1、第22讲 闭合电路及其欧姆定律,-2-,-3-,考点一,考点二,考点三,闭合电路的欧姆定律 核心知识整合,正,反,纯电阻,任何闭合电路,-4-,考点一,考点二,考点三,3.路端电压与负载的关系:因U=E-Ir,故路端电压随着电路中电流的增大而 ;随外电阻的增大而 。 (1)外电路断开时(I=0),路端电压等于电源的 ;而这时用电压表测量时,其读数略小于电动势(有微弱电流)。 (2)外电路短路时(R=0,U=0),电流最大为 (一般不允许这种情况,会烧坏电源)。,减小,增大,电动势,-5-,考点一,考点二,考点三,4.电源的特性曲线路端电压U随电流I变化的图象:(1)图象的函数表达式:U= 。
2、(2)纵轴上的截距表示 ;横轴上的截距表示电源的 。(注意:若纵坐标上的取值不从零开始取,则横轴上的截距不表示短路电流) (3)图线的斜率的绝对值为电源的 。 (4)图线上某点与坐标轴所围矩形的面积表示在该电流时电源的 。,E-Ir,电源的电动势,短路电流,内阻,输出功率,-6-,考点一,考点二,考点三,关键能力提升 命题点一 闭合电路欧姆定律 【例1】 电动势为E、内阻为r的电源,当它和一标有“6 V 3 W”的小灯泡构成闭合回路时,小灯泡恰好正常发光。若该电源与一标有“6 V 6 W”的小灯泡构成一闭合回路,该灯泡( ) A.正常发光 B.比正常发光暗 C.比正常发光亮 D.因不知电源内阻
3、的大小,故无法确定,答案,解析,-7-,考点一,考点二,考点三,方法技巧画电路图进行分析时,可以在电源旁边画一个内阻r。,-8-,考点一,考点二,考点三,【例2】 下图是某电源的路端电压与电流的关系图象,下列结论正确的是( )A.电源的电动势为5.0 V B.电源的内阻为12 C.电源的短路电流为0.5 A D.电流为0.3 A时的外电阻是18 易错警示电源的U-I曲线中特别要注意纵坐标的起点是否为0。,答案,解析,-9-,考点一,考点二,考点三,命题点二 电路动态分析 【例3】 小吴同学设计了一种烟雾警报装置,其设计原理如图所示。M为烟雾传感器,其阻值RM随着烟雾浓度的变化而变化,R为定值电
4、阻。当装置所在区域出现烟雾且浓度增大时,将导致a、b两端电压减小,触发警报装置发出警报。则烟雾浓度增大时( ) A.RM增大,电流表示数增大 B.RM增大,电流表示数减小 C.RM减小,电流表示数增大 D.RM减小,电流表示数减小,答案,解析,-10-,考点一,考点二,考点三,【例4】 如图所示的电路中,电源的电动势E和内阻r恒定不变,电灯L恰能正常发光,如果变阻器的滑片向b端滑动,则( )A.电灯L更亮,电流表的示数减小 B.电灯L更亮,电流表的示数增大 C.电灯L更暗,电流表的示数减小 D.电灯L更暗,电流表的示数增大,答案,解析,-11-,考点一,考点二,考点三,思路点拨处理闭合电路动态
5、分析常用三种方法 1.程序法,-12-,考点一,考点二,考点三,2.“串反并同”结论法 (1)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。 (2)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。,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。,-13-,考点一,考点二,考点三,方法技巧(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
6、一个电阻变大时,总电阻变大。,-14-,考点一,考点二,考点三,命题点三 闭合回路中含有非线性电路 【例5】 (多选)如图所示,直线、分别是电源与电源的路端电压随输出电流变化的特性曲线,曲线是一个小灯泡的伏安特性曲线,则( )A.电源与电源的内阻之比为127 B.电源与电源的电动势之比为712 C.若该小灯泡分别与电源和电源单独连接,则小灯泡的电阻之比为3524 D.若该小灯泡分别与电源和电源单独连接,则电源和电源输出功率之比为1021 易错警示闭合回路中含有非线性电阻时,只能根据伏安特性曲线找到工作点,进而找到非线性电阻的瞬时电阻。,答案,解析,-15-,考点一,考点二,考点三,【例6】 图
