2018版浙江省高考物理教师文档讲义:第七章第2课时-电路、闭合电路欧姆定律(23页)

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2018版浙江省高考物理教师文档讲义:第七章第2课时-电路、闭合电路欧姆定律(23页)

第2课时 电路 闭合电路欧姆定律 考点一 串联电路和并联电路(c/c)‎ ‎[基础过关]‎ ‎1.电路的串、并联 串联电路 并联电路 电路 电流 I=I1=I2=…=In I=I1+I2+…+In 电压 U=U1+U2+…+Un U=U1=U2=…=Un 总电阻 R总=R1+R2+…+Rn =++…+ 功率 分配 = P总=P1+P2+…+Pn = P总=P1+P2+…+Pn ‎2.电压表和电流表 ‎(1)电压表和电流表的电路结构 常用的电压表和电流表都是由灵敏电流表(表头)改装而成的。电压表是表头串联了一个分压电阻,电流表是表头并联了一个分流电阻。‎ ‎(2)电压表的分压原理 小量程电流表改装成电压表时,要串联一个适当的分压电阻R,改装后的量程为U=Ug+IgR。‎ ‎(3)电流表的分流原理 小量程电流表改装成大量程电流表时,要并联一个适当的分流电阻R,改装后的量程为I=Ig+。‎ ‎【过关演练】‎ ‎1.(2015·浙江9月学考测试)如图所示,一个电阻R和一个灯泡L串联接在电压恒为U的电源上,电路中的电流为I。电阻两端的电压为U1,电功率为P1;灯泡两端的电压为U2,电功率为P2,则下列关系式正确的是(  )‎ A.P1=UI B.P2= C.U2=U-IR D.U1=U-IR 解析 根据串联电路特点和焦耳定律可知C对。‎ 答案 C ‎2.电压表、电流表均由小量程电流表(表头)改装而成,则下列说法中正确的是(  )‎ ‎①由表头改装成电压表,需给表头串联一个大电阻 ‎②由表头改装成电压表,需给表头并联一个大电阻 ‎③由表头改装成电流表,需给表头并联一个小电阻 ‎④由表头改装成电流表,需给表头串联一个大电阻 A.①③ B.①④ C.②③ D.②④‎ 解析 利用串联电阻的分压作用,将表头和大电阻串联,让大部分电压被串联电阻分担,扩大量程,改装成电压表;利用并联电阻的分流作用,将表头和小电阻并联,大部分电流被并联电阻分担,扩大量程,改装成电流表,故正确选项为A。‎ 答案 A ‎[要点突破]‎ 要点一 电阻串、并联特点 ‎1.串联电路的特点 ‎(1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的电阻,且当一个大电阻和一个小电阻串联时,总电阻接近大电阻。‎ ‎(2)串联电路中各电阻两端的电压跟它的阻值成正比,即==…==I。‎ ‎2.并联电路的特点 ‎(1)并联电路的总电阻小于其中最小的电阻。当一个大电阻和一个小电阻并联时,总电阻接近小电阻。‎ ‎(2)并联电路中通过各支路电阻的电流跟它们的阻值成反比,即I1R1=I2R2=…=InRn=U。‎ ‎(3)多个电阻无论串联还是并联,其中任一电阻增大,总电阻也随之增大。以两电阻R1、R2为例加以说明。串联时R=R1+R2,并联时R==或R==。可见,当R2或R1增大时,R都随之增大。‎ ‎【例1】 (2016·绍兴一中期中)某同学用伏安法测小灯泡的电阻时,误将电流表和电压表接成如图所示的电路。接通电源后,可能出现的情况是(  )‎ A.电流表烧坏 B.电压表烧坏 C.小灯泡不亮 D.小灯泡烧坏 解析 因电流表的内阻很小,而电压表的内阻很大,故此电路中的电阻很大,接通电源后的电流很小,故小灯泡不亮,故选C。‎ 答案 C 要点二 电表的改装 ‎1.电压表和电流表的电路结构:‎ ‎2.电压表的分压原理:U=Ug+UR,==Ig,R==。‎ ‎3.电流表的分流原理:I=Ig+IR,U=IgRg=IRR,R==。‎ ‎【例2】 有两个相同的灵敏电流计,允许通过的最大电流(满偏电流)为Ig=1 mA,表头电阻Rg=20 Ω,若改装成一个量程为0~3 V的电压表和一个量程为0~0.6 A的电流表应分别(  )‎ A.串联一个2 980 Ω的电阻和并联一个0.033 Ω的电阻 B.并联一个2 990 Ω的电阻和串联一个0.033 Ω的电阻 C.串联一个2 970 Ω的电阻和并联一个0.05 Ω的电阻 D.并联一个2 970 Ω的电阻和串联一个0.05 Ω的电阻 解析 若改装成一个量程为0~3 V的电压表需串联一个分压电阻,由U=Ig(R+Rg)得,所串联的分压电阻阻值R=2 980 Ω。