2019_20學(xué)年高考物理主題2電路及其應(yīng)用微型專題5閉合電路歐姆定律的應(yīng)用課件（必修）.pptx

微型專題5 閉合電路歐姆定律的應(yīng)用,主題2 電路及其應(yīng)用,學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求,物理觀念： 1.進一步熟練掌握閉合電路歐姆定律及串、并聯(lián)電路的特點. 2.熟練掌握閉合電路中的功率和相關(guān)物理量的關(guān)系. 科學(xué)思維： 1.學(xué)會分析閉合電路動態(tài)問題的方法. 2.會計算閉合電路的功率，借助公式和圖象，分析求解電源的最大輸出功率. 3.學(xué)會含容電路的分析方法.,NEIRONGSUOYIN,內(nèi)容索引,重點探究,一、閉合電路的動態(tài)分析,閉合電路動態(tài)問題的分析方法 (1)程序法 分析電路，明確各部分電路的串、并聯(lián)關(guān)系及電流表或電壓表的測量對象； 由局部電阻變化判斷總電阻的變化； 由I 判斷總電流的變化； 據(jù)UEIr判斷路端電壓的變化； 由歐姆定律及串、并聯(lián)電路的規(guī)律判斷各部分的電路電壓及電流的變化.,(2)結(jié)論法“并同串反” “并同”：是指某一電阻增大時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大；某一電阻減小時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小. “串反”：是指某一電阻增大時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小；某一電阻減小時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大.,例1 (2018無錫市江陰四校高二期中)如圖1所示，電源電動勢和內(nèi)阻都保持不變，當(dāng)滑動變阻器滑動觸頭向上端移動時 A.電壓表的讀數(shù)增大，電流表的讀數(shù)減小 B.電壓表和電流表的讀數(shù)都增大 C.電壓表和電流表的讀數(shù)都減小 D.電流表的讀數(shù)增大，電壓表的讀數(shù)減小,解析 當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭向上端移動時，變阻器接入電路的電阻增大，外電路總電阻R增大，由閉合電路歐姆定律知總電流I減小，路端電壓UEIr增大，則電壓表的示數(shù)增大；電阻R2兩端的電壓U2EI(rR1)增大，流過電阻R2的電流I2增大，則流過電流表的電流I3II2減小，即電流表的讀數(shù)減小，故A正確，B、C、D錯誤.,圖1,學(xué)科素養(yǎng) 例1回顧了閉合電路的歐姆定律及串、并聯(lián)電路的相關(guān)知識，并用于分析閉合電路動態(tài)問題.一方面讓學(xué)生對物理規(guī)律的認(rèn)識更加深刻，另一方面也讓學(xué)生進一步了解了閉合電路中的各物理量之間的關(guān)系，這很好的體現(xiàn)了“物理觀念”和“科學(xué)思維”的學(xué)科素養(yǎng).,針對訓(xùn)練1 (2018聊城市期末)如圖2所示電路中，開關(guān)S閉合，當(dāng)滑動變阻器的滑片P從a端向b端滑動時，以下判斷正確的是 A.電壓表示數(shù)變大，通過燈L1的電流變大，燈L2變亮 B.電壓表示數(shù)變小，通過燈L1的電流變小，燈L2變暗 C.電壓表示數(shù)變大，通過燈L2的電流變小，燈L1變亮 D.電壓表示數(shù)變小，通過燈L2的電流變大，燈L1變暗,圖2,解析 當(dāng)滑動變阻器的滑片P向上滑動時， 變阻器接入電路的電阻減小， 外電路總電阻減小，由I 知總電流增大，通過L2的電流增大，L2變亮； 由U并EI(RL2r)知，變阻器與L1并聯(lián)部分電壓減小， 示數(shù)變小，L1變暗，D正確.,二、閉合電路的功率,1.