高中物理第二章直流电路第9讲习题课闭合电路欧姆定律和电路中的能量转化课件教科版选修3 1
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高二物理选修课件第二章闭合电路的欧姆定律
非线性元件特性
非线性元件的伏安特性曲线不是一条直线，其电阻值随电压或电流的变化而变化。在闭合电路中，非线性元件的 电压和电流不满足欧姆定律，需要采用其他方法进行分析。
复杂网络中欧姆定律应用
复杂网络分析
在复杂网络中，可以通过等效变换将网络简 化为简单的电路形式，以便应用欧姆定律进 行分析。常见的等效变换方法有星形-三角 形变换、电源变换等。
04
电源
家庭用电通常使用交流电源，通 过电网供电。
控制和保护装置
如开关、保险丝等，用于控制电 路的通断和保护电路免受过载或 短路的损害。
手机充电过程解析
充电器
将手机充电器插入电源插座，充电器内部的 电路将交流电转换为适合手机电池的直流电
。
手机电池
手机内部设有充电控制芯片，用于监测电池 状态和控制充电过程，确保电池安全充电。
电源内部非静电力做功将其他形 式的能转化为电能，电路中静电 力做功将电能转化为其他形式的 能，二者相等，实现了能量的相 互转化。
能量守恒在解题中应用
01
列出能量守恒方程
在解题时，可以根据能量守恒定 律列出方程，即电源内部非静电 力做功等于电路中静电力做功。
02
求解相关物理量
03
判断能量转化方向
通过解方程可以求解出相关物理 量，如电流、电压、电阻、功率 等。
图象法
在坐标纸上以U为纵坐标，I为横坐标，标出测量数据点 ，并连成直线。通过直线的斜率和截距计算电源电动势 和内阻。
其他测量方法简介
电势差计法
利用电势差计测量电源电动势，通过测 量标准电阻上的电压降得到内阻。
VS
补偿法
在待测电源上并联一个可调电阻，调节可 调电阻使电流表读数为零，此时可调电阻 两端电压即为电源电动势，而可调电阻阻 值即为电源内阻。
非线性元件的伏安特性曲线不是一条直线，其电阻值随电压或电流的变化而变化。在闭合电路中，非线性元件的 电压和电流不满足欧姆定律，需要采用其他方法进行分析。
复杂网络中欧姆定律应用
复杂网络分析
在复杂网络中，可以通过等效变换将网络简 化为简单的电路形式，以便应用欧姆定律进 行分析。常见的等效变换方法有星形-三角 形变换、电源变换等。
04
电源
家庭用电通常使用交流电源，通 过电网供电。
控制和保护装置
如开关、保险丝等，用于控制电 路的通断和保护电路免受过载或 短路的损害。
手机充电过程解析
充电器
将手机充电器插入电源插座，充电器内部的 电路将交流电转换为适合手机电池的直流电
。
手机电池
手机内部设有充电控制芯片，用于监测电池 状态和控制充电过程，确保电池安全充电。
电源内部非静电力做功将其他形 式的能转化为电能，电路中静电 力做功将电能转化为其他形式的 能，二者相等，实现了能量的相 互转化。
能量守恒在解题中应用
01
列出能量守恒方程
在解题时，可以根据能量守恒定 律列出方程，即电源内部非静电 力做功等于电路中静电力做功。
02
求解相关物理量
03
判断能量转化方向
通过解方程可以求解出相关物理 量，如电流、电压、电阻、功率 等。
图象法
在坐标纸上以U为纵坐标，I为横坐标，标出测量数据点 ，并连成直线。通过直线的斜率和截距计算电源电动势 和内阻。
其他测量方法简介
电势差计法
利用电势差计测量电源电动势，通过测 量标准电阻上的电压降得到内阻。
VS
补偿法
在待测电源上并联一个可调电阻，调节可 调电阻使电流表读数为零，此时可调电阻 两端电压即为电源电动势，而可调电阻阻 值即为电源内阻。
高中物理 第二章第9讲 闭合电路的欧姆定律和焦耳定律课件 教科版选修31
目标定位
预习导学
课堂讲义 第十一页，共17页。 对点练习
课堂(kètáng) 讲义
闭合电路的欧姆定律和焦耳定律
三、含电容器电路的分析(fēnxī)与计算
1．在分析电路的特点时，把电容器支路看成断路，即去掉
该支路,简化后若要分析电容器所带电荷量时,可在相应的
位置补上；
2．确定电容器和哪部分电路并联，该部分电路两端电压即电 容器两端电压；
