专题35+闭合电路的欧姆定律+电路分析(讲)-高考物理一轮复习讲练测+Word版含解析.doc

第八章恒定电流
1.应用串、并联电路规律、闭合电路欧姆定律及部分电路欧姆定律进行电路动态分析。

2．非纯电阻电路的分析与计算，将结合实际问题考查电功和电热的关系．能量守恒定律在电路中的应用，是高考命题的热点，多以计算题或选择题的形式出现。

3．稳态、动态含电容电路的分析，以及电路故障的判断分析，多以选择题形式出现。

4．实验及相关电路的设计，几乎已成为每年高考必考的题型。

第35讲闭合电路的欧姆定律电路分析
1.熟练掌握串、并联电路的特点，并能分析、计算.
2.理解闭合电路欧姆定律，并能进行电路的动态分析和计算．
一、串、并联电路的特点
1．特点对比
2.几个常用的推论
(1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻．
(2)并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻，且小于其中最小的电阻．
(3)无论电阻怎样连接，每一段电路的总耗电功率P总是等于各个电阻耗电功率之和．
(4)无论电路是串联还是并联，电路中任意一个电阻变大时，电路的总电阻变大．
二、电源的电动势和内阻
1．电动势
(1)定义：电动势在数值上等于非静电力把1 C 的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功． (2)表达式：q
W E =
(3)物理意义：反映电源把其他形式的能转化成电能的本领大小的物理量． 2．内阻
电源内部也是由导体组成的，也有电阻，叫做电源的内阻，它是电源的另一重要参数． 三、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正比，跟内、外电路的电阻之和成反比．
2．公式⎩⎪⎨⎪⎧
I ＝E R ＋r 只适用于纯电阻电路E
＝U 外＋U 内适用于任何电路
3．路端电压U 与电流I 的关系 (1)关系式：U ＝E －Ir . (2)U －I 图象如图所示．
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．
考点一 电路动态变化的分析
1．电路动态分析类问题是指由于断开或闭合开关、滑动变阻器滑片的滑动等造成电路结构发生了变化，一处变化又引起了一系列的变化． 2．电路动态分析的方法
(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⎩
⎪⎨
⎪⎧
并联分流I
串联分压U →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动端分别滑至两个极端去讨论．
(3)判定总电阻变化情况的规律
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并与灯泡并联，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．
★重点归纳★
1、电路动态分析思路
电路动态分析要注意以下三点：
(1)闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir(E、r不变)和部分电路欧姆定律U＝IR联合使用．
(2)局部电阻增则总电阻增，反之总电阻减；支路数量增则总电阻减，反之总电阻增．
(3)两个关系：外电压等于外电路上串联各分电压之和；总电流等于各支路电流之和．
★典型案例★（多选）如图所示，平行金属板中带电质点P原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，R1的阻值和电内阻r相等。

当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时
A．电压表读数减小
B．电流表读数减小
C．电的输出功率逐渐增大
D．质点P将向上运动
【答案】 AC
【解析】
的输出功率变大，选项C正确；当R2减小时，路端电压变小，则电容器板间电压减小，质点P所受的电场力减小，则质点P将向下运动，选项D错误；故选C.
点睛：本题是电路动态变化分析问题，先分析变阻器接入电路的电阻变化，再分析外总电阻变化和总电流
的变化，接着分析局部电路电压和电流的变化．
★针对练习1★如图所示电路，已知电源电动势为E，内阻为r，R0为固定电阻，当滑动变阻器R的触头向下移动时，下列论述不正确的是（）
A．灯泡L一定变亮 B．电流表的示数变小
C．电压表的示数变小 D． R0消耗的功率变小
【答案】 C
考点：电路的动态分析
【名师点睛】此题是关于电路的动态分析问题；关键是搞清电路的结构，先分析变化的电阻的阻值变化情况，然后分析整个电路的电阻变化，再分析整个电路的电流计路端电压的变化，最后回到电路的各个部分，所谓的“局部-整体-局部”的分析思路.
★针对练习2★某控制电路如图所示，主要由电源（电动势为E、内阻为r）与定值电阻、及电位器（滑动变阻器）R连接而成，、是红、绿两个指示灯，当电位器的触片滑向a端时，则下列关于红、绿两灯亮度变化的情况说法正确的是
A．、两个指示灯都变亮
B．、两个指示灯都变暗
C．变亮，变暗
D．变暗，变亮
【答案】 B
考点：闭合电路的欧姆定律
【名师点睛】本题是一道闭合电路的动态分析题，分析清楚电路结构，按局部到整体，再到局部的顺序，应用欧姆定律分析；当电位器的触片滑向端时，其接入电路的电阻减小，分析外电路总电阻的变化，确定总电流的变化，再分析路端电压的变化，分析的电流变化，即可分析的亮度变化。

