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【步步高】2020年高考物理大一輪 第七章 第3課時(shí) 閉合電路歐姆定律 新人教版選修3-1

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1、第3課時(shí) 閉合電路歐姆定律 導(dǎo)學(xué)目標(biāo) 1.理解閉合電路歐姆定律的內(nèi)容,并能進(jìn)行電路動(dòng)態(tài)分析及電路的相關(guān)計(jì)算.2.能利用U-I圖象進(jìn)行分析并計(jì)算. 一、電源的電動(dòng)勢(shì) [基礎(chǔ)導(dǎo)引] 關(guān)于電源的電動(dòng)勢(shì),判斷下面說(shuō)法的正誤: (1)電源的電動(dòng)勢(shì)就是接在電源兩極間的電壓表測(cè)得的電壓 (  ) (2)同一電源接入不同的電路,電動(dòng)勢(shì)就會(huì)發(fā)生變化 (  ) (3)電源的電動(dòng)勢(shì)是表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的本領(lǐng)大小的物理量 (  ) (4)在閉合電路中,當(dāng)外電阻變大時(shí),路端電壓增大,電源的電動(dòng)勢(shì)也增大 (  ) [知識(shí)梳理] 1.電源是通過(guò)非靜電力做功把_

2、___________的能轉(zhuǎn)化成____________的裝置. 2.電動(dòng)勢(shì):非靜電力搬運(yùn)電荷所做的功與搬運(yùn)的電荷量的比值,E=________,單位:V. 3.電動(dòng)勢(shì)的物理含義:電動(dòng)勢(shì)表示電源____________________本領(lǐng)的大小,在數(shù)值上等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極間的電壓. 4.電動(dòng)勢(shì)是______量,需注意電動(dòng)勢(shì)不是電壓. 二、閉合電路歐姆定律 [基礎(chǔ)導(dǎo)引] 如圖1所示電路中,電源的電動(dòng)勢(shì)E=9 V、內(nèi)阻r=3 Ω,R=15 Ω. 下列說(shuō)法中正確的是 (  ) A.當(dāng)S斷開(kāi)時(shí),UAC=9 V

3、 圖1 B.當(dāng)S閉合時(shí),UAC=9 V C.當(dāng)S閉合時(shí),UAB=7.5 V,UBC=0 D.當(dāng)S斷開(kāi)時(shí),UAB=0,UBC=0 [知識(shí)梳理] 閉合電路歐姆定律 (1)內(nèi)容:閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成________,跟內(nèi)、外電路的電阻之和成________. (2)公式 (3)路端電壓與外電阻的關(guān)系 ①負(fù)載R增大→I減小→U內(nèi)________→U外________ 外電路斷路時(shí)(R=∞),I=0,U外=E. ②負(fù)載R減小→I增大→U內(nèi)________→U外________ 外電路短路時(shí)(R=0),I=________,U內(nèi)=E. (4)U-I關(guān)系圖:由U=E-

4、Ir可知,路端電壓隨著電路中電流的增大而______;U-I關(guān)系圖線如圖2所示. ①當(dāng)電路斷路即I=0時(shí),縱坐標(biāo)的截距為_(kāi)___________. ②當(dāng)外電路電壓為U=0時(shí),橫坐標(biāo)的截距為_(kāi)_________. ③圖線的斜率的絕對(duì)值為電源的__________. 圖2 :對(duì)于U-I圖線中縱坐標(biāo)(U)不從零開(kāi)始的情況,直線的斜率的意義是否變化? 考點(diǎn)一 電路的動(dòng)態(tài)分析 考點(diǎn)解讀 電路的動(dòng)態(tài)分析是電學(xué)的??键c(diǎn)之一,幾乎每年都有該類(lèi)試題出現(xiàn).該類(lèi)試題能考查考生對(duì)閉合電路歐姆定律的理解,電路的結(jié)構(gòu)分析及對(duì)串并聯(lián)特點(diǎn)的應(yīng)用能力,兼顧考查學(xué)生的邏輯推理能力. 典例剖析 圖3

5、 例1 (2020·北京理綜·17)如圖3所示電路,電源內(nèi)阻不可忽 略.開(kāi)關(guān)S閉合后,在變阻器R0的滑動(dòng)端向下滑動(dòng)的過(guò) 程中 (  ) 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 思維突破 電路動(dòng)態(tài)分析的方法 (1)程序法:電路結(jié)構(gòu)的變化→R的變化→→→U端的變化→固定支路→. (2)“并同串反”規(guī)律,所謂“并同”,即某一電阻增大時(shí),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,反之則減?。?/p>