外电 阻
等效成 内阻
目标定位
预习导学
解析 (1)
当R＝r＋R0＝2 Ω时，R消耗功率最大
Pm
E2 4R
32 42
W
9 8
W
(2) 由P I 2R0 当Imax时，Pmax
为定 值
Pm
=
E2 R0 +r
2
R0
=
32 1.5+0.52
1.5
W= 27 8
W
课堂讲第义十页，共17页。 对点练习
课堂(kètáng)讲
最大为多大？
借题发挥
在解答第二问时，有些同学又会用第一问的方法来求解，把R归 为内阻，调节R使内阻R＋r＝R0，这样使用是错误的． 因为R0是定值电阻，由P＝I2R0知，只要电流最大，P就最大．
在研究电阻R上消耗的最大功率时，应注意区分“可变与定值”这 两种情况，两种情况中求解的思路和方法是不相同的．
U ＝ E －U内 U U＝U1＋U2 U2
I2
U2 R2
U1＝IR1 I2
目标(mùbiāo)
预习导学
课堂讲义 第五页，共17页。 对点练习
课堂(kètáng)
闭合电路的欧姆定律和焦耳定律
讲 例1义 如图所示电路，电源内阻
高中物理第二章直流电路第二章恒定电流第节电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律课件教科版
答案 内电路：电源；外电路：开关、导线、电阻．
2．由部分电路欧姆定律知，各部分上电势降落各为多少？与电 动势有什么关系？
答案 在内电路上，电流流过内阻 r，电势降落 U′＝Ir；在
外电路上，电流流过电阻 R，电势降低 U＝IR.
E＝U＋U′＝IR＋Ir.
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测
2
一、电源电动势
1. 电势能
2．电势能 电势差
二、电源的内阻
内部电路
三、闭合电路欧姆定律
1．U＋U′ U＋Ir
2．正比 反比
3．增大
减小
E
E r
4. 纵轴 横轴
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测
3
一、闭合电路的欧姆定律 [问题设计] 1． 把电池、开关、电阻 R 用导线连接组成闭合电路，仔细分 析电路，闭合电路有哪几部分组成？
电压表．当电阻箱读数为R1＝ 2 Ω时，电压表读数为U1＝4 V；当电阻 箱数为R2＝5 Ω，电压表读数为U2＝5 V．求：电源的电动势E和内阻r.
内阻无穷大，所测电压为路 端电压
解析 (1)由闭合电路欧姆定律
E＝U1＋UR11r
E＝U2＋UR22r
解得 E＝6 V，r＝1 Ω.
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测 10
二、U－I图像的理解和应用
例3 如图所示为某一电源的U－I图线，由图可
知
()
E=2V K=r=(2-0.8)/6Ω=0. 2Ω
不是短路电流
A．电源电动势为 2 V B．电源内电阻为13Ω C．电源短路时电流为 6 A D．电路路端电压为 1 V 时，电路中电流为 5 A
2．由部分电路欧姆定律知，各部分上电势降落各为多少？与电 动势有什么关系？
答案 在内电路上，电流流过内阻 r，电势降落 U′＝Ir；在
外电路上，电流流过电阻 R，电势降低 U＝IR.
E＝U＋U′＝IR＋Ir.
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测
2
一、电源电动势
1. 电势能
2．电势能 电势差
二、电源的内阻
内部电路
三、闭合电路欧姆定律
1．U＋U′ U＋Ir
2．正比 反比
3．增大
减小
E
E r
4. 纵轴 横轴
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测
3
一、闭合电路的欧姆定律 [问题设计] 1． 把电池、开关、电阻 R 用导线连接组成闭合电路，仔细分 析电路，闭合电路有哪几部分组成？
电压表．当电阻箱读数为R1＝ 2 Ω时，电压表读数为U1＝4 V；当电阻 箱数为R2＝5 Ω，电压表读数为U2＝5 V．求：电源的电动势E和内阻r.
