第2講電路閉合電路歐姆定律第九章電路及其應(yīng)用1.掌握串、并聯(lián)電路的特點,會分析有關(guān)問題。2.理解并掌握閉合電路的歐姆定律,會分析電路的動態(tài)問題。3.會計算閉合電路的功率問題和效率問題。4.掌握路端電壓和負(fù)載的關(guān)系及電源的U－I圖像。學(xué)習(xí)目標(biāo)目

錄CONTENTS考點01限時作業(yè)02考點1考點二閉合電路的歐姆定律和電路的動態(tài)分析考點一串、并聯(lián)電路的規(guī)律及應(yīng)用考點三閉合電路的功率和效率問題考點四電源的U－I圖像與電阻的U－I圖像的比較考點一串、并聯(lián)電路的規(guī)律及應(yīng)用1.串、并聯(lián)電路的特點比較項目串聯(lián)并聯(lián)電流I=I1=I2=…=InI=I1+I2+…+In電壓U=U1+U2+…+UnU=U1=U2=…=Un電阻R=R1+R2+…+Rn=++…+功率分配==…=P1R1=P2R2=…=PnRn2.串、并聯(lián)電路規(guī)律的推論(1)串聯(lián)電路的總電阻大于任一電阻,串聯(lián)電阻的個數(shù)增加時,總電阻增大。(2)并聯(lián)電路的總電阻小于任一支路的電阻,并聯(lián)支路增多時,總電阻減小。(3)無論串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路,總功率等于各電阻功率之和。(4)無論電路是串聯(lián)還是并聯(lián),電路中任意一個電阻變大時,電路的總電阻變大。3.電表的兩種改裝的比較

改裝成大量程電壓表改裝成大量程電流表內(nèi)部電路改裝原理串聯(lián)分壓并聯(lián)分流

改裝成大量程電壓表改裝成大量程電流表所需電阻阻值R=－RgR=改裝后的量程U=Ig(Rg+R)I=Ig校準(zhǔn)電路D例1

如圖為某控制電路的一部分,已知AA'的輸入電壓為24

V,如果電阻R=6

kΩ,

R1=6

kΩ,R2=3

kΩ,則BB'不可能輸出的電壓是(

)角度串并聯(lián)電路的分析與計算A.12

V B.8

V C.6

V D.3

V

BC例2

(多選)如圖所示,把兩只完全相同的表頭進行改裝,已知表頭內(nèi)阻為100

Ω,下列說法正確的是(

)角度電表的改裝

考點二閉合電路的歐姆定律和電路的動態(tài)分析1.電源電勢能

2.閉合電路歐姆定律正比

反比3.路端電壓與外電阻的關(guān)系增大

E

判斷正誤×√(1)電動勢的大小反映了電源把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的本領(lǐng)強弱。()(2)電源的重要參數(shù)是電動勢和內(nèi)阻。電動勢由電源中非靜電力的特性決定,與電源的體積無關(guān),與外電路無關(guān)。()(3)電源電動勢等于內(nèi)外電路電勢降落之和。()(4)在電源電動勢及內(nèi)阻恒定的閉合電路中,外電阻越大,路端電壓越大。()

√√BC例3

(多選)(2025·四川仁壽一中高三月考)如圖所示,電源與三個電阻連接,電路中R1、R2和R3的阻值分別為R、2R和4R。當(dāng)開關(guān)S1斷開、S2閉合時,理想電流表A的示數(shù)為I0;當(dāng)S1閉合、S2斷開時,理想電流表示數(shù)為0.5I0。下列判斷正確的有(

)角度閉合電路的有關(guān)計算A.電源的內(nèi)阻為RB.電源的內(nèi)阻為2RC.當(dāng)S1、S2都閉合時,流過R1、R2和R3的電流不相等D.當(dāng)S1、S2都閉合時,流過R1、R2和R3的電流可能相等

D例4

(2025·江蘇南通高三檢測)在如圖所示的電路中,閉合開關(guān)S,當(dāng)滑動變阻器的滑片P向下滑動時,V、A、V1、V2四個理想電表的示數(shù)都發(fā)生變化,電表的示數(shù)分別用U、I、U1、U2表示,下列判斷正確的是(