若改装成一个量程为0~0.6 A的电流表需并联一个分流电阻,由IgRg=(I-Ig)R得,所并联的分流电阻阻值R≈0.033 Ω。故A选项正确。‎ 答案 A ‎[精练题组]‎ ‎1.有两个电阻R1=2 Ω,R2=3 Ω,则有(  )‎ A.R1、R2串联总电阻为5 Ω B.R1、R2并联总电阻为1 Ω C.R1、R2串联总电阻为2.5 Ω D.R1、R2并联总电阻为1.5 Ω 解析 由于串联电路总电阻等于各部分电阻之和,即R串=R1+R2=5 Ω;两个电阻并联,其总电阻R并==1.2 Ω,选项A正确。‎ 答案 A ‎2.三个电阻的阻值之比R1∶R2∶R3=1∶2∶5,若将这三个电阻并联,则通过它们的电流之比I1∶I2∶I3为(  )‎ A.1∶2∶5 B.5∶2∶1‎ C.10∶5∶2 D.1∶1∶1‎ 解析 并联电路电压相等,设为U,因为R1∶R2∶R3=1∶2∶5,设R1=R,则R2=2R,R3=5R,所以并联后,通过它们的电流之比为∶∶=10∶5∶2,选项C正确。‎ 答案 C ‎3.用两个相同的小量程电流表,分别改装成了两个量程不同的大量程电流表A1、A2,若把A1、A2分别采用串联或并联的方式接入电路,如图所示,则闭合开关后,下列有关电表的示数和电表指针偏转角度的说法正确的是(  )‎ A.图(a)中的A1、A2的示数相同 B.图(a)中的A1、A2的指针偏角相同 C.图(b)中的A1、A2的示数和偏角都不同 D.图(b)中的A1、A2的指针偏角相同 解析 大量程电流表是小量程电流表并联一适当小的分流电阻改装而成的。当A1、A2并联时,由于A1、A2的电阻不同,通过A1、A2的电流不等,A1、A2的示数不同。但通过每个小量程电流表的电流相同,故指针偏角相同,A错,B对;当A1、A2串联时,通过A1、A2的电流相同,故示数相同,但A1、A2的量程不同,故指针偏角不同,C、D均错。‎ 答案 B ‎ ‎4.如图所示电路,开关S断开和闭合时电流表示数之比是1∶3,则可知电阻R1和R2之比为(  )‎ A.1∶3 B.1∶2‎ C.2∶1 D.3∶1‎ 解析 开关闭合时电路中只有电阻R2,根据欧姆定律可得:I=,开关断开时电路中两电阻串联,根据欧姆定律可得,I′=,则=,解得:R1∶R2=2∶1。选项C正确。‎ 答案 C ‎5.(多选)(2016·绍兴一中期中)两个电压表甲、乙是由完全相同的电流表改装而成,它们的量程分别为5 V、15 V,为了测量15~20 V的电压,把甲、乙串联起来使用,则两表的(  )‎ A.读数相同 B.指针偏转角度相同 C.读数正比于表的内阻 D.指针偏转角度正比于表的内阻 解析 两电压表是由完全相同的电流表改装而成,都是电流表串联一个分压电阻,所以甲、乙串联起来使用,则两表的电流相同,指针偏转角度相同,选项B正确,A错误;改装以后的电压表的内阻之比等于量程之比,而读数之比等于量程之比,故可知读数正比于表的内阻,选项C正确,D错误。‎ 答案 BC 考点二 闭合电路的欧姆定律(c/d)‎ ‎[基础过关]‎ ‎1.闭合电路欧姆定律 ‎(1)内容 闭合电路的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电阻之和成反比。‎ ‎(2)公式 ‎①I=(只适用于纯电阻电路);‎ ‎②E=U外+Ir(适用于所有电路)。‎ ‎2.路端电压与外电阻的关系 一般情况 U=IR=·R=,当R增大时,U增大 特殊情况 ‎(1)当外电路断路时,I=0,U=E ‎(2)当外电路短路时,I短=,U=0‎ ‎【过关演练】‎ ‎1.(2014·浙江7月学考)图示电路中,电容器与电阻R2并联后,经电阻R1与电源和开关相连,电源电动势E=24 V,内电阻r=1 Ω,电阻R1=15 Ω,R2= 8 Ω,电容器的电容C=2×10-9 F,闭合开关S,待电路稳定后,下列说法正确的是(  )‎ A.电源两端的电压为1 V B.电容器两端的电压为24 V C.通过电阻R1的电流为1.5 A D.电容器所带电荷量为1.6×10-8 C 解析 闭合开关S,稳定后电容器相当于开关断开,根据闭合电路欧姆定律得:I== A=1 A,电源两端的电压是路端电压,即:‎ U=I(R1+R2)=1×(15+8) V=23 V 电容器两端的电压即R2两端的电压 U2=IR2=1×8 V=8 V 则电容器所带电荷量为Q=CU2=2×10-9 ×8 C=1.6×10-8 C,故D项正确。