第2講《電路、閉合電路的歐姆定律》

復習課高中物理選修3-1第七章恒定電流選修3-1選修3-1選修3-1選修3-1選修3-1選修3-1選修3-1抓住三個知識點突破四個考點1.電路的串、并聯特點2.電源的電動勢和內阻3.閉合電路的歐姆定律知識網絡圖1.電路的動態分析

2.閉合電路歐姆定律的應用及電源的功率3.電源的U-I圖象的應用

4.含電容器電路的分析與計算

命題熱點：直流電路的動態變化分析

1.命題專家評述

2.閱卷教師叮嚀3.典例

預測第2講電路閉合電路的歐姆定律聚焦一個熱點◆01抓住三個考知識點◆【思維驅動】一個T形電路如圖所示，電路中的電阻R1＝10Ω，R2＝120Ω，R3＝40Ω.另有一測試電源，電動勢為100V，內阻忽略不計．則(

)．A．當cd端短路時，ab之間的等效電阻是40ΩB．當ab端短路時，cd之間的等效電阻是40ΩC．當ab兩端接通測試電源時，cd兩端的電壓為80VD．當cd兩端接通測試電源時，ab兩端的電壓為80V考綱點1.電路的串、并聯轉解析分析各選項時，注意對應條件下T形電路的等效電路.◆01抓住三個知識點◆轉原題◆01抓住三個知識點◆【知識梳理】

串、并聯電路的特點【思維驅動】◆01抓住三個知識點◆有關電壓與電動勢的說法中正確的是(

)．A．電壓與電動勢的單位都是伏特，所以電動勢與電壓是同一物理量的不同叫法B．電動勢就是電源兩極間的電壓C．電動勢公式E＝W/q中的W與電壓U＝W/q中的W是一樣的，都是靜電力所做的功D．電動勢是反映電源把其他形式的能轉化為電能本領強弱的物理量考綱點2.電源的電動勢和內阻解析電壓和電動勢單位雖然相同，但它們表征的物理意義不同，電壓是表征靜電力做功將電能轉化為其他形式能的本領大小的物理量．而電動勢則表征電源把其他形式的能轉化為電能本領大小的物理量．故電壓與電動勢不是同一個物理量，所以A、B錯誤，D正確．電動勢公式E＝W/q中的W是非靜電力做功而不是靜電力做功，故C錯誤．答案D解析/顯隱◆01抓住三個知識點◆1．電動勢(1)電源：電源是通過非靜電力做功把__________的能轉化成____________的裝置．(2)電動勢：非靜電力搬運電荷所做的功與搬運的電荷量的比值，E＝W/q，單位：V.(3)電動勢的物理含義：電動勢表示電源________________轉化成電勢能本領的大小，在數值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓．2．內阻電源內部也是由導體組成的，也有電阻r，叫做電源的_____，它是電源的另一重要參數.【知識梳理】

思考:電動勢是標量，電動勢就是電壓（）其它形式電勢能把其它形式的能內阻審題視角1.開路電壓指電源未接入外電路時，電源兩端的電壓，它等于電源的電動勢.2.短路電流指接入電源兩端的外電路電阻為零時，電路中的電流.◆01抓住三個知識點◆【思維驅動】“神舟八號”與“天宮一號”的成功對接，使中國空間站建設邁出了堅實的一步．飛行器在太空飛行，主要靠太陽能電池提供能量．若一太陽能電池板，測得它的開路電壓為800mV，短路電流為40mA.若將該電池板與一阻值為20Ω的電阻器連成一閉合電路，則它的路端電壓是(