6、所謂“串反”,即某一電阻增大時(shí),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,反之則增大. 跟蹤訓(xùn)練1 在如圖4所示電路中,當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P向下移動(dòng) 時(shí),則 (  ) 圖4 A.A燈變亮、B燈變亮、C燈變亮 B.A燈變亮、B燈變亮、C燈變暗 C.A燈變亮、B燈變暗、C燈變暗 D.A燈變亮、B燈變暗、C燈變亮 考點(diǎn)二 電路中的有關(guān)功率及效率 考點(diǎn)解讀 1.電源的總功率 (1)任意電路:P總=EI=U外I+U內(nèi)I=P出+P內(nèi). (2)純電阻電路:P總=I2(R+r)=. 2

7、.電源內(nèi)部消耗的功率:P內(nèi)=I2r=U內(nèi)I=P總-P出. 3.電源的輸出功率 (1)任意電路:P出=UI=EI-I2r=P總-P內(nèi). (2)純電阻電路:P出=I2R==. (3)輸出功率隨R的變化關(guān)系 ①當(dāng)R=r時(shí),電源的輸出功率最大為Pm=. ②當(dāng)R>r時(shí),隨著R的增大輸出功率越來(lái)越?。? ③當(dāng)R

8、此在純電阻電路中R越大,η越大;當(dāng)R=r時(shí),電源有最大輸出功率,效率僅為50%. 特別提醒 1.當(dāng)電源的輸出功率最大時(shí),效率并不是最大,只有50%;當(dāng)R→∞時(shí),η→100%,但此時(shí)P出→0,無(wú)實(shí)際意義. 2.對(duì)于內(nèi)、外電路上的固定電阻,其消耗的功率根據(jù)P=I2R來(lái)判斷,與輸出功率大小的判斷方法不同. 典例剖析 圖6 例2 在如圖6所示的電路中,R1=2 Ω,R2=R3=4 Ω,當(dāng)開(kāi)關(guān)S接 a時(shí),R2上消耗的電功率為4 W,當(dāng)開(kāi)關(guān)S接b時(shí),電壓表示數(shù)為 4.5 V,試求: (1)開(kāi)關(guān)S接a時(shí),通過(guò)電源的電流和電源兩端的電壓; (2)開(kāi)關(guān)S接b時(shí),電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻; (

9、3)當(dāng)開(kāi)關(guān)S接c時(shí),通過(guò)R2的電流. 思維突破 對(duì)于直流電路的分析與計(jì)算,要熟練掌握串、并聯(lián)電路的特點(diǎn),知道這兩種電路的電壓、電流及電功率的分配關(guān)系,并能把較為復(fù)雜的電路化為簡(jiǎn)單、直觀的串、并聯(lián)關(guān)系. 跟蹤訓(xùn)練2 如圖7中電源的電動(dòng)勢(shì)為6 V,內(nèi)阻為1 Ω,R1為2 Ω,R2全阻值為3 Ω,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (  ) 圖7 A.當(dāng)R2為1 Ω時(shí),R1消耗的功率最大 B.通過(guò)改變R2的阻值,路端電壓的最大值為5 V,最小值為4 V C.R2的阻值越小,R1消耗的功率越大 D.當(dāng)R2的阻值為3 Ω時(shí),R2消耗的功率最大 考點(diǎn)三 涉及U-I圖象的功率計(jì)算

10、考點(diǎn)解讀 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 圖象表述的物理量變化關(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(diǎn) 與縱軸交點(diǎn)表示電源電動(dòng)勢(shì)E,與橫軸交點(diǎn)表示電源短路電流 過(guò)坐標(biāo)軸原點(diǎn),表示沒(méi)有電壓時(shí)電流為零 圖線上每一點(diǎn)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(diǎn)對(duì)應(yīng)的U、I比值 表示外電阻的大小,不同點(diǎn)對(duì)應(yīng)的外電阻大小不同 每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的比值均等大,表示此電阻的大小 圖線的斜率 內(nèi)電阻r的相反數(shù)-r 表示電阻大小 典例剖析 例3 如圖8所示,

