2026届高考物理一轮复习课件：焦耳定律、闭合电路欧姆定律

焦耳定律、闭合电路欧姆定律 1 一、电功、电功率及焦耳定律 1.电功 (1) 定义：导体中的恒定电场对自由电荷的________做的功. (2) 公式： ____(适用于任何电路). (3) 电流做功的实质：______转化成其他形式的能的过程. 静电力 电能 2 2.电功率 (1) 定义：单位时间内电流所做的功，表示电流做功的______. (2) 公式： ____(适用于任何电路). 快慢 3 3.焦耳定律 (1) 内容：电流通过导体产生的热量跟______________成正比，跟______ _______及__________成正比. (2) 公式： _____(适用于任何电路). 电流的二次方 导体的电阻 通电时间 4 二、闭合电路欧姆定律和闭合电路中的功率 1.闭合电路的欧姆定律 (1)内容：闭合电路的电流跟______________成正比，跟_______________ _______成反比. (2)公式： . (3)意义：描述了包含电源在内的全电路中，电流与电动势以及电路总电 阻之间的关系.它适用于________电路. 电源的电动势 内、外电路的电阻之和 纯电阻 5 2.闭合电路中的功率和效率 电源总功率 任意电路: 纯电阻电路: 电源内部消耗的功率 电源的输出功率 任意电路: 纯电阻电路: 6 电源的效率 任意电路: 纯电阻电路: 续表 【辨别明理】 1. 适用于所有电路.( ) × 2.及 适用于任何电路.( ) √ 3.非纯电阻电路中， .( ) √ 4.电动势就等于电源两极间的电压.( ) × 5.闭合电路中外电阻越大，路端电压就越小.( ) × 6.外电阻越大，电源的输出功率就越大.( ) × 7.电源的输出功率越大，电源的效率就越高.( ) × 8 考点一 电功、电功率及焦耳定律 1.电功和电热、电功率和热功率的区别与联系 意义 公式 联系 电功 电流在一段电 路中所做的功 对纯电阻电路，电功等于电热， 即 ；对非纯 电阻电路，电功大于电热，即 电热 电流通过导体 产生的热量 9 意义 公式 联系 电功率 单位时间内电 流所做的功 对纯电阻电路，电功率等于热功 率，即 ；对 非纯电阻电路，电功率大于热功 率，即 热功率 单位时间内导 体产生的热量 续表 10 2.常见的纯电阻用电器：电阻、电炉子、白炽灯等.常见的非纯电阻用电器： 电风扇、电动机、电解槽等. 特别说明：电动机因故障或其他原因不转动时，相当于一个纯电阻元件. 11 例1 [2024·海南卷] 虚接是常见的电路故障，如图所示， 电热器与电热器并联.电路中的 处由于某种原因形 成了虚接，造成了该处接触电阻在 之间不 稳定变化，可等效为电阻，已知 两端电压 ，与的电阻 ，求： (1) 间电阻 的变化范围； [答案] 考向一 纯电阻电路的电功与电动率计算 12 [解析] 根据电路可知当时,间电阻 的阻值最 小，为 当 时，间电阻 的阻值最大，为 故间电阻 的变化范围为 13 例1 [2024·海南卷] 虚接是常见的电路故障， 如图所示，电热器与电热器 并联.电路中的 处由于某种原因形成了虚接，造成了该处接 触电阻在 之间不稳定变化，可等效 为电阻，已知两端电压， 与 的电阻 ，求： (2) 当 ，电热器 消耗的功率(保留3位有效数字) [答案] 14 [解析] 当 ，通过电热器 的电流 为 此时电热器 消耗的功率为 解得 15 考向二 非纯电阻电路的电功和电功率计算 例2 [2024·云南昆明模拟] 一款儿童电动 汽车的部分参数如图所示，则下列说法 正确的是( ) A.电源规格中的单位 是能量的单位 B.电机的输出功率小于 C.电机线圈的电阻为 D.