)．A．0.10VB．0.20VC．0.30VD．0.40V考綱點3.閉合電路的歐姆定律解析/顯隱◆01抓住三個知識點◆【知識梳理】

U外＋U內

電源內部內電壓電源外部

正比反比

U外＋U內

◆01抓住三個知識點◆(3)路端電壓與外電阻的關系①負載R增大―→I減小―→U內________―→U外________外電路斷路時(R→無窮)，I＝0，U外＝E.②負載R減小―→I增大―→U內_________―→U外_________外電路短路時(R＝0)，I＝E/r，U內＝E.(4)U-I關系圖：由U＝E－Ir可知，路端電壓隨著電路中電流的增大而__________；U－I關系圖線如圖所示．①當電路斷路即I＝0時，縱坐標的截距為___________．②當外電路電壓為U＝0時，橫坐標的截距為_________．③圖線的斜率的絕對值為電源的__________．減小增大增大減小減小電動勢短路電流內阻電源的電動勢電源的短路電流ΔUΔI◆01抓住三個知識點◆本欄內容結束閉合電路歐姆定律知識網絡圖判定總電阻變化情況的規律(記一記)(1)當外電路的任何一個電阻增大(或減小)時，電路的總電阻一定增大(或減小)．(2)若開關的通、斷使串聯的用電器增多時，電路的總電阻增大；若開關的通、斷使并聯的支路增多時，電路的總電阻減小.(3)在如圖所示分壓電路中，滑動變阻器可視為由兩段電阻構成，其中一段R并與用電器并聯，另一段R串與并聯部分串聯．A、B兩端的總電阻與R串的變化趨勢一致．◆02突破四個考點◆考點一：電路的動態分析并聯串聯審題導析1.注意把握電路動態分析的切入點.2.滑動變阻器接入電路電阻將如何變化？從而引起電路總電阻又如何變化？3.由總電阻變化判定總電流變化，再分析內電壓、外電壓變化，進一步分析出各局部電路的電壓、電流及功率變化情況.【例1】

在如圖所示的電路中，當滑動變阻器R3的滑動觸頭P向下滑動時A．電壓表示數變大，電流表示數變小B．電壓表示數變小，電流表示數變大C．電壓表示數變大，電流表示數變大D．電壓表示數變小，電流表示數變小◆02突破四個考點◆解析

R3的滑動觸頭向下滑動，所以R3接入電路的阻值變大，導致并聯電路的阻值變大，電路的總電阻變大，干路電流變小；并聯電路的電阻變大，則并聯電路的分壓增大，即R2、R4串聯電路的電壓變大，所以流過這一支路的電流變大，由于干路電流變小，所以電流表的示數變小；因為R2、R4串聯電路的電壓變大，使得R2兩端分壓變大，電壓表示數變大，本題答案為A.答案A解析/顯隱1．電路的動態分析問題：是指由于斷開或閉合開關、滑動變阻器滑片的滑動等造成電路結構發生了變化，某處電路變化又引起其他電路的一系列變化．

2.電路動態分析的一般步驟(1)明確局部電路變化時所引起的局部電路電阻的變化.(2)由局部R的變化→確定R總的變化(3)由I總＝E/(R+r)

→確定I總的變化(4)由U內＝I總r→確定U內的變化(5)由U外＝E－U內→確定U外的變化(6)由U＝IR→確定干路上定值電阻兩端的電壓變化→再確定各支路電壓、電流的變化情況．◆02突破四個考點◆【以題說法】【變式訓練1】

如圖示，電源電動勢為E，內阻為r，不計電壓表和電流表內阻對電路的影響，當電鍵閉合后，兩小燈泡均能發光．在將滑動變阻器的觸片逐漸向右滑動的過程中，下列說法正確的是(

).A．小燈泡L1、L2均變暗B．小燈泡L1變亮，小燈泡L2變暗C．電流表A讀數變小，電壓表V讀數變大D．電流表A讀數變大，電壓表V讀數變小

◆02突破四個考點◆解析

滑動觸片向右滑動的過程中，滑動變阻器接入電路部分的阻值變大，電路中的總電阻變大，總電流變小，路端電壓變大，故電流表A的讀數變小，電壓表V的讀數變大，小燈泡L2變暗，L1兩端電壓變大，小燈泡L1變亮，B、C正確．答案BC

解析/顯隱◆02突破四個考點◆【例2】

如圖所示，已知電源電動勢E＝5V，內阻r＝2Ω，定值電阻R1＝0.5Ω，滑動變阻器R2的阻值范圍為0～10Ω.求：(1)當滑動變阻器R2的阻值為多大時，電阻R1消耗的功率最大？最大功率是多少？(2)當滑動變阻器的阻值為多大時，滑動變阻器消耗的功率最大？最大功率是多少？(3)當滑動變阻器的阻值為多大時，電源的輸出功率最大？最大功率是多少？

考點二：閉合電路歐姆定律的應用及電源的功率

審題導析1.在什么條件下，定值電阻(R1)消耗的功率最大？2.在什么條件下，可變電阻(R2)消耗的功率最大？3.在什么條件下，電源的輸出功率最大？轉解析◆02突破四個考點◆轉原題◆02突破四個考點◆【借題總結】