11、圖中直線①表示某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖象,圖中曲線②表示該電源的輸出功率與電流的關(guān)系圖象,則下列說(shuō)法正確的是 (  ) 圖8 A.電源的電動(dòng)勢(shì)為50 V B.電源的內(nèi)阻為 Ω C.電流為2.5 A時(shí),外電路的電阻為15 Ω D.輸出功率為120 W時(shí),輸出電壓是30 V 思維突破 在解決此類(lèi)圖象問(wèn)題時(shí),(1)要明確縱橫坐標(biāo)的物理意義.(2)要明確圖象的截距、斜率,包圍面積的物理意義.(3)根據(jù)物理規(guī)律寫(xiě)出反映縱橫坐標(biāo)物理量的關(guān)系式.(4)充分挖掘圖象所隱含的條件. 跟蹤訓(xùn)練3 用標(biāo)有“6 V 3 W”的燈泡L1、“6 V 6 W”的燈泡

12、L2與理想電壓表和理想電流表連接成如圖9甲所示的實(shí)驗(yàn)電路,其中電源電動(dòng)勢(shì)E=9 V.圖乙是通過(guò)兩個(gè)燈泡的電流隨兩端電壓變化的曲線.當(dāng)其中一個(gè)燈泡正常發(fā)光時(shí)(  )   圖9 A.電流表的示數(shù)為1 A B.電壓表的示數(shù)約為6 V C.電路輸出功率為4 W D.電源內(nèi)阻為2 Ω          21.含電容器電路的分析方法 圖10 例4 如圖10所示的電路中,R1、R2、R3是固定電阻,R4是 光敏電阻,其阻值隨光照的強(qiáng)度增強(qiáng)而減?。?dāng)開(kāi)關(guān)S閉 合且沒(méi)有光照射時(shí),電容器C不帶電.當(dāng)用強(qiáng)光

13、照射R4且 電路穩(wěn)定時(shí),則與無(wú)光照射時(shí)比較 (  ) A.電容器C的上極板帶正電 B.電容器C的下極板帶正電 C.通過(guò)R4的電流變小,電源的路端電壓增大 D.通過(guò)R4的電流變大,電源提供的總功率變小 方法提煉 含電容器電路的分析方法 1.電路的簡(jiǎn)化:不分析電容器的充、放電過(guò)程時(shí),把電容器處的電路視為斷路,簡(jiǎn)化電路時(shí)可以去掉,求電荷量時(shí)再在相應(yīng)位置處補(bǔ)上. 2.電路穩(wěn)定時(shí)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(méi)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,但電容器兩端可能出現(xiàn)電勢(shì)差. 3.電壓變化帶來(lái)的電容器的變化:電路中電流

14、、電壓的變化可能會(huì)引起電容器的充、放電.若電容器兩端電壓升高,電容器將充電;若電壓降低,電容器將通過(guò)與它連接的電路放電. 4.含電容器電路的處理方法:如果電容器與電源并聯(lián),且電路中有電流通過(guò),則電容器兩端的電壓不是電源電動(dòng)勢(shì)E,而是路端電壓U. 圖11 跟蹤訓(xùn)練4 如圖11所示的電路中,電源的電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)電阻為 r,閉合開(kāi)關(guān)S,待電流達(dá)到穩(wěn)定后,電流表示數(shù)為I,電壓表示 數(shù)為U,電容器C所帶電荷量為Q.將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P 從圖示位置向a端移動(dòng)一些,待電流達(dá)到穩(wěn)定后,則與P移動(dòng) 前相比

15、 (  ) A.U變小 B.I變小 C.Q不變 D.Q減小 A組 電路的動(dòng)態(tài)分析 1.如圖12所示,電源的電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)電阻為r,兩電表均可看做是理想電表.閉合開(kāi)關(guān),使滑動(dòng)變阻器的滑片由右端向左端滑動(dòng),在此過(guò)程中 (  ) 圖12 A.小燈泡L1、L2均變暗 B.小燈泡L1變暗,L2變亮 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)變大,電壓表V的讀數(shù)變小 2.如圖13所示,圖中的四個(gè)電表均為理想電表,當(dāng)滑動(dòng)變阻 器滑片P向右端移

16、動(dòng)時(shí),下面說(shuō)法中正確的是 (  ) A.電壓表V1的讀數(shù)減小,電流表A1的讀數(shù)增大 圖13 B.電壓表V1的讀數(shù)增大,電流表A1的讀數(shù)減小 C.電壓表V2的讀數(shù)減小,電流表A2的讀數(shù)增大 D.電壓表V2的讀數(shù)增大,電流表A2的讀數(shù)減小 B組 閉合電路中電功率的分析與計(jì)算 3.某同學(xué)將一直流電源的總功率PE、輸出功率PR和電源內(nèi)部的 發(fā)熱功率Pr隨電流I變化的圖線畫(huà)在同一坐標(biāo)系內(nèi),如圖14 所示,根據(jù)圖線可知 (  ) A.反映Pr變化的圖線是c 圖14 B.電源電動(dòng)勢(shì)為8 V C.電源內(nèi)阻為2 Ω

