11 闭合电路欧姆定律及应用（课件PPT）-【名师导航】2025年高考物理一轮微考点分层突破（通用版）

　闭合电路欧姆定律及应用 第九章　电路及其应用 电能 1.理解电动势的物理意义，并掌握闭合电路的欧姆定律 2.会用闭合电路欧姆定律分析电路的动态变化. 3.会计算涉及电源的电路功率 4.掌握路端电压和电流的关系及电源的U－I图像. 学习目标 2 考点一　闭合电路欧姆定律及应用 考点二　闭合电路的功率及效率问题 考点三　电源的U－I图像 考点四　含容电路的分析 内容索引 3 1.电动势 (1)非静电力所做的功与所移动的电荷量之比叫电动势. (2)物理含义：电动势表示电源把其他形式的能转化成 本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压. 电势能 考点一 闭合电路欧姆定律 2.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 ，跟内、外电路的电阻之和成 ； (2)公式：I＝　　 (只适用于纯电阻电路)； (3)其他表达形式 E＝U外＋U内或E＝U外＋ (适用于 电路). 正比 反比 Ir 任意 1.路端电压与外电阻的关系 关键能力 (2)特殊情况： ①当外电路断路时，I＝0，U＝E. 6 2.动态分析常用方法 (1)程序法：遵循“局部—整体—局部”的思路. ①分析步骤(如图)： ②分析时：串联电路注意分析电压关系，并联电路注意分析电流关系. 7 (2)结论法：“串反并同”，应用条件为电源内阻不为零. ①所谓“串反”，即某一电阻的阻值增大时，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”，即某一电阻的阻值增大时，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. 8 考向1　闭合电路的有关计算 例1　如图所示的电路中，电阻R＝2 Ω.断开S后，电压表的读数为3 V；闭合S后，电压表的读数为2 V，则电源的内阻r为 A.1 Ω 　　B.2 Ω　　 C.3 Ω 　　D.4 Ω √ 当断开S后，电压表的读数等于电源的电动势，即E＝3 V； 当闭合S后，有U＝IR，又由闭合电路欧姆定律可知，I＝ 　　，联立解得r＝1 Ω，A正确，B、C、D错误. 例2　(多选)如图所示，电源电动势E和内阻r一定，R1、R2是定值电阻，R0是光敏电阻(光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小)，L是小灯泡.闭合开关，当照射到R0的光照强度减小时，以下分析 正确的是 A.电流表示数减小 B.电压表示数不变 C.灯泡变亮 D.电源效率增大 √ 考向2　闭合电路的动态分析 √ 当照射到R0的光照强度减小时，R0的阻值增大，回路中的总电阻增大，干路电流减小，即电流表示数减小，A正确； 干路电流减小，由U内＝Ir，可知内电压减小，U＝E－U内，则路端电压增大，即电压表示数增大，B错误； 干路电流减小，即流经R1的电流减小，R1两端电压减小，又知电压表示数增大，故R2两端电压增大，流经R2的电流增大，则流经灯泡的电流减小，灯泡变暗，C错误； 例3　(2024·重庆市育才中学高三测试)某同学按如图电路进行实验，电压表内阻看作无限大，电流表内阻看作零.实验中由于电路发生故障，发现两电压表示数相同了(但不为零)，若这种情况的 发生是由于某一电阻引起的，则可能的故障是 A.RP断路 B.R2断路 C.R1短路 D.R3短路 √ 考向3　电路故障分析 若R3短路，则电压表V2示数为零，两电压表示数不相同； 若RP断路，则电压表V2示数为零，两电压表示数不相同； 若R1短路，则V1测滑动变阻器和R2串联的总电压，V2测R2两端电压，两电压表示数不同； 若R2断路，则两电压表均测R3两端电压，两电压表示数相同且不为零，A、C、D错误，B正确. 例4　如图所示的电路中，电源的电动势为6 V，当开关S闭合后，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分的电压分别为Uab＝6 V，Uad＝0，Ucd＝6 V，由此可断定 A.L1和L2的灯丝都烧断了 B.L1的灯丝烧断了 C.L2的灯丝烧断了 D.滑动变阻器R断路 √ 由Uab＝6 V可知电源完好，灯泡都不亮，说明电路中出现断路故障，由Ucd＝6 V可知，灯泡L1与滑动变阻器R完好，断路故障出现在c、d之间，故灯泡L2的灯丝烧断了，选项C正确. 1.电压表检测：如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联部分短路； 2.