討論、分析電阻消耗功率大小的方法1．定值電阻：求解定值電阻消耗的最大功率時，根據P＝I2R可知，只要電流最大即可．2．可變電阻：求解可變電阻消耗的最大功率時，不能套用上述方法，因為電流隨電阻的變化而變化，此時，可以利用電源的輸出功率與外電阻的關系進行求解．◆02突破四個考點◆【變式訓練2】

如圖所示電路，電源電動勢為E，串聯的固定電阻為R2，滑動變阻器的總電阻為R1，電阻大小關系為R1＝R2＝r，則在滑動觸頭從a端移動到b端的過程中，下列描述中正確的是(

)．A．電路中的總電流先減小后增大B．電路的路端電壓先增大后減小C．電源的輸出功率先增大后減小D．變阻器R1上消耗的功率先減小后增大

◆02突破四個考點◆兩者是并聯關系，隨著滑動觸頭從a向b移動，注意分析R1接入電路的總電阻大小變化情況.解析

在滑動觸頭從a端移動到b端的過程中,R1接入電路的電阻(實際上是RaP與RbP的并聯電阻)先增大后減小,故電路中的總電流先減小后增大,路端電壓先增大后減小,A、B正確；題中R外總大于電源內阻,外電路電阻R外越接近電源內阻,電源輸出功率越大,滑動觸頭從a端移動到b端的過程中,R1接入電路的電阻先增大后減小,電源的輸出功率先減小后增大,C錯誤；將R2＋r視為電源內阻,在滑動觸頭從a端移動到b端的過程中,外電阻R1接入電路的電阻先增大后減小,滑動變阻器R1上消耗的功率先增大后減小,D錯誤．答案AB

解析/顯隱◆02突破四個考點◆考點三：電源的U-I圖象的應用

轉解析【例3】

圖甲為一個電燈兩端的電壓與通過它的電流的變化關系曲線.由圖可知，兩者不成線性關系,這是由于____________________________.如圖乙所示,將這個電燈與20Ω的定值電阻R串聯,接在電動勢為8V的電源上,則電燈的實際功率為________W．(不計電流表電阻和電源內阻)

審題導析1.曲線表明部分電路歐姆定律不適用該燈泡.2.由閉合電路歐姆定律知，電動勢等于R兩端電壓+燈泡兩端電壓，即8V=20Ω?I+UL.3.在甲圖中畫出所列方程式的圖線．注意交點的意義.隨溫度的升高，燈絲電阻變大0.6◆02突破四個考點◆轉例題解析

隨著電壓的增大，電燈變亮，燈絲溫度升高，電阻率變大，電阻變大．所以電燈兩端的電壓與通過它的電流不成線性關系．在甲圖中畫出此方程的圖線，如圖所示．該圖線與原圖線的交點為此電路對應電燈中的電流和電壓值．由圖即可讀出此電路中電燈兩端的電壓U＝2V，電流I＝0.3A，所以電燈的實際功率為P＝UI＝0.6W.答案隨著電壓的增大，電燈變亮，燈絲溫度升高，電阻率變大，電阻變大0.6利用電源的U-I關系求解有關的問題需明確以下幾點：1．電源的U-I關系圖線描述電源的輸出電壓U與輸出電流I之間的關系，根據U＝E－Ir可知，電源的U-I圖線是如圖所示的一條傾斜的直線．(1)直線斜率的絕對值表示電源的電阻r，縱軸的截距為電源電動勢E.(2)直線上任何一點A與原點O的連線的斜率表示對應的外電路電阻R.(3)圖線上每一點的坐標的乘積為對應情況下電源的輸出功率，對于圖中的A點有PA＝UAIA.2．對于U-I圖線中縱坐標(U)不從零開始的情況，圖線與橫坐標的交點坐標小于短路電流，但直線斜率的絕對值仍等于電源的內阻．

◆02突破四個考點◆【借題發揮】

UAIA【變式訓練3】

如圖所示為兩電源的U-I圖象，則下列說法正確的是(

)．A.電源①的電動勢和內阻均比電源②大B.當外接同樣的電阻時,兩電源的輸出功率可能相等C.當外接同樣的電阻時,兩電源的效率可能相等D.不論外接多大的相同電阻,電源①的輸出功率總比電源②的輸出功率大