根据电压的变化，分
析亮度的变化。

考点二 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＝EI ＝U 外I ＋U 内I ＝P 出＋P 内．
(2)纯电阻电路：P 总＝I 2
(R ＋r )＝r
R E +2
.
2．电源内部消耗的功率：P 内＝I 2
r ＝U 内I ＝P 总－P 出． 3．电源的输出功率
(1)任意电路：P 出＝UI ＝EI －I 2
r ＝P 总－P 内．
(2)纯电阻电路：P 出＝I 2
R ＝r R
r R E r R R E 4)(2
2
2+-=+ (3)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r
E P M 42
=
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．
④当P 出<P m 时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R 1和R 2，且R 1R 2＝r 2
. ⑤P 出与R 的关系如图所示．
4．电源的效率
(1)任意电路：η＝总出P P ×100%＝E
U
×100%.
(2)纯电阻电路：η＝
r
R R
×100% 因此在纯电阻电路中R 越大，η越大；当R ＝r 时，电源有最大输出功率，效率仅为50%.
特别提醒 当电源的输出功率最大时，效率并不是最大，只有50%；当R →∞时，η→100%，但此时P 出→0，无实际意义． ★重点归纳★
1、对闭合电路功率的几点认识
(1)闭合电路是一个能量转化系统，电源将其他形式的能转化为电能．内外电路将电能转化为其他形式的能，
EI ＝P 内＋P 外就是能量守恒定律在闭合电路中的体现．
(2)外电阻的阻值向接近内阻的阻值方向变化时，电源的输出功率变大．
（3）对于直流电路的分析与计算，要熟练掌握串、并联电路的特点，知道这两种电路的电压、电流及电功率的分配关系，并能把较为复杂的电路化为简单、直观的串、并联关系． 3、电源的U ­I 图象的应用
（1）根据U ＝E －Ir 可知，电源的U －I 图线是如图所示的一条倾斜的直线．
①直线斜率的绝对值表示电源的电阻r ，纵轴的截距为电源电动势E . ②直线上任何一点A 与原点O 的连线的斜率表示对应的外电路电阻R .
③)图线上每一点的坐标的乘积为对应情况下电源的输出功率，对于图中的A 点有P A ＝U A I A .
（2）对于U －I 图线中纵坐标(U )不从零开始的情况，图线与横坐标的交点坐标小于短路电流，但直线斜率的绝对值仍等于电源的内阻． 说明：
①电源的伏安特性曲线是一条斜率为负值的直线，反映的是电源的特征：纵轴上的截距表示电动势，斜率的绝对值表示内阻．
②电阻的伏安特性曲线是一条过原点的直线，斜率表示电阻的大小．
③上述两个曲线在同一坐标系中的交点表示电源的工作状态．对闭合电路的U －I 图象，图线上每一点纵、横坐标的乘积为电源的输出功率；纯电阻电路的图线上每一点纵、横坐标的比值为此时外电路的电阻． ★典型案例★（多选）如图所示电路中，电源内阻r ，固定电阻R 2，滑动变阻器的总电阻R 1，电阻大小关系为R 2=r ，R 1=10r ，则在滑动触头从左移到右的过程中，下列描述正确的是（ ）
A．滑动变阻器R1上消耗的功率先增大后减小
B．电路的路端电压先减小后增大
C．电源的输出功率先增大后减小
D．固定电阻R2的功率先减小后增大
【答案】 AD
点晴：滑动变阻器的两个部分并联后与电阻R2串联接到电源中，分析在滑动触头从a端滑到b端过程中，电阻的变化情况，根据闭合欧姆定律判断电流的变化情况，当外电路电阻等于内阻时，电源的输出功率最大。

