《三维设计》2014新课标高考物理一轮总复习课件 第七章第2单元 闭合电路欧姆定律及其应用(69张ppt)

输出功率，而效率仅为50%。
闭合电路欧姆定律的应用
1.一般解题步骤 (1)分析电路，将复杂的电路简化，分析各电阻的连 接情况。
(2)求出电路的总电阻，根据闭合电路欧姆定律求出
总电流。若电路发生变化，可以列出方程组。 (3)应用串并联电路和部分电路欧姆定律研究各部分
电路的情况，可以求解各部分电路的电阻、电压、电流、
电功率等。 (4)根据计算所得结果，判断电路的工作情况，并分
析结果的合理性。
2．应注意的问题 (1)判断电路故障，要首先确定是断路还是短路， 然后依据电压表、电流表示数判断。例如断路故障，
主要参考电压表示数，电压表有示数，则与电压表
并联的部分发生断路。 (2)与电源串联的未知电阻可以等效为电源内阻， 这是应用闭合电路欧姆定律常用的方法。
E2 (1)当 R＝r 时，电源的输出功率最大为 Pm＝ 4r 。
(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＜Pm时，每个输出功率对应两个可能的外
电阻R1和R2，且R1· 2＝r2。 R
(5)P出与R的关系如图7－2－7所示。
图7－2－7
(3)当滑动变阻器的Pb段电阻多大时，变阻器R3上消
耗的功率最大？最大值多大？
[审题指导]
第一步：抓关键点 关键点
R3的滑片P移到最右端 灯L正常发光 第二步：找突破口
ห้องสมุดไป่ตู้
获取信息 电路连接方式，R2被短路 灯L两端电压为3 V
(1)要求电源的电动势→应利用闭合电路欧姆定律。 (2)当P移到最左端时→灯L和R2同时被短路。 (3)要求R3上消耗的功率最大值→应用数学知识求极值 的方法。
即：
(3)极限法：因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，
可将变阻器的滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或电 阻为零去讨论。
[例1]
(2011· 北京高考)如图7－
2－6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 ( )
图7－2－6
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 C．电压表的示数增大，电流表的示数减小
[例3]
(2012· 上海华师大附中等八校联 1.5 W”
图7－2－9
考)如图7－2－9所示，电源内阻r＝1 Ω，R1
＝2 Ω，R2＝6 Ω，灯L上标有“3 V 的字样，当滑动变阻器R3的滑片P移到最右 端时，电流表示数为1 A，灯L恰能正常发光。 (1)求电源的电动势；
(2)求当P移到最左端时，电流表的示数；
4．电源的效率
P出 U R η＝ ×100%＝E ×100%＝ ×100% P总 R＋r ＝ r ×100% 1＋R 因此 R 越大，η 越大；当 R＝r 时，电源有最大输 出功率，效率仅为 50%。 1
[例2]
电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与
电源的总功率之比。在测电源电动势和内阻的实验中得到 的实验图线如图7－2－8所示。图中U为路端电压，I为干路 电流，a、b为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别 为ηa、ηb。由图可知ηa、ηb的值分别为 ( )
[记一记]
1．闭合电路 ①电源内部是 内电路 (1)组成 ②用电器、导线组成 外电路
(2)内、外电压的关系：E＝ U内＋U外 。
2．闭合电路欧姆定律 (1)内容：闭合电路里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 。 E (2)公式：I＝ R＋r (只适用于纯电阻电路)。
(2)根据局部电阻的变化，确定电路的外电阻R总
如何变化。
E (3)根据闭合电路欧姆定律 I 总＝ ，确定电路的 R总＋r 总电流如何变化。
(4)由U内＝I总r确定电源的内电压如何变化。 (5)由U外＝E－U内确定路端电压如何变化。 (6)由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两 端的电压如何变化。 (7)确定支路两端的电压以及通过各支路的电流如 何变化。
