滑动过程中，下列判断错误的是(　　)‎ A．电源内电路消耗功率一定逐渐增大 B．灯泡L2一定逐渐变暗 C．电源效率一定逐渐减小 D．R上消耗功率一定逐渐变小 ‎[解析]　滑动变阻器滑片P向下滑动，R↓→R并↓→R外↓，由闭合电路欧姆定律I＝推得I↑，由电源内电路消耗功率P内＝I2r可得P内↑，A正确。U外＝E－Ir减小，U1＝(I↑－IL1↓)R1增大，UL2＝U外↓－U1↑减小，PL2＝减小，故灯泡L2变暗，B正确。电源效率η＝＝＝减小，故C正确。R上消耗的功率PR＝，PR增大还是减小不确定，故D错。‎ ‎[答案]　D 三、电源的UI图线和电阻的UI图线 图像上的特征 物理意义 电源UI图像 电阻UI图像 图形 图像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 图像上的特征物理意义 电源UI图像 电阻UI图像 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 电阻大小 ‎[例3]　如图所示，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(　　)‎ A．电源1与电源2的内阻之比是7∶11‎ B．电源1与电源2的电动势之比是1∶2‎ 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 ‎[解析]　根据电源的路端电压随输出电流的变化特性图线斜率的绝对值表示电源内阻可知，电源1与电源2的内阻之比是11∶7，选项A错误；根据电源的路端电压随输出电流的变化特性图线纵轴的截距表示电源电动势可知，电源1与电源2的电动势之比是1∶1，选项B错误；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。‎ ‎[答案]　C ‎[演练考法]‎ ‎3.(2016·4月浙江学考)图示中的路灯为太阳能路灯，每只路灯的光伏电池板有效采光面积约0.3 m2。晴天时电池板上每平方米每小时接收到的太阳辐射能约为3×106 J。如果每天等效日照时间约为6 h，光电池一天产生的电能可供30 W的路灯工作8 h。光电池的光电转换效率约为(　　)‎ A．4.8% B．9.6%‎ C．16% D．44%‎ 解析：选C　η＝×100%＝×100%＝16%，C正确。‎