第10章 恒定电流 第2节 闭合电路的欧姆定律——2027届高三物理一轮复习课件

该高中物理高考复习课件聚焦“闭合电路的欧姆定律”专题，覆盖闭合电路欧姆定律及应用、功率与效率、电源U-I图像、含容电路分析四大核心考点。依据高考评价体系，梳理电动势、路端电压关系等必备知识，通过真题统计明确动态分析、功率计算等高频考点权重，归纳计算题、图像题等常考题型，构建系统备考框架。 课件亮点在于“考点拆解+真题精析+素养融合”策略，如动态分析采用“程序法”与“串反并同”结论法培养科学思维，电源图像对比两类U-I图像提升物理观念。以例3电路故障分析为例，通过故障检测方法训练科学探究能力，帮助学生掌握解题技巧，教师可据此精准把握学情，助力高考高效冲刺。

第10章 恒定电流 第2节 闭合电路的欧姆定律 1 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 电源的图像 考点四 含容电路的分析 2 考点一 闭合电路欧姆定律及应用 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 4 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： （只适用于纯电阻电路）； （3）其他表达形式 或 ___（适用于______电路）。 正比 反比 任意 5 3.路端电压与外电阻的关系 （1）纯电阻电路：<m></m>，当<m></m>增大时，<m></m>增大。 （2）特殊情况： ①当外电路断路时，<m></m>，<m></m>。 ②当外电路短路时，<m></m>，<m></m>。 6 4.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 5.电路故障检测方法 （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。 9 【视角1】　闭合电路的有关计算 例1 将两个阻值分别为12 Ω和20 Ω的定值电阻连入电路中，当开关S从位置1切换到位置2时，发现电流表示数变为原来的1.5倍。则( ) A A.R1 = 20 Ω，r = 4 Ω B.R2 = 12 Ω，E = 24 V C.R1 = 12 Ω，r = 2 Ω D.R2 = 20 Ω，E = 12 V 10 [解析] 当开关S从位置1切换到位置2时，发现电流表示数变为原来的1.5倍，则R1 = 20 Ω，R2 = 12 Ω，根据E = I(R1+r)，E = 1.5I(R2+r)得r = 4 Ω，电源电动势无法得出，故A正确。 11 【视角2】　闭合电路的动态分析 例2 如图所示，电源电动势为E、内阻为r，R1、R2为定值电阻，电表均为理想电表。闭合开关S，将滑动变阻器R3的滑片从左向右移动的过程中，电流表A1、A2、电压表V2示数变化量的绝对值分别为ΔI1、ΔI2、ΔU2，下列说法正确的是( ) C A.电压表V1示数增大 B.电流表A2示数增大 C. = R1+r D.ΔI1<ΔI2 12 [解析] 滑片从左向右移动的过程中，R3的有效阻值增大，则外电路总电阻R外增大，根据闭合电路欧姆定律有I = ，可知干路中的总电流I减小，即电流表A2示数减小；根据U1 = IR1，可知电压表V1示数减小，故AB错误；根据闭合电路欧姆定律有U2 = E−I，可得 = R1+r，故C正确；根据闭合电路欧姆定律有U2 = E−I，因干路中的电流I减小，故U2增大；根据，可知流过R2的电流增大；根据I = I1+，因干路中的总电流I减小，故I1减小，则ΔI1>ΔI2，故D错误。 13 【视角3】　电路故障分析 例3 如图所示电路中，由于某处出现了故障，导致电路中的A、B两灯变亮，C、D两灯变暗，故障的原因可能是( ) D A.R1短路 B.R2断路 C.R2短路 D.R3短路 [解析] A灯在干路上，A灯变亮，说明电路中总电流变大，由闭合电路欧姆定律可知电路的外电阻减小，这就说明电路中只会出现短路而不会出现断路，选项B错误。因为短路部分的电阻变小，分压作用减小，与其并联的用电器两端的电压减小，C、D两灯变暗，A、B两灯变亮，这说明发生短路的电阻与C、D两灯是并联的，而与A、B两灯是串联的。观察电路中电阻的连接形式，只有R3短路符合条件，故选项A、C错误，D正确。 14 考点二 闭合电路的功率及效率问题 15 1.电源的总功率 （1）任意电路：_________ 。 （2）纯电阻电路：__________ 。 2.电源内部消耗的功率 ____ 。 16 3.电源的输出功率 （1）任意电路：____ 。 （2）纯电阻电路：_____ 。 4.电源的效率 （1）任意电路： 。 （2）纯电阻电路： 。 17 5.