内阻无穷大，所测电压为路 端电压
解析 (1)由闭合电路欧姆定律
E＝U1＋UR11r
E＝U2＋UR22r
解得 E＝6 V，r＝1 Ω.
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测 10
二、U－I图像的理解和应用
例3 如图所示为某一电源的U－I图线，由图可
知
()
E=2V K=r=(2-0.8)/6Ω=0. 2Ω
不是短路电流
A．电源电动势为 2 V B．电源内电阻为13Ω C．电源短路时电流为 6 A D．电路路端电压为 1 V 时，电路中电流为 5 A
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方法点拨 解析答案 返回
四、电路故障分析 知识梳理
用电压表检查故障： (1)断路故障判断：先用电压表与电源并联，若 有 示数，再逐段与电路并 联，若电压表指针偏转，则说明该段电路中有断点. (2) 短路故障判断：先用电压表与电源并联，若有示数，再逐段与电路并 联，若电压表示数为零，则说明该段电路被短路.
二、闭合电路的功率和效率
三、含电容器电路的分析与计算方法
四、电路故障分析 对点检测
自查自纠
一、闭合电路的动态分析 知识梳理
1.解决闭合电路动态变化问题，应按照局部→整体→局部的程序进行分析.
2.基本思路：电路结构的变化→R 的变化→R 总的变化→I 总的变化→U 内的
并联分流I 变化→U 外的变化→固定支路 →变化支路. 串联分压U
第二章 直流电路
第9讲 习题课：闭合电路欧姆定律 和电路中的能量转化
目标 定位
1.会用闭合电路欧姆定律分析动态电路. 2.知道电路中闭合电路的功率关系，会计算闭合电路的功率. 3.会利用闭合电路欧姆定律进行含电容器电路的分析与计算. 4.知道短路与断路，并会在闭合电路中进行故障分析.
栏目 索引
一、闭合电路的动态分析
图1
A.R1两端的电压减小 C.电流表的示数减小 B.小灯泡的亮度变暗 D.通过R2的电流减小
方法点拨 解析答案 返回
二、闭合电路的功率和效率 知识梳理
1.电源的总功率：P总＝ EI ；电源内耗功率P内＝U内I＝I2r；电源输出功率 P出＝U外I.
E 2 E2 R＝ 2 R ＋ r 2 R－r 2.对于纯电阻电路，电源的输出功率P出＝I R＝
2
E R 当R＝ r 时，电源的输出功率最大，其最大输出功率为P＝4r .电源输出功
率随外电阻的变化曲线如图2所示.
＋4r
，
图2
答案
P出 IU U 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＝ ＝ IE ＝ E . P总 IR R 1 对于纯电阻电路， 电源的效率 η＝ 2 ＝ ＝ ， 所以当 R 增大时， r I R＋r R＋r 1＋ R 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.
E2 32 9 Pm＝4R＝ W＝8 W. 4×2 9 答案 2 Ω W 8
解析答案
(2)在变阻器的阻值R为多大时，定值电阻R0上消耗的功率 最大？最大为多大？
解析
定值电阻 R0 上消耗的功率可以表示为： P ＝ I2R0 ，
图3
因为R0不变，当电流最大时功率最大，此时应有电路中电
阻最小，即当R＝0时，R0上消耗的功率最大： E2 32 27 Pm′＝ W. 2R0＝ 2×1.5 W＝ 8 R0＋r 1.5＋0.5
(1)对于固定不变的部分，一般按照欧姆定律直接判断. (2)对于变化的部分，一般应根据分压或分流间接判断. (3) 涉及变阻器滑动引起的电路变化问题，可将变阻器的滑动端分别滑至 两个极端去讨论.
典例精析
例1
如图1所示，R1阻值恒定，R2为热敏电阻(热敏电阻阻值随温度降低 )
而增大)，L为小灯泡，当R2所在位置温度升高时(
答案
典例精析
例4
如图 5 所示，用电压表检查电路的故障，测
得Uad＝5.0 V，Ucd＝0，Uab＝5.0 V，则此故障可
能是( B )
A.L断路 B.R断路 图5
C.R′断路
解析
D.S断路
Uab＝5.0 V、Uad＝5.0 V说明b、c、d与电源之间和a与电源之间的
元件和导线是完好的，又Ucd＝0，只能是R断路.
