第十章 第2讲　闭合电路的欧姆定律 课件 -2027届高考物理一轮专题复习

该高中物理高考复习课件聚焦“闭合电路的欧姆定律”专题，覆盖电动势与内阻关系、动态电路分析、电源功率与效率、含容电路及U-I图像应用等核心考点，对接高考评价体系，通过2025年江苏、北京等地模拟题分析动态电路和功率效率的高频考点权重，归纳选择、计算等常考题型，构建系统备考框架。 课件亮点在于“真题情境+方法建模+素养提升”策略，如用“串反并同”结论解析热敏电阻动态变化（科学思维），推导R=r时输出功率最大模型（物理观念）。设“易错提醒”和“模型探究”，帮助学生掌握动态分析程序法、含容电路处理等技巧，教师可据此精准教学，助力学生高效冲刺高考。

第2讲 闭合电路的欧姆定律 【学习目标】 1.掌握闭合电路欧姆定律的核心内容,理解电动势、内阻、路端电压的关系,建立电源输出功率与效率的分析框架。 2.能综合运用闭合电路欧姆定律和串并联规律,分析动态电路问题,培养逻辑推理和电路建模能力。 3.认识闭合电路在生活和科技中的应用,树立安全用电意识,关注能源效率与可持续发展。 知识构建 基础转化 1.(2025·河南洛阳期末)额温枪通过传感器检测人体向外辐射的红外线能量的强弱,快速准确且无接触地测量体温。某种额温枪以2节串联的干电池为电源(每节干电池电动势为1.5 V),工作电流为5 mA,当该额温枪正常工作时 (　　) A.电路中每通过0.01 C电荷,每节电池把0.015 J化学能转化为电能 B.电池组两极间的电压为3 V C.电源的输出功率为15 mW D.电池组的电动势不再是3 V A 2.(多选)某型号酒精测试仪工作原理如图所示,传感器电阻R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小,电源的电动势为E、内阻为r,电路中的电表均为理想电表,且R0=r,当一名酒驾驾驶员对着测试仪吹气时( 　　) A.电流表的示数减小 B.电压表的示数减小 C.电源对外输出功率增大 D.电压表示数与电流表示数之比不变 BC 考点一 闭合电路欧姆定律及应用 1.总电阻变化的几种情况 (1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时,电路的总电阻一定增大(或 减小)。 (2)若开关的通、断使串联的用电器增多时,电路的总电阻增大;若开关的通、断使并联的支路增多时,电路的总电阻减小。 (3)在如图甲所示分压电路中,滑动变阻器可视为由两段电阻构成,其中一段R并与用电器并联,另一段R串与并联部分串联。A、B两端的总电阻与R串的变化趋势一致。 (4)在一个定值电阻R和一个可变电阻R0组成的如图乙所示的电路中,两支路电阻越趋于相等,图乙中电路电阻越大,两支路电阻相等时,图乙中电路电阻最大。 2.直流电路动态分析常用方法 (1)程序法:遵循“局部—整体—局部”的思路。 (2)结论法:“串反并同”。 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。 (3)极限法:因滑动变阻器的滑片滑动引起电路变化的问题,可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端,让电阻最大或电阻为零,然后再讨论有关问题。 (4)特殊值法:对有些复杂难以直接判断的问题,可采用特殊值代入帮助分析。 [例1] 【闭合电路欧姆定律的应用】 (多选)(2025·江苏苏州模拟)如图所示的电路中,当开关S接a点时,标有“5 V,2.5 W”的小灯泡L正常发光,当开关S接b点时,通过电阻R的电流为1 A。这时电阻R两端的电压为4 V。则(　 　) A.电阻R的阻值为0.25 Ω B.电源的电动势为5 V C.