◆02突破四個考點◆解析/顯隱S1S2◆02突破四個考點◆考點四：含電容器電路的分析與計算

轉解析審題導析1.電路穩定，意味著流過R1與R2的電流相等，電容C與R1兩端電壓相等.2.開關斷開后，電容C中儲存的電荷只能通過R1放電.【例4】

如圖示的電路中,電源電動勢E＝3V,內電阻r＝1Ω,定值電阻R1＝3Ω,R2＝2Ω,電容器的電容C＝100μF,則下列說法正確的是(

)．A.閉合開關S,電路穩定后電容器兩端的電壓為1.5VB.閉合開關S,電路穩定后電容器所帶電荷量為3.0×10－4CC.閉合開關S,電路穩定后電容器極板a所帶電荷量為1.5×10－4CD.先閉合開關S,電路穩定后斷開開關S，通過電阻R1的電荷量為3.0×10－4C

◆02突破四個考點◆轉原題◆02突破四個考點◆求解含電容器電路的方法(1)電路的簡化：不分析電容器的充、放電過程時，把電容器處的電路視為斷路，簡化電路時可以去掉，求電荷量時再在相應位置補上．(2)電路穩定時電容器的處理方法：電路穩定后，與電容器串聯的電路中沒有電流，同支路的電阻相當于導線，即電阻不起降低電壓的作用，但電容器兩端可能出現電勢差．(3)電壓變化帶來的電容器帶電荷量的變化：電路中電流、電壓的變化可能會引起電容器的充、放電．若電容器兩端電壓升高，電容器將充電；若電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電，可由ΔQ＝C·ΔU計算電容器上電荷量的變化．

【以題說法】

隨光照強度的增大，光敏電阻的阻值減小.本欄內容結束◆02突破四個考點◆【變式訓練4】(2012·武漢名校調研)如圖所示，R是光敏電阻，當它受到的光照強度增大(電阻值減小)時．（）A．燈泡L變暗B．光敏電阻R上的電壓增大C．電壓表V的讀數減小D．電容器C的帶電荷量增大

解析/顯隱提示命題專家評述考情分析：電路的動態分析是電學的常考點之一，幾乎每年都有該類試題出現．該類試題能考查考生對閉合電路歐姆定律的理解，電路的結構分析及對串并聯特點的應用能力，兼顧考查學生的邏輯推理能力．

高考題型：選擇題

命題預測：2015年高考對本專題的考查仍會以以下內容為主．1．電路基本規律：歐姆定律、閉合電路歐姆定律、串并聯電路規律、電路變化與故障分析．2．電學基本量：電壓、電流、電阻、電功率的考查．3．動態電路中電表示數的變化值問題．

◆03聚焦一個熱點◆命題熱點：直流電路的動態變化分析

閱卷教師叮嚀易失分點直流電路的動態分析容易出現以下錯誤：(1)分析電阻的結構時出現錯誤，如沒有真正明確元件的串聯、并聯關系；(2)沒有明確電壓表、電流表測量的是哪一部分的電壓和電流；(3)不會根據功率利用P＝I2R或P＝U2/R分析燈泡的亮暗．應對策略直流電路的動態分析方法(1)程序法：基本思想是“部分―→整體―→部分”．思維流程如下：◆03聚焦一個熱點◆(2)“串反并同”法：所謂“串反”，即某一電阻增大(減小)時，與它串聯或間接串聯的電阻中的電流、兩端電壓都減小(增大)；所謂“并同”，即某一電阻增大(減小)時，與它并聯或間接并聯的電阻中的電流、兩端電壓都增大(減小)．(3)極限法：因滑動變阻器的滑片滑動而引起的電路變化問題，可以將滑動變阻器的滑片分別移動到兩個極端去討論，此時要注意是否出現極值情況，即變化是否單調．(4)特殊值法：對于某些特殊電路問題，可以采取代入特殊值去判定，從而得出結論．(5)內外增減恒定法：要注意兩點：第一是通過閉合電路歐姆定律可知電路中各個元件的電壓之和一定等于電源電動勢，即E＝U內＋U外；第二是路端電壓與干路電流的關系，即U＝E－Ir，外電路電壓的變化量與電流變化量的絕對值之比一定等于電源內