纯电阻电路中电源的最大输出功率（如图） 当时，电源的输出功率最大，为 。 6.提高纯电阻电路效率的方法 ，越大， 越高。 18 7.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<m></m>。 （2）两点短路时的电流为等效短路电流<m></m>，等效内电阻<m></m>。 常见电路等效电源如下： 19 【视角1】　电路功率、效率的动态分析 例1 (多选)如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，L为小灯泡，R为滑动变阻器，V为理想电压表。现闭合开关S，将滑动变阻器R的滑动触头P从a端向b端滑动。已知小灯泡电阻和电源内阻相等，则下列说法中正确的是( ) BC A.电压表示数先变小后变大 B.小灯泡L先变暗后又变亮 C.电源的输出功率先变小后变大 D.电源的效率先减小后增大 20 [解析] 由电路结构可知，滑动变阻器R的滑动触头P两边的电阻并联，则当P从a端向b端滑动时，电路的总电阻先变大后变小，则干路电流先变小后变大，故小灯泡L先变暗后又变亮，选项B正确；由U = E−Ir可知路端电压先变大后变小，即电压表的示数先变大后变小，选项A错误；因为小灯泡电阻和电源内阻相等，电路的总电阻先变大后变小，结合电源输出功率随外电路电阻变化图像可知，当内、外电阻相等时电源输出功率最大，则电源的输出功率先变小后变大，选项C正确；电源的效率η = ×100% = ×100% = ×100%，外电路总电阻越大，电源的效率越高，故电源的效率先增大后减小，选项D错误。 21 【视角2】　等效电源法分析电路功率 例2 如图所示电路中，电源电动势E = 8 V，内阻r = 1 Ω，定值电阻R1 = 9 Ω，R2 = 10 Ω，R3 = 5 Ω；滑动变阻器R4的取值范围为0~15 Ω。闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，使R4取不同的阻值接入电路，则下列说法正确的是( ) C A.R4 = 0时，定值电阻R1消耗的功率最大，为2 W B.R4 = 5 Ω时，电源内阻消耗的功率最小，为0.5 W C.R4 = 10 Ω时，R4消耗的功率最大，为0.4 W D.R4 = 15 Ω时，电源的效率最高，为90% 22 [解析] R4 = 0时，外电阻最小，总电流最大，则定值电阻R1消耗的功率最大，此时并联部分的总阻值为R23 = Ω，由闭合电路欧姆定律得干路电流为I = = 0.6 A，则定值电阻R1消耗的功率为P1 = I2R1 = 3.24 W，故A错误；当电源内阻消耗的功率最小时，由P内 = I2r，知此时电路中的总电流最小，对应的外电阻最大，故当R4 = 5 Ω时，总的外电阻并未达最大值，故B错误；为求滑动变阻器R4消耗的最大功率，可对原电路进行如下图所示的等效变换。 23 易知，等效电源的等效电动势E' = 4 V，等效内阻r' = 10 Ω，故当R4 = r' = 10 Ω时，R4消耗的功率最大，且为Pmax = = 0.4 W，故C正确；当R4 = 15 Ω 时，总的外电阻最大。由于电源效率为η = ×100% = ×100% = ×100%，显然，当总的外电阻R最大时，η取最大值，当R4 = 15 Ω时，总的外电阻为R' = +R1 = Ω，此时η最大，且为η = ×100% = 94%，故D错误。 24 考点三 电源的 图像 25 两类<m></m>图像的比较 电源的 图像 电阻的 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 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 为内阻 表示电阻大小（电阻为纯电 阻时） 26 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 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 当电源与电阻直接相连，在同一坐标系中画出电源的图像与电阻的 图 像，则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。 续表 27 【视角1】　电源的U−I图像+线性电阻的U−I图像 例1 (多选)某一电源的路端电压与电流的关系和电阻R1、R2两端的电压与电流的关系如图所示。用此电源和电阻R1、R2组成电路，R1、R2可以同时接入电路，也可以单独接入电路。下列说法正确的是( ) AC A.将R1、R2串联后接到电源两端时，电源的效率为75% B.将R1、R2并联后接到电源两端时，电源效率为80% C.为使电源输出功率最大，可将R1单独接到电源两端 D.