行驶过程中电机突发故障，被卡住无法转动，此时通过电机的电流为 √ 16 [解析] 单位 对应电流与时间的乘积， 是电荷量的单位，故A错误；电机的输 入功率 ，可 知电机的输出功率一定小于 ，故B正确；电机是非纯电阻元件，只知 道电机的额定电压与额定电流，不能由欧姆定律求出电机线圈的电阻，故 C错误；知道电机的额定电压，不知道电机线圈的电阻，所以若电机突发 故障，被卡住无法转动，则不能求出通过电机的电流，只能判断出此时通 过电机的电流大于电机正常工作时的电流，即大于 ，故D错误. 17 [归纳总结] 非纯电阻电路的分析方法 (1)抓住两个关键量：确定电动机的电压和电流 是解决所有问题的关键. 若能求出、，就能确定电动机的电功率，根据电流 和电动 机线圈的电阻可求出热功率，最后求出输出功率 . 18 (2)坚持“躲着”求解、 ：首先，对其他纯电阻电路部分、电源的内电 路部分等，利用欧姆定律进行分析计算，确定相应的电压或电流；然后， 利用闭合电路的电压关系、电流关系间接确定非纯电阻电路部分的工作电 压和电流. (3)应用能量守恒定律分析：要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能 量守恒定律，利用“电功电热 其他能量”寻找等量关系求解. 19 考点二 闭合电路欧姆定律、闭合电路中的功率和效率问题 考向一 闭合电路欧姆定律的理解 例3 [2024·湖南长沙模拟] 如图所示的电路中，电 阻 ，电路中的电压表内阻非常大.断开 后， 电压表的读数为；闭合 后，电压表的读数为 ，则电源的内阻 为( ) A. B. C. D. √ [解析] 开关断开时，有，开关 闭合时，有，其中 ，解得 ，故A正确. 20 考向二 闭合电路的功率和电源效率问题 1.<m></m>与外电阻<m></m>的关系(如图所示) 21 (1)当时,电源的输出功率最大,为 . (2)当时,随着 的增大,输出功率越来越小. (3)当时,随着 的增大,输出功率越来越大. (4)当时,每个输出功率对应两个外电阻和,且 . 22 2.提高纯电阻电路电源效率的方法是增大外电阻. 23 例4 [2024·河南郑州模拟] 如图甲所示的电路，其中电源电动势 ， 内阻 ，定值电阻 ，已知滑动变阻器消耗的功率 与其接 入电路的阻值 的关系如图乙所示.下列说法中正确的是( ) A.图乙中滑动变阻器的最大功率 B.图乙中 ， C.滑动变阻器消耗的功率最大时， 定值电阻 消耗的功率也最大 D.调整滑动变阻器的阻值，可以使电源的输出电流达到 √ 24 [解析] 由闭合电路欧姆定律的推论可知，当电路外电阻等于电源内阻 时，电源输出功率最大，最大值为 ，把定值电阻看成电源内阻的 一部分，则滑动变阻器消耗的功率即为新“电源”的输出功率，由题图乙可 知，当 时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功 率为，A错误； 25 滑动变阻器的阻值为 时与阻值为时消耗的功率相等，有 ，解得 ，B正确；当滑动变阻 器的阻值为0时，电路中电流最大，最大值为 ，此 时定值电阻消耗的功率最大，但滑动变阻器消耗的功率 不是最大，所以 调整滑动变阻器的阻值，不可能 使电源的输出电流达到 ，C、D错误. 变式1 (多选)对某品牌最新款新能源汽车内的直流蓄电池进行测试，如图 甲所示.测试过程中系统输出的图像如图乙所示，其中 为直流电源 的输出功率、 为总电流，下列说法正确的是( ) A.该蓄电池的电动势为 B.该蓄电池的内阻为 C.该蓄电池的最大输出功率为 D.该蓄电池的短路电流为 √ √ 27 [解析] 根据题意可知，直流电源的输出功率 ，变形可得 ，结合题图可得， ，故B错误，A正确； 根据，可知，当 时有最大 的输出功率，最大输出功率 ，故C正确；该蓄电池的最 大电流即为短路电流，短路电流 ，故D错误. 28 [技法点拨] 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 . (2)两点短路时的电流为等效短路电流，等效内阻 . 