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适用于新教材2024版高考物理一轮总复习第9章电路第2讲闭合电路欧姆定律及其应用课件
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这是一份适用于新教材2024版高考物理一轮总复习第9章电路第2讲闭合电路欧姆定律及其应用课件，共42页。PPT课件主要包含了内容索引，强基础固本增分，研考点精准突破，答案BCD，故障特点等内容，欢迎下载使用。
一、串、并联电路1.串、并联电路的特点
2.三个常用的结论(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。易错辨析·判一判(1)串联电路中某电阻的阻值最大,该电阻的电压不一定最大。( × )(2)电路的连接方式有串、并联两种,电路中电阻大、电功率不一定大。( √ )
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。
(3)物理意义:反映了电源把 其他形式 的能转化为电能的本领大小。 2.内阻:内电路中的电阻。易错辨析·判一判(3)电动势就是电源两极间的电压。( × )(4)非静电力做的功越多,电动势就越大。( × )
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
3.路端电压U与电流I的关系也叫外电压(1)关系式:U= E-Ir 。(适用于任何电路) (2)测量:电压表接在电源两极间测得的电压U是指路端电压。(3)U-I图像①当电路断路即I=0时,纵轴的截距为 电源电动势 。 ②当外电路电压为U=0时,横轴的截距为 短路电流 。 ③图线的斜率的绝对值为电源的 内阻 。 易错辨析·判一判(5)闭合电路中外电阻越大,路端电压越大。( √ )(6)在闭合电路中,外电阻越大,电源的输出功率越大。( × )(7)电源的输出功率越大,电源的效率越高。( × )
一、总电阻变化的特点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并与用电器并联,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。
二、电路动态分析的三种常用方法1.程序法
2.“串反并同”结论法
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。
典例1.(多选)如图所示,闭合开关S,将滑动变阻器R的滑片向右滑动的过程中( )A.电流表A1的示数变小B.电流表A2的示数变小C.电压表V的示数变小
思维点拨 本题考查闭合电路的动态分析,识别电路结构、明确各电表测量哪部分电路的物理量是解答本题的关键——滑动变阻器接入电路的电阻变大,电路总电阻变大。答案 AD
解析 当滑动变阻器R的滑片向右滑动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变大,电路总电阻变大,根据闭合电路的欧姆定律可知,干路电流变小,选项A正确;由于干路电流变小,根据U外=E-Ir可知外电路两端的电压变大,电阻R1两端的电压U1=IR1变小,则并联部分电路两端的电压变大,即电压表V的示数变大,通过电阻R2的电流变大,即电流表A2的示数变大,选项B、C错误;根据闭合电路欧姆定律得E=U+I1(R1+r),变式得U=E-I1(R1+r),即U-I1关系图像中,图线斜率k=R1+r,则 =R1+r,故保持不变,选项D正确。
规律方法 比较动态电路中电表变化量的方法
对值表示电源内阻,在纵轴(U轴)的截距表示电源电动势,在横轴(I轴)的截距表示短路电流。电源的U-I曲线上点的纵横坐标的乘积表示电源的输出功率。2.明确比较方法:比较动态电路中电表变化量,就要弄清电表所测量的是纯电阻还是非纯电阻,弄清什么量变,什么量不变,然后根据电路规律求解。要看ΔU和ΔI之比的情况,就是看它们的比值是什么,然后就可判断结果。
对点演练1.具有巨磁阻效应(GMR)的电阻R2在外加特定方向的磁场时,阻值随磁场的增强而减小。现将R2接在图示电路中,并置于该磁场,已知R1为定值电阻,此时R2
