1、【 精品教育资源文库 】 第 23 讲 电路 闭合电路的欧姆定律 考纲要求 考情分析 命题趋势 1.电源的电动势和内阻 2闭合电路的欧姆定律 2016 全国卷 ， 17 2016 北京卷， 19 2016 江苏卷， 8 主要考查闭合电路欧姆定律、电路动态分析、闭合电路功率与效率问题、 U I 图象的理解及应用 1串、并联电路的特点 (1)特点对比 串联 并联 电流 I _I1 I2 ? In_ I _I1 I2 ? In_ 电压 U _U1 U2 ? Un_ U _U1 U2 ? Un_ 电阻 R _R1 R2 ? Rn_ 1R _1R1 1R2 ? 1Rn_ (2)几个常用的推论 串联电路
2、的总电阻 _大于 _其中任一部分电路的总电阻 并联电路的总电阻 _小于 _其中任一支路的总电阻，且小于其中最小的电阻 无论电阻怎样连接，每一段电路的总的消耗电功率 P 总是等于各个电阻消耗电功率之和 无论电路是串联还是并联，电路中任意一个电阻变大时，电路的总电阻变大 2电源的电动势和内阻 (1)电动势 电动势 的计算：非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值， E Wq； 电动势的物理含义：电动势表示电源 _把其他形式的能转化成电势能 _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)内阻：电源内部导体的电阻 3闭合电路的欧姆定律 【 精品教育资源文库 】 (1)闭合电路欧
3、姆定律 内容：闭合电路里的电流跟电源的电动势成 _正比 _，跟内、外电阻之和成 _反比 _； 公式： I ER r(只适用于纯电阻电路 )； 其他表达形式 a电势降落表达式： E U 外 U 内 或 E U 外 _Ir_； b能量表达式： EI UI I2r. (2)路端电压与外电阻的关系 一般情况： U IR ER rR E1 rR，当 R 增大时， U_增大 _； 特殊情况： a当外电路断路时， I 0， U _E_； b当外电路短路时， I 短 _Er_， U 0. 1判断正误 (1)电动势为矢量，其方向由电源负极指向正极 ( ) (2)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
4、的特性决定，与电源的体积无关，与外电路 无关 ( ) (3)闭合电路中电流越大，路端电压越大 ( ) (4)在闭合电路中，外电阻越大，电源的输出功率越大 ( ) (5)电路中某电阻大，该电阻的功率不一定大 ( ) (6)电源的输出功率越大，电源的效率越高 ( ) 2 (多选 )一个 T 形电路如图所示，电路中的电阻 R1 10 ， R2 120 ， R3 40 .另有一测试电源，电动势为 100 V，内阻忽略不计则 ( AC ) A当 cd 端短路时， a、 b 之间的等效电阻是 40 B当 ab 端短路时， c、 d 之间的等效电阻是 40 C当 ab 两端接通测试电源时， cd 两端的电压
5、为 80 V D当 cd 两端接通测试电源时， ab 两端的电压为 80 V 3 2013 年 12 月 2 日，我国嫦娥三号探月卫星在西昌卫星发射中心发射嫦娥三号卫星的太阳能电池依靠光伏效应设计，可将太阳能转化为电能并储存起来已知太阳能电池板【 精品教育资源文库 】 的开路电压为 800 mV，短路电流为 40 mA现将该电池板与一阻值为 20 的电阻器连成一闭合电路，下列说法不正确的是 ( C ) A电池板的电动势为 800 mV B电池板的内电阻为 20 C闭合电路的路端电压为 800 mV D 闭合电路的路端电压为 400 mV 一 闭合电路的功率及效率问题 电源总功率 任意电路 P
6、 总 EI P 出 P 内 纯电阻电路 P 总 I2(R r) E2R r 电源内部 消耗的功率 P 内 I2r P 总 P 出 电源的 输出功率 任意电路 P 出 UI P 总 P 内 纯电阻电路 P 出 I2R E2R?R r?2 P 出 外电阻 R 的关系 电源的效率 任意电路 P出P总100% UE100% 纯电阻电路 RR r100% 由 P 出 与外电阻 R 的关系图象可知 当 R r 时，电源的输出功率最大为 Pm E24r； 当 Rr 时，随着 R 的增大输出功率越来越小； 当 RC2，由 Q CU 知此时 Q1Q2，当 S 闭合时，稳定【 精品教育资源文库 】 状态下 C1
7、与 R1并联， C2与 R2并联，电路中电流 I ER1 R2 2 A，此时两电阻两端电压分别为 U1 IR1 6 V、 U2 IR2 12 V，则此时两电容器所带电荷量分别为 Q1 C1U1 3.610 5C、 Q2 C2U2 3.610 5C，对电容器 C1来说， S 闭合后其两端电压减小，所带电荷量也减小，故选项 B、 C 正确， D 错误 四 两种 U I 图线的比较及应用 电源 U I 图象 电阻 U I 图象 图形 物理意义 路端电压随电流的变化规律 电阻两端电压随电流的变化规律 截距 与纵轴交点表示电源电动势 E，与横轴交点表示短路电流 Er 过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零
