微专题六 闭合电路的欧姆定律的应用 学案-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理学案聚焦闭合电路欧姆定律的应用，核心涵盖动态分析、功率与效率计算及含电容器电路问题。通过梳理局部与整体电阻变化的关系，从静态电路过渡到动态分析，搭建从部分电路到闭合电路的学习支架。 资料以程序法和“并同串反”结论法为核心，结合典例解析与分层达标练习，助力学生构建电路模型，提升科学推理能力。注重物理观念的深化与科学思维的培养，习题设计联系实际，有效巩固知识，提升课堂效率。

微专题六 闭合电路的欧姆定律的应用 学案 学习目标： 1.掌握闭合电路动态分析的思路和方法。 2.掌握闭合电路有关功率和效率的计算问题。 3.掌握含电容器电路问题的分析思路和方法。 重、难点理解： 1　闭合电路的动态分析 1.程序法 (1)分析电路，明确各部分电路的串、并联关系及电流表或电压表的测量对象； (2)由局部电阻变化判断总电阻的变化； (3)由I＝判断总电流的变化； (4)据U＝E－Ir判断路端电压的变化； (5)由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分电路的电压及电流的变化。 2.结论法——“并同串反” “并同”：是指某一电阻增大时，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；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。 “串反”：是指某一电阻增大时，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；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大。 典例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 答案　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增大，则外电路的总阻值R总增大，干路电流I＝减小，故电流表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，故选项C正确，A、B、D错误。 2　闭合电路的功率和效率 1.电源的总功率 P总＝EI；电源内电阻消耗的功率P内＝U内I＝I2r；电源输出功率P出＝U外I。 2.对于纯电阻电路，电源的输出功率 P出＝I2R＝R＝，当R＝r时，电源的输出功率最大，其最大输出功率为Pm＝。电源输出功率随外电阻变化而变化的曲线如图所示。 3.电源的效率 指电源的输出功率与电源的总功率之比， 即η＝×100%＝×100%＝×100%。 对于纯电阻电路，电源的效率η＝×100%＝×100%＝×100%，所以当R增大时，效率η提高。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2： (多选)如图所示，一直流电动机与阻值R＝9 Ω的电阻串联接在电源两端，电源电动势E＝30 V，内阻r＝1 Ω，用理想电压表测出电动机两端电压U＝10 V，已知电动机线圈电阻RM＝1 Ω，则下列说法中正确的是(　　) A.通过电动机的电流为10 A B.电动机的输入功率为20 W C.电动机的发热功率为1 W D.电源的输出功率为56 W 答案　BD解析　根据闭合电路的欧姆定律有E＝U＋I(r＋R)， 得I＝＝ A＝2 A，故A错误； 电动机的输入功率P入＝UI＝10×2 W＝20 W，故B正确； 电动机的热功率P热＝I2RM＝22×1 W＝4 W，故C错误； 电源的输出功率P出＝ EI－I2r＝(30×2－22×1) W＝56 W，故D正确。 3　含电容器电路的分析与计算 1.电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，此支路相当于断路，因此电容器两极板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，电容器两极板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；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电。 4.根据公式Q＝CU或ΔQ＝CΔU，求电荷量及其变化量。 典例3：如图所示的电路中，电源电动势为10 V，R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，电容C＝30 μF，电源内阻忽略不计。求： (1)闭合开关S，电路稳定后通过电阻R1的电流； (2)将开关S断开，电路再次稳定后，求通过R1的总电荷量。 答案　(1)1 A　(2)1.2×10－4 C 解析　(1)闭合开关S，电路稳定后电容器相当于断路，根据闭合电路的欧姆定律得I＝＝ A＝1 A。 (2)闭合S，电路稳定后电容器两端的电压 UC＝U2＝IR2＝1×6 V＝6 V 断开S后，电容器两端电压UC′＝E＝10 V 所以断开S后，电容器有一个短时间的继续充电过程， 通过R1的电荷量为 ΔQ＝ΔU·C＝(10－6)×30×10－6 C＝1.2×10－4 C。 典例4：(多选)如图所示的电路中，平行板电容器极板水平放置，板间有一质量为m的带电油滴悬浮在两板间静止不动。要使油滴向上运动，可采用的方法是(　　) A.只把电阻R1阻值调大 B.只把电阻R2阻值调大 C.只把电阻R3阻值调大 D.只把电阻R4阻值调大 答案　BD解析　只把电阻R1阻值调大，并联部分电压减小，R4两端的电压减小，电容器两极板间的电压减小，板间场强减小，油滴向下运动，故A错误；只把电阻R2阻值调大，外电路总电阻增大，并联部分电压增大，则电容器两极板间的电压增大，板间场强增大，油滴向上运动，故B正确；只把电阻R3阻值调大，外电路总电阻增大，干路电流减小，并联部分电压增大，流过R2的电流增大，流过R4的电流减小，R4两端的电压减小，油滴向下运动，故C错误；只把电阻R4阻值调大，外电路总电阻增大，干路电流减小，并联部分电压增大，流过R2的电流增大，流过R4的电流减小，R3两端的电压减小，R4两端的电压增大，油滴向上运动，故D正确。 当堂达标： 1.在如图所示的电路中，电源的电动势为E，内电阻为r，L1、L2是两个小灯泡。闭合S后，两灯均能发光。当滑动变阻器的滑片向左滑动时，会出现(　　) A.L1变暗，L2变暗 B.L1变亮，L2变暗 C.L1变亮，L2变亮 D.L1变暗，L2变亮 2.电源电动势为3 V、内阻为2 Ω，灯的电阻为1 Ω，滑动变阻器阻值变化范围为0～5 Ω，如图所示连接，在滑动变阻器滑片从左向右滑动的过程中，下列描述正确的是(　　) A.灯的亮度逐渐先变暗后变亮 B.电源的输出功率逐渐减小 C.滑动变阻器的功率先变大后变小 D.电源的效率逐渐减小 3.(多选)如图所示，电源的电动势E＝2 V，内阻r＝2 Ω，两个定值电阻均为8 Ω，平行板电容器的电容C＝3×10－6 F，则(　　) A.开关断开时两极板间的电压为 V B.开关断开时电容器所带电荷量为4×10－6 C C.开关接通时两极板间的电压为 V D.开关接通时电容器所带电荷量为4×10－6 C 4.将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗的功率P随电阻箱读数R变化而变化的曲线如图所示，由此可知(　　) A.电源最大输出功率可能大于45 W B.电源内阻一定等于5 Ω C.电源电动势为45 V D.电阻箱所消耗的功率P最大时，电源效率大于50% 参考答案： 1.答案　B解析　由电路图可知，滑动变阻器的滑片向左移动时，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可知，电路总电流I变大，灯L1电阻RL1不变，由PL1＝I2RL1可知，灯L1的实际功率变大，灯L1变亮；电路总电流I变大，电源内阻r、灯L1电阻RL1不变，则并联电压U并＝E－I(r＋RL1)，变小，灯L2电阻RL2不变，灯L2的实际功率变小，则灯L2变暗，故B正确，A、C、D错误。 2.答案　C解析　当滑动变阻器的滑片向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻值增大，总电阻增大，由闭合电路的欧姆定律可知，电路中总电流减小，则灯的亮度逐渐变暗，故A错误；据题：电源内阻2 Ω，灯的电阻1 Ω，滑动变阻器0～5 Ω，则滑动变阻器滑片从左向右滑动的过程中，外电路总电阻先小于电源的内阻，后大于电源的内阻，所以电源的输出功率先增大后减小，故B错误；将灯看作电源的内阻，则等效电源的内阻先大于外电阻后小于外电阻，所以滑动变阻器的功率先增大后减小，故C正确；电源的效率为η＝＝，外电阻增大，路端电压U增大，则电源的效率不断增大，故D错误。 3.答案　CD解析　电容器两极板间的电压等于R2两端的电压，开关S断开时，电路中的总电流为I＝＝ A＝0.2 A， 电容器的两极板间的电压为U＝IR2＝0.2×8 V＝1.6 V，此时电容器所带电荷量为Q＝CU＝3×10－6×1.6 C＝4.8×10－6 C；开关接通时两定值电阻并联，电容器两极板间的电压等于路端电压，电路中的总电流I′＝＝ A＝ A，电容器的两极板间的电压U′＝I′R外＝×4 V＝ V， 此时电容器所带的电荷量Q′＝CU′＝3×10－6× C＝4×10－6 C，故选C、D。 4.答案　B解析　由题图可知，电阻箱所消耗的功率P的最大值为45 W，所以电源最大输出功率为45 W，选项A错误；由电源输出功率最大的条件可知，电源输出功率最大时，外电路电阻的阻值等于电源内阻，所以电源内阻一定等于5 Ω，选项B正确；由题图可知，电阻箱所消耗的功率P为最大值45 W时，电阻箱读数为R＝5 Ω，电流I＝＝3 A，电源电动势E＝I(R＋r)＝30 V，选项C错误；电阻箱所消耗的功率P最大时，电源效率为50%，选项D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $