高考物理大一轮复习第8单元恒定电流第23讲电动势闭合电路的欧姆定律课件

电阻两端电压与电阻中的电 流的关系
截距
坐标 U、 I 的乘积 坐标 U、 I 的比值
电源 U－I 图象
电阻 U－I 图象
与纵轴交点表示电源电动势 E， 过坐标轴原点，表示没有电
与横轴交点表示电源短路电流 压时电流为零
表示电源的输出功率
表示电阻消耗的功率
表示外电阻的大小
表示该电阻的大小
斜率(绝对值)
(1)当 R＝r 时，电源的输出功率最大，为 Pm＝E4r2； (2)当 R＞r 时，随着 R 的增大，电源的输出功率越来越小； (3)当 R＜r 时，随着 R 的增大，电源的输出功率越来越大； (4)当 P 出＜Pm 时，每个输出功率对应两个外电阻阻值 R1 和 R2，且 R1R2＝r2.
电路的动态分析 【知识提炼】 1．解决电路动态变化的基本思路 “先总后分”——先判断总电阻和总电流如何变化． “先干后支”——先分析干路部分，再分析支路部分． “先定后变”——先分析定值电阻所在支路，再分析阻值变化的支路．
休息时间到啦
同学们，下课休息十分钟。现在是休息时间，你们 休息一下眼睛，
看看远处，要保护好眼睛哦~站起来动一动，久坐 对身体不好哦~
迁移 2 电源与电阻 U－I 图象的对比
2．(多选)如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源 1 与电源 2 的路端电压随输出电流变化的特
性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线，曲线Ⅲ与直线Ⅰ、Ⅱ相交点的坐标分别
(1)电源的电动势和内电阻； (2)定值电阻 R2 的阻值； (3)滑动变阻器 R3 的最大值．
[解析] (1)由闭合电路欧姆定律得 E＝U＋Ir 将图线上 A、B 两点的 U、I 值代入得 E＝16＋0.2r，E＝4＋0.8r 解得 E＝20 V，r＝20 Ω. (2)当 R3 的滑片自左向右滑动时，R3 的有效阻值变小，电路中的总电阻变小，总电流变 大，由此可知，图线上的 A、B 两点分别对应滑片位于最左端和最右端．当滑片位于最 右端时，R3＝0，R1 被短路，外电路电阻即为 R2，故由 B 点的 U、I 值得 R2＝UIBB＝04.8 Ω ＝5 Ω.

考试内容 欧姆定律 电阻定律 电阻的串联、并联 电源的电动势和内阻 闭合电路的欧姆定律 电功率、焦耳定律 说明：不要求解反电动势的问题
第八章 恒定电流
要求 Ⅱ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅰ
真题统计
2016·卷甲·T17 2016·卷甲·T23 2016·卷乙·T23 2015·卷Ⅰ·T23 2015·卷Ⅱ·T23 2014·卷Ⅰ·T23 2014·卷Ⅱ·T22
解析：A 点电阻 RA＝1.0×310－1 Ω＝30 Ω，B 点电阻 RB＝
6 1.5×10－1
Ω＝40
Ω，故 A 错误、B 正确．ΔR＝RB－RA＝
10 Ω，故 C、D 错误．
考向 3 伏安特性曲线在电路中的实际应用 3．(多选)(2017·宿州高三质检)额定电压均为 220 V 的白炽灯 L1 和 L2 的 U－I 特性曲线如图甲所示，现将和 L2 完全相同 的 L3 与 L1 和 L2 一起按如图乙所示电路接入 220 V 电路中， 则下列说法正确的是(ABD)
＝4I1＝4 A．
三、电功、电功率、焦耳定律 1．电功 (1)实质：电流做功的实质是__电__场__力____对电荷做正功，电势 能转化为其他形式的能的过程． (2)公式：W＝qU＝____U_I_t____，这是计算电功普遍适用的公 式．
2．电功率 (1)定义：单位时间内电流做的功叫电功率． (2)公式：P＝Wt ＝___U__I_____，这是计算电功率普遍适用的 公式． 3．焦耳定律：电流通过电阻时产生的热量 Q＝_____I_2R__t __， 这是计算电热普遍适用的公式． 4．热功率 (1)定义：单位时间内的发热量． (2)表达式：P＝Qt ＝____I2_R_____．
A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大 B．对应 P 点，小灯泡的电阻为 R＝UI21 C．对应 P 点，小灯泡的电阻为 R＝I2U－1I1 D．对应 P 点，小灯泡的功率为图中矩形 PQOM 所围面积大 小