为使电源输出功率最大，可将R2单独接到电源两端 28 [解析] 根据题图可知，电源的电动势为E = 3 V，内阻r = Ω = 0.5 Ω，根据R = 知，两定值电阻的阻值分别为R1 = 0.5 Ω，R2 = 1 Ω。将R1、R2串联后接到电源两端时，电源的效率为η = ×100% = 75%，故A正确；外电阻越大，电源的效率越高，因为R1、R2并联后的电阻小于将它们串联后的电阻，可知，将R1、R2并联后接到电源两端时，电源的效率小于75%，故B错误；当外电阻等于电源的内阻时，电源的输出功率最大，据此可知将R1单独接到电源两端时，电源输出功率最大，故C正确，D错误。 29 【视角2】　电源的U−I图像+非线性电阻的U−I图像 例2 在如图所示的U−I图像中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图线，曲线Ⅱ为某一小灯泡L的伏安特性曲线，曲线Ⅱ与直线Ⅰ的交点坐标为(1.5，0.75)，该点的切线与横轴的交点坐标为(1.0，0)，用该电源直接与小灯泡L连接成闭合电路，由图像可知( ) D A.电源电动势为2.0 V B.电源内阻为0.5 Ω C.小灯泡L接入电源时的电阻为1.5 Ω D.小灯泡L实际消耗的电功率为1.125 W 30 [解析] 根据题意，由闭合电路欧姆定律有U = E−Ir，代入题中数据解得E = 3.0 V，r = 1.5 Ω，故A、B错误；根据题意可知，当用该电源直接与小灯泡L连接成闭合电路时，灯泡L两端的电压为0.75 V，流过灯泡的电流为1.5 A，由欧姆定律可得，小灯泡L接入电源时的电阻为RL = = 0.5 Ω，小灯泡L实际消耗的电功率为P = UI = 1.125 W，故C错误，D正确。 31 考点四 含容电路的分析 32 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。 33 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<m></m>。 （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<m></m>。 34 【视角1】　含容电路结构分析 例1 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( ) C A. B. C. D. 35 [解析] S断开时等效电路图如图甲所示。 电容器两端电压为U1 = ×R×E；S闭合时等效电路图如图乙所示。电容器两端电压为U2 = ×R = E，由Q = CU得，故选项C正确。 36 【视角2】　含容电路+电桥式 例2 (2023·海南卷)如图所示电路，已知电源电动势为E，内阻不计，电容器电容为C，闭合开关S，待电路稳定后，电容器上电荷量为( ) C A.CE　 B.CE C.CE D.CE [解析] 电路稳定后，由于电源内阻不计，若取电源负极为零电势点，则电容器上极板电势为，下极板电势为，极板间电势差U = ，由Q = CU，可知C正确。 37 【视角3】　含容电路+理想二极管 例3 (多选)如图所示，D为理想二极管，开关S1、S2均闭合且电路稳定时，一带电微粒静止于平行金属板M、N正中央，下列操作中，带电微粒始终处于静止状态的是( ) BCD A.滑片P1向a端移动 B.滑片P1向b端移动 C.滑片P2向d端移动 D.断开开关S1 38 [解析] 平行板电容器与R1并联，两者电压相同，但有二极管的存在，电容器只能在电压变大时充电，不能在电压减小时放电；带电微粒静止，处于平衡状态，带电微粒受到的重力与电场力大小相等，电场力方向竖直向上。滑片P1向a端移动，滑动变阻器接入电路的阻值变大，电路总电阻变大，由闭合电路的欧姆定律I = 得知电路总电流变小，由E = U外+Ir得知电容器两端电压增大，由E = 得知电场强度增大，此时电场力大于重力，带电微粒向上运动，故A错误；滑片P1向b端移动，滑动变阻器接入电路的阻值变小，电路总电阻变小，由闭合电路的欧姆定律I = 得 39 知电路总电流变大，由E = U外+Ir得知电容器两端电压减小，但有二极管的存在，电容只能在电压变大时充电，不能在电压减小时放电，故电容两端电势差不变，由E = 得知电场强度不变，此时电场力仍等于重力，带电微粒仍处于静止，故B正确；滑片P2向d端移动，滑动变阻器R2与电容器串联，则滑动变阻器相当于导线，因此不影响电路变化，因此带电微粒仍能够平衡，故C正确；断开开关S1时，R1与R2与电容器形成闭合回路，即电容器充当电源作用，但由于二极管的单向导电性，阻碍电容器放电，由E = 得知电场强度不变，此时电场力仍等于重力，带电微粒处于平衡状态，故D正确。 40 $