8、 坐标的乘积 UI 表示电源的输出功率 表示电阻消耗的功率 坐标的 U、 I 比值 表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同 每一点对应的比值均等大，表示此电阻的大小不变 斜率的绝对值 内电阻 r 电阻大小 例 4(2017 上海徐汇模拟 )图甲为某元件的 U I 特性曲线，把它连成图乙所示电路已知电源电动势 E 5 V，内阻 r 1.0 ，定值电阻 R0 4 . 闭合电键 S 后，求： (1)该元件的电功率； (2)电源的 输出功率 解析 设非线性元件的电压为 U，电流为 I，由欧姆定律得 U E I(R0 r)，代入数据得 U 5 5I， 画出 U E Ir 5 5I 图线 如图所示，
9、两图线交点坐标为 (0.4 A,3.0 V) 【 精品教育资源文库 】 (1)该元件的电功率 PR UI 3.00.4 W 1.2 W. (2)电源的输出功率 P PR0 PR I2R0 PR 0.424 W 1.2 W 1.84 W. 答案 (1)1.2 W (2)1.84 W 分析 U I 图象的一般思路 (1)明确纵、横坐标的物理意义 (2)明确图象的截距 、斜率及交点的意义 (3)找出图线上对应状态的参量或关系式 (4)结合相关概念或规律进行分析、计算 五 电路故障的分析与判断 1故障特点 断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零； 短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为有电流通过电
10、路但用电器或电阻两端电压为零 2检查方法 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，或并联路段短路； 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； 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，表示该处短路在运用欧姆表检测时，电路一定要切断电源； 假设法：将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理 例 5(2017 吉林长春诊断 )如下图是某同学连接的实验实物图， L1、 L2灯都不亮
11、，他采用下列两种方法进行故障检查 【 精品教育资源文库 】 (1)应用多用电表的直流挡进行检查，选择开关置于 10 V 挡该同学测试结果如表 1所示，在测试 a、 b 间直流电压时，红表笔应接触 _a_(选填 “ a” 或 “ b”) 根据测试结果，可判定故障是 _D_. A灯 L1短路 B灯 L2短路 C cd 段断路 D df 段断路 表 1 测试点 电压示数 a、 b 有示数 b、 c 有示数 c、 d 无示数 d、 f 有示数 表 2 测试点 指针偏转情况 c、 d d、 e e、 f (2)(多选 )将开关断开，再选择欧姆挡测试，测量结果如表 2 所示，那么检查出的故障是 ( BD
12、 ) A灯 L1断路 B灯 L2短路 C灯 L1、 L2都断路 D d、 e 间导线断路 【 精品教育资源文库 】 解析 (1)应用多用电表判断电路故障，首先要正确使用多用电表，对多用电表而言，电流应从红表笔流入该表内，由题图能看出 a 点电势高于 b 点电势，可知红表笔应接触 a.由表 1 条件可知， d、 f 间有示数，则 d c a 干电池 b f 间无断路，故 d、 f 段断路，选项 D 正确；若灯 L1短路或灯 L2短路，不会造成 L1、 L2灯都不亮，选项 A、 B 错误；若 cd段断路，则 d、 f 间不会有示数，选项 C 错误 (2)由表 2 可知， c、 d 间有一定的电阻
13、但不是很大，灯 L1既不短路也不断路，选项 A、C 错误； d、 e 间存在很大电阻，表明 d、 e 间导线断路，选项 D 正 确； e、 f 间电阻为零，则灯 L2短路，选项 B 正确 1.如图所示， C 为两极板水平放置的平行板电容器，闭合开关 S，当滑动变阻器 R1， R2的滑片处于各自的中点位置时，悬在电容器 C 两极板间的带电尘埃 P 恰好处于静止状态要使尘埃 P 向下加速运动，下列方法中可行的是 ( B ) A将 R1的滑片向左移动 B将 R2的滑片向左移动 C将 R2的滑片向右移动 D将闭合的开关 S 断开 解析 尘埃 P 受到重力和电场力而平衡，要使尘埃 P 向下加速，就要减小
14、电场力，故要减小电容器两端的电压；电路稳定时，滑动变阻器 R1 无电流 通过，两端电压为 0，故改变R1的电阻值无效果，故选项 A 错误；变阻器 R2处于分压状态，电容器两端电压等于变阻器R2左半段的电压，故要减小变阻器 R2左半段的电阻值，变阻器 R2滑片应该向左移动，故选项 B 正确， C 错误；将闭合的开关 S 断开，电容器两端电压增大到等于电源电动势，故 P 向上加速，选项 D 错误 . 2 (2017 浙江杭州模拟 )(多选 )如图所示，图中直线 表示某电源的路端电压与电流的关系图象，图中曲线 表示该电源的输出功率与电流的关系图象，则下列说法正确的是( ACD ) A电源的电动势为 50 V B电 源的内阻为 253