29 常见电路等效电源如下： 30 考点三 电路的动态分析 1.动态电路的特点 断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻增大或减小，导致电路中 电压、电流、功率等的变化. 31 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(如图所示)<m></m> 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. 32 (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. 33 考向一 一般的电路动态分析 例5 如图所示电路，电源内阻不可忽略.开关 闭 合后，在滑动变阻器 的滑片向下滑动的过程中 ( ) A.电压表与电流表的示数都减小 B.电压表与电流表的示数都增大 C.电压表的示数增大，电流表的示数减小 D.电压表的示数减小，电流表的示数增大 √ 34 [解析] 当滑片下移时，滑动变阻器接入电路的电 阻减小，则外电路总电阻减小，电路中总电流增 大，电源的内电压增大，由闭合电路欧姆定律可 知，电路的路端电压减小，即电压表示数减小； 由欧姆定律可知， 上的分压增大，而路端电压 减小，故两端的电压减小，通过 的电流减小， 即电流表示数减小，A正确. 35 例6 (多选)[2024·湖南长沙模拟] 如图所示，电 源电动势为，内阻不计，、、 为阻值相 同的定值电阻， 为滑动变阻器，电表均为理 想电表.现将的滑片向右滑动，电压表、 的示数改变量的绝对值分别为、 ，电流 A.电流表A的示数变大 B. C.变大 D. 不变 表A的示数改变量的绝对值为 ，下列说法正确的是( ) √ √ 36 [解析] 滑动变阻器滑片向右滑动，接入回路中 的滑动变阻器的阻值变大，电路总电阻变大， 根据闭合电路的欧姆定律可知，干路电流减小， 而电流表接在干路，则电流表示数减小，故A错 误；设，可知与 并联，则其等效电阻 ，而 ，由此可知 ，大小不变，而由于 电源内阻不计，则根据电路图可得，则可知 ， 大小不变，由此也可得 ，故B、D正确，C错误. 37 考向二 含容电路的处理 1.含容电路的简化：不分析电容器的充、放电过程时，把电容器所处的支 路视为断路，简化电路时可以去掉此支路，求电荷量时再在相应位置补上. 2.电路稳定时电容器的处理方法：电路稳定后，与电容器串联的电路中没 有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻不起降低电压的作用，与电容 器串联的电阻视为等势体.电容器的电压等于与之并联的电阻两端的电压. 38 3.电容器所带电荷量的变化的计算：如果变化前后极板带电的电性相同， 那么通过所连导线的电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量之差；如果 变化前后极板带电的电性相反，那么通过所连导线的电荷量等于初、末状 态电容器所带电荷量之和. 39 例7 [2024·湖北武汉模拟] 如图所示，电源内阻不可忽略且电源电动势和 内阻保持不变.当滑动变阻器的滑片向下滑动时，关于电灯 的亮度及电容 器所带电荷量 的变化判断正确的是( ) A.变暗，增大 B.变暗，减小 C.变亮，增大 D.变亮， 减小 √ 40 [解析] 当滑动变阻器的滑片向下滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减 小，电路的总电阻减小，干路电流变大，内电压变大，路端电压变小，即 灯泡两端的电压变小，所以灯泡变暗；因为干路电流变大，则流过电阻 的电流变大，故电阻 两端的电压变大，由于路端电压变小，则滑动变阻 器两端的电压减小，即电容器两端的电压减小，根据公式 可得电容 器所带电荷量减小,故选B. 41 例8 (多选)在如图所示的电路中，电源电动势为，内阻为 ，D为理想二极管 (具有单向导通作用)，为定值电阻， 为电容器，电压表和电流表均为理想 电表，、 均断开，则下列说法正确的是( ) A.