电流表检测：当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分析，可以确定故障的位置.在运用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程； 3.欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处断路；当测量值很小或为零时，表示该处短路.在用欧姆表检测时，应断开电源. 电路故障检测方法 方法点拨 1.电源的总功率 (1)任意电路：P总＝ ＝ ＋IU内＝P出＋P内. (2)纯电阻电路：P总＝ ＝ 　　. 2.电源内部消耗的功率 P内＝ ＝IU内＝P总－P出. 3.电源的输出功率 (1)任意电路：P出＝ ＝IE－I2r＝P总－P内. (2)纯电阻电路：P出＝ ＝　 　　 . IE IU外 I2(R＋r) I2r IU I2R 考点二 闭合电路的功率及效率问题 17 4.电源的效率 18 1.纯电阻电路中电源的最大输出功率(如图) 关键能力 2.提高纯电阻电路效率的方法 例5　(多选)某同学将一直流电源的总功率PE、电源内部的发热功率Pr和输出功率PR随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图中的a、b、c所示.以下判断正确的是 A.在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C 　三点，这三点的纵坐标一定满足关系PA＝PB＋PC B.b、c图线的交点与a、b图线的交点的横坐标之比一 　定为1∶2，纵坐标之比一定为1∶4 C.电源的最大输出功率Pm＝9 W D.电源的电动势E＝3 V，内电阻r＝1 Ω √ √ √ 在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，因为直流电源的总功率PE等于输出功率PR和电源内部的发热功率Pr之和，所以这三点的纵坐标一定满足关系PA＝PB＋PC，故A正确； 图线c表示电路的输出功率与电流的关系图线，很显然，最大输出功率小于3 W，故C错误； 例6　如图所示，已知电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，保护电阻R0＝0.5 Ω. (1)当电阻箱R读数为多少时，保护电阻R0消耗的电功率最大，并求这个最大值； 答案　0　8 W (2)当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R消耗的功率PR最大，并求这个最大值； 答案　1.5 Ω　6 W (3)求电源的最大输出功率. 答案　9 W 把含有电源、电阻的部分电路等效为新的“电源”，其“电动势”、“内阻”如下： (1)两点间断路时的电压等效为电动势E′. 等效电源 方法点拨 常见电路等效电源如下： 方法点拨 两类U－I图像的比较   电源的U－I图像 电阻的U－I图像 图像表述的物理量的关系 电源的路端电压与电路电流的关系 电阻两端电压与流过电阻的电流的关系 图线与坐标轴交点 ①与纵轴交点表示电源电动势E ②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 图线的斜率 －r(r为内阻) 表示电阻大小(电阻为纯电阻时) 考点三 电源的U－I图像 30 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 坐标比值 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表示此电阻的阻值大小 31 例7　(多选)如图所示，图甲中M为一电动机，开关S闭合后，当滑动变阻器R的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表V1和V2的读数随电流表A读数的变化情况如图乙所示，已知电流表A读数在0.2 A以下时，电动机没有转动.不考虑电表内阻，以下判断正确的是 A.图线①为V2读数随电流表读数的变化图线 B.电路中电源电动势为3.4 V C.此电路中，电动机的最大输入功率 　是0.9 W D.滑动变阻器的最大阻值为30 Ω √ √ 由题图甲知，电压表V2测量路端电压，电流增大时，内电压增大，路端电压减小，所以图线①为V2的读数随电流表读数的变化图线，故A正确； 当I2＝0.3 A时，U2＝3 V，此时电动机输入功率最大，且P＝U2I2＝3×0.3 W＝0.9 W，故C正确； 35 1.电路简化 把电容器所在的支路稳定时视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上. 2.