17、 D.當(dāng)電流為0.5 A時(shí),外電路的電阻為6 Ω 4.一個(gè)微型吸塵器的直流電動(dòng)機(jī)的額定電壓為U,額定電流為I,線圈電阻為R,將它接在電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r的直流電源的兩極間,電動(dòng)機(jī)恰好能正常工作,則 (  ) A.電動(dòng)機(jī)消耗的總功率為UI B.電動(dòng)機(jī)消耗的熱功率為 C.電源的輸出功率為EI D.電源的效率為1- C組 含電容器電路的分析與計(jì)算 圖15 5.如圖15所示,電源兩端電壓為U=10 V保持不變,R1=4.0 Ω,R2 =6.0 Ω,C1=C2=30 μF.先閉合開(kāi)關(guān)S,待電路穩(wěn)定后,再將S斷 開(kāi),則S斷開(kāi)后,通過(guò)R1的電荷量為

18、 (  ) A.4.2×10-4 C B.1.2×10-4 C C.4.8×10-4 C D.3.0×10-4 C 圖16 6.如圖16所示,兩個(gè)相同的平行板電容器C1、C2用導(dǎo)線相連,開(kāi) 始都不帶電.現(xiàn)將開(kāi)關(guān)S閉合給兩個(gè)電容器充電,待充電平衡 后,電容器C1兩板間有一帶電微粒恰好處于平衡狀態(tài).再將開(kāi)關(guān)S斷 開(kāi),把電容器C2兩板稍錯(cuò)開(kāi)一些(兩板間距離保持不變),重新平衡后,下列判斷正確的是 (  ) A.電容器C1兩板間電壓減小

19、 B.電容器C2兩板間電壓增大 C.帶電微粒將加速上升 D.電容器C1所帶電荷量增大 D組 U-I圖象的理解與應(yīng)用 7.如圖17所示為兩電源的U-I圖象,則下列說(shuō)法正確的是 (  ) A.電源①的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻均比電源②大 B.當(dāng)外接同樣的電阻時(shí),兩電源的輸出功率可能相等 圖17 C.當(dāng)外接同樣的電阻時(shí),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 8.如圖18所示是某直流電路中電壓隨電流變化的圖象,其中a、 b分別表示路端電壓、負(fù)載電阻上電壓隨電流變化的情況,下 列說(shuō)法正確的是

20、 (  ) 圖18 A.陰影部分的面積表示電源輸出功率 B.陰影部分的面積表示電源的內(nèi)阻上消耗的功率 C.當(dāng)滿足α=β時(shí),電源效率最高 D.當(dāng)滿足α=β時(shí),電源效率小于50% 課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練 (限時(shí):30分鐘) 1.下列關(guān)于電源電動(dòng)勢(shì)的說(shuō)法中正確的是 (  ) A.在某電源的電路中,每通過(guò)2 C的電荷量,電源提供的電能是4 J,那么這個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)是0.5 V B.電源的路端電壓增大時(shí),其電源的電動(dòng)勢(shì)一定也增大 C.無(wú)論內(nèi)電壓和外電壓如何變化,其電源的電動(dòng)勢(shì)一定不變

21、D.電源的電動(dòng)勢(shì)越大,電源所能提供的電能就越多 2.兩個(gè)相同的電阻R,當(dāng)它們串聯(lián)后接在電動(dòng)勢(shì)為E的電源上,通過(guò)一個(gè)電阻的電流為I;若將它們并聯(lián)后仍接在該電源上,通過(guò)一個(gè)電阻的電流仍為I,則電源的內(nèi)阻為 (  ) A.4R B.R C. D.無(wú)法計(jì)算 圖1 3.將三個(gè)不同的電源的U-I圖線畫(huà)在同一坐標(biāo)中,如圖1所示, 其中1和2平行,它們的電動(dòng)勢(shì)分別為E1、E2、E3,它們的內(nèi) 阻分別為r1、r2、r3,則下列關(guān)系正確的是 (  ) A.r1=r2