仅闭合 ，将滑动变阻器的滑片向右移，电压表、电流表示数均变大 B.仅闭合 ，将滑动变阻器的滑片向右移，电容器的带电荷量不变 C.先闭合，将滑动变阻器的滑片向右移，再闭合 ， 电容器有放电现象 D.同时闭合、 ，将滑动变阻器的滑片向右移， 定值电阻 两端的电压增大 考向三 含二极管电路动态分析 √ √ 42 [解析] 仅闭合，当滑动变阻器的滑片向右移时， 接 入电路的有效阻值减小，故电路中总电阻减小，总电流 增大，路端电压减小，即电压表示数减小，电流表示数 增大，因电容器与二极管串联，二极管不能反向导通， 电容器不能放电，故电容器的带电荷量不变，故A错误，B正确； 先闭合 ，将滑动变阻器的滑片向右移，再闭合，电容器与 形成闭合 回路，电容器两端电压减小，故电容器所带的电荷量减小，电容器对外 放电，故C正确；同时闭合、，二极管与 并联，而二极管具有 单向导通作用，故此时 被短接，故D错误. 43 考向四 电路故障检测 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.电阻表检测: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.在用电阻表检测时,应断开电源. 44 例9 如图所示的电路中，电源的电动势为 ，当开 关闭合后，灯泡和 都不亮，用电压表测得各部 分的电压分别为，， ， 则下列判断可能正确的是( ) A.和 的灯丝都烧断了 B. 的灯丝烧断了 C. 的灯丝烧断了 D.滑动变阻器 断路 √ 45 [解析] 由 可知电源完好，灯泡都不亮，说 明电路中出现断路故障，由， 可 知，灯泡与滑动变阻器 完好，断路故障出现在 、之间，故可能是灯泡 断路，选项C正确. 46 考点四 电源与电阻的 图线 两类<m></m>图像的比较 电源的 图像 电阻的 图像 图形 __________________________________________________________ __________________________________________________________ 物理意义 电源的路端电压随电路中 电流的变化关系 电阻两端的电压随电阻中 电流的变化关系 47 电源的 图像 电阻的 图像 截距 ①纵截距表示电源电动势 ②横截距表示电源短路电流 过坐标原点,表示电流为 零时电阻两端的电压为零 续表 48 电源的 图像 电阻的 图像 图线上每一点坐标 的乘积 表示电源的输出功率 表示电阻消耗的功率 图线上每一点纵横 坐标的比值 表示外电阻的大小,不同 点对应的外电阻大小不同 表示电阻的大小,每一点 对应的比值均等大 斜率的绝对值 电源内阻 电阻大小 续表 49 例10 (多选)[2024·湖北咸宁模拟] 图甲是某实验小组的同学通过实验作出的电源的路端电压与电流 的关系图像，图乙是该实验小组的同学通过实验作出的小灯泡的 图像.下列说法中正确的是( ) A.电源E的电动势约为 B.电源的内阻约为 C.电源的路端电压为时， 电源效率约为 D.将小灯泡接在电源两端组成 闭合回路，此时小灯泡消耗的功率约为 √ √ 50 [解析] 由闭合电路欧姆定律得 ，结合电 源的 图像可知，图像的纵截距表示电源电动 势，斜率表示电源内阻，可得 ， ，故A正确，B错误； 当电源的路端电压 时，电源的效率为 ，故C错误；在小灯泡的 图像上 作出电源的 图像，如图所示，两图像的交点即为工作点，则灯泡的 实际功率为 ，故D正确. 51 [技法点拨] 利用两种图像解题的基本方法 利用电源的图像和电阻的图像解题，无论电阻的 图像是线 性还是非线性，解决此类问题的基本方法是图解法，即把电源和电阻的 图线画在同一坐标系中，图线的交点即电阻的“工作点”，电阻的电 压和电流可求，其他的量也可求. 