7、甲为某一小灯泡的U-I图线,现将两个这样的小灯泡并联后再与一个4 的定值电阻R串联,接在内阻为1 、电动势为5 V的电源两端,如图乙所示。则通过每盏小灯泡的电流为 A,此时每盏小灯泡的电功率为 W。,答案:0.3 0.6,-16-,考点一,考点二,考点三,解析:设每盏小灯泡的电流为I,两端的电压为U,则U=E-2I(R+r),即U=5-10I,将此函数关系的图象画在灯泡的U-I图线上,可看出交点处即为电路的工作点,I=0.3 A,U=2 V,所以功率P=UI=0.6 W。,-17-,考点一,考点二,考点三,电路中的功率与效率 核心知识整合,EI,P总-P出,UI,-18-,考点一,考点二,考点
8、三,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 。 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。 当P出Pm时,每个输出功率对应两个外电阻R1和R2,且R1R2=r2。,-19-,考点一,考点二,考点三,关键能力提升 命题点一 电源输出功率 【例7】 如图所示,定值电阻R1=1 ,R2为电阻箱,电源电动势E=6 V,内阻r=3 。要使电源有最大功率输出,应使R2= ;若要使R1上得到的功率最大,应使R2= ;若要使R2上得到的功率最大,应使R2= 。 易错警示对于电源,当外电路的总电阻等于内电路的总电阻时,电源的输出功率最大。当流过定
9、值电阻的电流最大时,定值电阻消耗的功率最大。,答案,解析,-20-,考点一,考点二,考点三,【例8】 如图,电源电动势E=9 V,内阻r=2.5 ,电路中的四盏灯相同,规格为“6 V 6 W”,电阻R=0.5 ,则欲使电源输出功率最大,应开n1盏灯,欲使点亮的灯上消耗的功率最大,应开n2盏灯,关于n1、n2数值下面正确的是( )A.n1=2;n2=3 B.n1=3;n2=2 C.n1=4;n2=1 D.n1=1;n2=4,答案,解析,-21-,考点一,考点二,考点三,命题点二 电源的效率 【例9】 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。在测电源电动势和内阻的实验中得到的实验图
10、线如图所示,图中U为路端电压,I为干路电流,a、b为图线上的两点,相应状态下电源的效率分别为a、b。由图可知a、b的值分别为( ),答案,解析,-22-,考点一,考点二,考点三,【例10】 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。如图,直线A、B和C分别是电源a、电源b和电阻R的伏安特性图线。将这个电阻R分别接到a、b两电源上,那么( )A.R接到电源a上,电源的效率较低 B.R接到电源b上,电源的输出功率较大 C.R接到电源a上,电源的输出功率较大,电源效率较高 D.R接到电源b上,电源的输出功率较小,电源效率较高,答案,解析,-23-,考点一,考点二,考点三,含电容器电路分
11、析 核心知识整合 电容器是一个储能元件,它的接入不改变其他电路结构,但能影响能量的转化。 1.电路稳定时(充、放电结束)电容器的处理方法: (1)电容器在直流电路稳定后是断路,简化电路时可去掉它,简化后若要求电容器所带电荷量时,可在相应位置补上。 (2)当电容器与电阻串联时,电阻上没有电流通过,电阻两端等势,该电阻相当于一段导线。 (3)电容器的电压等于与它并联的电路两端的电压。 2.电路不稳定时:当电容器两端的电压升高(或降低)时,其被充电(或放电),电荷量的变化可由Q=UC求出。,-24-,考点一,考点二,考点三,关键能力提升 命题点一 含电容电路静态分析 【例11】 在如图所示的电路中,