电容器的电压 (1)电容器所在的支路中没有电流，与之串联的电阻两端无电压，相当于导线. (2)电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压. 考点四 含容电路的分析 3.电容器的电荷量及变化 (1)电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电.若电容器两端电压升高，电容器将充电；若电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电. (2)如果变化前后极板带电的电性相同，通过所连导线的电荷量为|Q1－Q2|. (3)如果变化前后极板带电的电性相反，通过所连导线的电荷量为Q1＋Q2. 例8　阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示电路.开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2.Q1与Q2的比值为 √ S断开时等效电路图如图甲所示. 甲 S闭合时等效电路图如图乙所示. 乙 例9　(多选)如图所示，电源电动势为E，内阻为r.电路中的R2、R3均为总阻值一定的滑动变阻器，R0为定值电阻，R1为光敏电阻(其电阻随光照强度增大而减小).当开关S闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态.有关下列说法中正确的是 A.只逐渐增大R1的光照强度，电阻R0消耗的电功率 　变大，电阻R3中有向上的电流 B.只将滑动变阻器R3的滑动端P2向上端移动时，电源 　消耗的功率变大，电阻R3中有向上的电流 C.只将滑动变阻器R2的滑动端P1向下端移动时，电压表示数变大，带电微粒向 　下运动 D.若断开开关S，带电微粒向下运动 √ √ 只逐渐增大R1的光照强度，R1的阻值减小，外电路总电阻减小，总电流增大，电阻R0消耗的电功率变大，滑动变阻器R2两端的电压 变大，电容器两端的电压增大，电容器下极板的带电荷量变大，所以电阻R3中有向上的电流，故选项A正确； 电路稳定时，电容器所在支路相当于断路，只将滑动变阻器R3的滑动端P2向上端移动时，对电路没有影响，故选项B错误； 只将滑动变阻器R2的滑动端P1向下端移动时，电容器并联部分的电阻变大，所以电容器两端的电压变大，分析可知带电微粒受到向上 的静电力，由E＝ 可知电场强度变大，带电微粒向上运动，故选项C错误； 若断开开关S，电容器处于放电状态，电荷量变小，板间电场强度减小，带电微粒所受的静电力减小，带电微粒向下运动，故选项D正确. (1)纯电阻电路：U＝IR＝·R＝，当R增大时，U增大. ②当外电路短路时，I短＝，U＝0. 路端电压U增大，根据η＝×100%，电源的效率η增大，D正确. (1)任意电路：η＝×100%＝×100%. (2)纯电阻电路：η＝×100%. P出＝UI＝I2R＝R＝＝ 当R＝r时，电源的输出功率最大，为Pm＝. η＝×100%＝×100%＝×100%，R越大，η越高. 当内电阻和外电阻相等时，即为b、c图线的交点处 电源输出的功率最大，此时电流的大小为＝， 输出功率的大小为，a、b图线的交点表示电源的 总功率PE和电源内部的发热功率Pr相等，此时电源短路，所以此时电流的大小为，功率的大小为，所以横坐标之比为1∶2，纵坐标之比为1∶4，故B正确； 当I＝3 A时，PR＝0，说明外电路短路，根据PE＝EI知电源的电动势E＝3 V，内电阻r＝＝1 Ω，故D正确. 保护电阻消耗的电功率为P0＝，因R0和r是常量，而R是变量，故R最小时，P0最大，即R＝0时，P0max＝＝ W＝8 W. 把保护电阻R0看作电源内阻的一部分，当R＝R0＋r，即R＝0.5 Ω＋1 Ω＝1.5 Ω时，电阻箱R消耗的功率最大，PRmax＝＝ W＝6 W. 由P出＝()2R外＝可知，当R外＝r时，P出最大，即R＝r－R0＝0.5 Ω时，P出max＝＝ W＝9 W. (2)两点短路时的电流为等效短路电流I短′，等效内电阻r′＝. 图线①的斜率绝对值等于电源的内阻，为r＝＝ Ω＝2 Ω，当电流I1＝0.1 A时，U1＝3.4 V，则电源的电动势E＝U1＋I1r＝(3.4＋0.1×2) V＝3.6 V，故B错误； 若电流表A示数小于0.2 A，电动 机不转动，电动机的电阻rM＝4 Ω，当I1＝0.1 A时，电路中电流最小，滑动变阻器的电阻为最大值，所以R与R0并联电阻的最大值R并＝－r－rM＝(－2－4) Ω＝30 Ω，则滑动变阻器的最大阻值大于30 Ω，故D错误. A. B. C. D. 电容器两端电压为U1＝×R×＝E； 电容器两端电压为U2＝×R＝E， 由Q＝CU得＝＝，故选项C正确. $$