第三章专题提升 闭合电路欧姆定律的应用 课件 -2025-2026学年高二上学期物理鲁科版必修第三册

该高中物理单元复习课件聚焦闭合电路欧姆定律的应用，系统整合动态电路分析、功率关系、含容电路计算三大核心内容，通过“导学探究-知识归纳-典例剖析-规律方法-对点演练”的递进式结构，帮助学生构建“局部-整体-局部”的逻辑脉络与知识网络。 其特色在于以科学思维培养为核心，结合物理观念深化，如动态电路分析中通过“并同串反”规律推理与典例演练，培养模型建构与科学推理能力；功率关系探究中强化能量观念，含容电路分析注重问题拆解。“对点演练+随堂检测”的分层设计适配不同学生需求，助力教师精准把握学情，提升复习效率与知识巩固效果。

第3章　恒定电流 专题提升　闭合电路欧姆定律的应用 重难探究·能力素养全提升 探究点一　动态电路分析 导学探究 如图所示的电路,当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,回路的总电流、路端电压如何变化?通过R1、R2和滑动变阻器的电流如何变化,它们两端的电压如何变化? 提示 总电流减小,路端电压增大。R1中电流减小,电压减小;R2中电流增大,电压增大;滑动变阻器中电流减小,电压增大。 知识归纳 动态电路问题的分析方法 1.解决闭合电路动态变化问题,应按照局部→整体→局部的程序进行分析。 2.基本思路:电路结构的变化→R的变化→R总的变化→I总的变化→U内的变 化→U外的变化→ (1)对于固定不变的部分,一般按照欧姆定律直接判断。 (2)对于变化的部分,一般应根据分压或分流间接判断。 (3)涉及滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题,可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端情况去讨论。 典例剖析 【例题1】 电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图所示的电路。当滑动变阻器的滑片由中点滑向b端时,下列说法正确的是(　　) A.电压表和电流表读数都增大 B.电压表和电流表读数都减小 C.电压表读数增大,电流表A1读数减小, A2读数增大 D.电压表读数减小,电流表A1读数增大, A2读数减小 C 解析 由题图可知滑动变阻器的滑片由中点滑向b端时,滑动变阻器连入电路中的阻值R增大,则外电路的总阻值R总增大,干路电流I=,因R总增大,所以I减小,故A1读数减小;路端电压U=E-Ir,因I减小,所以U增大,即电压表的读数增大;R2两端电压U2=E-I(R1+r),因I减小,所以U2增大,由I2=知,I2增大,即电流表A2的读数增大,C正确。 规律方法　动态分析要牢记,“并同串反”无违例。 “并同”,即某一电阻增大时,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;“串反”,即某一电阻增大时,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。 对点演练 1.如图所示,R1阻值恒定,R2为热敏电阻(热敏电阻阻值随温度降低而增大),L为小灯泡,当R2所在位置温度升高时(　　) A.R1两端的电压减小 B.小灯泡的亮度变暗 C.电流表的示数减小 D.通过R2的电流减小 B 解析 当R2所在位置温度升高时,R2阻值减小,总电阻减小,总电流增大,电流表的示数增大,R1两端的电压U1=IR1增大,A、C错误;总电流增大,内电压增大,则路端电压U=E-Ir减小,并联部分的电压减小,所以灯泡L变暗,B正确;通过L的电流减小,而总电流增大,则通过R2的电流增大,D错误。 探究点二　闭合电路中的功率关系 导学探究 如图所示,电源电动势为E,内阻为r,外电路的电阻为R。 试求:(1)电源的总功率;(2)内电路和外电路消耗的电功率;(3)电源的效率。 提示 (1)P总=EI=;(2)P内=,P外=;(3)η=。 知识归纳 1.对闭合电路中的功率的理解 (1)电源的总功率:P总=EI(普遍适用),P总=I2(R+r)(只适用于外电路为纯电阻的电路)。 (2)电源内阻消耗的功率:P内=U内I=I2r。 (3)电源输出功率:P出=U外I(普遍适用)。 (4)三个功率的关系:由能量守恒可知P总=P出+P内。 2.对于纯电阻电路,电源的输出功率随外电阻R的变化规律 (2)电源输出功率随外电阻变化曲线如图所示。 (3)常用结论:①当R=r时,电源的输出功率最大为Pm=; ②当R<r时,输出功率P出随R的增大而增大; ③当R>r时,输出功率P出随R的增大而减小; ④当P出<Pm时,每个输出功率对应两个可能的外电阻R1、R2,且R1R2=r2。 3.电源的效率 所以当R增大时,效率η提高。 (3)当R=r(电源有最大输出功率)时,效率仅为50%,效率并不高。 典例剖析 【例题2】 如图所示电路中,电源内阻r=4 Ω,电阻R1=2 Ω,滑动变阻器R2=4 Ω时,电源内阻的热功率是4 W。则电源输出的最大功率是　　　　。当R2的电功率有最大值时,R2=　　　　。  6.25 W 6 Ω 解析 由题意知P内=I2r=4 W,r=4 Ω,此时回路电流I=1 A。 而外电路总电阻R=R1+R2=6 Ω时,E=I(R+r)=10 V。 电源输出最大功率时,内外电阻相等,即R2'=2 Ω时,r=R1+R2'=4 Ω, 求R2的最大电功率,可将R1看成电源内阻的一部分,此时R2″=r+R1=6 Ω。当R2=6 Ω时,R2的电功率有最大值。 规律方法　(1)定值电阻消耗功率最大时通过的电流最大。 (2)求可变电阻消耗的功率时可将其他电阻等效为电源内阻。 对点演练 2.某充电电池的输出功率P随电流I变化的图像如图所示(纯电阻电路)。 (1)求该电池的电动势E和内阻r。 (2)求该电池的输出功率最大时对应的外电阻R(纯电阻电路)。 (3)由图像可以看出,同一输出功率P可对应两个不同的电流I1、I2,即对应两个不同的外电阻(纯电阻)R1、R2,试确定r、R1、R2三者间的关系。 答案 (1)2 V　0.5 Ω　(2)0.5 Ω　(3)r2=R1R2 探究点三　含容电路的分析与计算 导学探究 如图所示,电阻为R,电源电动势为E,内阻为r,试求:(1)闭合开关后回路中的电流;(2)闭合开关后电容器上的电荷量;(3)断开开关后,流过电阻R的电荷量。 提示 (1)I=(2)q=(3)q= 知识归纳 在直流电路中,当电容器充、放电时,电路里有充、放电电流。一旦电路达到稳定状态,电容器在电路中就相当于一个阻值无限大(只考虑理想电容器不漏电的情况)的元件,电容器处电路可看作是断路,简化电路时可去掉它。 1.电路稳定后,由于电容器所在支路无电流通过,所以在此支路中的电阻上无电压降低,因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压。 2.当电容器和电阻并联后接入电路时,电容器两极间的电压与其并联电阻两端的电压相等。 3.电路的电流、电压变化时,将会引起电容器的充(放)电。如果电容器两端电压升高,电容器将充电;如果电容器两端电压降低,电容器将通过与它连接的电路放电。 典例剖析 【例题3】 如图所示,电源电动势E=10 V,内阻可忽略,R1=4 Ω,R2=6 Ω, C=30 μF,求: (1)S闭合后,电路稳定时通过R1的电流; (2)S原来闭合,然后断开,这个过程中流过R1的总电荷量。 (2)S闭合时,电容器两端电压UC=U2=I·R2=6 V,储存的电荷量Q=C·UC。S断开至达到稳定后电路中电流为零,此时UC'=E,储存的电荷量Q'=C·UC'。很显然电容器上的电荷量增加了ΔQ=Q'-Q=CUC'-CUC=1.2×10-4 C。电容器上电荷量的增加是在S断开以后才产生的,这只有通过R1这条电路实现,所以流过R1的电荷量就是电容器电荷量的增加量。 答案 (1)1 A (2)1.2×10-4 C 规律方法　分析电容器电荷量变化的方法 (1)首先确定电路的连接关系及电容器和哪部分电路并联。 (2)根据欧姆定律求并联部分的电压即为电容器两极板间的电压。 (3)最后根据公式Q=CU或ΔQ=CΔU,求电荷量及其变化量。 对点演练 3.如图所示电路中,电源电动势E=9 V,内阻r=2 Ω,定值电阻R1=6 Ω,R2=10 Ω,R3=6 Ω,电容器的电容C=10 μF。 (1)保持开关S1、S2闭合,求电容器所带的电荷量。 (2)保持开关S1闭合,将开关S2断开,求断开开关S2后流过电阻R2的电荷量。 解析 (1)保持开关S1、S2闭合, 电容器所带的电荷量Q=CUC=10×10-6×3 C=3×10-5 C。 (2)保持开关S1闭合,将开关S2断开后,电路稳定时电容器两端的电压等于电源电动势,此时电容器上的电荷量Q'=CE=10×10-6×9 C=9×10-5 C, 而流过R2的电荷量等于电容器C上电荷量的增加量, QR2=ΔQ=Q'-Q=9×10-5 C-3×10-5 C=6×10-5 C。 答案 (1)3×10-5 C (2)6×10-5 C 学以致用·随堂检测全达标 1 2 3 4 1.光敏电阻是光电传感器中常见的光敏元件,其阻值随所受光照强度的增大而减小。如图所示,R是光敏电阻,R0是定值电阻,电源内阻不能忽略,则当R受到的光照强度增大时, 下列说法一定正确的是(　　) A.电流表示数减小 B.电源效率减小 C.定值电阻R0的电功率减小 D.光敏电阻R的电功率减小 B 1 2 3 4 解析 当R受到的光照强度增大时,R阻值减小,总电阻减小,则总电流变大,即电流表示数变大,根据P=I2R0可知,定值电阻R0的电功率变大,选项A、C错误;电源效率η=,外电阻减小,则电源效率减小,选项B正确;将电阻R0+r看作电源内阻,则当R0+r=R时,光敏电阻R上的功率最大,但因不明确光敏电阻R的阻值与电阻R0+r之间的大小关系,不能判断光敏电阻的功率变化情况,选项D错误。 1 2 3 4 2.(2025贵州黔南开学考试)如图所示,电路中电表均可视为理想电表,闭合开关S后将滑动变阻器滑片向左滑动,下列结论正确的是(　　) A.电流表A的示数减小 B.电阻R消耗的电功率减小 C.电源的输出功率一定减小 D.电压表V1示数增大,电压表V2示数减小 D 1 2 3 4 解析 将滑动变阻器滑片向左滑动,则RP阻值减小,电路总电阻减小,总电流变大,则电流表A的示数变大,电阻R两端的电压UR=IR变大,即电压表V1示数增大,则电阻R消耗的电功率PR=I2R变大;根据U=E-Ir可知,电压表V2示数减小,A、B错误,D正确。当外电阻与电源内阻相等时电源输出功率最大,因外电阻与内阻关系不确定,则不能判断电源输出功率的变化,C错误。 1 2 3 4 3.如图甲所示,电源的电动势为E,内阻为r,R为电阻箱。图乙为电源的输出功率P与电流表示数I的关系图像,电流表为理想电表,其中电流为I1、I2时对应的外电阻分别为R1、R2,电源的效率分别为η1、η2,输出功率均为P0。下列说法正确的是(　　) A.R1<R2 B.I1+I2> C.R1R2=r2 D.η1=η2 C 1 2 3 4 解析 由闭合电路欧姆定律可知I=,由图可知,I1<I2,则R1>R2,A错误; 由闭合电路欧姆定律得U=E-Ir,输出功率为P=UI=EI-I2r, 由图有EI1-r=EI2-r,整理得I1+I2=,B错误; 根据电功率表达式,P0=R1=R2,且由I=, 则有R1=R2,整理得R1R2=r2,C正确; 根据电源的效率可得η=,因I1<I2,因此η1>η2,D错误。 1 2 3 4 4.如图所示,电路中E=3 V,r=0.5 Ω,R0=1.5 Ω。滑动变阻器的最大阻值R=10 Ω。 (1)在滑动变阻器的阻值R为多大时,滑动变阻器上消耗的功率最大?最大为多大? (2)在滑动变阻器的阻值R为多大时,定值电阻R0上消耗的功率最大?最大为多大? 1 2 3 4 解析 (1)此种情况可以把R0等效为电源内阻,这样滑动变阻器上消耗的功率,也就是电源的输出功率 即当R=r+R0=2 Ω时,R消耗功率最大 Pm= W= W。 (2)定值电阻R0上消耗的功率可以表示为P=I2R0,因为R0不变,当电流最大时功率最大,此时对应电路中电阻最小,即当R=0时,R0上消耗的功率最大 Pm'=R0=×1.5 W= W。 答案 (1)2 Ω　 W　(2)0　 W →变化支路。 (1)P出=I2R=R=。 (1)定义:电源的输出功率与电源的总功率之比,即η=。 (2)对于纯电阻电路,电源的效率随外电阻变化规律:η=, I'= A= A, P出=I'2(R1+R2')=×4 W=6.25 W,为最大输出功率。 解析 (1)I1=2 A时,Pm= I2=4 A时,输出功率为零,此时电源被短路,即I2= 解得E=2 V,r=0.5 Ω。 (2)R=r=0.5 Ω。 (3)由题知R1=R2 整理得r2=R1R2。 解析 (1)S闭合后,电路稳定时,R1、R2串联,易求I==1 A。 则电容器两端的电压UC=UR1=R1=×6 V=3 V。 $