‎ 答案 D ‎2.(2014·浙江1月学考)某中学生科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的水果制作了水果电池,该电池能使一个发光二极管发光,却不能使标有“2.5 V 0.3 A”的小灯泡发光。断开电路用电压表测量该电池两端的电压值,却发现接近于2.5 V。对小灯泡不亮的原因,该小组同学进行以下一些猜想,你认为可能正确的是(  )‎ A.水果电池的电动势太大 B.水果电池的电动势太小 C.小灯泡的电阻太大 D.水果电池的内阻太大 解析 电池两端的电压值接近于2.5 V,说明电池的电动势约为2.5 V,接近小灯泡的额定电压,但小灯泡却不亮。根据闭合电路的欧姆定律可判断出,水果电池的内阻远大于小灯泡的电阻,使小灯泡分得的电压很小,所以小灯泡不亮。故D项正确。‎ 答案 D ‎[要点突破]‎ 要点一 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→支路的变化。‎ ‎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动端分别滑至两个极端去讨论。‎ ‎【例1】 (2015·浙江湖州中学检测)在输液时,药液有时会有针口流出体外,为了及时发现,设计了一种报警装置,电路如图所示。M是贴在针口处的传感器,接触到药液时其电阻RM发生变化,导致S两端电压U增大,装置发出警报,此时(  )‎ A.RM变大,且R越大,U增大越明显 B.RM变大,且R越小,U增大越明显 C.RM变小,且R越大,U增大越明显 D.RM变小,且R越小,U增大越明显 解析 由题意和电路特点知,M接触到药液时,U变大,即电路中电流变大,由I=及UM变小知RM变小,且R越大,R与RM的关联阻值与RM越接近,故U变化越明显。故选C。‎ 答案 C 要点二 电源的U-I图象的应用 ‎1.纵轴上的截距等于电源的电动势;横轴上的截距等于外电路短路时的电流,即I短=。‎ ‎2.图线斜率的绝对值等于电源的内阻,即r=||=,斜率的绝对值越大,表明电源的内阻越大。‎ ‎3.图线上任一点对应的U、I的比值为此时外电路的电阻,即R=。‎ ‎4.面积UI为电源的输出功率,而电源的总功率P总=EI,P总-P出=EI-UI为电源的发热功率。‎ ‎【例2】 (多选)如图所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的U-I图象,则下列说法中正确的是(  )‎ A.电动势E1=E2,短路电流I1>I2‎ B.电动势E1=E2,内阻r1>r2‎ C.电动势E1>E2,内阻r1<r2‎ D.当两电源的工作电流变化量相同时,电源2的路端电压变化较大 解析 由题图可知两电源的U-I图线交纵轴于一点,则说明两电源的电动势相同;交横轴于两不同的点,很容易判断电源1的短路电流大于电源2的短路电流,则A项正确;又由两图线的倾斜程度可知图线2的斜率的绝对值大于图线1的斜率的绝对值,即电源2的内阻大于电源1的内阻,则可知B、C项错误;由图象可判断当两电源的工作电流变化量相同时,电源2的路端电压的变化量大于电源1的路端电压的变化量,可知D项正确。‎ 答案 AD 要点三 电源的功率 ‎1.电源的总功率 ‎(1)任意电路:P总=EI=(U外+U内)I=P出+P内。‎ ‎(2)纯电阻电路:P总=I2(R+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= ‎=。‎ 当R=r时:Pm= P出与R的关系如图所示。‎ ‎【例3】 (多选)如图所示,R1为定值电阻,R2为变阻器,E为电源电动势,r为电源内电阻,以下说法中正确的是(  )‎ A.当R2=R1+r时,R2获得最大功率 B.当R1=R2+r时,R1获得最大功率 C.当R2=0时,R1上获得最大功率 D.当R2=0时,电源的输出功率最大 解析 将R1等效为电源内阻,R2上的功率为电源的输出功率,当外电阻变化时,电源的输出功率随外电阻的变化而变化,当外电阻等于内阻,即R2=R1+r时,输出功率最大,即R2上的功率最大,故选项A正确;对电路中的定值电阻R1,电流最大时其功率最大,当外电阻R2=0时,电流最大,故选项B错误,C正确;当外电阻等于内阻时,即R1+R2=r时,电源的输出功率最大,故选项D错误。