2024届高考物理一轮复习（新教材鲁科版）第十章电路及应用第2讲闭合电路的欧姆定律课件

这是一份2024届高考物理一轮复习（新教材鲁科版）第十章电路及应用第2讲闭合电路的欧姆定律课件，共60页。PPT课件主要包含了必备知识，电势能，关键能力，IU外，I2R＋r，I2r，I2R，电源的效率，答案08W，答案9W等内容，欢迎下载使用。
考点一　闭合电路欧姆定律及应用
考点二　闭合电路的功率及效率问题
考点三　电源的U－I图像
考点四　含容电路的分析
闭合电路欧姆定律及应用
1.电动势(1)非静电力所做的功与所移动的电荷量之比叫电动势.(2)物理含义：电动势表示电源把其他形式的能转化成 本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压.
2.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 ，跟内、外电路的电阻之和成 ；(2)公式：I＝　　 (只适用于纯电阻电路)；(3)其他表达形式E＝U外＋U内或E＝U外＋ (适用于 电路).
1.电动势的大小反映了电源把电能转化为其他形式的能的本领强弱.(　　)2.电动势就是电源的路端电压.(　　)3.电源的重要参数是电动势和内阻.电动势由电源中非静电力的特性决定，与电源的体积无关，与外电路无关.(　　)4.在电源电动势及内阻恒定的闭合电路中，外电阻越大，路端电压越大.(　　)
1.路端电压与外电阻的关系
(2)特殊情况：①当外电路断路时，I＝0，U＝E.
2.动态分析常用方法(1)程序法：遵循“局部—整体—局部”的思路.①分析步骤(如图)：
②分析时：串联电路注意分析电压关系，并联电路注意分析电流关系.
(2)结论法：“串反并同”，应用条件为电源内阻不为零.①所谓“串反”，即某一电阻的阻值增大时，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”，即某一电阻的阻值增大时，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.
考向1　闭合电路的有关计算
例1　(2019·江苏卷·3)如图所示的电路中，电阻R＝2 Ω.断开S后，电压表的读数为3 V；闭合S后，电压表的读数为2 V，则电源的内阻r为A.1 Ω 　　B.2 Ω　　 C.3 Ω 　　D.4 Ω
当断开S后，电压表的读数等于电源的电动势，即E＝3 V；当闭合S后，有U＝IR，又由闭合电路欧姆定律可知，I＝ 　　，联立解得r＝1 Ω，A正确，B、C、D错误.
例2　(2023·福建福州市质检)在如图所示的电路中，电源电动势为E、内阻为r，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P移动时，发现电压表示数变大，则下列判断正确的是A.电流表示数变大B.电阻R1的电功率变大C.滑动变阻器的滑片P向上移动D.电源的输出功率一定增大
考向2　闭合电路的动态分析
电压表示数变大时，说明外电路电阻增大，则滑动变阻器阻值变大，即滑动变阻器的滑片P向下移动，此时R2和R3的并联阻值增大，R2、R3两端电压增大，电流表示数变大，故A正确，C错误；
外电路电阻增大，干路电流减小，电阻R1的电功率变小，故B错误；当外电阻和电源内阻相等时，电源的输出功率最大，当滑动变阻器的滑片向下移动时外电阻变大，但是不能确定外电阻和电源内阻的大小关系，所以输出功率不一定变大，故D错误.
例3　(2023·重庆市育才中学高三测试)某同学按如图电路进行实验，电压表内阻看作无限大，电流表内阻看作零.实验中由于电路发生故障，发现两电压表示数相同了(但不为零)，若这种情况的发生是由于某一电阻引起的，则可能的故障是A.RP断路 B.R2断路C.R1短路 D.R3短路
若R3短路，则电压表V2示数为零，两电压表示数不相同；若RP断路，则电压表V2示数为零，两电压表示数不相同；
若R1短路，则V1测滑动变阻器和R2串联的总电压，V2测R2两端电压，两电压表示数不同；若R2断路，则两电压表均测R3两端电压，两电压表示数相同且不为零，A、C、D错误，B正确.