)角度閉合電路的動態(tài)分析A.I減小,U1增大B.I減小,U2減小C.電壓表V2的示數(shù)與電流表A示數(shù)之比不變D.電壓表V的示數(shù)與電流表A示數(shù)之比變大解析

當(dāng)滑動變阻器的滑片P向下滑動時,R2接入電路的阻值變大,外電路總電阻變大,由閉合電路歐姆定律可知,總電流I變小,路端電壓U變大,R1兩端的電壓U1=IR1減小,R2的電壓U2=U－U1增大,故A、B錯誤;電壓表V2的示數(shù)與電流表A示數(shù)之比為電阻R2的阻值,R2變大,故C錯誤;電壓表V的示數(shù)與電流表A示數(shù)之比為外電路總電阻,外電路總電阻變大,故D正確。閉合電路動態(tài)分析的常用方法(1)程序法:遵循“局部—整體—局部”的思路。(2)結(jié)論法:“串反并同”,應(yīng)用條件為電源內(nèi)阻不為零。①“串反”:某一電阻的阻值增大時,與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小,反之則增大。②“并同”:某一電阻的阻值增大時,與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大,反之則減小。(3)極限法:因滑動變阻器的滑片滑動引起電路變化的問題,可將滑動變阻器的滑片分別滑至兩個極端,讓電阻最大或電阻為零,然后再討論有關(guān)問題。A例5

(2025·江西南昌模擬)在如圖所示的電路中,已知A、B兩個電容器的電容之比CA∶CB=1∶2,每個電阻都相同,則兩個電容器帶電荷量之比QA∶QB為(

)角度含電容器電路的分析A.1∶2 B.2∶3 C.1∶1 D.2∶1解析

等效電路圖如圖所示

含電容器電路的處理方法(1)穩(wěn)定時,把電容器所處的支路視為斷路,簡化電路時可以去掉此支路,求電荷量時再在相應(yīng)位置補上,此時電容器兩極板間的電壓等于與之并聯(lián)的電阻兩端的電壓。(2)電容器電荷量的變化①電路中電流、電壓的變化可能會引起電容器的充、放電。若電容器兩端電壓升高,電容器將充電;若電壓降低,電容器將通過與它連接的電路放電。②如果變化前后極板帶電的電性相同,通過所連導(dǎo)線的電荷量為|Q1－Q2|。③如果變化前后極板帶電的電性相反,通過所連導(dǎo)線的電荷量為Q1+Q2。1.電源的效率考點三閉合電路的功率和效率問題

2.純電阻電路中電源的最大輸出功率

判斷正誤×(1)外電阻越大,電源的輸出功率越大。()(2)電源的輸出功率越大,電源的效率越高。()(3)路端電壓增大時,電源的輸出功率一定變大。()××例6

如圖所示,已知電源電動勢E=6

V,內(nèi)阻r=1

Ω,保護電阻R0=0.5

Ω。(1)當(dāng)電阻箱R讀數(shù)為多少時,保護電阻R0消耗的電功率最大,并求這個最大值;

(2)當(dāng)電阻箱R讀數(shù)為多少時,電阻箱R消耗的功率最大,并求這個最大值;

(3)求電源的最大輸出功率;

(4)若電阻箱R的最大值為3

Ω,R0=5

Ω,當(dāng)電阻箱R讀數(shù)為多少時,電阻箱R的功率最大,并求這個最大值。

把含有電源、電阻的部分電路等效為新的“電源”,其“電動勢”“內(nèi)阻”如下:(1)兩點間斷路時的電壓等效為電動勢E',常見電路等效電源如下:

針對訓(xùn)練1

(多選)如圖甲所示,電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源與R=8

Ω的定值電阻、滑動變阻器RP、開關(guān)S組成串聯(lián)回路,已知滑動變阻器消耗的功率P與其接入電路的有效阻值RP的關(guān)系如圖乙所示。下列說法正確的是(

)BDA.電源的電動勢E=3.5

V,內(nèi)阻r=2

ΩB.圖乙中Rx=25

ΩC.滑動變阻器的滑片向左移動時,R上消耗的功率先增加后減小D.調(diào)整滑動變阻器RP的阻值,可以得到該電源的最大輸出功率為1.28

W

電源的U－I圖像與電阻的U－I圖像比較考點四電源的U－I圖像與電阻的U－I圖像的比較

電源的U－I圖像電阻的U－I圖像圖形截距與縱軸交點表示電源電動勢E,與橫軸交點表示電源短路電流過坐標(biāo)原點,表示電流為零時,電阻兩端的電壓為零

電源的U－I圖像電阻的U－I圖像坐標(biāo)U、I的乘積表示電源的輸出功率表示電阻消耗的功率坐標(biāo)U、I的比值表示外電阻的大小,不同點對應(yīng)的外電阻大小不同表示電阻的大小,每一點對應(yīng)的比值均等大斜率的絕對值電源內(nèi)阻r電阻大小思考討論在同一坐標(biāo)系中畫出電源的U－I圖像與電阻的U－I圖像,兩圖像的交點有何含義?提示

兩圖像的交點表示電阻的實際工作點,即交點的縱坐標(biāo)表示實際工作電壓,橫坐標(biāo)表示實際工作電流,乘積表示實際功率。例7

(多選)如圖所示,直線Ⅰ、Ⅱ分別是電源1與電源2的路端電壓隨輸出電流變化的圖線,曲線Ⅲ是一個小燈泡的U－I曲線。曲線Ⅲ

與直線Ⅰ、Ⅱ相交點的坐標(biāo)分別為P(5

A,3.75

V)、Q(6

A,5

V)。如果把該小燈泡分別與電源1、電源2單獨連接,則下列說法正確的是(

)BCA.電源1與電源2的內(nèi)阻之比是2∶3B.電源1與電源2的電動勢之比是1∶1C.在這兩種連接狀態(tài)下,小燈泡的電阻之比是9∶10D.在這兩種連接狀態(tài)下,小燈泡消耗的功率之比是8∶5

針對訓(xùn)練2

(2025·山西太原高三期末)如圖甲所示,閉合開關(guān)S,將滑動變阻器的滑片P從一端滑到另一端的過程中,理想電壓表V1、V2的示數(shù)隨理想電流表A示數(shù)的變化情況如圖乙所示,下列說法正確的是(

)AA.滑動變阻器的最大阻值為12

ΩB.電源的電動勢為9

VC.R0=15

ΩD.電源內(nèi)阻為3

Ω

限時作業(yè)2基礎(chǔ)對點練C對點練1

串、并聯(lián)電路的規(guī)律及應(yīng)用1.如圖所示,電路兩端的電壓U保持不變,電阻R1、R2、R3消耗的電功率一樣大,則R1∶R2∶R3是(

)A.1∶1∶1

B.4∶1∶1C.1∶4∶4

D.1∶2∶2

B2.(2025·遼寧實驗中學(xué)期末)如圖所示,某同學(xué)用微安表頭(量程100

μA,內(nèi)阻900

Ω)改裝成一個量程為1

mA的直流電流表,在此基礎(chǔ)上再將它改裝成量程為3

V的直流電壓表。則R1和R2的阻值分別為(

)A.100

Ω

29

100

Ω B.100

Ω

2

910

ΩC.10

Ω

29

100

Ω D.10

Ω

2

910

Ω解析

根據(jù)并聯(lián)電路分流原理,可知IgRg=(I－Ig)R1,解得R1=100

Ω,根據(jù)串聯(lián)電路分壓原理,可得U=IgRg+IR2,解得R2=2

910

Ω,故B正確。B對點練2

閉合電路的歐姆定律和電路的動態(tài)分析3.電源、開關(guān)、小燈泡、電壓表等連接成如圖所示的電路,小燈泡上標(biāo)有“0.6

A

1.5

W”字樣,電源的電動勢為3

V,電壓表為理想電表、導(dǎo)線電阻不計。閉合開關(guān),小燈泡恰好正常發(fā)光,則電源的內(nèi)阻約為(

)

