2019-2020年高考物理一輪復習講義 第2講 閉合電路的歐姆定律.doc

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2019-2020年高考物理一輪復習講義 第2講 閉合電路的歐姆定律 一、電動勢和內阻 1．電源：是通過非靜電力做功把其它形式的能轉化成電能的裝置． 2．電動勢：非靜電力搬運電荷所做的功跟搬運電荷電荷量的比值，E＝，單位：V. 3．電動勢的物理含義：電動勢表示電源把其它形式的能轉化成電能本領的大小，在數值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓． 4．內阻：電源內部也是由導體組成的，也有電阻r，叫做電源的內阻，它是電源的另一個重要參數． 二、閉合電路的歐姆定律 1．閉合電路 (2)內、外電壓的關系：E＝U外＋U內． 2．閉合電路的歐姆定律 (1)內容：閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟內、外電路的電阻之和成反比． (2)公式 (3)路端電壓與外電阻的關系 ①負載R增大―→I減小―→U內減小―→U外增大 外電路斷路時(R＝無窮)，I＝0，U外＝E. ②負載R減小―→I增大―→U內增大―→U外減小． 外電路短路時(R＝0)，I＝，U內＝E. 三、路端電壓跟干路電流的關系 路端電壓跟電流的關系是U＝E－Ir，用圖象表示如圖所示． 此圖象的物理意義是： 1．縱軸截距：圖線與縱軸的交點對應的電壓等于電源的電動勢． 2．斜率：圖線斜率的絕對值在數值上等于電源的內阻，路端電壓U隨干路電流I變化的本質原因是由于電源內阻的存在． 3．外電壓和內電壓：圖中U與U′分別表示電流為I1時的外電壓和內電壓．從圖象可以看出，I增大時，外電壓U減??；內電壓U′增大，但二者之和保持不變． 4．橫軸截距：圖中Im等于短路電流，Im＝. 一段導體兩端的電壓與通過的電流的圖象如圖所示，斜率等于導體的電阻，即R＝. 1．關于電動勢，以下說法中正確的是(　　) A．電源電動勢等于電源正、負極之間的電勢差 B．用電壓表直接測量電源兩極得到的電壓數值，實際上總略小于電源電動勢的準確值 C．電源電動勢總等于內、外電路上的電壓之和，所以它的數值與外電路的組成有關 D．在閉合電路中，當外電阻變大時，路端電壓增大，電源的電動勢也增大 解析：　電動勢是電源本身的屬性，是由電源本身決定的，與外電路的組成及變化無關，故C、D錯誤．由閉合電路的歐姆定律得E＝U＋Ir.用電壓表直接測量電源兩極時，雖然電壓表的電阻很大，但電路中也有電流，內電路中也有電壓降落，電壓表直接測量電源兩極得到的電壓數值應略小于電動勢，B正確，A錯誤． 答案：　B 2．鉛蓄電池的電動勢為2 V，這表示(　　) A．電路中每通過1 C電荷量，電源把2 J的化學能轉變?yōu)殡娔? B．無論接不接入外電路，蓄電池兩極間的電壓都為2 V C．蓄電池在1 s內將2 J的化學能轉變?yōu)殡娔? D．蓄電池將化學能轉變?yōu)殡娔艿谋绢I比一節(jié)干電池(電動勢為1.5 V)的大 解析：　根據電動勢的定義和表達式E＝，非靜電力移動1 C電荷量所做的功W＝qE＝12 J＝2 J，由功能關系可知有2 J的化學能轉變?yōu)殡娔?，A正確；C錯．在沒接入外電路時，蓄電池兩極間的電壓等于電動勢，但若接入外電路后，兩極間的電壓將小于電動勢，所以選項B錯誤．電動勢是描述電源把其他形式能轉化為電能本領大小的物理量，E蓄電池＝2 V>E干電池＝1.5 V，故D正確． 答案：　AD 3．如圖所示電路中，電源電動勢E＝9 V、內阻r＝3 Ω，R＝15 Ω.