(2)当 R＝400 Ω 的时候，电路中电流最小，则电池的内电阻 r 和电阻 R0 上 消耗的热功率之和最小，此时电路中电流 Imin＝R0＋Er＋R＝5500 A＝0.01 A。则 内电阻 r 和电阻 R0 上消耗的热功率之和最小值 Pmin＝I2min(R0＋r)＝0.012×100 W ＝0.01 W。
【答案】 (1)R 为 100 Ω，最大热功率是 0.062 5 W (2)0.01 W
课后练习
1．(多选)一个微型吸尘器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 的直流电源的两极间，电动机恰 好能正常工作，则( )
A．电动机消耗的总功率为 UI B．电动机消耗的热功率为UR2 C．电源的输出功率为 EI D．电源的效率为 1－IEr 【答案】 AD
辱柱上让后人指指点点。抬出烛之武，既能提高成功的几率，在成就烛之武的同时自己也落个“伯乐”的美名。所以说他是一条狡猾的狐狸！
(1)S 闭合后 a、b 两点间的电压； 3. 作者举现实生活中的很小的实物也需要依凭外物实例与大鹏鸟的“海运将徙”作对比，形象地说明任何事物都有所凭借的句子是： 野马也，尘埃也，生物之以息相吹也
典例精析
例 1 在如图所示的电路中，电源的电动势为 E，内电阻为 r，L1、L2 是两 个小灯泡。闭合 S 后，两灯均能发光。当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时， 会出现( )
A．L1 变暗，L2 变暗 B．L1 变亮，L2 变暗 C．L1 变亮，L2 变亮 D．L1 变暗，L2 变亮
【解析】 当滑动变阻器的滑头向右滑动时，其阻值变大，于是并联部分的 总电阻变大，整个回路的电阻相应变大，而电源电动势不变，所以通过灯泡 L1 的电流变小，L1 变暗；又由于并联部分的总电阻变大，所以并联部分分得的电 压变大，而 L2 的阻值不变，故通过 L2 的电流变大，所以灯泡 L2 变亮，选 D。

伏特(V)
电能
(4)电动势的方向 电动势虽是 ，但为了研究电路中电势分布的需要，我们规定由负极经电源内部指向 的方向(即电势升高的方向)为电动势的方向． (5)电动势的决定因素 电源的电动势仅由电源本身的物质构成决定，与工作物质的多少或由其决定的电源的体积大小无关(由若干个单位电源串联而得到的体积较大的组合电源除外)．
图10
答案：D
2．电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图11所示的电路，当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，下列说法正确的是( ) A．电压表和电流表读数都增大 B．电压表和电流表读数都减小 C．电压表读数增大，电流表读数减小 D．电压表读数减小，电流表读数增大
[解析] 由图可知R5与R2、R4为两个并联支路．当R5支路电阻变小(滑动触头向a端移动时)，则并联电阻变小，则电路总电阻变小，故干路电流增大，则路端电压(V表示数)变小，又因为UR1、RR3的电压增大，故Uab减小，故IR2(或IR4)减小，则A表示数减小，即D项正确． [答案] D
题后反思 动态问题的分析一定要掌握分析的顺序，一般由局部(R的变化)→全局(I总、U端的变化)→局部(U分、I分的变化)来推理，注意干路中的电流大小是连接内、外电路的桥梁．
题型一 闭合电路的动态分析 [例1] 如图4所示的电路中，R1、R2、 R3和R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为r.设电流表A的读数为I，电压表V的读数为U.当R5滑动触头向图中a端移时( )
图4
A．I变大，U变小 B．I变大，U变大 C．I变小，U变大 D．I变小，U变小
图11
解析：滑动变阻器触头向b端滑动时，本身电阻增大，外电阻增大，总电流减小，内电压减小，则外电压增大，即电压表示数增大，R1上电压减小，所以并联部分电压增大，则R2上电流增大，所以电流表读数增大，综上得正确选项为A. 答案：A