解析 增大光照强度后,R1阻值减小,外电路电阻减小,干路电流增大,电源内电压增大,路端电压减小,故A正确。由于路端电压减小,所以A灯两端电压减小,通过A灯的电流减小,A灯变暗;又因为干路电流增大,所以通过R0的电流增大,R0两端电压增大,则B灯两端电压减小,通过B灯的电流减小,B灯变暗,故B正确,C错误。由于干路电流增大,所以电源总功率增大,故D错误。
含电容器电路的分析是一个难点,电路中出现电容器,学生往往难以确定电容器与电路的串、并联关系及电压关系等,给解决问题带来很大的障碍。含电容器电路的分析关键点如下:1.电路的简化:不分析电容器的充、放电过程时,把电容器所在的电路视为断路,简化电路时可以去掉,求电荷量时再在相应位置补上。2.电路稳定时电容器的处理方法:电路稳定后,与电容器串联的电路中没有电流,同支路的电阻相当于导线,即电阻不起降低电压的作用,电容器两端的电压与其并联用电器两端电压相等。
3.电压变化带来的电容器变化:电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电。若电容器两端电压升高,电容器将充电;若电容器两端电压降低,电容器将通过与它连接的电路放电,可由ΔQ=C·ΔU计算电容器上电荷量的变化量。
典例2.(2022广东珠海模拟)如图所示,平行板电容器中有一带电液滴处于静止状态,电压表为理想电表,现将滑动变阻器R2的滑片缓慢向上端滑动,在液滴未打到极板前,下列说法正确的是( )A.电容器中电场强度将增大B.电容器所带的电荷量将增加C.流经R1的电流减小,电压表读数增大D.液滴带负电,静电力做负功,电势能增大答案 D
解析 滑片向上滑动,R2接入电路的电阻变小,总电阻变小,通过R1的电流变大,电源内部电压变大,路端电压变小,C错误;根据电路结构,电容器两极板的电压变小,所以电容器中的电场强度将变小,两极板所带的电荷量也变小,所以A、B错误;由于电容器中电场强度变小,电荷受到静电力变小,电荷将向下运动,由电荷处于平衡状态和电荷向下运动可知,电荷带负电,静电力做负功,电势能增大,D正确。
对点演练3.(2023四川广安模拟)如图所示,D为理想二极管,R为滑动变阻器,C1、C2为电容器,且电容相等,P、Q为带电粒子,开关S闭合后,P、Q均处于静止状态,下列说法正确的是( )A.C1、C2所带的电荷量不相等B.保持开关S闭合,将滑动变阻器的滑片下滑,P加速向上运动,Q仍静止C.保持开关S闭合,将滑动变阻器的滑片上滑,P加速向下运动,Q仍静止D.保持开关S闭合,将滑动变阻器的滑片上滑,P加速向下运动,Q也加速向下运动答案 C
解析 两电容器两端的电压都等于R3两端的电压,电容又相等,所以所带的电荷量相等,A错误;两电荷静止,静电力与重力等大反向,保持开关S闭合,将滑动变阻器的滑片下滑时,两电容器两端的电压都变大,C2电压变大需要正向充电,二极管导通,电场强度变大,静电力变大,P、Q都加速向上运动,B错误;保持开关S闭合,将滑动变阻器的滑片上滑时,电容器C1两端的电压变小,电场强度变小,静电力变小,P加速向下运动,因为二极管具有单向导电性,所以C2所带的电荷量不变,电压不变,电场强度不变,静电力不变,故Q仍静止,C正确,D错误。
4.(多选)定值电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为R,电容器C1、C2的电容均为C,接在如图所示电路中,M、N两端接在电压恒为U的电源上,下列说法正确的是( )
2.电路故障检查方法
对点演练5.小明闭合床头灯的开关准备坐在床头看书,可是发现卫生间的灯也亮了,他断开床头灯的开关,两盏灯都熄灭了;他过去闭合卫生间的灯的开关,床头灯不亮,但卫生间的灯更亮了。则小明家的卫生间的灯与床头灯此时的连接电路图是( )答案 B
解析 该电路中闭合S2只有L2会亮,A错误;根据该电路可知,闭合S2时,L1和L2会同时亮;若断开S2,闭合S1时,只有L1亮,而L2不亮,所以L1会比以前更亮,B正确;该电路中闭合S2两灯都会被短路,都不会亮,C错误;该电路中,只要有一个开关断开,两灯都不会亮,D错误。