2．几个有用的结论
(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变大时，总电阻 变大 。 (2)并联电路的总电阻 小于 电路中任意一个电阻， 任意一个电阻变大时，总电阻 变大 。
(3)某电路中无论电阻怎样连接，该电路消耗的电功
率P总等于各个电阻消耗的电功率之和。
[试一试] 1.一个T型电路如图7－2－1所示，电路
图7－2－8
3 1 A.4、4 1 1 C.2、2
1 2 B.3、3 2 1 D.3、3
[尝试解题] 由电源的 U－I 图象可知，若电源的电动势为 6U0， 则 a、b 两点处对应的路端电压分别为 4U0、2U0，电源的 UI U U1 2 U2 1 效率 η＝ EI＝ E，所以 ηa＝ E ＝3，ηb＝ E ＝3。
D．电压表的示数减小，电流表的示数增大
[尝试解题]
滑动变阻器R0的滑片向下滑动，R0接入电路的电 阻变小，电路的总电阻变小，总电流变大，电源的内 电压变大，外电压变小，电压表的示数变小，R1两端 的电压变大，R2两端的电压变小，电流表的示数变小，
A项正确。
[答案] A
程序法分析电路动态变化 (1)明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的 变化。
总
的变化→I
总
的变化
→变化支路。
2．“串反并同”结论法
(1)所谓“串反”，即某一电阻增大时，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， 反之则增大。
(2)所谓“并同”，即某一电阻增大时，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，反 之则减小。 U串 ↓ U并 ↑ I串↓ ←R↑→I并↑ P ↑ P串↓ 并
电路
特点
串联电路
U1 U2＝„＝Un Rn R1＝ R2
并联电路
电压
U2＝„＝Un U1＝___________
总电阻
1 1 1 1 R1＋R2＋„＋Rn ＝ ______________ R总 R1＋R2＋„＋Rn
R总＝
_ 功率 分配
P2 Pn P1 R2＝„＝Rn P1R1＝P2R2＝„＝ R1＝ PnRn
电源的功率和效率
1.电源的总功率 P 总＝EI＝U 外 I＋U 内 I＝P 出＋P 内。 E2 若外电路是纯电阻电路，则有 P 总＝I2(R＋r)＝ 。 R＋r 2．电源内部消耗的功率
P内＝I2r＝U内I＝P总－P出。
3．电源的输出功率
P 出＝UI＝EI－I2r＝P 总－P 内。 若外电路是纯电阻电路，则有 E2 R E2 P 出＝I2R＝ ＝ 。 R＋r2 R－r2 R ＋4r 由上式可以看出
[提示]
a
[记一记]
1．内容 导体中的电流跟导体两端的 电压 成正比，跟导 电阻 体的 成反比。
2．表达式
U I＝R
。
3．适用范围
(1)金属导电和电解液导电(对气体导电不适用)。 (2)纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路)。
4．导体的伏安特性曲线 (1)I－U图线： 以 电流 为纵轴、 电压 为横轴所画出的导 体上的电流随电压的变化曲线称为I－U图线， 如图7－2－3所示。
＝80 V，选项 C 正确。同理，当 cd 两端接通测试电源时，ab 两端的电压即 R3 两端的电压为 错误。 100 ×40 V＝25 V，选项 D 120＋40
答案：AC
部分电路欧姆定律
[想一想] 有a、b、c、d四个电阻，它们的I－ U关系如图7－2－2所示，其中电阻最小 的是哪一个？
图7－2－2
为 电动势 ，横轴截距为 短路电流 ，斜率的绝对值
为 内阻 。
图7－2－5
[试一试]
3．下列关于电动势的说法正确的是 ( )
A．电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比， 跟通过的电荷量成反比 B．电动势的单位跟电压的单位相同，所以电动势就 是两极间的电压 C．非静电力做的功越多，电动势就越大 W D．E＝ q 只是电动势的定义式而非决定式，电动势 的大小是由电源内非静电力的特性决定的
[答案] D
如何在图象中求解电源的输出功率和效率
(1)分析图象问题时，一定要明确图线的含义，即要