解析答案
返回
对点检测
1
2
3
4
1.(闭合电路的动态分析 )如图6所示电路，电源内阻不 可忽略 .开关 S 闭合后，在变阻器 R0 的滑动端向下滑动 的过程中( )
A.电压表与电流表的示数都减小
B.电压表与电流表的示数都增大
图6
C.电压表的示数增大，电流表的示数减小
D.电压表的示数减小，电流表的示数增大
2
典例精析Байду номын сангаас
例2 如图3所示，电路中E＝3 V，r＝0.5 Ω，R0＝1.5 Ω， 变阻器的最大阻值R＝10 Ω. (1)在变阻器的阻值R为多大时，变阻器上消耗的功率最大？ 最大为多大？ 解析 图3
此种情况可以把 R0 归入电源内电阻，这样变阻器上消耗的功率，
也就是电源的输出功率.
即当R＝r＋R0＝2 Ω时，R消耗功率最大为：
R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，C＝30 μF，求： (1)S闭合后，稳定时通过R1的电流； 图4
解析
E S 闭合后，电路稳定时，R1、R2 串联，易求 I＝ ＝1 A，即为通 R1＋R2
过 R1 的电流.
答案 1 A
解析答案
(2)S原来闭合，然后断开，这个过程中流过R1的电荷量.
解析 S闭合时，电容器两端电压UC＝U2＝I· R2＝6 V， 图4 储存的电荷量 Q1 ＝ C· UC.S 断开至达到稳定后电路中电 流为零，此时 UC′ ＝ E ，储存的电荷量 Q1′ ＝ C· UC′. 很显然电容器上的电荷量增加了ΔQ＝Q′－Q＝CUC′ －CUC＝1.2×10－4 C.电容器上电荷量的增加是在S断开 以后才产生的，只有通过R1这条途径实现，所以流过R1 的电荷量就是电容器上增加的电荷量. 答案 1.2×10－4 C
答案
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；如果电容器两端电压降低，电容器将通 过与它连接的电路 放 电.
答案
典例精析
例3
如图4所示，电源电动势E＝10 V，内阻可忽略，
27 答案 0 W 8
总结提升
解析答案
返回
三、含电容器电路的分析与计算方法 知识梳理
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限大 (只考虑电 容器是理想的，不漏电的情况)的元件，电容器处电路可看做是 断 路， 简化电路时可去掉它. 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 阻上无电压降低，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压.
四、电路故障分析 知识梳理
用电压表检查故障： (1)断路故障判断：先用电压表与电源并联，若 有 示数，再逐段与电路并 联，若电压表指针偏转，则说明该段电路中有断点. (2) 短路故障判断：先用电压表与电源并联，若有示数，再逐段与电路并 联，若电压表示数为零，则说明该段电路被短路.
二、闭合电路的功率和效率
三、含电容器电路的分析与计算方法
四、电路故障分析 对点检测
自查自纠
一、闭合电路的动态分析 知识梳理
1.解决闭合电路动态变化问题，应按照局部→整体→局部的程序进行分析.
2.基本思路：电路结构的变化→R 的变化→R 总的变化→I 总的变化→U 内的
并联分流I 变化→U 外的变化→固定支路 →变化支路. 串联分压U
第二章 直流电路
第9讲 习题课：闭合电路欧姆定律 和电路中的能量转化
目标 定位
1.会用闭合电路欧姆定律分析动态电路. 2.知道电路中闭合电路的功率关系，会计算闭合电路的功率. 3.会利用闭合电路欧姆定律进行含电容器电路的分析与计算. 4.知道短路与断路，并会在闭合电路中进行故障分析.
栏目 索引
一、闭合电路的动态分析
图1
A.R1两端的电压减小 C.电流表的示数减小 B.小灯泡的亮度变暗 D.通过R2的电流减小
方法点拨 解析答案 返回
二、闭合电路的功率和效率 知识梳理
1.电源的总功率：P总＝ EI ；电源内耗功率P内＝U内I＝I2r；电源输出功率 P出＝U外I.
E 2 E2 R＝ 2 R ＋ r 2 R－r 2.对于纯电阻电路，电源的输出功率P出＝I R＝
2
E R 当R＝ r 时，电源的输出功率最大，其最大输出功率为P＝4r .电源输出功
率随外电阻的变化曲线如图2所示.