22、 B.r1>r2>r3 C.E1>E2=E3 D.E1=E2

23、 (  ) A.變大,變大 圖3 B.變小,變大 C.變大,變小 D.變小,變小 圖4 6.(2020·安徽·18)如圖4所示,M、N是平行板電容器的兩個(gè)極板, R0為定值電阻,R1、R2為可調(diào)電阻,用絕緣細(xì)線將質(zhì)量為m、帶 正電的小球懸于電容器內(nèi)部.閉合開(kāi)關(guān)S,小球靜止時(shí)受到懸線 的拉力為F.調(diào)節(jié)R1、R2,關(guān)于F的大小判斷正確的是 (  ) A.保持R1不變,緩慢增大R2時(shí),F(xiàn)將變大 B.保持R1不變,緩慢增大R2時(shí),F(xiàn)將變小 C.保持R2不變,緩慢增大R1時(shí),F(xiàn)將變大 D.保持R2不變,緩慢增大R1時(shí),F(xiàn)將變小

24、 7. (2020·上海單科·12)如圖5所示電路中,閉合電鍵S,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑 動(dòng)觸頭P從最高端向下滑動(dòng)時(shí), (  ) A.電壓表V讀數(shù)先變大后變小,電流表A讀數(shù)變大 圖5 B.電壓表V讀數(shù)先變小后變大,電流表A讀數(shù)變小 C.電壓表V讀數(shù)先變大后變小,電流表A讀數(shù)先變小后變大 D.電壓表V讀數(shù)先變小后變大,電流表A讀數(shù)先變大后變小 8.如圖6所示,電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻分別為E、r,在滑動(dòng)變阻器的 滑片P由a向b移動(dòng)的過(guò)程中,下列各物理量變化情況為(  ) 圖6 A.電流表的讀數(shù)一直減小 B.R0的功率先減小后增大

25、C.電源輸出功率先增大后減小 D.電壓表的讀數(shù)先增大后減小 9.如圖7甲所示是一火警報(bào)警器的部分電路示意圖,其中R2為半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器,電阻R2隨溫度t變化的圖線如圖乙所示.電流表為值班室的顯示器.a(chǎn)、b之間接報(bào)警器,當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí),顯示器的電流I和報(bào)警器兩端的電壓U的變化情況是 (  )   圖7 A.I變大,U變大 B.I變大,U變小 C.I變小,U變大 D.I變小,U變小 10.在電學(xué)探究實(shí)驗(yàn)課中,某組同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室利用如圖8甲所示的電路圖連接好電路,并

26、用于測(cè)定定值電阻R0,電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r.調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向某一方向移動(dòng)時(shí),一個(gè)同學(xué)記錄了電流表A和電壓表V1的測(cè)量數(shù)據(jù),另一同學(xué)記錄的是電流表A和電壓表V2的測(cè)量數(shù)據(jù).根據(jù)所得數(shù)據(jù)描繪了如圖乙所示的兩條U-I直線.則有 (  )   甲           乙 圖8 A.圖象中的圖線乙是電壓表V1的測(cè)量值所對(duì)應(yīng)的圖線 B.由圖象可以得出電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻分別是E=1.50 V,r=1.0 Ω C.圖象中兩直線的交點(diǎn)表示定值電阻R0上消耗的功率為0.75 W D.圖象中兩直線的交點(diǎn)表示在本電路中該電源的效率達(dá)到最大值

27、復(fù)習(xí)講義 基礎(chǔ)再現(xiàn) 一、 基礎(chǔ)導(dǎo)引 (1)× (2)× (3)√ (4)× 知識(shí)梳理 1.其它形式 電勢(shì)能 2. 3.把其它形式的能轉(zhuǎn)化成電勢(shì)能 4.標(biāo) 二、 基礎(chǔ)導(dǎo)引 AC 知識(shí)梳理 (1)正比 反比 (2) U外+U內(nèi) (3)①減小 增大 ②增大 減小  (4)減小?、匐妱?dòng)勢(shì)E ②短路電流Im?、蹆?nèi)阻r 思考:不變.斜率的絕對(duì)值仍表示電源內(nèi)阻. 課堂探究 例1 A  跟蹤訓(xùn)練1 D  例2 (1)1 A 4 V (2)6 V 2 Ω (3)0.5 A 跟蹤訓(xùn)練2 A  例3 ACD  跟蹤訓(xùn)練3 CD  例4 B  跟蹤訓(xùn)練4 B  分組訓(xùn)練 1.BD  2.AD  3.ACD  4.AD  5.A  6.BCD  7.AD  8.A  課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練 1.C  2.B  3.AC 4.ABD  5.B  6.B  7.A  8.BD  9.D  10.B 

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