12、电源电动势E=6 V,内阻r=1 ,电阻R1=6 ,R2=5 ,R3=3 ,电容器的电容C=210-5 F。若将开关S闭合,电路稳定时通过R2的电流为I;断开开关S后,通过R1的电荷量为q。则( )A.I=0.25 A B.I=0.5 A C.q=110-5 C D.q=210-5 C,答案,解析,-25-,考点一,考点二,考点三,命题点二 含电容电路动态分析 【例12】 在如图所示的电路中,电源电动势E=9 V,内阻r=2 ,定值电阻R1=6 ,R2=10 ,R3=6 ,电容器的电容C=10 F。 (1)保持开关S1、S2闭合,求电容器C所带的电荷量; (2)保持开关S1闭合,将开关S2断开
13、,求断开开关S2后流过电阻R2的电荷量。,答案:(1)310-5 C (2)610-5 C,-26-,考点一,考点二,考点三,解析:(1)保持开关S1、S2闭合时,R1两端的电压U1=IR1=0.56 V=3 V; 则电容器所带的电荷量Q1=CU1=1010-63 C=310-5 C; (2)保持开关S1闭合,将开关S2断开,电容器的电压等于电源的电动势,所带的电荷量Q2=CE=1010-69 C=910-5 C。 断开开关S2后流过电阻R2的电荷量QR2=Q2-Q1=610-5 C。,-27-,考点一,考点二,考点三,【例13】 如图所示,电源电动势E=12 V,内阻r=1 ,电阻R1=5
14、,R2=50 ,则( )A.开关S断开时,A、B两端电压等于零 B.开关S闭合,电容器C充电后,电容器两极板间的电压等于10 V C.开关S闭合,电容器C充电后,电容器两极板间的电压等于12 V D.开关S闭合,电容器C充电后,两极板间的电压与电容大小有关,答案,解析,-28-,考点一,考点二,考点三,方法技巧解决含电容电路的思路:一是画出电路图,标出电流的流向,没有电流通过的电阻两端等势;二是找到电容器两端的电压是电路中哪个电阻两端的电压。 思路点拨含容电路问题的解题思路,-29-,1,2,3,4,5,1.太阳能路灯以太阳光为能源,白天太阳能电池板给蓄电池充电,晚上蓄电池给灯源供电。安全节能
15、无污染,已被广泛采用。如图所示,是某地使用的太阳能路灯和它的电池板铭牌,则该电池板的内阻约为( ) 太阳能电池板参数 开路电压 43 V 短路电流 5.85 A 工作电压 35.3 V 工作电流 5.67 A 额定功率 200 W 工作温度 -4085 A.7.58 B.6.03 C.6.23 D.7.35 ,答案,解析,-30-,1,2,3,4,5,2.机器人的使用开阔了我们的视野,延伸了我们的肢体,增强了我们的力量,提高了我们的工作效率,将人们从繁重的生产劳动中解救出来。如图所示,一款微型机器人的直流电动机的额定电压为U,额定电流为I,线圈电阻为R,将它接在电动势为E,内阻为r的直流电源的
16、两极间,电动机恰好能正常工作。下列说法正确的是( )A.电动机消耗的总功率为EI B.电动机消耗的热功率为UI C.电源的输出功率为I2R D.电源的效率为,答案,解析,-31-,1,2,3,4,5,3.(多选)在如图所示的电路中,E为电源电动势,r为电源内阻,R1和R3均为定值电阻,R2为滑动变阻器。当R2的滑片在a端时合上开关S,此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U。现将R2的滑片向b端移动,则下列说法正确的是( )A.I1增大,I2不变,U增大 B.I1减小,I2增大,U减小 C.电源的总功率减小 D.电源内部消耗的热功率增大,答案,解析,-32-,1,2,3,4,5,4
17、.(多选)(2017浙江绍兴一中期中)在如图所示电路中,电源的内阻不可忽略,当开关S断开时,电流表的示数为0.25 A,则当S闭合时,电流表的示数可能是( )A.0.22 A B.0.32 A C.0.40 A D.0.58 A,答案,解析,-33-,1,2,3,4,5,5.(多选)如图所示,电源电动势E=6 V,内阻r=1 ,定值电阻R=2 与电动机M串联接在电源上,开关闭合后,理想电流表示数为1 A,电动机刚好正常工作,电动机的线圈电阻R0=0.5 。下列说法正确的是( ) A.定值电阻消耗的热功率2 W B.电动机的输出功率为2.5 W C.电动机的输出功率为3 W D.电源的输出功率是6 W,答案,解析,