電源的總功率 P總EI；電源內(nèi)電阻消耗的功率P內(nèi)U內(nèi)II2r；電源輸出功率P出U外I. 2.對于純電阻電路，電源的輸出功率,圖3,功率隨外電阻變化曲線如圖3所示.,3.電源的效率 指電源的輸出功率與電源的總功率之比，,100%，,所以當(dāng)R增大時，效率提高.當(dāng)Rr(電源有最大輸出功率)時，效率僅為50%，效率并不高.,例2 如圖4所示，電路中E3 V，r0.5 ，R01.5 ，變阻器的最大阻值為10 . (1)變阻器接入電路的阻值R為多大時，變阻器上消耗的功率最大？最大為多大？,圖4,解析 此種情況可以把R0歸入電源內(nèi)電阻， 這樣變阻器上消耗的功率也就是電源的輸出功率. 即當(dāng)RrR02 時，R消耗功率最大為：,(2)變阻器接入電路的阻值R為多大時，定值電阻R0上消耗的功率最大？最大為多大？,解析 定值電阻R0上消耗的功率可以表示為：PI2R0， 因為R0不變，當(dāng)電流最大時功率最大， 此時應(yīng)有電路中電阻最小，即當(dāng)R0時，R0上消耗的功率最大：,功率最大值的求解方法 1.流過電源的電流最大時，電源的功率、內(nèi)阻損耗功率均最大. 2.對某定值電阻來說，其電流最大時功率也最大. 3.電源的輸出功率在外電阻等于內(nèi)阻時最大，若不能相等，外電阻越接近內(nèi)阻時，電源的輸出功率越大.,例3 如圖5所示，線段A為某電源的UI圖線，線段B為某電阻的UI圖線，以上述電源和電阻組成閉合電路時，求： (1)電源的輸出功率P出為多大？,圖5,答案 4 W,從B圖線中可讀出外電阻R1 .,則電源的輸出功率P出I2R4 W,(2)電源內(nèi)部損耗的電功率是多少？,答案 2 W,解析 電源內(nèi)部消耗的功率P內(nèi)I2r2 W，,(3)電源的效率為多大？,答案 66.7%,解析 電源的總功率P總IE6 W，,1.穩(wěn)定電路的UI圖象有兩種：一是電源的UI圖象(如圖6中a)；二是用電器的UI圖象，而用電器的UI圖象又分兩類：線性(圖中b)和非線性(圖中c).,圖6,2.兩種圖象的交點坐標(biāo)表示該用電器單獨與電源串聯(lián)的工作電流和路端電壓(也是用電器兩端的電壓).如圖，電源的輸出功率分別為PbU1I1，PcU2I2.,三、含電容器電路的分析與計算,1.電路穩(wěn)定后，由于電容器所在支路無電流通過，此支路相當(dāng)于斷路，因此電容器兩極板間的電壓就等于該支路兩端的電壓. 2.電路的電流、電壓變化時，將會引起電容器的充(放)電.如果電容器兩端電壓升高，電容器將充電；如果電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電. 3.根據(jù)公式QCU或QCU，求電荷量及其變化量.,例4 如圖7所示，電源電動勢E10 V，內(nèi)阻可忽略，R14 ，R26 ，C30 F，求： (1)S閉合后，穩(wěn)定時通過R1的電流；,圖7,答案 1 A,解析 S閉合后，電路穩(wěn)定時，R1、R2串聯(lián)，,(2)S原來閉合，然后斷開，這個過程中流過R1的總電荷量.,答案 1.2104 C,解析 S閉合時，電容器兩端電壓UCU2IR26 V，儲存的電荷量QCUC. S斷開至達(dá)到穩(wěn)定后電路中電流為零， 此時UCE，儲存的電荷量QCUC. 電容器上的電荷量增加了QQQCUCCUC1.2104 C. 電容器上電荷量的增加是在S斷開以后才發(fā)生的， 這只有通過R1這條電路實現(xiàn)， 所以流過R1的電荷量就是電容器帶電荷量的增加量.,提示：注意分析S閉合前、后電容器極板上的電壓值及極板帶電的正、負(fù).,針對訓(xùn)練2 (2018無錫市江陰四校高二期中)如圖8所示的電路中，已知電容C1C2，電阻R1R2，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，當(dāng)開關(guān)S由閉合狀態(tài)斷開時，下列說法中正確的是 A.電容器C1的電荷量增多，電容器C2的電荷量減少 B.