6.(多选)(2023湖北宜昌模拟)如图是电池盒、开关、灯泡及导线组成的电路,A、B、C、D、E、F是接线柱编号。当闭合开关时,发现灯泡不发光。现用多用电表检测电路故障,下列说法正确的是( )A.开关断开,多用电表选欧姆挡,两表笔分别接C、D,可判断除开关以外的电路是否短路B.开关断开,多用电表选欧姆挡,两表笔分别接D、F,指针不动,则可能是灯泡断路C.开关闭合,多用电表选直流电压2.5 V挡,两表笔分别接A、F,指针不动,则电池盒一定断路D.开关闭合,多用电表选直流电压2.5 V挡,两表笔分别接E、F,指针偏转,则B、F间导线一定未断路答案 BD
解析 不可直接使用多用电表的欧姆挡测试含有电源的电路,容易对多用电表造成损坏,A错误;开关断开,多用电表选欧姆挡,两表笔分别接D、F,指针不动,则可能是灯泡断路,B正确;开关闭合,多用电表选直流电压2.5 V挡,两表笔分别接A、F,指针不动,电池盒和导线BF都有可能断路,C错误;开关闭合,多用电表选直流电压2.5 V挡,两表笔分别接E、F,指针偏转,则BF、AC、DE导线均未断路,D正确。
任意电路与纯电阻电路的功率、效率比较
典例3.如图所示,已知电源电动势E=6 V,内阻r=1 Ω,保护电阻R0=0.5 Ω。(1)当电阻箱R读数为多少时,保护电阻R0消耗的电功率最大,并求这个最大值。(2)当电阻箱R读数为多少时,电阻箱R消耗的功率PR最大,并求这个最大值。(3)求电源的最大输出功率。
思维点拨 定值电阻中通过的电流有极值时对应的电功率有极值。求可变电阻消耗的电功率极值时,如果可变电阻是外电路唯一的电阻,则电源的最大输出功率即可变电阻的电功率最大值;如果可变电阻不是外电路唯一的电阻,则把可变电阻之外的电阻看成是电源内阻的一部分,利用等效电源法求解。答案 (1)0 8 W (2)1.5 Ω 6 W (3)9 W
对点演练7.(2022江苏卷)如图所示,电路中灯泡均正常发光,阻值分别为R1=2 Ω, R2=3 Ω,R3=2 Ω,R4=4 Ω,电源电动势E=12 V,内阻不计,四个灯泡中消耗功率最大的是( )A.R1B.R2C.R3D.R4答案 A
8.(2022湖南长沙长郡中学月考)如图甲所示的电路,其中电源电动势E=6 V,内阻r=2 Ω,定值电阻R=4 Ω,已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的阻值RP的关系如图乙所示。则下列说法正确的是( )A.图乙中滑动变阻器的最大功率P2=2 WB.图乙中R1=6 Ω,R2=12 ΩC.滑动变阻器消耗功率P最大时,定值电阻R消耗的功率也最大D.调整滑动变阻器RP的阻值,可以使电源的输出电流达到2 A答案 B
一、串、并联电路1.串、并联电路的特点
2.三个常用的结论(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。易错辨析·判一判(1)串联电路中某电阻的阻值最大,该电阻的电压不一定最大。( × )(2)电路的连接方式有串、并联两种,电路中电阻大、电功率不一定大。( √ )
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。
(3)物理意义:反映了电源把 其他形式 的能转化为电能的本领大小。 2.内阻:内电路中的电阻。易错辨析·判一判(3)电动势就是电源两极间的电压。( × )(4)非静电力做的功越多,电动势就越大。( × )
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
3.路端电压U与电流I的关系也叫外电压(1)关系式:U= E-Ir 。(适用于任何电路) (2)测量:电压表接在电源两极间测得的电压U是指路端电压。(3)U-I图像①当电路断路即I=0时,纵轴的截距为 电源电动势 。 ②当外电路电压为U=0时,横轴的截距为 短路电流 。 ③图线的斜率的绝对值为电源的 内阻 。 易错辨析·判一判(5)闭合电路中外电阻越大,路端电压越大。( √ )(6)在闭合电路中,外电阻越大,电源的输出功率越大。( × )(7)电源的输出功率越大,电源的效率越高。( × )
一、总电阻变化的特点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并与用电器并联,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。
二、电路动态分析的三种常用方法1.程序法
2.“串反并同”结论法
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。