下列說法中正確的是(　　) A．當S斷開時，UAC＝9 V B．當S閉合時，UAC＝9 V C．當S閉合時，UAB＝7.5 V，UBC＝0 D．當S斷開時，UAB＝0，UBC＝0 答案：　AC 4.電路如圖所示，已知電池組的總內阻r＝1 Ω，外電路電阻R＝5 Ω，電壓表的示數U＝2.5 V，則電池組的電動勢E應等于(　　) A．2.0 V　　　B．2.5 V C．3.0 V D．3.5 V 解析：　E＝(2.5＋12.5/5) V＝3.0 V，A、B、D錯誤，C正確． 答案：　C 5.在如圖所示的閉合電路中，當滑片P向右移動時，兩電表讀數的變化是(　　) A.變大，變大 B.變小，變大 C.變大，變小 D.變小，變小 解析：　當滑片向右移動時，R變大，根據閉合電路歐姆定律：電路中的電流I＝變小，即電流表讀數變小；電壓表讀數U＝E－I(R0＋r)變大，B正確． 答案：　B 2011年7月6日18時45分，山東省棗莊防備煤礦有限公司井下255米處一臺空氣壓縮機著火，初步核查造成事故區(qū)域36名礦工被困．井內裝有火警報警器，如圖是其部分電路示意圖．其中R2為用半導體熱敏材料(其阻值隨溫度的升高而迅速減小)制成的傳感器，電流表A為值班室的顯示器，B為值班室報警電鈴．當傳感器R2所在處出現火情時，電流表A顯示的電流I、報警電鈴兩端的電壓U的變化情況是(　　) A．I變大，U變大　　　　　　 B．I變小，U變小 C．I變小，U變大 D．I變大，U變小 解析：　當傳感器R2所在處出現火情時，R2的阻值減小，電路的總電阻減小，根據閉合電路歐姆定律可知干路上電流變大，由U＝E－I總(r＋R1)可得并聯(lián)電路兩端的電壓減小，對電流表I＝可以判斷其示數變小，選項A、D錯誤；通過電鈴的電流I2＝I總－I，因干路中電流增大，而I減小，所以I2增大，根據U電鈴＝I2R電鈴可知電鈴兩端電壓變大，選項B錯誤、C正確． 答案：　C 電路動態(tài)變化分析的方法 (1)明確局部電路變化時所引起的局部電路電阻的變化． (2)根據局部電阻的變化，確定電路的外電阻R總如何變化． (3)根據閉合電路歐姆定律I總＝，確定電路的總電流如何變化． (4)由U內＝I總r確定電源的內電壓如何變化． (5)由U外＝E－U內確定路端電壓如何變化． (6)由部分電路歐姆定律確定干路上某定值電阻兩端的電壓如何變化． (7)確定支路兩端的電壓以及通過各支路的電流如何變化． 1－1：(改編題)如圖所示，電源電動勢為E，內電阻為r，當滑動變阻器的滑片P處于左端時，三盞燈L1、L2、L3均發(fā)光良好．在滑片P從左端逐漸向右移動過程中，下列說法中正確的是(　　) A．小燈泡L1、L2變暗，L3變亮 B．小燈泡L3變暗，L1、L2變亮 C．電壓表V1、V2示數均變大 D．電壓表V1、V2示數之和變大 解析：　本題考查了直流電路動態(tài)問題的分析．滑片P向右滑動過程中，滑動變阻器電阻變大，根據“并同串反”的規(guī)律可知，燈泡L1變暗、L3變亮、L2變暗，A正確；電壓表V1示數變大、V2示數變小，而兩表示數之和等于路端電壓，變大，D正確． 答案：　AD 1．電源的總功率 (1)任意電路：P總＝EI＝U外I＋U內I＝P出＋P內． (2)純電阻電路：P總＝I2(R＋r)＝. 2．電源內部消耗的功率：P內＝I2r＝U內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 (2)純電阻電路：P出＝I2R＝＝. (3)當R＝r時，電源的輸出功率最大為Pm＝. (4)P出與R的關系如圖所示． 如圖所示，電路中E＝3 V，r＝0.5 Ω，R0＝1.5 Ω，變阻器的最大阻值R＝10 Ω. (1)在變阻器的阻值R為多大時，變阻器上消耗的功率最大？ (2)在變阻器的阻值R為多大時，定值電阻R0上消耗的功率最大？ 解析：　(1)此種情況可以把R0歸入電源內電阻，這樣變阻器上消耗的功率，也就是電源的輸出功率，即當R＝r＋R0＝2 Ω時，R消耗功率最大為： Pm＝＝ W＝ W； (2)定值電阻R0上消耗的功率可以表達為：P＝I2R0，因為R0不變，當電流最大時功率最大，此時應有電路中電阻最小，即當R＝0時R0上消耗的功率最大： P′m＝R0＝1.5 W＝ W. 解答此類型問題的關鍵點 (1)當R＝r時電源的輸出功率最大． (2)對定值電阻的功率由P＝I2R來討論． (3)對可變電阻的功率可以將定值電阻R0和電源看成一個整體→成為等效電源． 易錯警示：　在解答第二問時，有些同學又會用第一問的方法來求解，把R歸為內阻，調節(jié)R使內阻R＋r＝R0，這樣使用是錯誤的．在研究電阻R上消耗的最大功率時，應注意區(qū)分“可變與定值”這兩種情況，兩種情況中求解的思路和方法是不相同的． 2－1：(xx上海單科)直流電路如圖所示，在滑動變阻器的滑片P向右移動時，電源的(　　) A．總功率一定減小 B．效率一定增大 C．內部損耗功率一定減小 D．輸出功率一定先增大后減小 解析：　滑片P向右移動時外電路電阻R外增大，由閉合電路歐姆定律知總電流減小，由P總＝EI可得P總減小，故選項A正確．根據η＝＝可知選項B正確．由P損＝I2r可知，選項C正確．由P輸－R外圖象，因不知道R外的初始值與r的關系，所以無法判斷P輸的變化情況，選項D錯誤． 答案：　ABC 路端電壓與電流的關系圖象 (1)由U＝E－Ir可得電源的U－I關系圖象，如圖中實線所示．縱截距為電動勢E；圖象的斜率的絕對值為電源的內電阻r. (2)直線上任何一點A與原點O的連線(圖中虛線所示)的斜率表示對應的外電阻R；圖線上每一點的橫、縱坐標的乘積為電源的輸出功率，如圖中PA＝UAIA. 如圖所示，甲、乙為兩個獨立電源的路端電壓U與通過它們的電流I的關系圖象，下列說法中正確的是(　　) A．路端電壓都為U0時，它們的外電阻相等 B．電流都是I0時，兩電源的內電壓相等 C．電源甲的電動勢大于電源乙的電動勢 D．電源甲的內阻小于電源乙的內阻 解析：　電源路端電壓U隨電流I變化的圖象中，縱軸截距表示I＝0時，電源電動勢為E；圖象的斜率的絕對值||＝r(內電阻)，故可知E甲>E乙，r甲>r乙；如果在U－I圖象中再畫一條某一電阻兩端的電壓隨電流變化的關系圖象(如圖中虛線OP所示)，交點(I0，U0)即表示把該電阻接入圖示電源組成的閉合電路中的電流和路端電壓，所以可知，路端電壓都為U0時，它們的外電阻相等． 答案：　AC 3－1：(xx浙江溫州五校聯(lián)考)在如圖所示的U－I圖象中，直線Ⅰ為某一電源的路端電壓與電流的關系圖線，直線Ⅱ為某一電阻R的伏安特性曲線．用該電源直接與電阻R相連組成閉合電路，由圖象可知(　　) A．電源的電動勢為3 V，內阻為0.5 Ω B．電阻R的阻值為1 Ω C電源的輸出功率為2 W D．電源的效率為66.7% 解析：　由直線Ⅰ知E＝3 V，r＝0.5 Ω，A正確；由直線Ⅱ知，R＝1 Ω，B正確；兩直線交點的坐標值的乘積表示電源的輸出功率，P出＝IU＝4 W，C錯；電源效率η＝100%＝66.7%，D正確． 答案：　ABD 在如圖所示的電路內，水平放置的平行板電容器中有一帶電液滴正好處于靜止狀態(tài)，現將滑動變阻器的滑片P向左移動，則(　　) A．電容器中的電場強度將增大 B．電容器上的電荷量將減少 C．電容器的電容將減小 D．