電容器C1的電荷量減少，電容器C2的電荷量增多 C.電容器C1、C2的電荷量都增多 D.電容器C1、C2的電荷量都減少,圖8,解析 開關(guān)S閉合時，電容器C1兩端電壓與R2兩端電壓相等，C2兩端電壓與R1兩端電壓相等；開關(guān)S斷開時，電路斷路，電容器C1、C2兩端電壓均等于電源電動勢E，由QCU知，電容器C1、C2的電荷量均增多，C正確.,達(dá)標(biāo)檢測,1.(閉合電路的動態(tài)分析)(多選)(2018新余市期末)如圖9所示，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，不計電壓表和電流表內(nèi)阻對電路的影響，當(dāng)開關(guān)閉合后，兩小燈泡均能發(fā)光.在將滑動變阻器的滑片逐漸向右滑動的過程中，下列說法正確的是 A.小燈泡L1、L2均變暗 B.小燈泡L1變亮，小燈泡L2變暗 C.電流表A的讀數(shù)變小，電壓表V的讀數(shù)變大 D.電流表A的讀數(shù)變化量與電壓表V的讀數(shù)變化量之比 不變,1,2,3,4,圖9,解析 將滑動變阻器的滑片逐漸向右滑動的過程中，變阻器接入電路的電阻增大，與燈L1并聯(lián)的電路的電阻增大，外電路總電阻增大，干路電流減小，電流表讀數(shù)變小，L2變暗，電源的內(nèi)電壓減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律知路端電壓增大，電壓表V的讀數(shù)變大，而燈L2兩端電壓減小，所以燈L1兩端的電壓增大，燈L1變亮，故B、C正確，A錯誤； 電壓表的讀數(shù)變化量(外電壓的變化量)與電流表的讀數(shù)變化量的比值為電源的內(nèi)阻，電源的內(nèi)阻不變，故D正確.,1,2,3,4,2.(電源的輸出功率和效率)(多選)如圖10所示，圖線AB是某電源的路端電壓隨電流變化的關(guān)系圖線，OM是固定電阻R兩端的電壓隨電流變化的圖線，由圖可知 A.該電源的電動勢為6 V，內(nèi)阻是2 B.固定電阻R的阻值為1 C.該電源的最大輸出功率為9 W D.當(dāng)該電源只向電阻R供電時，其效率約為66.7%,1,2,3,4,圖10,解析 由圖線AB可知電源的電動勢E6 V，,當(dāng)外電路電阻等于內(nèi)阻時，電源的輸出功率最大，,故D正確.,1,2,3,4,3.(閉合電路中功率的計算)(2018日照市期末)如圖11所示的電路中，電源電動勢E10 V，內(nèi)阻r0.5 ，電動機的電阻R01.0 ，定值電阻R11.5 .電動機正常工作時，理想電壓表的示數(shù)U13.0 V.求： (1)電源總功率；,1,2,3,4,圖11,答案 20 W,1,2,3,4,解析 已知電壓表的示數(shù)U13.0 V和定值電阻R11.5 ， 根據(jù)歐姆定律可求出電路中的電流,電源的總功率P總EI20 W,(2)電源的輸出功率；,1,2,3,4,答案 18 W,解析 電源的輸出功率P出EII2r18 W,(3)電動機消耗的電功率，以及將電能轉(zhuǎn)化為機械能的功率.,1,2,3,4,答案 12 W 8 W,解析 根據(jù)閉合電路的歐姆定律，電動機兩端的電壓U2EU1Ir6 V 電動機消耗的電功率P電U2I12 W 電動機將電能轉(zhuǎn)化為機械能的功率， 就是電動機的輸出功率P機U2II2R08 W.,4.(含容電路的分析和計算)(2018華中師大附中質(zhì)檢)如圖12所示，電源電動勢E6 V，內(nèi)阻r1 ，電阻R12 ，R23 ，R37.5 ，電容器的電容C4 F.開關(guān)S原來斷開，從閉合開關(guān)S到電路穩(wěn)定，試問這一過程中通過電阻R的電荷量是多少？,答案 1.92105 C,1,2,3,4,圖12,解析 S斷開時的等效電路圖如圖甲所示，,1,2,3,4,電容器C的帶電荷量QCUCU21.2105 C. 