典例1.(多选)如图所示,闭合开关S,将滑动变阻器R的滑片向右滑动的过程中( )A.电流表A1的示数变小B.电流表A2的示数变小C.电压表V的示数变小
思维点拨 本题考查闭合电路的动态分析,识别电路结构、明确各电表测量哪部分电路的物理量是解答本题的关键——滑动变阻器接入电路的电阻变大,电路总电阻变大。答案 AD
解析 当滑动变阻器R的滑片向右滑动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变大,电路总电阻变大,根据闭合电路的欧姆定律可知,干路电流变小,选项A正确;由于干路电流变小,根据U外=E-Ir可知外电路两端的电压变大,电阻R1两端的电压U1=IR1变小,则并联部分电路两端的电压变大,即电压表V的示数变大,通过电阻R2的电流变大,即电流表A2的示数变大,选项B、C错误;根据闭合电路欧姆定律得E=U+I1(R1+r),变式得U=E-I1(R1+r),即U-I1关系图像中,图线斜率k=R1+r,则 =R1+r,故保持不变,选项D正确。
规律方法 比较动态电路中电表变化量的方法
对值表示电源内阻,在纵轴(U轴)的截距表示电源电动势,在横轴(I轴)的截距表示短路电流。电源的U-I曲线上点的纵横坐标的乘积表示电源的输出功率。2.明确比较方法:比较动态电路中电表变化量,就要弄清电表所测量的是纯电阻还是非纯电阻,弄清什么量变,什么量不变,然后根据电路规律求解。要看ΔU和ΔI之比的情况,就是看它们的比值是什么,然后就可判断结果。
对点演练1.具有巨磁阻效应(GMR)的电阻R2在外加特定方向的磁场时,阻值随磁场的增强而减小。现将R2接在图示电路中,并置于该磁场,已知R1为定值电阻,此时R2
解析 增大光照强度后,R1阻值减小,外电路电阻减小,干路电流增大,电源内电压增大,路端电压减小,故A正确。由于路端电压减小,所以A灯两端电压减小,通过A灯的电流减小,A灯变暗;又因为干路电流增大,所以通过R0的电流增大,R0两端电压增大,则B灯两端电压减小,通过B灯的电流减小,B灯变暗,故B正确,C错误。由于干路电流增大,所以电源总功率增大,故D错误。
含电容器电路的分析是一个难点,电路中出现电容器,学生往往难以确定电容器与电路的串、并联关系及电压关系等,给解决问题带来很大的障碍。含电容器电路的分析关键点如下:1.电路的简化:不分析电容器的充、放电过程时,把电容器所在的电路视为断路,简化电路时可以去掉,求电荷量时再在相应位置补上。2.电路稳定时电容器的处理方法:电路稳定后,与电容器串联的电路中没有电流,同支路的电阻相当于导线,即电阻不起降低电压的作用,电容器两端的电压与其并联用电器两端电压相等。
3.电压变化带来的电容器变化:电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电。若电容器两端电压升高,电容器将充电;若电容器两端电压降低,电容器将通过与它连接的电路放电,可由ΔQ=C·ΔU计算电容器上电荷量的变化量。
典例2.(2022广东珠海模拟)如图所示,平行板电容器中有一带电液滴处于静止状态,电压表为理想电表,现将滑动变阻器R2的滑片缓慢向上端滑动,在液滴未打到极板前,下列说法正确的是( )A.电容器中电场强度将增大B.电容器所带的电荷量将增加C.流经R1的电流减小,电压表读数增大D.液滴带负电,静电力做负功,电势能增大答案 D
解析 滑片向上滑动,R2接入电路的电阻变小,总电阻变小,通过R1的电流变大,电源内部电压变大,路端电压变小,C错误;根据电路结构,电容器两极板的电压变小,所以电容器中的电场强度将变小,两极板所带的电荷量也变小,所以A、B错误;由于电容器中电场强度变小,电荷受到静电力变小,电荷将向下运动,由电荷处于平衡状态和电荷向下运动可知,电荷带负电,静电力做负功,电势能增大,D正确。
对点演练3.(2023四川广安模拟)如图所示,D为理想二极管,R为滑动变阻器,C1、C2为电容器,且电容相等,P、Q为带电粒子,开关S闭合后,P、Q均处于静止状态,下列说法正确的是( )A.C1、C2所带的电荷量不相等B.保持开关S闭合,将滑动变阻器的滑片下滑,P加速向上运动,Q仍静止C.保持开关S闭合,将滑动变阻器的滑片上滑,P加速向下运动,Q仍静止D.保持开关S闭合,将滑动变阻器的滑片上滑,P加速向下运动,Q也加速向下运动答案 C