电源的电动势为6 V D.电源的内阻为2 Ω CD [例2] 【闭合电路的动态分析】 (2025·江苏模拟)一温控装置的部分电路如图所示,R1、R2和R3为定值电阻,热敏电阻Rt的阻值随温度升高而减小。则环境温度升高时(　　) A.电压表示数增大 B.电源功率减小 D 【解析】 当环境温度升高时,热敏电阻的阻值Rt减小,则外电路的总阻值R减小,根据闭合电路的欧姆定律可知,干路电流增大,把定值电阻R1等效成电源内阻,则电路内电压Ur=I(R1+r)增大,故外电路的电压减小,电压表示数减小,故A错误;根据功率P=IE,结合上述分析可知,当温度升高时,热敏电阻的阻值Rt减小,干路电流I增大,故电源的功率增大,故B错误; 正确识别“串反并同”结论中的“串”“并”联 结论里的串联和并联不是通常意义上的串并联,而是广义串联和并联,在混联状态下,从电源出发,凡是能和变阻器连成一个回路的,都与之是串联,凡不能连成回路的,都与之是并联。 反思总结 [例3] 【含容电路的分析】 (2025·石家庄期中)如图所示的电路中,电源电动势E=6 V,内阻r未知,电阻R1=3 Ω,R2=6 Ω,电容器的电容C=10.0 μF。开始时,开关S1闭合,S2断开,电路稳定时理想电流表A的示数为1.5 A。 (1)求电源内阻r; 【答案】 (1)1 Ω 【解析】 (1)开关S1闭合,S2断开, 外电路只有R1,此时I1=1.5 A,由闭合电路欧姆定律可得E=I1(R1+r), 代入数据解得r=1 Ω。 (2)合上S2,求待电路稳定后电流表的示数大小; 【答案】 (2)2 A　 (3)合上S2,待电路稳定后再断开S1,求之后流过R1的总电荷量。(结果保留两位小数) 【答案】 (3)2.67×10-5 C 含电容器电路的处理方法 (1)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,求电荷量时再在相应位置补上。 (2)含电容器电路的处理方法:电路稳定后,与电容器串联的支路的电阻相当于导线,电容器两极板间的电压等于与之并联的电阻两端的电压。 方法点拨 考点二 闭合电路的功率和效率 (1)纯电阻电路中,外电阻R越大,电源的输出功率P出越大吗?试推导电源输出功率P出与外电阻R的关系。 由P出与外电阻R的关系图像可知: ②当R>r时,随着R的增大输出功率越来越小。 ③当R<r时,随着R的增大输出功率越来越大。 模理探真·深度学习 (2)纯电阻电路中外电阻R越大,电源效率越高吗?试推导电源效率η与外电阻R的关系。 1.电源的功率及效率 2.纯电阻电路中电源的输出功率P出与外电阻R的关系 (2)关系图像。 ①根据如图所示图像可知:随着外电阻的增大,输出功率先增大后减小,即: a.当R<r时:R↑→P出↑; b.当R>r时:R↑→P出↓。 ③P出<Pm时,每个输出功率对应两个不同的外电阻R1和R2,且满足R1R2=r2,因此需要注意题目可能出现多解的情况。 3.提高纯电阻电路效率的方法 [例4] 【闭合电路的功率图像问题】 (多选)(2025·北京海淀期末)小明同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标系上,如图中的a、b、c所示,以下判断正确的是 (　 　) A.直线a表示电源的总功率PE-I图线 B.曲线b表示电源的输出功率PR-I图线 C.电源的电动势E=8 V,内阻r=4 Ω D.电源的最大输出功率Pm=2 W ABD [例5] 【闭合电路的最大功率和效率问题】 (2025·山东泰安开学考试)如图所示,已知电源的电动势为E=10 V,内阻r=2 Ω,定值电阻R1=0.5 Ω,滑动变阻器的最大阻值为5 Ω。 (1)当滑动变阻器的阻值为多大时,电阻R1消耗的功率最大?最大为多少? 