1、【 精品教育资源文库 】 第 2 讲 闭合电路欧姆定律 考试标准 知识内容 必考要求 加试要求 说明 串联电路和并联电路 c c 1.不要求解决无穷网络等复杂电路的问题 2.电表改装只限于改装成单量程电压表和电流表 3.不要求分析外电路为混联电路的动态电路问题 . 闭合电路的欧姆定律 c d 一、串联电路和并联电路 1电路的串、并联 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电压与电流分配 电压与各部分电路的电阻成 正比 电流与各支路的电阻成 反比 功率分配 与各部分
2、电路的电阻成 正比 与各支路的电阻成 反比 2.两个重要的结论 (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值变大或变小时，串联的总电阻 变大或变小 (2)并联电路的总电阻 小于 电路中任意一个支路电阻，任意一个支路电阻值变大或变小时，电路的总电阻 变大或变小 自测 1 电阻 R1与 R2并联在电路中， 通过 R1与 R2的电流之比为 12 ，则当 R1与 R2串联后接入电路中时， R1与 R2两端电压之比 U1 U2为 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A 12 B 21 C 14 D 41 答案 B 解析 两电阻并联时，两端电压相等，因电流之比为 12 ，故 R1
3、 R2 21 ；当两电阻串联时，有相同的电流，由 U IR 可知， U1 U2 21 ，选项 B 正确 二、闭合电路的欧姆定律 1公式 (1)I ER r(只适用于纯电阻电路 ) (2)E U 外 Ir(适用于所有电路 ) 2路端电压与外电阻的关系 (1)一般 情况： U IR ER rR. (2)特殊情况： 当外电路断路时， I 0， U E. 当外电路短路时， I 短 Er， U 0. 3路端电压 U 与电流 I 的关系 (1)关系式： U E Ir. (2)U I 图象 (如图 1 所示 ) 图 1 当电路断路即 I 0 时，纵坐标的截距为 电源电动势 当外电路电压为 U 0 时，横坐标
4、的截距为 短路电流 图线的斜率的绝对值为电源的 内阻 自测 2 将一电源电动势为 E，内阻为 r 的电池，与外电路连接，构成一个闭合电路，用 R表示外电路总电阻， I 表 示电路的总电流，下列说法正确的是 ( ) A由 U 外 IR 可知，外电压随 I 的增大而增大 B由 U 内 Ir 可知，电源两端的电压随 I 的增大而增大 C由 U 外 E Ir 可知，电源输出电压随输出电流 I 的增大而减小 D由 P IU 外 可知，电源的输出功率 P 随输出电流 I 的增大而增大 【 精品教育资源文库 】 答案 C 解析 因 R 的变化，才使 I 发生了改变，故不能用 U 外 IR 来分析 U 外
5、随 I 的变化情况由闭合电路欧姆定律知， U 外 E Ir， E、 r 为定值，故 U 外 随 I 的增大而减小，故 A、 B 错， C对；对于 P IU 外 ， I 增大， R 减小，若 R r，由输出功率 P 随外 电阻变化曲线可知， R 减小，P 减小，故 D 错 命题点一 闭合电路欧姆定律及动态分析 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电路动态分析的两种方法 (1)程序法：电路结构的变化 R 的变化 R 总 的变化 I 总 的变化
6、U 端 的变化 固定支路? 并联分流 I串联分压 U 变化支路 (2)极限法：即因滑 动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论 例 1 如图 2 所示的电路中，调节滑动变阻器，电压表的读数由 6 V 变为 5 V，电流表读数的变化量为 0.5 A，则下列说法中正确的是 ( ) 图 2 A电流表的读数变小了，电源的内阻为 10 B电流表的读数变大了，电源的内阻为 20 C电流表的读数变大了，电源的内阻为 2 D不知道电流表的具体读数，无法计算电源的内阻 答案 C 解析 电压表测量的是路端电压，根据题目信息，电压表读数减小，则内电压增大，内电压U 内 Ir，电
7、源的内电阻不变，所以电路总电流增大，由闭合电路欧姆定律知，路端电压的减少量等于内电压的增加量，所以 U I r，代入数据得，电源的内阻 r 2 ，选项【 精品教育资源文库 】 C 正确 变式 1 一电池外电路断开时的路端电压为 3 V，接上 8 的负载后路端电压降为 2.4 V，则可以判定电池的电动势 E 和内阻 r 为 ( ) A E 2.4 V， r 1 B E 3 V， r 2 C E 2.4 V， r 2 D E 3 V， r 1 答案 B 解析 电路断开时，路端电压等于电动势 E 3 V， 又 E U Ir U URr 解得内阻 r 2 . 变式 2 在如图 3 所示的电路中，电源