且a板帶正電，b板帶負(fù)電.,電容器C兩端電壓U等于電阻R2兩端電壓U2，,S閉合時的等效電路圖如圖乙所示， 電容器C兩端電壓U等于電阻R1兩端電壓U1，,1,2,3,4,外電壓U外EIr4.5 V,電容器C的帶電荷量QCUCU17.2106 C 且a板帶負(fù)電，b板帶正電， 通過電阻R的電荷量QQQ1.92105 C.,微型專題練,一、選擇題 考點一 閉合電路的動態(tài)分析 1.(多選)(2018重慶市期末)如圖1所示的電路中，電表均為理想電表.閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動變阻器滑片P向左移動時，下列說法正確的是 A.電流表A讀數(shù)變大 B.電壓表V1讀數(shù)變大 C.電壓表V2讀數(shù)變大 D.燈泡L變亮,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,圖1,解析 滑動變阻器滑片P向左移動，接入電路的電阻變大，電路總電阻變大，總電流減小，內(nèi)電壓變小，外電壓變大，電流表A讀數(shù)變小，電壓表V1讀數(shù)變大；總電流減小，燈L兩端電壓減小，燈泡L變暗，而外電壓變大，則滑動變阻器兩端電壓變大，所以電壓表V2讀數(shù)變大，故A、D錯誤，B、C正確.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,2.如圖2所示的電路，三只相同的燈泡L1、L2、L3，當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭向b端移動時 A.L1變亮，L2、L3變暗 B.L1、L2變亮，L3變暗 C.L1、L3變暗，L2變亮 D.L1、L3變亮，L2變暗,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,圖2,14,3.(2018東營市期末)某種熱敏電阻在環(huán)境溫度升高時，電阻會迅速減小.將這種熱敏電阻P接入如圖3所示電路，開關(guān)閉合.若環(huán)境溫度升高，下列判斷正確的是 A.電路的總電阻變大 B.流過P的電流變小 C.燈泡A變亮 D.燈泡B變亮,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,圖3,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,考點二 含容電路的分析與計算 4.在如圖4所示的電路中，當(dāng)滑動變阻器的滑動片向下移動時，關(guān)于電燈L的亮度及電容器C所帶電荷量Q的變化判斷正確的是 A.L變暗，Q增大 B.L變暗，Q減小 C.L變亮，Q增大 D.L變亮，Q減小,14,圖4,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析 當(dāng)滑動變阻器的滑動片向下移動時，變阻器接入電路的電阻減小，外電路總電阻減小，由閉合電路歐姆定律知，干路電流增大，電源的內(nèi)電壓增大，則路端電壓減小，燈L變暗.電容器極板間電壓等于變阻器兩端的電壓.由上得知，路端電壓減小，則通過L燈的電流減小，而干路電流增大，則通過R1的電流增大，R1兩端電壓也增大，則變阻器兩端的電壓減小，電容器所帶電荷量Q減小，故B正確.,14,5.如圖5所示，電路中R1、R2均為可變電阻，電源內(nèi)阻不能忽略，平行板電容器C的極板水平放置.閉合開關(guān)S，電路達(dá)到穩(wěn)定時，帶電油滴懸浮在兩板之間靜止不動.如果僅改變下列某一個條件，油滴仍能靜止不動的是 A.增大R1的阻值 B.增大R2的阻值 C.增大兩板間的距離 D.斷開開關(guān)S,圖5,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,解析 在直流電路中， R2與電容器串聯(lián)的支路不通，因此電容器兩端的電壓等于R1兩端的電壓， 增大R1的阻值，R1兩端的電壓增大，電容器兩端的電壓增大，,因此板間帶電油滴受到的電場力增大，會向上運動，A項錯誤； 增大R2的阻值不改變電路中的總電阻，不改變R1兩端的電壓， 因此電容器中油滴仍保持靜止，B項正確； 增大兩板間的距離，而電容器兩板間的電壓一定，,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,油滴受到的電場力減小，油滴會向下運動，C項錯誤； 斷開開關(guān)S，電容器會通過R1、R2進行放電， 使板間場強減小，油滴受到的電場力減小而向下運動，D項錯誤.