【答案】 (1)0　8 W (2)当滑动变阻器的阻值为多大时,滑动变阻器消耗的功率最大?最大为多少? 【答案】 (2)2.5 Ω　10 W (3)当滑动变阻器的阻值为多大时,电源的输出功率最大?最大为多少? 【答案】 (3)1.5 Ω　12.5 W (4)当滑动变阻器的阻值为多大时,电源的效率最高?最高为多少? 【答案】 (4)5 Ω　73.3% (1)易错提醒。 “内、外电阻相等时,功率最大”的结论,适用于电源输出功率最大值或阻值变化电阻功率最大值的求解,对于一个定值电阻来说,电流最大,其消耗的功率最大。 (2)等效电源。 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′。 反思总结 反思总结 考点三 两种U-I图像的比较与应用 电源的U-I图像与电阻的U-I图像比较 图线斜率 的绝对值 电源内阻r 电阻大小(电阻为纯电阻) 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 一点对应的 U、I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 [例6] 【两种U-I图像的比较】 (多选)(2025·甘肃兰州模拟)图甲为某电源的U-I图线,图乙为某小灯泡的U-I图线的一部分,则(　 　) A.电源的内阻为7.5 Ω B.当小灯泡两端的电压为2.5 V时,它的电阻约为10 Ω C.把电源和小灯泡组成闭合回路,小灯泡两端的电压约为1.3 V D.把电源和小灯泡组成闭合回路,小灯泡的功率约为0.3 W AC 两U-I图线的交点即小灯泡的电压、电流,根据图像读数U=1.3 V,I=0.36 A,所以小灯泡的功率为P=UI= 1.3×0.36 W=0.47 W,故C正确,D错误。 反思总结 (2)在同一坐标系中画出电源的U-I图像与电阻的U-I图像,两图像的交点表示电阻的实际工作点,即交点的纵坐标表示实际工作电压,横坐标表示实际工作电流,乘积表示实际功率。 [例7] 【两种U-I图像的应用】 (多选)(2025·浙江杭州期末)如图甲所示的电路中,R1是可变电阻,R2=4.5 Ω,电压表和电流表都是理想电表。实验时调节R1的阻值,得到各组电压表和电流表数据,用这些数据在坐标纸上描点,拟合,作出的U-I图像如图乙中AB所示,则下列说法正确的是(　 　) A.电源的电动势等于3 V B.电源内阻r=0.5 Ω C.R1=R2时,电源具有最大的输出功率 D.R1=5 Ω时,R1消耗的功率最大 BD 【解析】 根据闭合电路的欧姆定律U=E-I(R2+r),由题图中数据可知2= E-0.1(R2+r),1=E-0.3(R2+r),可得电源的电动势E=2.5 V,电源内阻r=0.5 Ω,A错误,B正确;当电源内阻等于外电阻时电源输出功率最大,当外电阻越接近电源内阻时电源输出功率越大,则当R1=0时,电源具有最大的输出功率,C错误;将R2等效为电源的内阻,则当R1=R2+r=5 Ω时,R1消耗的功率最大,D正确。 感谢观看 【答案】 非静电力　电荷量　　正比　反比　　增大　E　 短路电流　电动势　电源内阻 【解析】 当开关S接b点时,电阻R的阻值为R==4 Ω,故A错误;当开关S接a点时,小灯泡L正常发光,故通过的电流为I1==0.5 A,根据闭合电路欧姆定律E=U1+I1r,E=U2+I2r,联立解得E=6 V,r=2 Ω,B错误,C、D正确。 C.两电表示数的比值增大 D.两电表示数变化量绝对值的比值||不变 根据电路特点可知,两表的示数之比恰好为Rt与R3串联的总阻值,当温度升高时,Rt的阻值减小,故两电表示数的比值减小,故C错误;将电压表和R2根据电路特点及闭合电路的欧姆定律可得U=E-(I++)(R1+r),整理可得U=E-I,所以两电表示数变化量绝对值的比值||=,故D正确。 