例4　如图所示的电路中，电源的电动势为6 V，当开关S闭合后，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分的电压分别为Uab＝6 V，Uad＝0，Ucd＝6 V，由此可断定A.L1和L2的灯丝都烧断了B.L1的灯丝烧断了C.L2的灯丝烧断了D.滑动变阻器R断路
由Uab＝6 V可知电源完好，灯泡都不亮，说明电路中出现断路故障，由Ucd＝6 V可知，灯泡L1与滑动变阻器R完好，断路故障出现在c、d之间，故灯泡L2的灯丝烧断了，选项C正确.
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，或并联部分短路；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，表示该处断路；当测量值很小或为零时，表示该处短路.在用欧姆表检测时，应断开电源.
闭合电路的功率及效率问题
1.电源的总功率(1)任意电路：P总＝ ＝ ＋IU内＝P出＋P内.(2)纯电阻电路：P总＝ ＝ 　　.2.电源内部消耗的功率P内＝ ＝IU内＝P总－P出.3.电源的输出功率(1)任意电路：P出＝ ＝IE－I2r＝P总－P内.(2)纯电阻电路：P出＝ ＝　 　　 .
1.外电阻越大，电源的输出功率越大.(　　)2.电源的输出功率越大，电源的效率越高.(　　)3.电源内部发热功率越大，输出功率越小.(　　)
1.纯电阻电路中电源的最大输出功率(如图)
2.提高纯电阻电路效率的方法
例5　(多选)某同学将一直流电源的总功率PE、电源内部的发热功率Pr和输出功率PR随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图中的a、b、c所示.以下判断正确的是A.在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C　三点，这三点的纵坐标一定满足关系PA＝PB＋PCB.b、c图线的交点与a、b图线的交点的横坐标之比一　定为1∶2，纵坐标之比一定为1∶4C.电源的最大输出功率Pm＝9 WD.电源的电动势E＝3 V，内电阻r＝1 Ω
在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，因为直流电源的总功率PE等于输出功率PR和电源内部的发热功率Pr之和，所以这三点的纵坐标一定满足关系PA＝PB＋PC，故A正确；
图线c表示电路的输出功率与电流的关系图线，很显然，最大输出功率小于3 W，故C错误；
例6　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；
答案　1.5 Ω　6 W
(3)求电源的最大输出功率.
把含有电源、电阻的部分电路等效为新的“电源”，其“电动势”、“内阻”如下：(1)两点间断路时的电压等效为电动势E′.
常见电路等效电源如下：
例7　(多选)如图所示，图甲中M为一电动机，开关S闭合后，当滑动变阻器R的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表V1和V2的读数随电流表A读数的变化情况如图乙所示，已知电流表A读数在0.2 A以下时，电动机没有转动.不考虑电表内阻，以下判断正确的是A.图线①为V2读数随电流表读数的变化图线B.电路中电源电动势为3.4 VC.此电路中，电动机的最大输入功率　是0.9 WD.滑动变阻器的最大阻值为30 Ω
由题图甲知，电压表V2测量路端电压，电流增大时，内电压增大，路端电压减小，所以图线①为V2的读数随电流表读数的变化图线，故A正确；
当I2＝0.3 A时，U2＝3 V，此时电动机输入功率最大，且P＝U2I2＝3×0.3 W＝0.9 W，故C正确；
1.电路简化把电容器所在的支路稳定时视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上.2.电容器的电压(1)电容器所在的支路中没有电流，与之串联的电阻两端无电压，相当于导线.(2)电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压.
3.电容器的电荷量及变化(1)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；若电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电.(2)如果变化前后极板带电的电性相同，通过所连导线的电荷量为|Q1－Q2|.(3)如果变化前后极板带电的电性相反，通过所连导线的电荷量为Q1＋Q2.
例8　阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示电路.开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2.Q1与Q2的比值为
S断开时等效电路图如图甲所示.
S闭合时等效电路图如图乙所示.