52 变式2 [2024·山东济南模拟] 电源的效率定义为外电路电阻消耗的功率与 电源的总功率之比.直线、和分别是电源、电源和电阻的 图 线.将这个电阻分别接到、 两电源上，那么( ) A.电源、的电动势一样大， 的内阻较大 B.接到电源 上，电路中的电流较小 C.接到电源 上，电源的输出功率较大 D.接到电源 上，电源的效率较高 √ 53 [解析] 在电源的 图线中，纵截距表示电动势，斜率 的绝对值表示内阻，由题图可知，电源、 的电动势一 样大， 的内阻较大，A正确；当电源与电阻直接相连时， 电源和电阻的 图线的交点表示该电阻的工作状态，其横坐标表示电路中的电流，故接到电源 上，电路中的电流较大，B错误；由可知，电源和电阻的 图线的交点的横、纵坐标乘积 (矩形面积)表示电源的输出功率，如图所示，可知 接到电源 上，电源的输出功率较大，电源的效率可表示为，当接到电源 上时，路端电压 较大，电源的效率较高，C、D错误. 54 电功、电功率及焦耳定律 1.如图甲所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图乙所示.在充 电开始后的一段时间内，充电宝的输出电压、输出电流 可认为是恒定 不变的，设手机电池的内阻为，则时间 内( ) A.充电宝输出的电功率为 B.充电宝产生的热功率为 C.手机电池产生的焦耳热为 D.手机电池储存的化学能为 √ 55 [解析] 充电宝的输出电压为、输出电流为 ，所以充电宝输出的电功率 为，A错误；手机电池充电电流为 ，所以手机电池产生的热功率 为 ，而充电宝的热功率应为充电宝的总功率减去输出功率，根据 题目信息无法求解，B错误；由于手机电池是非纯电阻，所以不能用 计算手机电池产生的焦耳热，手机电池产生的焦耳热为 ，C错误；充 电宝输出的电能一部分转化为手机电池的化 学能，一部分转化为手机电池的内能，故根 据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能 ，故D正确. 56 2.[2022·江苏卷] 如图所示，电路中灯泡均正常发光，阻值分别为 ， ， ，，电源电动势 ，内阻不计，四 个灯泡中消耗功率最大的是( ) A. B. C. D. √ 57 [解析] 由电路图可知与串联后与并联， 再与 串联，并联电路部分的等效电阻为 ,由闭合电路欧姆定律可知，干 路电流即经过的电流为 ,并联部分各支路的电流大 小与电阻成反比，则 , ,四个灯泡的实 际功率分别为，， ， ,故四个灯泡中消耗功率最大的是 ,故选A. 58 闭合电路欧姆定律、闭合电路中的功率和效率问题 3.如图甲所示， 为电阻箱，A为理想电流表，电源的电动势为，内阻为 .图乙为电源的输出功率与电流表示数的关系图像，其中功率 分别对应电流、和外电路电阻、 .下列关系式中正确的是( ) A. B. C. D. √ 59 [解析] 由闭合电路欧姆定律得 ，输出功率为 ， 故有，整理得 ，故A错误，B正确；根据 电功率表达式得，且， ，联立可得 ，故C、D错误. 60 4.(多选)某同学将一直流电源的总功率、电源内部的发热功率 和输出 功率随电流变化的图线画在了同一坐标系中，如图中的、、 所示. 以下判断正确的是( ) A.在、、三条图线上分别取横坐标相同的、、 三点，这三点的纵坐标一定满足 B.、图线的交点与、 图线的交点的横坐标之比 一定为，纵坐标之比一定为 C.电源的最大输出功率 D.