电源的电动势 E 恒定，内阻 r＝1 Ω，定值
电阻 R3＝5 Ω，电表均为理想电表.当开关 S 断开与闭合时，ab 段电路消耗的电功率相同.则下列说法
正确的是（
）
第十三页，共三十三页。
A.电阻 R1、R2可能分别为 3 Ω、6 Ω
B.电阻 R1、R2可能分别为 4 Ω、5 Ω
C.开关 S 断开时电压表的示数可能小于 S 闭合时的示数
3.注意电源输出功率最大与电源效率的区别， 输出功 率增大时， 电源效率不一定增大 .当 R＝r 时， 电源有最大 输出功率，而效率仅为 50%.
第二十五页，共三十三页。
第二十六页，共三十三页。
答案：D
2.如图所示的电路中， 两平行金属板之间
的带电液滴处于静止状态，电流表和电压表
均为理想电表，由于某种原因灯泡
第十七页，共三十三页。
典例 （多选）如图所示，C1＝6 μF， C2＝3 μF，R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，电源电动势 E ＝18 V，内阻不计.下列说法正确的是（ ）
A.开关 S 断开时，a，b 两点电势相等 B.开关 S 闭合后，a，b 两点间的电流是 2 A C.开关 S 断开时 C1 带的电荷量比开关 S 闭合后 C1 带 的电荷量大 D.不论开关 S 断开还是闭合，C1 带的电荷量总比 C2 带的电荷量大
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
ηa、ηb.由图可知
A.3 4、1 4
ηa、ηb 的值分别为（
B.1 3、
2 3
）
C.1 2、1 2
D.2 3、1 3
第二十九页，共三十三页。
答案：D

【答案】 ①待测金属丝；②直流电压 10 V，红，0，E， E.
【解析】 若电流表示数为零，电压表示数为 E，说明电压 表与电源构成闭合回路，发生故障的是待测金属丝．利用多用电 表检测含电源电路故障，先将开关旋转至直流电压 10 V 挡，再 将红表笔固定在电源正极 a 接线柱，若只有滑动变阻器断路，把 另一支表笔接 b 时，多用电表示数为 0；把另一支表笔接 c 时， 多用电表示数为 E；把另一支表笔接 d 时，多用电表示数为 E.
内电阻：电源内部导体的电阻．
二、闭合电路欧姆定律 内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、
外电路中的电阻之和成反比． 表达式：I＝R＋E r，E＝U＋Ir.
电源的 U－I 图像：根据 U＝E－Ir，图像如图所示，图 像含义：
(1)纵轴截距：表示电路断路时的路端电压 U＝E. (2)横轴截距：表示电路短路时的电流 I0. (3)斜率绝对值：表示电源内电阻 r＝IE0.
A．电压表 V1 的读数减小，电流表 A1 的读数增大 B．电压表 V1 的读数增大，电流表 A1 的读数减小 C．电压表 V2 的读数减小，电流表 A2 的读数增大 D．电压表 V2 的读数增大，电流表 A2 的读数减小
【答案】 AD 【解析】 滑动变阻器滑片 P 向右端移动，使得 RP 变小， 总电阻变小，总电流变大，即电流表 A1 的读数增大．内电压变 大，R1 所分电压变大，并联电路电压即电压表 V1 的读数变小， 即 R3 两端电压变小，通过 R3 的电流变小即电流表 A2 的读数减 小，由于总电流增大，所以经过另外一个支路即经过 R2 的电流 变大，R2 两端电压变大，即电压表 V2 的读数增大，选项 A、D 正确．
1．断路的判断 (1)若电路中两点间的电压等于零，则这两点间无断点． (2)若两点间的电压等于电动势，则这两点间有断点，而这两 点与电源间的连接是通路．

30 μA.则这块电池板的内阻 答案
A.2 Ω C.200 Ω
√B.20 Ω
D.2 000 Ω
2019-9-14
谢谢聆听
11
3.(人教版选修3－1P63第4题)电源的电动势为4.5 V、外电阻为4.0 Ω时，
路端电压为4.0 V，若在外电路中分别并联一个6.0 Ω的电阻和串联一个
6.0 Ω的电阻.则两种情况下的路端电压为 答案
2019-9-14
谢谢聆听
37
【例4】 (2016·全国Ⅱ卷·17)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
题眼①
量为题Q眼1；② 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 答案
A.25
B.12
√C.35
.
2019-9-14
谢谢聆听
5
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 ＝IE－I2r＝P总－P内.
E2R
(2)纯电阻电路：P出＝I2R＝__R_＋__r__2 _＝
E2 R－r2
.
R ＋4r
2019-9-14
谢谢聆听
6
(3)纯电阻电路中输出功率随R的变化关系 E2 ①当R＝r时，电源的输出功率最大为Pm＝ 4r . ②当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小.
(1) 闭 合 电 路 中 的 电 流 跟 电 源 电 动 势 成 正 比 ， 跟 整 个 电 路 的 电 阻 成 反
比.( √ )
(2)电动势是电源两极间的电压.( × )
(3)当外电阻增大时，路端电压也增大.( √ )