液滴將向上運動 解析：　若將滑片向左移動，則R總增大，干路電流減小，R2兩端電壓減小，因電容器與R2并聯(lián)，所以電容器兩端電壓減小，電荷量減少，電場強度減小，液滴將向下運動，故B正確，A、D錯誤；由C＝可知，電容器的電容不變，C錯誤． 答案：　B 1.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，但電容器兩端可能出現電勢差． 2．電壓變化帶來的電容器的變化： 電路中電流、電壓的變化可能會引起電容器的充、放電．若電容器兩端電壓升高，電容器將充電；若電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電，可由ΔQ＝CΔU計算電容器上電荷量的變化． 3．含電容器電路的動力學問題的處理方法： 含電容器電路如果和力學知識相結合一般是分析電容器內電場強度的變化，進而分析帶電粒子在電容器內的運動狀態(tài)．常涉及牛頓第二定律，動能定理等知識． 4－1：在如圖所示的電路中，燈泡L的電阻大于電源的內阻r，閉合電鍵S，將滑動變阻器的滑片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．電流表讀數變小，電壓表讀數變大 C．電容器C上電荷量增加 D．電容器C上電荷量減少 解析：　當滑動變阻器的滑片P向左移動一段距離后，滑動變阻器接入電路的電阻變大，所以電路的總電阻變大，此時電流表的示數變小，燈泡變暗，A錯誤；路端電壓增大，電壓表讀數變大，B正確；電容器上的電荷量增加，C正確D錯誤． 答案：　BC 1．程序法：基本思路是“部分→整體→部分”即R局→R總→I總→U內→U外→ 2．“串反并同”結論法 (1)所謂“串反”，即某一電阻增大時，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，反之則增大． (2)所謂“并同”，即某一電阻增大時，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，反之則減?。? 即：←R↑→ 3．極限法：因變阻器滑片滑動引起電路變化的問題，可將變阻器的滑片分別滑至兩個極端，讓電阻最大或電阻為零去討論． 4．特殊值法：對于某些特殊電路問題，可以采取代入特殊值去判定，從而得出結論． (xx海南高考)如圖，E為內阻不能忽略的電池，R1、R2、R3為定值電阻，S0、S為開關，與分別為電壓表和電流表．初始時S0與S均閉合，現將S斷開，則(　　) A.的讀數變大，的讀數變小 B.的讀數變大，的讀數變大 C.的讀數變小，的讀數變小 D.的讀數變小，的讀數變大 解析：　解法一　當S斷開時，外電阻變大，總電流I變小，路端電壓U外變大，所以電壓表的示數變大；總電流變小，電阻R1上的電壓U1減小，而路端電壓變大，則電阻R3上的電壓變大，所以電流表的示數變大．所以B項正確． 解法二　S斷開，相當于電阻變大，電流表和電壓表都和S所在支路并聯(lián)，根據“串反并同”，、示數都變大，故B正確． 答案：　B 1.如圖所示是某電源的路端電壓與電流的關系圖象，下面結論正確的是(　　) A．電源的電動勢為6.0 V B．電源的內阻為12 Ω C電源的短路電流為0.5 A D．電流為0.3 A時的外電阻是18 Ω 解析：　由U－I圖象縱軸的截距表示電源的電動勢可知電源的電動勢為6.0 V，A正確；圖象斜率的絕對值表示電源的內阻，即：r＝||＝2 Ω，B錯誤；電源的短路電流為3 A，C錯誤；由閉合電路歐姆定律可得：電流為0.3 A時的外電阻是18 Ω，D正確． 答案：　AD 2．(xx北京理綜)如圖所示電路，電源內阻不可忽略．開關S閉合后，在變阻器R0的滑動端向下滑動的過程中(　　) A．電壓表與電流表的示數都減小 B．電壓表與電流表的示數都增大 C．