【物理】2019届一轮复习人教版 闭合电路欧姆定律 学案 （浙江专用） 16页

第2讲　闭合电路欧姆定律 ‎[考试标准]‎ 知识内容 必考要求 加试要求 说明 串联电路和并联电路 c c ‎1.不要求解决无穷网络等复杂电路的问题．‎ ‎2.电表改装只限于改装成单量程电压表和电流表．‎ ‎3.不要求分析外电路为混联电路的动态电路问题.‎ 闭合电路的欧姆定律 c d 一、串联电路和并联电路 ‎1．电路的串、并联 串联 并联 电流 I＝I1＝I2＝…＝In I＝I1＋I2＋…＋In 电压 U＝U1＋U2＋…＋Un U＝U1＝U2＝…＝Un 电阻 R＝R1＋R2＋…＋Rn ＝＋＋…＋ 电压与电流分配 电压与各部分电路的电阻成正比 电流与各支路的电阻成反比 功率分配 与各部分电路的电阻成正比 与各支路的电阻成反比 ‎2.两个重要的结论 ‎(1)串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻，电路中任意一个电阻值变大或变小时，串联的总电阻变大或变小．‎ ‎(2)并联电路的总电阻小于电路中任意一个支路电阻，任意一个支路电阻值变大或变小时，电路的总电阻变大或变小．‎ 自测1　电阻R1与R2并联在电路中，通过R1与R2的电流之比为1∶2，则当R1与R2串联后接入电路中时，R1与R2两端电压之比U1∶U2为(　　)‎ A．1∶2 B．2∶1‎ C．1∶4 D．4∶1‎ 答案　B 解析　两电阻并联时，两端电压相等，因电流之比为1∶2，故R1∶R2＝2∶1；当两电阻串联时，有相同的电流，由U＝IR可知，U1∶U2＝2∶1，选项B正确．‎ 二、闭合电路的欧姆定律 ‎1．公式 ‎(1)I＝(只适用于纯电阻电路)．‎ ‎(2)E＝U外＋Ir(适用于所有电路)．‎ ‎2．路端电压与外电阻的关系 ‎(1)一般情况：U＝IR＝R.‎ ‎(2)特殊情况：‎ ‎①当外电路断路时，I＝0，U＝E.‎ ‎②当外电路短路时，I短＝，U＝0.‎ ‎3．路端电压U与电流I的关系 ‎(1)关系式：U＝E－Ir.‎ ‎(2)U－I图象(如图1所示)‎ 图1‎ ‎①当电路断路即I＝0时，纵坐标的截距为电源电动势．‎ ‎②当外电路电压为U＝0时，横坐标的截距为短路电流．‎ ‎③图线的斜率的绝对值为电源的内阻．‎ 自测2　将一电源电动势为E，内阻为r的电池，与外电路连接，构成一个闭合电路，用R表示外电路总电阻，I表示电路的总电流，下列说法正确的是(　　)‎ A．由U外＝IR可知，外电压随I的增大而增大 B．由U内＝Ir可知，电源两端的电压随I的增大而增大 C．由U外＝E－Ir可知，电源输出电压随输出电流I的增大而减小 D．由P＝IU外可知，电源的输出功率P随输出电流I的增大而增大 答案　C 解析　因R的变化，才使I发生了改变，故不能用U外＝IR来分析U外随I的变化情况．由闭合电路欧姆定律知，U外＝E－Ir，E、r为定值，故U外随I的增大而减小，故A、B错，‎ C对；对于P＝IU外，I增大，R减小，若R＜r，由输出功率P随外电阻变化曲线可知，R减小，P减小，故D错．‎ 命题点一　闭合电路欧姆定律及动态分析 ‎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．电路动态分析的两种方法 ‎(1)程序法：电路结构的变化→R的变化→R总的变化→I总的变化→U端的变化→固定支路→变化支路．‎ ‎(2)极限法：即因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去讨论．‎ 例1　如图2所示的电路中，调节滑动变阻器，电压表的读数由6 V变为5 V，电流表读数的变化量为0.5 A，则下列说法中正确的是(　　)‎ ‎ 图2‎ A．电流表的读数变小了，电源的内阻为10 Ω B．电流表的读数变大了，电源的内阻为20 Ω C．电流表的读数变大了，电源的内阻为2 Ω D．不知道电流表的具体读数，无法计算电源的内阻 答案　C 解析　电压表测量的是路端电压，根据题目信息，电压表读数减小，则内电压增大，内电压U内＝Ir，电源的内电阻不变，所以电路总电流增大，由闭合电路欧姆定律知，路端电压的减少量等于内电压的增加量，所以ΔU＝ΔI·r，代入数据得，电源的内阻r＝2 Ω，选项C正确．‎ 变式1　一电池外电路断开时的路端电压为3 V，接上8 Ω的负载后路端电压降为2.4 V，则可以判定电池的电动势E和内阻r为(　　)‎ A．E＝2.4 V，r＝1 Ω B．E＝3 V，r＝2 Ω C．E＝2.4 V，r＝2 Ω D．E＝3 V，r＝1 Ω 答案　B 解析　电路断开时，路端电压等于电动势E＝3 V，‎ 又E＝U＋Ir＝U＋r解得内阻r＝2 Ω.‎ 变式2　在如图3所示的电路中，电源的内阻不能忽略，当电路中接入的电灯数目增多时，下列说法正确的是(　　)‎ 图3‎ A．外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压逐渐变小 B．外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压逐渐变大 C．外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压逐渐变大 D．外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压逐渐变小 答案　D 拓展点　闭合电路的故障分析 ‎1．故障特点 ‎(1)断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零．‎ ‎(2)短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为有电流通过电路但它两端电压为零．‎ ‎2．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，或并联路段被短路．‎ ‎(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．在使用电流表检测时，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．在使用欧姆表检测时，电路一定要切断电源．‎ 例2　用电压表检查图4电路中的故障，测得Uad＝5.0 V，Ucd＝0 V，Ubc＝0 V，Uab＝5.0 V，则此故障可能是(　　)‎ 图4‎ A．L断路 B．R断路 C．R′断路 D．S断路 答案　B 解析　由Uad＝5.0 V和Uab＝5.0 V可知，开关S、灯泡L、电阻R′均为通路，由Ucd＝0，Ubc＝0可知电路为断路故障(电路中无电流)，所以故障可能是R断路，选项B正确．‎ 命题点二　电路中的功率及效率问题 ‎1．电源的总功率 ‎(1)任意电路：P总＝IE＝IU外＋IU内＝P出＋P内．‎ ‎(2)纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝.‎ ‎2．电源内部消耗的功率 P内＝I2r＝IU内＝P总－P出．‎ ‎3．电源的输出功率 ‎(1)任意电路：P出＝IU外＝IE－I2r＝P总－P内．‎ ‎(2)纯电阻电路：P出＝I2R＝＝.‎ ‎(3)纯电阻电路中输出功率随R的变化关系 ‎①当R＝r时，电源的输出功率最大为Pm＝.‎ ‎②当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小．‎ ‎③当R