＋4r
，
图2
答案
P出 IU U 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＝ ＝ IE ＝ E . P总 IR R 1 对于纯电阻电路， 电源的效率 η＝ 2 ＝ ＝ ， 所以当 R 增大时， r I R＋r R＋r 1＋ R 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.
E2 32 9 Pm＝4R＝ W＝8 W. 4×2 9 答案 2 Ω W 8
解析答案
(2)在变阻器的阻值R为多大时，定值电阻R0上消耗的功率 最大？最大为多大？
解析
定值电阻 R0 上消耗的功率可以表示为： P ＝ I2R0 ，
图3
因为R0不变，当电流最大时功率最大，此时应有电路中电
阻最小，即当R＝0时，R0上消耗的功率最大： E2 32 27 Pm′＝ W. 2R0＝ 2×1.5 W＝ 8 R0＋r 1.5＋0.5
(1)对于固定不变的部分，一般按照欧姆定律直接判断. (2)对于变化的部分，一般应根据分压或分流间接判断. (3) 涉及变阻器滑动引起的电路变化问题，可将变阻器的滑动端分别滑至 两个极端去讨论.
典例精析
例1
如图1所示，R1阻值恒定，R2为热敏电阻(热敏电阻阻值随温度降低 )
而增大)，L为小灯泡，当R2所在位置温度升高时(
答案
典例精析
例4
如图 5 所示，用电压表检查电路的故障，测
得Uad＝5.0 V，Ucd＝0，Uab＝5.0 V，则此故障可
能是( B )
A.L断路 B.R断路 图5
C.R′断路
解析
D.S断路
Uab＝5.0 V、Uad＝5.0 V说明b、c、d与电源之间和a与电源之间的
元件和导线是完好的，又Ucd＝0，只能是R断路.
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1
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4
1.(闭合电路的动态分析 )如图6所示电路，电源内阻不 可忽略 .开关 S 闭合后，在变阻器 R0 的滑动端向下滑动 的过程中( )
A.电压表与电流表的示数都减小
B.电压表与电流表的示数都增大
图6
C.电压表的示数增大，电流表的示数减小
D.电压表的示数减小，电流表的示数增大
2
典例精析Байду номын сангаас
例2 如图3所示，电路中E＝3 V，r＝0.5 Ω，R0＝1.5 Ω， 变阻器的最大阻值R＝10 Ω. (1)在变阻器的阻值R为多大时，变阻器上消耗的功率最大？ 最大为多大？ 解析 图3
此种情况可以把 R0 归入电源内电阻，这样变阻器上消耗的功率，
也就是电源的输出功率.
即当R＝r＋R0＝2 Ω时，R消耗功率最大为：
R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，C＝30 μF，求： (1)S闭合后，稳定时通过R1的电流； 图4
解析
E S 闭合后，电路稳定时，R1、R2 串联，易求 I＝ ＝1 A，即为通 R1＋R2
过 R1 的电流.
答案 1 A
解析答案
(2)S原来闭合，然后断开，这个过程中流过R1的电荷量.
解析 S闭合时，电容器两端电压UC＝U2＝I· R2＝6 V， 图4 储存的电荷量 Q1 ＝ C· UC.S 断开至达到稳定后电路中电 流为零，此时 UC′ ＝ E ，储存的电荷量 Q1′ ＝ C· UC′. 很显然电容器上的电荷量增加了ΔQ＝Q′－Q＝CUC′ －CUC＝1.2×10－4 C.电容器上电荷量的增加是在S断开 以后才产生的，只有通过R1这条途径实现，所以流过R1 的电荷量就是电容器上增加的电荷量. 答案 1.2×10－4 C
答案
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；如果电容器两端电压降低，电容器将通 过与它连接的电路 放 电.
答案
典例精析
例3
如图4所示，电源电动势E＝10 V，内阻可忽略，
27 答案 0 W 8
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三、含电容器电路的分析与计算方法 知识梳理
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限大 (只考虑电 容器是理想的，不漏电的情况)的元件，电容器处电路可看做是 断 路， 简化电路时可去掉它. 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 阻上无电压降低，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压.