電壓表的示數增大，電流表的示數減小 D．電壓表的示數減小，電流表的示數增大 解析：　R0的滑動端向下滑動時，R0的阻值減小，整個電路總電阻減小，由閉合電路歐姆定律I＝知，電路中總電流I變大，電源的內電壓Ir增大，則外電壓U＝E－Ir減小，電壓表示數減?。娮鑂1兩端的電壓U1＝IR1增大，故電阻R2與R0并聯(lián)部分的電壓U2＝U－U1減小，經過電阻R2的電流I2＝減小，電流表示數減?。蔬x項A正確． 答案：　A 3．(xx湖北模擬)“神舟九號”飛船于2012年6月16日發(fā)射成功．它是中國航天計劃中的一艘載人宇宙飛船，是神舟號系列飛船之一．“神舟飛船”上的太陽能電池是依靠光伏效應設計的單晶硅太陽能電池．在正常照射下，太陽能電池的光電轉換效率可達24%.單片單晶硅太陽能電池可產生0.6 V的電動勢，可獲得0.1 A的電流，則每秒照射到這種太陽能電池上的太陽光的能量是(　　) A．0.24 J　　　　B．0.25 J C．0.26 J D．0.28 J 解析：　根據W＝UIt可得，每秒單片單晶硅太陽能電池產生的能量為W＝0.60.11 J＝0.06 J，設太陽每秒照射到該電池上的能量為Q，則由能量守恒定律得Q24%＝W，所以Q＝0.25 J，故答案為B. 答案：　B 4．在如圖所示的電路中，燈泡L的電阻大于電源的內阻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．電流表讀數變小，電壓表讀數變大 解析：　滑動變阻器滑片P向左移動，接入電路的電阻增大，故電路總電阻增大，通過電源的總電流變小，路端電壓變大，D項正確；由于電路中電流減小，由燈泡的功率P＝I2R可知燈泡消耗的功率減小，燈泡亮度變暗，A項錯；電路中電流減小，電源內電壓及燈泡兩端電壓減小，由E＝Ur＋UR＋UL可知，滑動變阻器兩端電壓增大，電容器與滑動變阻器并聯(lián)，故電容器兩端電壓增大，由Q＝CU可知，電容器帶電荷量增大，C項錯；當外電路電阻與電源內阻相等時，電源輸出功率最大，由題意不能確定二者關系，故B項錯． 答案：　D 5．如圖所示，用甲、乙、丙三個電動勢E相同而內電阻r不同的電源，分別給定值電阻R供電．已知甲、乙、丙三個電源內阻的大小關系為r甲>r乙>r丙，且r乙＝R，則對比將R先后接在這三個電源上的情況，下列說法中正確的是(　　) A．接在乙電源上時，電源輸出功率最大 B．接在丙電源上時，電源熱功率最大 C．接在甲電源上時，電源功率最大 D．接在丙電源上時，電源效率最高 解析：　根據閉合電路歐姆定律，干路電流即通過R的電流I＝，電阻R消耗的功率P外＝I2R＝，即為電源輸出功率，由于E、R一定，故接內阻r小的電源時通過電阻R的電流I較大，消耗的功率P外也較大，故A錯；電源熱功率P熱＝I2r，可將電路等效為我們熟悉的輸出功率問題，即將R看做電源內阻，電源電動勢相同，而把電源內阻看做外電路的電阻，電源輸出功率看做是電源的熱功率，當內外電阻相同時輸出功率最大，故接在乙電源上時，電源的熱功率最大，B錯；電源功率P總＝EI，當r越小P總越大，即丙電源的電源功率最大，C錯；電源效率η＝100%＝100%＝100%，r丙最小，I丙最大，丙電源效率最高，D對． 答案：　D 6．在如圖所示的電路中，R1、R2、R3均為可變電阻．當開關S閉合后，兩平行金屬板M、N中有一帶電液滴正好處于靜止狀態(tài)．為使帶電液滴向上加速運動，可采取的措施是(　　) A．增大R1 B．減小R2 C．減小R3 D．增大M、N間距 解析：　由圖可知R2、R3串聯(lián)后接在電源兩端，電容器穩(wěn)定后獲得的電壓UC＝E與R1無關，所以只有B項能使UC變大． 答案：　B