例9　(多选)(2023·福建龙岩市第一中学模拟)如图所示，电源电动势为E、内阻为r，R1、R2、R3为定值电阻(阻值均大于电源内阻r)，电压表和电流表可视为理想电表.开关S闭合时，一带电油滴P恰好能静止在平行金属板之间，若将滑动变阻器R的滑片向b端移动，下列说法正确的是A.油滴将向下运动B.电压表的示数变小，电流表的示数变大C.电源的输出功率逐渐增大，电源的效率　逐渐增大D.R1、R3电阻上消耗的功率都变大
油滴恰好静止在金属板之间，则重力和电场力是一对平衡力，滑片向b端移动，滑动变阻器接入电路的电阻减小，则并联部分总电阻减小，并联部分两端电压减小，即电容器两板间电压减小，板间电场强度减小，油滴所受电场力减小，所以油滴向下移动.故A正确；电压表和滑动变阻器并联，电流表和滑动变阻器串联，滑动变阻器电阻变小，总电阻减小，总电流变大，内阻r和R1两端电压变大，则R1消耗的功率变大，并联支路两端电压减小，通过R3的电流减小，
则R3消耗的功率变小，通过R2和R电流变大，电流表示数变大，R2两端电压变大，则R两端电压减小，即电压表示数减小，故B正确，D错误；
根据电源的输出功率与外电阻间的关系可知，当外电路电阻大于内阻时，电源的输出功率随外电路总电阻的减小而增大，由题知电源的内阻小于外电路电阻，R总减小，所以电源的输出功率增大，故C错误.
1.(2022·江苏卷·2)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.R1 　　　 B.R2 　　 　C.R3 　　　 D.R4
由电路图可知，R3与R4串联后与R2并联，再与R1串联.
四个灯泡的实际功率分别为P1＝I12R1＝18 W，P2＝I22R2＝12 W，P3＝I32R3＝2 W，P4＝I42R4＝4 W，故四个灯泡中消耗功率最大的是R1，故A正确，B、C、D错误.
2.交警使用的某型号酒精测试仪如图甲所示，其工作原理如图乙所示，传感器电阻R的阻值随气体中酒精浓度的增大而减小，电源的电动势为E，内阻为r，电路中的电表均为理想电表.当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法中正确的是A.电压表的示数变大，电流表的示数变小B.电压表的示数变小，电流表的示数变小C.酒精气体浓度越大，电源的输出功率越大D.电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变
当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，R的阻值减小，电路总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律可知，电路中电流I变大，故电流表的示数变大，R两端电压为U＝E－I(R0＋r)变小，故电压表的示数变小，故A、B错误；
因为不知道外电阻R0＋R与电源内阻r的关系，所以无法判断电源的输出功率如何变化，故C错误；电压表示数为U＝E－I(R0＋r)，电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比为　 ＝R0＋r，保持不变，故D正确.
3.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，导致电压表和电流表的读数都增大，电压表和电流表均为理想电表，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
若电路正常，则电流表测量流过R1的支路电流，电压表测量R3两端的电压.若R1短路，则R2被短路，外电路只有电阻R3接在电源两端，电流表测量干路电流，电压表测量路端电压，两表示数均增大，A正确；
若R2短路，则R1被短路，电流表示数为零，B错误；若R3短路，则电压表示数为零，C错误；若R1断路，则电流表示数为零，D错误.
4.如图所示，图中的四个电表均为理想电表，当滑动变阻器的滑片P向右端移动时，下列说法中正确的是A.电源的输出功率一定变小B.电压表V1的读数变小，电流表A1的读数变小C.电压表V2的读数变大，电流表A2的读数变小D.电压表V2的读数变小，电流表A2的读数变小
当内、外电阻相等时电源的输出功率最大，由于电源的内、外电阻关系未知，所以不能确定电源的输出功率如何变化，故A错误；
5.将一电源与一电阻箱连接成闭合电路，测得电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线如图所示，由此可知A.电源最大输出功率可能大于45 WB.电源内阻等于5 ΩC.电源电动势为45 VD.电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率大于50%
由题可知将一电源与一电阻箱连接成闭合电路，电阻箱所消耗功率P等于电源输出功率，由题图可知，电阻箱所消耗功率P最大为45 W，所以电源最大输出功率为45 W，选项A错误；
由电源输出功率最大的条件可知，电源输出功率最大时，外电路电阻等于电源内阻，所以电源内阻r＝5 Ω，选项B正确；
电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率为50%，选项D错误.
6.(2023·四川内江市第六中学月考)电源的效率定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比.直线A、B和C分别是电源a、电源b和电阻R的U－I图线.将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么A.电源a、b电动势一样大，b内阻较大B.R接到电源a上，电路中的电流较小C.R接到电源b上，电源的输出功率较大D.R接到电源b上，电源效率较高
由电源的U－I图线可知，纵轴截距表示电动势，斜率的绝对值表示内阻，故电源a、b电动势一样大，b内阻较大，A正确；
当电源与电阻直接相连时，电源和电阻的U－I图线交点表示该电阻的工作状态，其横坐标表示电路中的电流，故R接到电源a上，电路中的电流较大，B错误；
7.(2023·江苏淮安市车桥中学高三测试)如图所示电路，电源内阻为r，两相同灯泡L1、L2 电阻均为R，D为理想二极管(具有单向导电性)，电表均为理想电表.闭合S后，一带电油滴恰好在平行板电容器中央静止不动.现把滑动变阻器滑片向上滑动，电压表V1、V2 示数变化量绝对值分别为ΔU1、ΔU2 ，电流表示数变化量绝对值为ΔI，则下列说法中错误的是A.两灯泡逐渐变亮 B.油滴将向下运动C.　　＝R＋r D.ΔU2>ΔU1
滑片向上滑动，滑动变阻器接入电路的阻值减小，总电阻减小，回路中电流变大，两灯泡变亮，选项A正确；
8.硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点.如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像(电池内阻不是常量)，图线b是某电阻R的U－I图像.在该光照强度下将它们组成闭合回路时，硅光电池的内阻为A.5.5 Ω B.7.0 ΩC.12.0 Ω D.12.5 Ω
由闭合电路欧姆定律得U＝E－Ir，当I1＝0时，E＝U1，由图线a与纵轴的交点读出电源的电动势为E＝3.6 V，组成闭合回路时，根据两图线交点处的
9.(多选)(2023·河南三门峡市外国语高级中学高三检测)如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，L为小灯泡，R为滑动变阻器，V为理想电压表.现闭合开关S，将滑动变阻器R的滑动触头P从a端向b端滑动.已知小灯泡电阻和电源内阻相等，则下列说法中正确的是A.电压表示数先变小后变大B.小灯泡L先变暗后又变亮C.电源的输出功率先变小后变大D.电源的效率先减小后增大
由电路结构可知，滑动变阻器R的滑动触头P两边的电阻并联，则当P从a端向b端滑动时，电路的总电阻先变大后变小，则干路电流先变小后变大，故小灯泡L先变暗后又变亮，选项B正确；
由U＝E－Ir可知路端电压先变大后变小，即电压表的示数先变大后变小，选项A错误；因为小灯泡电阻和电源内阻相等，电路的总电阻先变大后变小，结合电源输出功率随外电路电阻变化图像可知，当内、外电阻相等时电源输出功率最大，则电源的输出功率先变小后变大，选项C正确；
10.(2023·河北邯郸市模拟)如图所示，电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，R0＝3 Ω，R1＝7.5 Ω，R2＝3 Ω，R3＝2 Ω，电容器的电容C＝2 μF.开始时开关S处于闭合状态，则下列说法正确的是A.开关S闭合时，电容器上极板带正电B.开关S闭合时，电容器两极板间电势差是3 VC.将开关S断开，稳定后电容器极板所带的电荷量是3.6×10－6 CD.将开关S断开至电路稳定的过程中通过R0的电荷量是9.6×10－6 C
11.在如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝100 Ω，R2阻值未知，R3是一滑动变阻器，当其滑片P从最左端滑至最右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流的变化图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的.求：
(1)电源的电动势和内阻；
答案　20 V　20 Ω
电源的路端电压随电流的变化图线斜率的绝对值等于电源的内阻，则内阻
电源的电动势为E＝U＋Ir取电压U1＝16 V，电流I1＝0.2 A，代入解得E＝20 V
(2)定值电阻R2的阻值；
(3)滑动变阻器的最大阻值.
当滑片P滑到最左端时，滑动变阻器阻值最大，外电阻最大，电流最小，此时路端电压U1＝16 V，电流I1＝0.2 A，
12.如图所示，电源电动势E＝2 V，内阻r＝1 Ω，电阻R0＝2 Ω，滑动变阻器的阻值范围为0～10 Ω.求滑动变阻器的阻值为多大时，R上消耗的功率最大，最大值为多少？