【物理教案】2021江苏高考物理：第八章第2讲闭合电路欧姆定律

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第2讲　闭合电路欧姆定律

一、串、并联电路的特点

1．特点对比

串联并联

电流 I＝I1＝I2＝…＝InI＝I1＋ I

2＋ … ＋ I

电压 U＝U1＋U2＋…＋UnU＝U1＝ U 2＝ … ＝ U n

电阻 R＝R1＋R2＋…＋Rn＝＋＋…＋

2.几个常用的推论

(1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻．

(2)并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻，且小于其中最小的电阻．

(3)无论电阻怎样连接，每一段电路的总耗电功率 P总是等于各个电阻耗电功率之和．

(4)无论电路是串联还是并联，电路中任意一个电阻变大时，电路的总电阻变大．

自测 1　一个量程为 0～150 V 的电压表，内阻为 20 kΩ，把它与一个大电阻串联后接在 110 V

电路的两端，电压表的读数是 5 V．这个外接电阻是(　　)

A．240 Ω B．420 kΩ C．240 kΩ D．420 Ω

答案　B

二、电源　闭合电路的欧姆定律

1．电源

(1)电动势

① 计算：非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值，E＝；

② 物理含义：电动势表示电源把其他形式的能转化成电能本领的大小，在数值上等于电源

没有接入电路时两极间的电压．

(2)内阻：电源内部导体的电阻．

2．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正比，跟内、外电阻之和成反比；

(2)公式：I＝(只适用于纯电阻电路)；

(3)其他表达形式

① 电势降落表达式：E＝U外＋U内或E＝U外＋Ir；

② 功率表达式：EI＝UI＋I2r.

3．路端电压与外电阻的关系

(1)一般情况：U＝IR＝·R＝，当 R增大时，U增大；

(2)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.

自测 2　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分别约为(　　)

A．4.3 V　　3.72 V B．3.73 V　　4.3 V

C．3.72 V　　4.3 V D．4.2 V　　3.73 V

答案　C

三、电路中的功率

1．电源的总功率

(1)任意电路：P总＝IE＝IU

外＋IU 内＝P出＋P内．

(2)纯电阻电路：P总＝I 2

( R ＋ r ) ＝.

2．电源内部消耗的功率

P内＝I 2

r ＝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．

(2)纯电阻电路：P出＝I2R＝＝.

(3)纯电阻电路中输出功率随 R的变化关系

①当R＝r时，电源的输出功率最大为 Pm＝.

②当R>r时，随着 R的增大输出功率越来越小．

③当R<r时，随着 R的增大输出功率越来越大．

自测 3　如图 1所示，E＝8 V，r＝2 Ω，R1＝8 Ω，R2为变阻器接入电路中的有效阻值，问：

图1

(1)要使变阻器获得的电功率最大，则 R2的取值应是多大？这时 R2的功率是多大？

(2)要使 R1得到的电功率最大，则 R2的取值应是多大？R1的最大功率是多少？这时电源的效

率是多大？

(3)调节 R2的阻值，能否使电源以最大的功率输出？为什么？

答案　(1)10 Ω　1.6 W　(2)0　5.12 W　80%

(3)不能　理由见解析

解析　(1)将R1和电源等效为一新电源，则新电源的电动势 E′＝E＝8 V，内阻 r′＝r＋R1

＝10 Ω，且为定值．利用电源的输出功率随外电阻变化的结论知，当 R2＝r′＝10 Ω 时，R2

有最大功率，即 P2max＝＝ W＝1.6 W.

(2)因R1是定值电阻，所以流过 R1的电流越大，R1的功率就越大．当 R2＝0时，电路中有最

大电流，即 Imax＝＝0.8 A，R1的最大功率 P1max＝Imax2R1＝5.12 W，这时电源的效率 η＝×100%

＝80%.

(3)不能．因为即使 R2＝0，外电阻 R1也大于 r，不可能有的最大输出功率．

题型 1　电路的动态分析

1．动态电路的特点

断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻增大或减小，导致电路电压、电流、功率等

的变化．

2．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→变

化支路．

(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片分别滑

至两个极端去讨论．

例1　(2019·吉林“五地六校”合作体联考)在图 2所示的电路中，R1、R2是定值电阻，当滑

动变阻器滑片向上移动时(　　)

图2

A．电压表示数变大，电流表示数变小

B．电压表示数变小，电流表示数变大

C．电压表示数变大，电流表示数变大

D．电压表示数变小，电流表示数变小

答案　B

解析　由题图可知，电流表与滑动变阻器串联而电压表与滑动变阻器并联，当向上移动滑片

时滑动变阻器接入电路的阻值变小，再根据结论“串反并同”，可知电流表示数变大，电压

表示数变小，B选项正确．

变式 1　(多选)(2020·福建福州市质检)如图 3所示，电源电动势 E和内阻 r一定，R1、R2是

定值电阻，R3是光敏电阻(光敏电阻阻值随光照强度的增大而减小)．闭合开关，当照射到 R3

的光照强度变化时，R2功率变大，以下判断正确的是(　　)

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