‎ 答案 AC 要点四 电路故障问题 电路故障一般是短路或断路,检查故障的基本方法有两种: ‎ ‎(1)仪表检测法 ‎ ‎①对于断路故障,可用电压表测量电路中两点间的电压,若电压表有读数,说明这两点与电源之间的连线是通路,断路故障点就在 这两点之间;若电压表无读数,说明这两点与电源之间的连线是断路,断路故障点就在这两点与电源的连线上。逐渐缩小测量范围,找到断路故障点。而短路故障的表现为电流不为零而两点之间电压为零。 ‎ ‎②用欧姆表测电路两点之间电阻,但必须把待测两点从电路中断开,如果电阻无穷大,说明断路。 ‎ ‎(2)假设法 ‎ 已知电路发生某种故障,寻找故障发生的位置时,可将整个电路划分为若干部分;然后逐一假设某部分电路发生故障,运用欧姆定律进行正向推理。推理结果若与题述物理现象不符合,则故障不是发生在这部分电路;若推理结果与题述物理现象符合,则故障可能发生在这部分电路。直到找出发生故障的全部可能为止,亦称排除法。 ‎ ‎【例4】 (2016·浙江永康一中期中)如图所示,因线路故障,接通S时,灯泡L1和L2均不亮,用电压表测得Uab=0,Ubc=0,Ucd=4 V。因此可知开路处为(  )‎ A.灯泡L1 B.灯泡L2‎ C.变阻器 D.不能确定 解析 由Ucd=4 V可知,c、d间电路之外的部分必是通路,否则电压表无示数,再由Uab=0,Ubc=0,可知C选项正确。‎ 答案 C ‎[精练题组]‎ ‎1.如图所示的电路,闭合电键S,待电路中的电流稳定后,减小R的阻值,则(  )‎ A.电流表的示数减小 B.电压表的示数减小 C.电阻R2两端的电压减小 D.路端电压增大 解析 题图中的电路结构是R1与R先并联,再与R2串联,故R↓→R总↓→I干↑→U内↑→U外↓。R2两端电压U2=I干R2,U2增大,所以R与R1的并联电压减小,读数减小,A、C、D错误,B项正确。‎ 答案 B ‎2.如图所示直线A为某电源的U-I图线,曲线B为某小灯泡L1的U-I图线的一部分,用该电源和小灯泡L1串联起来组成闭合回路时灯泡L1恰能正常发光,则下列说法中正确的是(  )‎ A.此电源的内电阻为 Ω B.灯泡L1的额定电压为3 V,额定功率为6 W C.把灯泡L1换成阻值恒为1 Ω的纯电阻,电源的输出功率将变小 D.由于小灯泡L1的U-I图线是一条曲线,所以灯泡发光过程中欧姆定律不适用 解析 由图象知,电源的内阻为r== Ω=0.5 Ω,A错误;因为灯L1正常发光,故灯L1的额定电压为3 V,额定功率为P=UI=3×2 W=6 W,B正确;正常工作时,灯L1的电阻为R1==1.5 Ω,换成R2=1 Ω的纯电阻后,该电阻更接近电源内阻r,故电源的输出功率将变大,C错误;虽然灯泡L1的U-I图线是一条曲线,但由于小灯泡为纯电阻,所以欧姆定律仍适用,D错误。‎ 答案 B ‎3.如图所示,当开关S闭合时,灯L1、L2均不亮。某同学用一根导线检查电路,将导线接在L1两端时,发现L2发光。由此可判断故障的可能原因是(  )‎ A.灯L1短路 B.灯L1断路 C.灯L2短路 D.灯L2断路 答案 B ‎4.如图所示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 Ω 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 Ω 解析 当电流为零时,路端电压等于电源电动势,由此可知电源的电动势为6.0 V,选项A错误;图线的斜率表示电源内阻r= Ω=2 Ω,选项B错误;只有当路端电压为零时的电流才是短路电流,由于图线没有从原点开始,因此图线与横轴交点不是短路电流,选项C错误;当电流为0.3 A时,由闭合电路欧姆定律I=知R=-r= Ω-2Ω=18 Ω,选项D正确。‎ 答案 D ‎5.如图所示的电路中,电源的电动势E和内电阻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 解析 变阻器的滑片P向b端滑动,R1接入电路的有效电阻增大,外电阻R外增大,干路电流I减小,安培表的示数减小,路端电压U增大,电灯两端电压增大,电灯L更亮,A正确,B、C、D错误。‎ 答案 A ‎6.如图所示的电路中,已知电源电动势为E,内电阻为r,滑动变阻器R的阻值可以从零连续增大到Rmax,定值电阻R1的阻值范围为r
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