★针对练习1★如图，我国“玉兔号”月球车已从原定的冬眠计划中“苏醒”，并能正常接收信号，它利用太阳光照射太阳能电池板产生的电能，使电动机带动月球车前进，已知总质量为140kg的“玉兔号”中所安装的太阳能电池板的电动势为45V，内阻为，正常工作时电池板的输出功率为45W。

“玉兔号”在某一次正常工作时，在平直的月球表面上从静止出发沿直线加速行驶，经过5s时间速度达到最大值0.05m/s，假设这一过程中“玉兔号”所受阻力恒定，且电池输出功率的转化为用于牵引月球车前进的机械功率，根据题意可知：
A．“玉兔号”中太阳能电池板的短路电流为10A
B．“玉兔号”在运动过程中所受阻力大小为900N
C．“玉兔号”在上述运动过程中所受合外力做功为180J
D．“玉兔号”在上述运动过程中所前进的距离约为0.25m
【答案】 D
点睛：本题是恒定功率启动问题，关键是明确车的速度最大时，牵引力等于阻力，同时要对加速全过程根据动能定理列式分析．
★针对练习2★如图所示，一电荷量q=3×10﹣5C带正电的小球，用绝缘细线悬于竖直放置足够大的平行金属板中的O点．电键S合上后，当小球静止时，细线与竖直方向的夹角α=37°．已知两板相距d=0.1m，电源电动势ɛ=15V，内阻r=0.5Ω，电阻R1=3Ω，R2=R3=R4=8Ω．g取10m/s2，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8．求：
（1）电源的输出功率；
（2）两板间的电场强度的大小；
（3）带电小球的质量．
【答案】（1）28W（2）140V/m（3）
【解析】
试题分析：（1）R2与R3并联后的电阻值R23==4Ω
由闭合电路欧姆定律得 I==A=2A
电源的输出功率 P出=I（E﹣Ir）=28W
（2）两板间的电压 U C=I（R1+R23）=2×（3+4）=14V
两板间的电场强度 E==140N/C
（3）小球处于静止状态，所受电场力为F，又F=qE
由平衡条件得：水平方向 Tcosα﹣mg=0
竖直方向 Tsinα﹣qE=0
所以m==5.6×10﹣4kg
考点三电路故障分析及含电容器电路分析
一、电路故障分析
1．故障特点
(1)断路特点：表现为电源电压不为零而电流为零；如果外电路中两点间的电压不为零而电流为零，则说明这两点间有断点，而这两点与电源的连接部分没有断点．
(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．检查方法
(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，表示该处是断路，当测量值很小或为零时，表示该处是短路．在运用欧姆表检测时，电路一定要切断电源．
(4)假设法：将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理．
二、电容器电路分析
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穷大的元件，在电容器处电路可看作是断路，简化电路时可去掉它，简化后若要求电容器所带电量时，可接在相应的位置上，分析和计算含有电容器的直流电路时，需注意以下几点：
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。

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，如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电。

★重点归纳★
1、分析和计算含有电容器的直流电路问题，关键是准确地判断和求出电容器两端的电压，具体方法是：（1）明确电路结构，确定电容器和哪部分电路并联，该电路两端电压就是电容器两端电压．
（2）当电容器与某一电阻串联后接入电路时，此支路中没有电流，所以与电容器串联的电阻看成导线，电路两端的电压就是电容器两极板间电压．
（3）对于较复杂电路，需要将电容器两端的电势与基准点的电势比较后才能确定电容器两端的电压．
2、两种基本的电路故障（断路和短路）
（1）断路的判断
①如果电路中用电器不工作（常是灯不亮），且电路中无电流，则电路断路。

②具体到那一部分断路，有两种判断方式：把电压表分别和各处并联，则有示数且比较大（常表述为等于电源电压）处断路（电源除外）；把电流表分别与各部分并联，如其他部分能正常工作，则当时与电流表
并联的部分断开了。