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,6.(多選)如圖6所示的電路中，電源電動勢E6 V，內(nèi)阻r1 ，電阻R16 ，R25 ，R33 ，電容器的電容C2105 F.若將開關(guān)S閉合，電路穩(wěn)定時通過R2的電流為I；斷開開關(guān)S后，通過R1的電荷量為q.則 A.I0.75 A B.I0.5 A C.q2105 C D.q1105 C,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,圖6,此時UCUR并1.5 V，QCCUC3105 C， 若將開關(guān)斷開，則電容器上所帶的電荷量通過R1、R3放掉， 因I1I3R3R112，,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,考點三 電源的輸出功率與效率 7.(2018重慶市期末)如圖7所示，電源電動勢為E，電源內(nèi)阻為r1 ，定值電阻R14 ，滑動變阻器R2變化范圍是010 ，下列說法正確的是 A.當(dāng)R23 時，電源的輸出功率最大 B.當(dāng)R23 時，R1上獲得的功率最大 C.當(dāng)R20時，電源的效率最大 D.當(dāng)R20時，R1上獲得的功率最大,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,圖7,14,解析 當(dāng)R1R2r時，隨著外電阻阻值增大，電源輸出功率減小，所以當(dāng)R20時，電源的輸出功率最大，故A錯誤； 當(dāng)滑動變阻器的阻值為0時，電路中電流最大，定值電阻R1的功率最大，故B錯誤，D正確；,當(dāng)滑動變阻器的阻值為0時，電路中電流最大，電源的效率最小，故C錯誤.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,8.(多選)(2018日照市期末)如圖8所示電路，電源內(nèi)阻不可忽略，電表均為理想電表，開關(guān)S閉合后，燈泡正常發(fā)光.若滑動變阻器R的滑動端向下滑動，下列判斷正確的是 A.電源的效率一定減小 B.電源的輸出功率可能減小 C.燈泡L有可能會燒壞 D.電壓表V和電流表A的示數(shù)均減小,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,圖8,解析 滑動變阻器R的滑動端向下滑動， 變阻器接入電路的電阻減小，外電路總電阻減小，外電壓減小， 由 100%知，電源的效率減小，A正確； 由于不知外電阻與內(nèi)電阻的關(guān)系，故電源的輸出功率的變化無法確定，B正確； R減小，R與L并聯(lián)部分的電壓減小， 示數(shù)減小，L變暗，但 的示數(shù)為總電流與通過L電流的差值， 示數(shù)增大，C、D錯誤.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,9.(多選)(2018南師附中高二期中)如圖9所示，是測定兩個電源的電動勢和內(nèi)阻實驗中得到的路端電壓和電流的關(guān)系圖線，則應(yīng)有 A.當(dāng)I1I2時，電源總功率P1P2 B.當(dāng)U1U2時，電源輸出功率P出1P出2 C.當(dāng)I1I2時，外電阻R1R2 D.