解析 两电容器两端的电压都等于R3两端的电压,电容又相等,所以所带的电荷量相等,A错误;两电荷静止,静电力与重力等大反向,保持开关S闭合,将滑动变阻器的滑片下滑时,两电容器两端的电压都变大,C2电压变大需要正向充电,二极管导通,电场强度变大,静电力变大,P、Q都加速向上运动,B错误;保持开关S闭合,将滑动变阻器的滑片上滑时,电容器C1两端的电压变小,电场强度变小,静电力变小,P加速向下运动,因为二极管具有单向导电性,所以C2所带的电荷量不变,电压不变,电场强度不变,静电力不变,故Q仍静止,C正确,D错误。
4.(多选)定值电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为R,电容器C1、C2的电容均为C,接在如图所示电路中,M、N两端接在电压恒为U的电源上,下列说法正确的是( )
2.电路故障检查方法
对点演练5.小明闭合床头灯的开关准备坐在床头看书,可是发现卫生间的灯也亮了,他断开床头灯的开关,两盏灯都熄灭了;他过去闭合卫生间的灯的开关,床头灯不亮,但卫生间的灯更亮了。则小明家的卫生间的灯与床头灯此时的连接电路图是( )答案 B
解析 该电路中闭合S2只有L2会亮,A错误;根据该电路可知,闭合S2时,L1和L2会同时亮;若断开S2,闭合S1时,只有L1亮,而L2不亮,所以L1会比以前更亮,B正确;该电路中闭合S2两灯都会被短路,都不会亮,C错误;该电路中,只要有一个开关断开,两灯都不会亮,D错误。
6.(多选)(2023湖北宜昌模拟)如图是电池盒、开关、灯泡及导线组成的电路,A、B、C、D、E、F是接线柱编号。当闭合开关时,发现灯泡不发光。现用多用电表检测电路故障,下列说法正确的是( )A.开关断开,多用电表选欧姆挡,两表笔分别接C、D,可判断除开关以外的电路是否短路B.开关断开,多用电表选欧姆挡,两表笔分别接D、F,指针不动,则可能是灯泡断路C.开关闭合,多用电表选直流电压2.5 V挡,两表笔分别接A、F,指针不动,则电池盒一定断路D.开关闭合,多用电表选直流电压2.5 V挡,两表笔分别接E、F,指针偏转,则B、F间导线一定未断路答案 BD
解析 不可直接使用多用电表的欧姆挡测试含有电源的电路,容易对多用电表造成损坏,A错误;开关断开,多用电表选欧姆挡,两表笔分别接D、F,指针不动,则可能是灯泡断路,B正确;开关闭合,多用电表选直流电压2.5 V挡,两表笔分别接A、F,指针不动,电池盒和导线BF都有可能断路,C错误;开关闭合,多用电表选直流电压2.5 V挡,两表笔分别接E、F,指针偏转,则BF、AC、DE导线均未断路,D正确。
任意电路与纯电阻电路的功率、效率比较
典例3.如图所示,已知电源电动势E=6 V,内阻r=1 Ω,保护电阻R0=0.5 Ω。(1)当电阻箱R读数为多少时,保护电阻R0消耗的电功率最大,并求这个最大值。(2)当电阻箱R读数为多少时,电阻箱R消耗的功率PR最大,并求这个最大值。(3)求电源的最大输出功率。
思维点拨 定值电阻中通过的电流有极值时对应的电功率有极值。求可变电阻消耗的电功率极值时,如果可变电阻是外电路唯一的电阻,则电源的最大输出功率即可变电阻的电功率最大值;如果可变电阻不是外电路唯一的电阻,则把可变电阻之外的电阻看成是电源内阻的一部分,利用等效电源法求解。答案 (1)0 8 W (2)1.5 Ω 6 W (3)9 W
对点演练7.(2022江苏卷)如图所示,电路中灯泡均正常发光,阻值分别为R1=2 Ω, R2=3 Ω,R3=2 Ω,R4=4 Ω,电源电动势E=12 V,内阻不计,四个灯泡中消耗功率最大的是( )A.R1B.R2C.R3D.R4答案 A
8.(2022湖南长沙长郡中学月考)如图甲所示的电路,其中电源电动势E=6 V,内阻r=2 Ω,定值电阻R=4 Ω,已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的阻值RP的关系如图乙所示。则下列说法正确的是( )A.图乙中滑动变阻器的最大功率P2=2 WB.图乙中R1=6 Ω,R2=12 ΩC.滑动变阻器消耗功率P最大时,定值电阻R消耗的功率也最大D.调整滑动变阻器RP的阻值,可以使电源的输出电流达到2 A答案 B
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