确定两坐标轴表示的物理意义。 (2)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。 (3)注意电源输出功率最大与电源效率的区别，输出 功率增大时，效率不一定增大，当R＝r时，电源有最大
中的电阻R1＝10 Ω，R2＝120 Ω，R3
略不计。则
图7－2－1
＝40 Ω。另有一测试电源，电动势为100 V，内阻忽 ( ) A．当cd端短路时，ab之间的等效电阻是40 Ω B．当ab端短路时，cd之间的等效电阻是40 Ω
C．当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为80 V
D．当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为80 V
W 解析：电动势的定义式 E＝ q 中，E 与 W、q 无关，E 反 映的是电源的属性，由电源内部非静电力的特性决定， 故 A、C 错误，D 正确；电动势的单位虽然与电压单位 相同，但两者有本质的不同，B 错误。
答案：D
电路的动态分析
1.程序法 电路结构的变化→R 的变化→R →U
并联分流I 端的变化→固定支路 串联分压U
图7－2－3
(2)比较电阻的大小： I 1 图线的斜率 k＝U＝R，图中 R1 > R2。 (3)线性元件：伏安特性曲线是 直线 的电学元件，适用 欧姆定律。
(4)非线性元件：伏安特性曲线为 曲线 的电学元件，不 适用欧姆定律。
[试一试] 2．一只标有“220 V 60 W”的白炽灯泡，加上的电压
3．路端电压与外电阻的关系
E E U＝IR＝ · R＝ r R＋r 1＋R 一般情况 当 R 增大时，U 增大 ①当外电路断路时，I＝0，U＝ E E 特殊情况 ②当外电路短路时，I 短＝ r ，U ＝0
4．路端电压跟电流的关系 (1)关系式：U＝ E－Ir 。
(2)用图象表示如图7－2－5所示，其中纵轴截距
U由零逐渐增大到200 V。在此过程中，电压U和电
流I的关系可用图线表示。在如图7－2－4所示的四
个图线中，肯定不符合实际的是 ( )
图7－2－4
解析：由电阻的定义式R＝U/I知：在U－I图象上，某一点的
纵坐标U和该点的横坐标I的比值U/I就对应着电阻值R。由于
白炽灯泡钨丝的电阻会随温度的升高而增大，当白炽灯上加 的电压从零逐渐增大到220 V时，灯丝的温度不断升高，电阻 将不断增大，A图象表示U/I为一定值，说明电阻不变，不符 合要求；C图象上各点的U/I值随U的增大而减小，也不符合 实际；D图象中的U/I的值开始随U的增大而增大，后来随U的 增大而减小，也不符合实际；只有B图象中U/I的值随U的增 大而变大，符合实际，应选A、C、D。
答案：ACD
闭合电路欧姆定律
超链 接
[想一想]
一太阳能电池板，测得它的开路电压为800 mV，
短路电流为40 mA，若将该电池板与一阻值为20 Ω的电 阻连成一闭合电路，则它的路端电压是多少？
[提示]
电源没有接入外电路时，路端电压值等于电
源电动势，所以电动势 E＝800 mV。 E 由闭合电路欧姆定律得短路电流 I 短＝ r ， 800×10－3 E 所以电源内阻 r＝ ＝ Ω＝20 Ω， I短 40×10－3 该电源与 20 Ω 的电阻连成闭合电路时，电路中电流 E 800 I＝ ＝ mA＝20 mA， R＋r 20＋20 所以路端电压 U＝IR＝400 mV＝0.4 V
解析：当 cd 端短路时，ab 之间的电路为 R2 和 R3 并联，然后 与 R1 串联，因此 ab 之间的等效电阻为 R2· 3 R ＋R1＝40 Ω，选 R2＋R3
项 A 正确。同理，当 ab 端短路时，R1 和 R3 并联，然后与 R2 串联，总电阻为 128 Ω，B 选项错误。当 ab 两端接通测试电 源时，cd 两端的电压为 R3 两端的电压，电路为测试电源给串 联的电阻 R1 和 R3 供电，因此，cd 两端的电压为 100 ×40 V 10＋40
电阻的串联、并联
[想一想] 把两个灯泡串联接入电路与并联接入电路相比较， 它们的亮度有何变化？ [提示] 度亮。 灯泡并联接入电路时比串联接入电路时亮
[记一记]
1．串、并联电路的特点 电路 特点
串联电路
并联电路 I1＋I2＋…＋In I＝____________
电流
I＝I1＝I2＝…＝In
I1R1＝I2R2＝…＝ InRn