高三物理教案：闭合电路欧姆定律复习

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本文题目：高三物理教案：闭合电路欧姆定律复习

第3课时　闭合电路欧姆定律

导学目标 1.理解闭合电路欧姆定律的内容，并能进行电路动态分析及电路的相关计算.2.能利用U-I图象进行分析并计算.

一、电源的电动势

[基础导引]

关于电源的电动势，判断下面说法的正误：

(1)电源的电动势就是接在电源两极间的电压表测得的电压 (　　)

(2)同一电源接入不同的电路，电动势就会发生变化 (　　)

(3)电源的电动势是表示电源把其他形式的能转化为电势能的本领大小的物理量 (　　)

(4)在闭合电路中，当外电阻变大时，路端电压增大，电源的电动势也增大 (　　)

[知识梳理]

1.电源是通过非静电力做功把____________的能转化成____________的装置.

2.电动势：非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值，E=________，单位：V.

3.电动势的物理含义：电动势表示电源____________________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.

4.电动势是______量，需注意电动势不是电压.

二、闭合电路欧姆定律

[基础导引]

如图1所示电路中，电源的电动势E=9 V、内阻r=3 Ω，R=15 Ω.

下列说法中正确的是 (　　)

A.当S断开时，UAC=9 V

B.当S闭合时，UAC=9 V

C.当S闭合时，UAB=7.5 V，UBC=0

D.当S断开时，UAB=0，UBC=0

[知识梳理]

闭合电路欧姆定律

(1)内容：闭合电路中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E=　　　　　　适用于任何电路

(3)路端电压与外电阻的关系

①负载R增大→I减小→U内________→U外________

外电路断路时(R=∞)，I=0，U外=E.

②负载R减小→I增大→U内________→U外________

外电路短路时(R=0)，I=________，U内=E.

(4)U-I关系图：由U=E-Ir可知，路端电压随着电路中电流的增大而______;U-I关系图线如图2所示.

①当电路断路即I=0时，纵坐标的截距为____________.

②当外电路电压为U=0时，横坐标的截距为__________.

③图线的斜率的绝对值为电源的__________.

图2

思考：对于U-I图线中纵坐标(U)不从零开始的情况，直线的斜率的意义是否变化?

考点一　电路的动态分析

考点解读

电路的动态分析是电学的常考点之一，几乎每年都有该类试题出现.该类试题能考查考生对闭合电路欧姆定律的理解，电路的结构分析及对串并联特点的应用能力，兼顾考查学生的逻辑推理能力.

典例剖析

例1　(2011•北京理综•17)如图3所示电路，电源内阻不可忽

略.开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过

程中 (　　)

A.电压表与电流表的示数都减小

B.电压表与电流表的示数都增大

C.电压表的示数增大，电流表的示数减小

D.电压表的示数减小，电流表的示数增大

思维突破　电路动态分析的方法

(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→U端的变化→固定支路并联分流I串联分压U→变化支路.

(2)“并同串反”规律，所谓“并同”，即某一电阻增大时，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.所谓“串反”，即某一电阻增大时，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.

跟踪训练1　在如图4所示电路中，当滑动变阻器滑片P向下移动

时，则 (　　)

A.A灯变亮、B灯变亮、C灯变亮

B.A灯变亮、B灯变亮、C灯变暗

C.A灯变亮、B灯变暗、C灯变暗

D.A灯变亮、B灯变暗、C灯变亮

考点二　电路中的有关功率及效率

考点解读

1.电源的总功率

(1)任意电路：P总=EI=U外I+U内I=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=U内I=P总-P出.

3.电源的输出功率

(1)任意电路：P出=UI=EI-I2r=P总-P内.

(2)纯电阻电路：P出=I2R=E2RR+r2=E2R-r2R+4r.

(3)输出功率随R的变化关系

①当R=r时，电源的输出功率最大为Pm=E24r.

②当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小.

③当R

④当P出

⑤P出与R的关系如图5所示.

图5

4.电源的效率

(1)任意电路：η=P出P总×100%=UE×100%.

(2)纯电阻电路：η=RR+r×100%=11+rR×100%

因此在纯电阻电路中R越大，η越大;当R=r时，电源有最大输出功率，效率仅为50%.

特别提醒　1.当电源的输出功率最大时，效率并不是最大，只有50%;当R→∞时，η→100%，但此时P出→0，无实际意义.

2.对于内、外电路上的固定电阻，其消耗的功率根据P=I2R来判断，与输出功率大小的判断方法不同.

典例剖析

例2　在如图6所示的电路中，R1=2 Ω，R2=R3=4 Ω，当开关S接

a时，R2上消耗的电功率为4 W，当开关S接b时，电压表示数为

4.5 V，试求：

(1)开关S接a时，通过电源的电流和电源两端的电压;

(2)开关S接b时，电源的电动势和内电阻;

(3)当开关S接c时，通过R2的电流.

思维突破　对于直流电路的分析与计算，要熟练掌握串、并联电路的特点，知道这两种电路的电压、电流及电功率的分配关系，并能把较为复杂的电路化为简单、直观的串、并联关系.

跟踪训练2　如图7中电源的电动势为6 V，内阻为1 Ω，R1为2 Ω，R2全阻值为3 Ω，下列说法错误的是 (　　)

A.当R2为1 Ω时，R1消耗的功率最大

B.通过改变R2的阻值，路端电压的最大值为5 V，最小值为4 V

C.R2的阻值越小，R1消耗的功率越大

D.当R2的阻值为3 Ω时，R2消耗的功率最大

考点三　涉及U-I图象的功率计算

考点解读

两种图线的比较：

图象上的特征 物理意义

电源U-I图象 电阻U-I图象

图象表述的物理量变化关系 电源的路端电压随电路电流的变化关系 电阻的电流随电阻两端电压的变化关系

图线与坐标轴交点 与纵轴交点表示电源电动势E，与横轴交点表示电源短路电流Er

过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零

图线上每一点坐标的乘积UI 表示电源的输出功率 表示电阻消耗的功率

图线上每一点对应的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

图线的斜率 内电阻r的相反数-r 表示电阻大小

典例剖析

例3　如图8所示，图中直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图象，图中曲线②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 (　　)

图8

A.电源的电动势为50 V

B.电源的内阻为253 Ω

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