（2）短路的判断
①串联电路或者串联部分中一部分用电器不能正常工作，其他部分用电器能正常工作，则不能正常工作的部分短路。

②把电压表分别和各部分并联，导线部分的电压为零表示导线正常，如某一用电器两端的电压为零，则此用电器短路。

★典型案例★在如图所示的电路中，开关S闭合后，由于电阻元件发生短路或断路故障，电压表和电流表的读数都增大，则可能出现了下列哪种故障
A． R1短路
B． R2短路
C． R3短路
D． R1断路
【答案】 B
【解析】
【点睛】本题考查闭合电路的欧姆定律的应用，明确当电路中有电流时，说明电路中应发生了短路故障；若电压表示数变大，电压表可能直接并联到了电源两端．
★针对练习1★如图所示的电路中，开关闭合，灯正常发光，由于电路出现故障，灯突然变亮，灯变暗，电流表的读数变小，则发生的故障可能是（）
A．断路 B．断路
C．断路 D．断路
【答案】 A
【解析】
【详解】
【点睛】
本题是电路中动态变化分析问题，首先要识别电路的结构，其次按照“局部→整体→局部”的思路进行分析．注意某电阻断路相当电阻变为无穷大.
★针对练习2★在如图所示的电路中，R1＝3Ω，R2＝6Ω，R3＝1.5Ω，C＝20μF，当开关S断开时，电源的总功率为2W；当开关S闭合时，电源的总功率为4W，求：
(1)电源的电动势和内电阻；
(2)闭合S时，电源的输出功率；
(3)S断开和闭合时，电容器所带的电荷量各是多少？
【答案】 (1) ,（2）3.5W（3） ,0
【解析】
【分析】
断开S，R2、R3串联，根据闭合电路欧姆定律求解出电流和电功率表达式；S闭合，R1、R2并联再与R3串联，再次根据闭合电路欧姆定律求解出电流和电功率表达式；最后联立求解；闭合S时电源的输出功率为P=EI-I2r；S断开时，C两端电压等于电阻R2两端电压，求解出电压后根据Q=CU列式求解。

【详解】
（2）闭合S，总外电阻R′=3.5Ω
干路电流为
输出功率P出=EI′-I′2r=4×1-1×0.5=3.5W
（3）S断开时，C两端电压等于电阻R2两端电压：
可得电量为：Q=CU2=20×10-6×3=6×10-5C
【点睛】
本题首先要理清电路结构，然后结合闭合电路欧姆定律和电功率表达式列式分析。

美文欣赏
1、走过春的田野，趟过夏的激流，来到秋天就是安静祥和的世界。

秋天，虽没有玫瑰的芳香，却有秋菊的淡雅，没有繁花似锦，却有硕果累累。

秋天，没有夏日的激情，却有浪漫的温情，没有春的奔放，却有收获的喜悦。

清风落叶舞秋韵，枝头硕果醉秋容。

秋天是甘美的酒，秋天是壮丽的诗，秋天是动人的歌。

2、人的一生就是一个储蓄的过程，在奋斗的时候储存了希望；在耕耘的时候储存了一粒种子；在旅行的时候储存了风景；在微笑的时候储存了快乐。

聪明的人善于储蓄，在漫长而短暂的人生旅途中，学会储蓄每一个闪光的瞬间，然后用它们酿成一杯美好的回忆，在四季的变幻与交替之间，散发浓香，珍藏一生！
3、春天来了，我要把心灵放回萦绕柔肠的远方。