【解析】(2)合上S2,外电路中R1与R2并联, 则由闭合电路欧姆定律可得E=I2(+r), 代入数据解得I2=2 A。 【解析】(3)电容器两极板间电压UC=E-I2r, 代入数据解得UC=4 V, 电容器的带电量Q=CUC, 代入数据解得Q=4×10-5 C, 再断开S1,电容器通过R1与R2放电,放电电流与电阻成反比, 因此通过R1的电荷量为Q1=Q,代入数据解得Q1=2.67×10-5 C。 提示:在纯电阻电路中,电源的输出功率P出=I2R==,作出P出-R图像,如图甲所示。 ①当R=r时,电源的输出功率最大,为Pm=。 提示:电源效率η====,故外电路电阻越大,电源效率越高,其η-R 图像如图乙所示。 电源 总功率 任意电路:P总=EI=P出+P内 纯电阻电路:P总=I2(R+r)= 电源内部 消耗的功率 P内=I2r=P总-P出 电源的 输出功率 任意电路:P出=UI=P总-P内 纯电阻电路:P出=I2R= 电源的 效率 任意电路:η=×100%=×100% 纯电阻电路:η=×100% (1)表达式:P出=I2R==。 ②当R=r时,输出功率最大,为Pm=。 η=×100%=×100%=×100%,R越大,η越高。 【解析】 电源消耗总功率的计算公式PE=EI∝I,所以可知PE-I图线为直线a,故A正确;电源的输出功率PR=EI-I2r,可知PR-I图线应为开口向下的曲线,所以曲线b表示电源的输出功率PR-I图线,故B正确;由图线b可知,当I=2 A时,PR=0,说明此时外电路短路,此时有E== V=4 V,r== Ω=2 Ω,故C错误;电源的输出功率PR=EI-I2r,由曲线b可知,当I=1 A时,电源的输出功率最大,代入公式可得Pm=4×1 W-12×2 W=2 W,故D正确。 【解析】 (1)电阻R1是定值电阻,消耗的功率P1=I2R1=()2R1, 当滑动变阻器的阻值R2=0时,电阻R1消耗的功率最大, 此时消耗的电功率为P1max=R1=8 W。 【解析】 (2)滑动变阻器消耗的功率为P2=I2R2=()2R2=, 可知当R2=R1+r=2.5 Ω时,滑动变阻器消耗的功率最大, 最大功率为P2max==10 W。 【解析】 (3)电源的输出功率为 P出=I2(R1+R2)=()2(R1+R2)=, 可知当R1+R2=r,即R2=r-R1=1.5 Ω时, 电源的输出功率最大,最大功率为P出max==12.5 W。 【解析】 (4)由电源的效率η=×100%=×100%=×100%, 可知R1+R2越大时,η越高,当R2=5 Ω时,η最高,为η=×100%=73.3%。 ②两点间短路时的电流为等效短路电流I短′,等效内电阻r′=。常见电路等效电源如下: 项目 电源U-I图像 电阻U-I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 截距 与纵轴交点表示电源电动势E,与横轴交点表示电源短路电流(注意坐标起点是否从0开始) 过坐标原点,表示电流为零时电阻两端的电压为零 【解析】 题图甲图像与纵轴的交点表示电动势,图像斜率的绝对值表示内阻,可知电动势E=4.0 V,内阻r= Ω=7.5 Ω,故A正确;由题图乙可知当小灯泡两端的电压为2.5 V时,电流为0.5 A,则R==5 Ω,故B错误;把电源和小灯泡组成闭合回路,在题图乙中作该电源对应的U-I图像,如图所示, (1)当电源的U-I图像坐标起点不为0时,I轴截距仍然是短路时的电流(U轴起点为0,I轴起点不为0),U轴截距仍然是电动势大小(I轴起点为0,U轴起点不为0),但要注意在计算内阻时,不能直接用U截距除以I截距,而是要用求斜率 大小。 $