當(dāng)U1U2時，電源內(nèi)部消耗的電功率P內(nèi)1P內(nèi)2,圖9,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,解析 由題圖可知，兩電源的電動勢E相等，由電源的總功率PEI知，當(dāng)I1I2時，電源總功率P1P2，故A正確； 電源的輸出功率P出UI，當(dāng)U1U2時，由題圖讀出I1r2，當(dāng)I1I2時，由閉合電路歐姆定律可知，R1R2，故C錯誤； 當(dāng)U1U2時I1I2，而內(nèi)電壓U內(nèi)1U內(nèi)2，則由公式PUI知，P內(nèi)1P內(nèi)2，故D正確.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,10.(多選)如圖10所示，直線、分別是電源1與電源2的路端電壓隨輸出電流變化的特性圖線，曲線是一個小燈泡的UI圖線，如果把該小燈泡分別與電源1、電源2單獨連接，則下列說法正確的是 A.電源1比電源2的內(nèi)阻大 B.電源1和電源2的電動勢相等 C.小燈泡與電源1連接時消耗的功率比與電源2連接時消耗 的功率小 D.小燈泡與電源1連接時消耗的功率比與電源2連接時消耗 的功率大,圖10,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析 由閉合電路的歐姆定律EUIr知，當(dāng)I0時電動勢E等于路端電壓U，即電源的UI圖線與U軸的交點就是電源電動勢的大小，由題圖知，電源1和電源2的電動勢相等，故B正確； 電源內(nèi)阻r ，即電源的UI圖線的斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻，由題圖知r1r2，故A正確； 小燈泡的UI圖線與電源的UI圖線的交點即為小燈泡的工作狀態(tài)，由題圖知，小燈泡與電源1連接時消耗的功率P1U1I1小于小燈泡與電源2連接時消耗的功率P2U2I2，故C正確，D錯誤.,14,11.(多選)在如圖11甲所示的電路中，L1、L2和L3為三個相同規(guī)格的小燈泡，這種小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示.當(dāng)開關(guān)S閉合后，電路中的總電流為0.25 A，則此時 A.通過L1的電流為通過L2的電流的2倍 B.此時L1、L2和L3的電阻均為12 C.L1消耗的電功率為0.75 W D.L1消耗的電功率為L2消耗的電功率的4倍,圖11,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,解析 電路中的總電流為0.25 A，則通過L1的電流為0.25 A.因L2和L3并聯(lián)，則L2和L3兩端電壓相等，它們的電阻相等，因此它們的電流也相等，則有通過L1的電流為通過L2的電流的2倍，故A正確； 由伏安特性曲線可以讀出電流為I10.25 A時，電壓為U13 V.L2的電流為I20.125 A，此時電壓U20.4 V，因此它們的電阻不相等，故B錯誤； L1消耗的電功率為PU1I130.25 W0.75 W，故C正確； 因通過L1的電流為通過L2的電流的2倍，假設(shè)它們的電阻相等，則有L1消耗的電功率為L2消耗的電功率的4倍，如今它們的電阻不相等，因此L1消耗的電功率不為L2消耗的電功率的4倍，故D錯誤.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,答案 2 W,二、非選擇題 12.(2018北京市朝陽區(qū)高二上期末)在如圖12所示的甲、乙電路中，電源的電動勢E3 V，內(nèi)電阻r1.0 ，電阻R2.0 ，電動機的內(nèi)阻R內(nèi)2.0 . (1)甲圖中閉合開關(guān)S后，電阻R的功率；,圖12,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,解析 題圖甲中閉合開關(guān)S后，,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,電阻R上的功率：PI2R122 W2 W.,(2)乙圖中閉合開關(guān)S后，電路中的電流為0.5 A，電動機的熱功率及輸出功率.,1,2,3,4,5,6