让心灵长出北归大雁的翅膀，乘着吹动彩云的熏风，捧着湿润江南的霡霂，唱着荡漾晨舟的渔歌，沾着充盈夜窗的芬芳，回到久别的家乡。

我翻开解冻的泥土，挖出埋藏在这里的梦，让她沐浴灿烂的阳光，期待她慢慢长出枝蔓，结下向往已久的真爱的果实。

4、好好享受生活吧，每个人都是幸福的。

人生山一程，水一程，轻握一份懂得，将牵挂折叠，将幸福尽收，带着明媚，温暖前行，只要心是温润的，再遥远的路也会走的安然，回眸处，愿阳光时时明媚，愿生活处处晴好。

5、漂然月色，时光随风远逝，悄然又到雨季，花，依旧美；心，依旧静。

月的柔情，夜懂；心的清澈，雨懂；你的深情，我懂。

人生没有绝美，曾经习惯漂浮的你我，曾几何时，向往一种平实的安定，风雨共度，淡然在心，凡尘远路，彼此守护着心的旅程。

沧桑不是自然，而是经历；幸福不是状态，而是感受。

6、疏疏篱落，酒意消，惆怅多。

阑珊灯火，映照旧阁。

红粉朱唇，腔板欲与谁歌？画脸粉色，凝眸着世间因果；未央歌舞，轮回着缘起缘落。

舞袖舒广青衣薄，何似院落寂寞。

风起，谁人轻叩我柴扉小门，执我之手，听我戏说？
7、经年，未染流殇漠漠清殇。

流年为祭。

琴瑟曲中倦红妆，霓裳舞中残娇靥。

冗长红尘中，一曲浅吟轻诵描绘半世薄凉寂寞，清殇如水。

寂寞琉璃，荒城繁心。

流逝的痕迹深深印骨。

如烟流年中，一抹曼妙娇羞舞尽半世清冷傲然，花祭唯美。

邂逅的情劫，淡淡刻心。

那些碎时光，用来祭奠流年，可好？
8、缘分不是擦肩而过，而是彼此拥抱。

你踮起脚尖，彼此的心就会贴得更近。

生活总不完美，总有辛酸的泪，总有失足的悔，总有幽深的怨，总有抱憾的恨。

生活亦很完美，总让我们泪中带笑，悔中顿悟，怨中藏喜，恨中生爱。

9、海浪在沙滩上一层一层地漫涌上来，又一层一层地徐徐退去。

我与你一起在海水中尽情的戏嬉，海浪翻滚，碧海蓝天，一同感受海的胸怀，一同去领略海的温情。

这无边的海，就如同我们俩无尽的爱，重重的将我们包裹。

10、寂寞的严冬里，到处是单调的枯黄色。

四处一片萧瑟，连往日明净的小河也失去了光彩，黯然无神地躲在冰面下恹恹欲睡。

有母女俩，在散发着丝丝暖意的阳光下，母亲在为女儿梳头。

她温和的把头发理顺。

又轻柔的一缕缕编织着麻花辫。

她脸上写满笑意，似乎满心的慈爱永远
装不下，溢到嘴边。

流到眼角，纺织进长长的。

麻花辫。

阳光亲吻着长发，像散上了金粉，闪着飘忽的光辉。

女儿乖巧地依偎在母亲怀里，不停地说着什么，不时把母亲逗出会心的微笑，甜美的亲情融化了冬的寒冷，使萧索的冬景旋转出春天的美丽。

11、太阳终于伸出纤纤玉指，将青山的柔纱轻轻褪去。

青山那坚实的肌胸，挺拔的脊梁坦露在人们的面前，沉静而坚毅。

不时有云雾从它的怀中涌起，散开，成为最美丽的语言。

那阳光下显得凝重的松柏，那苍茫中显现出的点点殷红，那散落在群山峰顶神秘的吻痕，却又增添了青山另外的神秘。

12、原野里那郁郁葱葱的植物，叫我们丝毫感受不到秋天的萧索，勃勃生机与活力仍在田间高山涌动。

谷子的叶是墨绿的，长而大的谷穗沉甸甸地压弯了昨日挺拔的脊梁；高粱仍旧那么苗条，满头漂亮的红缨挥洒出秋的风韵；那纵横原野的林带，编织着深绿浅黄的锦绣，抒写出比之春夏更加丰富的生命色彩。

13、终于，心痛，心碎，心成灰。

终于选择，在月光下，被遗忘。

百转千回，早已物是人非；欲说还休，终于咫尺天涯；此去经年，你我终成陌路。

爱你，终是一朵花开至荼糜的悲伤，一只娥飞奔扑火的悲哀。

14、世界这么大，能遇见，不容易。

心若向阳，何惧忧伤。

人只要生活在这个世界上，就有很多烦恼，痛苦或是快乐，取决于你的内心。

人不是战胜痛苦的强者，便是屈服于痛苦的弱者。

再重的担子，笑着也是挑，哭着也是挑。

再不顺的生活，微笑着撑过去了，就是胜利。

15、孤独与喧嚣无关，摩肩接踵的人群，演绎着身外的花开花谢，没谁陪你挥别走远的流年。

孤独与忙碌迥异，滚滚红尘湮没了心境，可少了终点的奔波，人生终究一样的苍白。

当一个人成长以后，在他已经了解了世界不是由鲜花和掌声构成之后，还能坚持自己的梦想，多么可贵。

16、生活除却一份过往和爱情外，还是需要几多的遐思。

人生并不是单单的由过往和爱情符号所组成的，过往是人生对所有走过岁月的见证；因为简单，才深悟生命之轻，轻若飞花，轻似落霞，轻如雨丝；因为简单，才洞悉心灵之静，静若夜空，静似幽谷，静如小溪。