8、的内阻不能忽略，当电路中接入的电灯数目增多时，下列说法正确的是 ( ) 图 3 A外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压逐渐变小 B外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压逐渐变大 C外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压逐渐变大 D外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压逐渐变小 答案 D 拓展点 闭合电路的故障分析 1故障特点 (1)断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零 (2)短路特点：用电器或电阻发 生短路，表现为有电流通过电路但它两端电压为零 2检测方法 (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，或并联路段被短路 (2)电流表检测：当电路中接有电源时，可用电
9、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使用电流表检测时，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，表示该处短路在使用欧姆表检测时，电路一定要切断电源 例 2 用电压表检查图 4 电路中的故障，测得 Uad 5.0 V， Ucd 0 V， Ubc 0 V， Uab 5.0 V，则此故障可能是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 图 4 A L 断路 B R 断路 C R 断路 D S 断路 答案 B 解析 由 Uad 5.0 V 和 Uab 5.0 V 可知，开关 S、灯泡 L、电阻 R 均为通路，由 Ucd
10、 0，Ubc 0 可知电路为断路故障 (电路中无电流 )，所以故障可能是 R 断路，选项 B 正确 命题点二 电路中的功率及效率问题 1电源的总功率 (1)任意电路： P 总 IE IU 外 IU 内 P 出 P 内 (2)纯电阻电路： P 总 I2(R r) E2R r. 2电源内部消耗的功率 P 内 I2r IU 内 P 总 P 出 3电源的输出功率 (1)任意电路： P 出 IU 外 IE I2r P 总 P 内 (2)纯电阻电路： P 出 I2R E2R?R r?2E2?R r?2R 4r. (3)纯电阻电路中输出功率随 R 的变化关系 当 R r 时，电源的输出功率最大为 Pm E2
11、4r. 当 Rr 时，随着 R 的增大输出功率越来越小 当 Rr 时，随着 R 的增大输出功率越来越大 4电源的效率 (1)任意电路： P出P总100% UE100%. (2)纯电阻电路： RR r100% 11 rR100%. 因此在纯电阻电路中 R 越大， 越大；当 R r 时，电源有最大输出功率，但电源的效率仅为 50%. 例 3 直流电路如图 5 所示，电源内阻不可忽略，在滑动变阻器的滑片 P 向右移动时，电【 精品教育资源文库 】 源的 ( ) 图 5 A总功率一定增大 B效率一定减小 C内部损耗功率一定减小 D输出功率一定先增大后减小 答案 C 解析 滑片 P 向右 移动时外电路
12、电阻 R 外 增大，由闭合电路欧姆定律知总电流减小，由 P 总 EI 可得 P 总 减小，故选项 A 错误；根据 R外R外 r100% 11 rR外100% 可知选项 B 错误；由 P 内 I2r 可知，选项 C 正确；由 P 出 R 外 图象，因不知道 R 外 的初始值与 r 的关系，所以无法判断 P 出 的变化情况，选项 D 错误 变式 3 如图 6 所示，已知电源内电阻 r 为 2 ，定值电阻 R0为 3 ，滑动变阻器的阻值范围为 0 10 . 当滑动变阻器 R阻值为 R1时，在 R1上获得最大功率，则 R1的 阻值应为 ( ) 图 6 A 2 B 3 C 4 D 5 答案 D 解析 R
13、0为定值电阻，把它等效为电源内阻，当 R1 R0 r，即 R1 5 时， R1上获得最大功率，故选项 D 正确 变式 4 将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，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 7 所示，由此可知 ( ) 图 7 【 精品教育资源文库 】 A电源最大输出功率可能大于 45 W B电源内阻一定等于 5 C电源电动势为 45 V D电阻箱所消耗功率 P 最大时，电源效率大于 50% 答案 B 解析 由题可知将一电源 与一电阻箱连接成闭合回路，电阻箱所消耗功率 P 等于电源输出功率由电阻箱所消耗功率 P 与电阻箱读数 R 变化的曲线可知，电阻箱所消耗功率 P 最
14、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，所以电源内阻一定等于 5 ，选项 B 正确；由电阻箱所消耗功率 P 最大值为 45 W 可知，此时电阻箱读数为 R 5 ，电流 I PR 3 A，电源电动势 E I(R r) 30 V，选项 C 错误；电阻箱所消耗功率 P 最大时，电源效率为50%，选项 D 错误 变式 5 (2016 东海中学月考 )有一个电动势为 3 V、内阻为 1 的电源下列电阻与其连接后，使电阻的功率大于 2 W，且使该电源的效率大于 50%的是 ( ) A 0.5 B 1 C 1.5 D 2 答案 C 解析 电阻功率 P I2R ? ?ER r 2R，当 P 2 W 时，代入数据解得 R1 0.5 ， R2 2 ，若使功率大于 2 W， 则 0.5 R 2 ， 电源