C4.(2025·江西九江模擬)如圖所示,電路中R3是光敏電阻,其阻值隨光照強度的增大而減小,當(dāng)照射光敏電阻的光減弱時,則(

)A.電壓表的示數(shù)減小

B.電流表的示數(shù)減小C.電容器所帶電荷量減小

D.電源輸出功率減小解析

減弱對光敏電阻R3光照的強度,R3增大,總電阻增大,根據(jù)閉合電路歐姆定律可得干路電流減小,則路端電壓增大,即電壓表示數(shù)增大,故A錯誤;路端電壓增大,則R1兩端的電壓增大,通過R1的電流增大,電流表的示數(shù)增大,故B錯誤;總電流減小,通過R1的電流增大,則通過R2的電流減小,R2兩端的電壓減小,即電容器兩端的電壓減小,又Q=CU,可得電容器所帶電荷量減小,故C正確;當(dāng)電源的內(nèi)阻和外電阻阻值相等時,電源輸出功率最大,本題中電源內(nèi)阻與外電阻阻值之間的大小關(guān)系未知,則無法判斷電源輸出功率增大還是減小,故D錯誤。A5.在如圖所示的電路中,開關(guān)S閉合后,由于電阻元件發(fā)生短路或斷路故障,電壓表和電流表的讀數(shù)都增大,則可能出現(xiàn)了下列哪種故障(

)A.R1短路

B.R2短路

C.R3短路

D.R1斷路解析

若R1短路,則只有R3連入電路,電路總電阻減小,所以電路總電流I增大,大于R1短路前該支路的電流,即電流表示數(shù)增大,根據(jù)U=IR3可得,R3兩端的電壓增大,即電壓表示數(shù)增大,故A正確;若R2短路,則電流表和R1中沒有電流通過,電流表示數(shù)為零,故B錯誤;若R3短路,則電壓表示數(shù)為零,故C錯誤;若R1斷路,則電流表示數(shù)為零,故D錯誤。對點練3

閉合電路的功率和效率問題6.(多選)如圖所示,直線OC為電源的總功率隨電流I變化的圖線,拋物線ODC為該電源內(nèi)部熱功率隨電流I變化的圖線,若該電源與電阻B串聯(lián)后,電路中的電流為0.5

A,則下列說法正確的是(

)A.電阻B的阻值為11.5

ΩB.電源的內(nèi)阻為1.5

ΩC.電源與電阻B串聯(lián)后,路端電壓為5.75

VD.電源與電阻B串聯(lián)后,電源內(nèi)部熱功率為0.375

WBD

C7.(2025·四川綿陽高三期末)如圖所示,電源電動勢E=6

V,小燈泡L的規(guī)格為“3

V

0.9

W”,開關(guān)S接1,當(dāng)滑動變阻器調(diào)到R=8

Ω時,小燈泡L正常發(fā)光,現(xiàn)將開關(guān)S接2,小燈泡L和電動機M均正常工作,已知電動機的線圈電阻R0=2

Ω。則(

)A.電源內(nèi)阻為3

ΩB.電動機正常工作的電壓為3

VC.電動機輸出的機械功率為0.54

W,其效率為75%D.電動機的熱功率為0.72

W

BC對點練4

電源的U－I圖像與電阻的U－I圖像的比較8.(多選)如圖所示,直線A為某電源的U－I圖像,曲線B為某小燈泡L1的U－I圖像的一部分,用該電源和小燈泡L1串聯(lián)起來組成閉合回路時小燈泡L1恰能正常發(fā)光,則下列說法中正確的是(

)

AC9.(多選)(2025·廣東佛山模擬)如圖所示,a、b分別表示一個電池組和一只電阻的U－I圖線。以下說法正確的是(

)A.電池組的內(nèi)阻是1

ΩB.電阻的阻值為3

ΩC.改變外電阻的阻值時,該電池組的最大輸出功率為4

WD.將該電阻與該電池組組成閉合回路,電池組的輸出功率是4

W

B10.(2025·江蘇無錫高三期末)四個相同的小量程電流表(表頭)分別改裝成兩個電流表A1、A2和兩個電壓表V1、V2。已知電流表A1的量程大于A2的量程,電壓表V1的量程大于V2的量程,改裝好后把它們按圖示接入電路,則(

)A.電流表A1的偏轉(zhuǎn)角小于電流表A2的偏轉(zhuǎn)角B.電流表A1的讀數(shù)大于電流表A2的讀數(shù)C.電壓表V1的偏轉(zhuǎn)角大于電壓表V2的偏轉(zhuǎn)角D.電壓表V1的讀數(shù)小于電壓表V2的讀數(shù)解析

兩個電流表A1、A2是由兩個相同的表頭與定值電阻并聯(lián)