电源的电动势，内阻 √ √ √ 61 [解析] 在、、三条图线上分别取横坐标相同的 、 、三点，因为直流电源的总功率等于输出功率 和电源内部的发热功率 之和，所以这三点的纵坐标一 定满足，故A正确；图线 表示电路的输出 功率与电流的关系图线，由题图可知，最大输出功率小于 ，故C错误； 当外电阻和电源内阻相等时，电源的输出功率最大，此时的电流即为、 图线的交点处的电流，电流的大小为，输出功率的大小为 ， 62 、图线的交点表示电源的总功率 和电源内部的发热 功率相等，此时电源短路，电流的大小为 ，功率的 大小为，所以、图线的交点与、 图线的交点的横 坐标之比为，纵坐标之比为 ，故B正确；当时，， 说明外电路短路，根据 知电源的电动势，内阻 ， 故D正确. 电路的动态分析 5.(多选)如图所示，电路中定值电阻阻值 大于电源内 阻阻值.闭合开关 ,将滑动变阻器滑片向下滑动，理 想电压表、、 示数变化量的绝对值分别为 、、 ，理想电流表A示数变化量的绝对值 为 ，则( ) A.A的示数增大 B. 的示数增大 C.与的比值大于 D.大于 √ √ √ 64 [解析] 先去掉电表，将电路简化，此电路中定值电 阻与滑动变阻器串联接在电源两端，再看电表测量情 况，电压表测量的是两端的电压，电压表 测量 的是路端电压，电压表 测量的是滑动变阻器两端的 电压.将滑片向下滑动，滑动变阻器连入电路中的电阻减小，由 知，电流表A的示数增大，A正确；电压表测量的是路端 电压， 减小，B错误；，则有， 与的比值等于 ，即大于，C正确；，， 又知，故大于 ，D正确. 65 A.质点将向下运动，理想电流表中有从 流向 的瞬间电流 B. C.电源的输出功率减小 D.电源的效率变大 6.如图所示，电路中定值电阻的阻值大于电源内阻的阻值，开关 闭合， 平行板电容器中带电质点 处于静止状态.现将滑动变阻器滑片向下滑动， 理想电压表、、的示数变化量的绝对值分别为、、 ，理 想电流表的示数变化量的绝对值为 ，下列说法正确的是( ) √ 66 [解析] 将理想电流表看作导线，将理想电压表 看作断路，可以看出此电路由滑动变阻器与定 值电阻串联后接在电源两端，电容器两端电压 与滑动变阻器两端电压相等，电压表 测量定 值电阻两端的电压，电压表测量路端电压，电压表 测量滑动变阻器两 端的电压，电流表测量电路中的电流，电流表 测量电容器充放电的 电路.现将滑动变阻器滑片向下滑动，则滑动变阻器接入电路的阻值减小， 根据串联分压原理可知，滑动变阻器两端的电压减小，即电容器两端的电 压减小，则电容器放电，理想电流表 中有从流向 的瞬间电流，故A错误； 67 设滑动变阻器接入电路的阻值为 ，根据闭合 电路欧姆定律可知 ， ，，则 ， ，，由于电路中定值电阻 的阻 值大于电源内阻的阻值，所以 ， 故 正确；电源的输出功率 ，当 时，电源的输出功率最大，因为当一定大于，所以随着 当 减小，电源的输出功率增大，故C错误； 电源的效率 ，滑动变阻器滑片向下滑动， 则 减小，电源的效率变小，故D错误. 电源与电阻的 图线 7.在如图甲所示的电路中，为定值电阻，为滑动变阻器，闭合开关 ， 将滑动变阻器的滑片 从最右端滑到最左端，两个电压表(内阻极大)的示 数随电路中电流变化的完整过程图线如图乙所示.以下说法正确的是( ) A.定值电阻的阻值为 B.电源的电动势是 C.电源的内阻为 D.图线是电压表 的示数随电流变化的图线 √ 70 [解析] 当滑片左移时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，则电路中总电 阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，电路中电流增大，则 两端的电压增 大，两端的电压减小，故题图乙中的图线表示电压表 的示数随电流 的变化，图线表示电压表 的示数随电流的变化，故D错误；由题图乙 可知，定值电阻 ， 故A正确； 71 由题图乙可知，当只有接入电路时，电路中电流为，外电路电压 为 ，由闭合电路欧姆定律可得 ，当滑动变阻器全部 接入电路时，电路中电流为，外电路电压为 ，由闭合 电路欧姆定律可得，解得 ， ，故B、C 错误. 72 $$