第3课时 闭合电路的欧姆定律 考点自清 一、电动势 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跟搬运电荷电 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.
规律总结 在直流电路中,当电容器充放电时,电路里有充放电电流,一旦电路达到稳定状态,电容器在电路中就相当于一个阻值无限大的元件,在电容器处电路看作是断路,简化电路时可去掉它.分析和计算含有电容器的直流电路时,需注意以下几点: (1)电容器两极板间的电压等于该支路两端的电压. (2)当电容器和用电器并联后接入电路时,电容器两极板间的电压与其并联用电器两端的电压相等. (3)电路的电流、电压变化时,将会引起电容器的充(放)电.
图9
解析 (1)在题图所示电路中,A、C、D三个用电器是并联的,且正常工作,其额定功率相等,说明三个用电器的电流均相等,设每个用电器的额定电流为I,若 S闭合,有 3I= ① 若S断开,则有 2I= ② 由①②解得Rx=10 Ω
(2)在S闭合和断开两种情况下,电阻RB上消耗的电 功率之比应为其通过电流的平方比 变阻器上消耗的功率之比应等于通过的电流平方 与电阻乘积之比 答案 (1)10 Ω (2)9∶4 9∶8
图6
解析 在滑动变阻器的滑动片P由a滑到b的过程中, 滑动变阻器连入电路中的电阻在减小,它的分压作用在减小,也就是电压表V3的示数要减小.由于滑动变 阻器连入电路中的电阻在减小,由闭合回路的欧姆定律可知电路的总电流是增大的,电压表V2的示数是增大的.电压表V1测量的是电源的路端电压U,由U= E-Ir式可知,电压表V1的示数变化反映了内电路上电 压的变化值,且它们大小相等,符号相反(路端电压是减小的,但是内电路上的电压降U′是增大的). 由于电源的电动势E不变,由E=U+U′可知,在闭合回路中,电压的变化量之和就为零,也可以说是电压减小

教材知识梳理
【思维辨析】
(1)不管什么电路，只要其中一个电阻增大，则总电阻增大，总电阻一定大于任意一个电
阻．( )
(2)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．( )
(3)电动势等于电源的路端电压．( )
×
(4)闭合电路中外电阻越大，路端电×压越大．( )
(5)在闭合电路中，外电阻越大，电源的输出功率√越大．( ) ×
图 8-23-3 A．将接线柱 1、2 接入电路时，每一小格表示 0.04 A B．将接线柱 1、2 接入电路时，每一小格表示 0.02 A C．将接线柱 1、3 接入电路时，每一小格表示 0.06 A D．将接线柱 1、3 接入电路时，每一小格表示 0.01 A
考点互动探究
[答案] C
[解析] 电流表和电阻 R1 并联，R1 的电阻值为电流表内阻的12，则由并联电路特点可知，通 过电流表的电流 IA 是通过 R1 的电流的12，则 IA＝13I 总，其中 I 总为干路电流．所以可以用电 流表上的 0.02 A 的一个小格表示总电流 0.06 A．所以选项 C 正确． [点评] 电表的改装并没有改变表头的满偏电流和满偏电压，改装后的电压表量程是表头指 针满偏时，表头与串联电阻两端电压之和，改装后的电流表量程是表头指针满偏时，表头 与并联电阻电流之和．在已知改装后的量程求串联或并联电阻时，根据串、并联电路的特 点求解即可．
考点互动探究
2．电压表、电流表的改装
改装为大量程电压表
原理
串联电阻分压
改装原理图
分压电阻 或分流电阻
改装后的 电表内阻
U＝IgR＋IgRg， 所以 R＝UIg－Rg
RV＝R＋Rg>Rg
改装为大量程电流表 并联电阻分流