資源簡介

素養目標　1.通過對閉合電路歐姆定律及電路特點等電學相關知識的學習和應用，重在培養學生的能量觀念．(物理觀念) 2.理解閉合電路歐姆定律，會測量電源的電動勢和內阻．(科學思維) 3.通過探究電源兩端電壓與電流的關系，體會圖像法在研究物理問題中的作用．(科學思維)
一、串、并聯電路的規律
項目 串聯電路 并聯電路
電路
電流 I＝I1＝I2＝…＝In I＝I1＋I2＋…＋In
電壓 U＝U1＋U2＋…＋Un U＝U1＝U2＝…＝Un
總電阻 R總＝R1＋R2＋…＋Rn ＝＋＋…＋
功率分配 ＝ ＝
二、電源的電動勢和內阻
1．電源
電源是把負電荷從正極搬到負極的一種裝置；從能的轉化角度看，電源是把其他形式的能量轉化為電能的裝置．
2．電動勢
(1)定義：電動勢在數值上等于非靜電力把1 C的正電荷在電源內從負極移送到正極所做的功．
(2)表達式：E＝.
(3)物理意義：反映電源把其他形式的能轉化成電能的本領大小的物理量．
3．內阻
電源內部也是由導體組成的，也有電阻，叫作電源的內阻，它是電源的另一重要參數．
三、閉合電路的歐姆定律
1．內容：閉合電路的電流跟電源的電動勢成正比，跟內、外電路的電阻之和成反比．
2．公式
3．路端電壓U與電流I的關系
(1)關系式：U＝E－Ir.
(2)U I圖像如圖所示．
①當電路斷路即I＝0時，縱坐標的截距為電源電動勢．
②當外電路電壓為U＝0時，橫坐標的截距為短路電流．
③圖線斜率的絕對值為電源的內阻．
1．思維辨析
(1)電動勢的大小反映了電源把電能轉化為其他形式的能的本領強弱．( )
(2)電動勢由電源中非靜電力的特性決定，與電源的體積無關，與外電路無關．( )
(3)電路中某電阻增大，該電阻的功率一定增大．( )
(4)閉合電路中外電阻越大，路端電壓越大．( )
(5)在閉合電路中，外電阻越大，電源的輸出功率越大．( )
2．(多選)在如圖所示的U I圖像中，直線Ⅰ為某一電源的路端電壓與電流的關系圖線，直線Ⅱ為某一電阻R的U I圖線．用該電源直接與電阻R相連組成閉合電路，由圖像可知(　　)
A．電源的電動勢為3 V，內阻為0.5 Ω
B．電阻R的阻值為1 Ω
C．電源的輸出功率為4 W
D．電源的效率為50%
3．(2019·江蘇卷)如圖所示的電路中，電阻R＝2 Ω.斷開S后，電壓表的讀數為3 V；閉合S后，電壓表的讀數為2 V，則電源的內阻r為(　　)
A．1 Ω B．2 Ω
C．3 Ω D．4 Ω
考點　閉合電路的分析與計算
1．電路動態分析的常用方法
(1)程序判斷法：遵循“局部→整體→局部”的思路，按以下步驟分析：
(2)“串反并同”法：所謂“串反”，即某一電阻增大(減小)時，與它串聯或間接串聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小(增大)；所謂“并同”，即某一電阻增大(減小)時，與它并聯或間接并聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大(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，然后再討論有關問題．
(4)特殊值法：對有些復雜難以直接判斷的問題，可采用特殊值代入幫助分析．
2．電路動態分析的一般步驟
(1)弄清局部電路變化所引起的局部電路電阻的變化．
(2)根據局部電路電阻的變化，確定整個電路的外電阻如何變化．
(3)根據閉合電路歐姆定律I總＝，確定電路總電流如何變化．
(4)由U內＝I總r確定電源內電壓如何變化．
(5)由U＝E－U內確定路端電壓如何變化．
(6)確定支路兩端的電壓及通過各支路的電流如何變化．
典例1　如圖所示電路，電源內阻不可忽略．開關S閉合后，在變阻器R0的滑動端向下滑動的過程中(　　)
A．電壓表與電流表的示數都減小
B．電壓表與電流表的示數都增大
C．電壓表的示數增大，電流表的示數減小
D．電壓表的示數減小，電流表的示數增大
1．[閉合電路的動態分析](多選)在如圖所示的電路中，閉合開關S，當滑動變阻器的滑片P向下滑動時，四個理想電表的示數都發生變化，電表的示數分別用I、U1、U2和U3表示，電表示數變化量的大小分別用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示．下列判斷正確的是(　　)
A.不變，不變
B.變大，變大
C.變大，不變
D.變大，不變
2．[含容電路的分析與計算]如圖所示，電源電動勢E＝6 V，內阻r＝1 Ω，R0＝3 Ω，R1＝7.5 Ω，R2＝3 Ω，R3＝2 Ω，電容器的電容C＝2 μF.開始時開關S處于閉合狀態，則下列說法正確的是(　　)
A．開關S閉合時，電容器上極板帶正電
B．開關S閉合時，電容器兩極板間電勢差是3 V
C．將開關S斷開，穩定后電容器極板所帶的電荷量是3.6×10－6 C
D．將開關S斷開至電路穩定的過程中通過R0的電荷量是9.6×10－6 C
考點　電源的功率和效率
1．電源的功率和效率
電源總功率 任意電路：P總＝EI＝P出＋P內
純電阻電路：P總＝I2(R＋r)＝
電源內部消耗的功率 P內＝I2r＝P總－P出
電源的輸出功率 任意電路：P出＝UI＝P總－P內
純電阻電路：P出＝I2R＝
P出與外電阻R的關系
電源的效率 任意電路：η＝×100%＝×100%
純電阻電路：η＝×100%
2.等效電源
把含有電源、電阻的部分電路等效為新的“電源”，其“電動勢”“內阻”如下：
(1)兩點間斷路時的電壓等效為電動勢E′.
(2)兩點短路時的電流為等效短路電流I′短，等效內電阻r′＝.
常見電路等效電源如下：
圖例 等效情況
E′＝E，r′＝R＋r
E′＝E，r′＝
　　 　　　　　　 　　　　 　
典例2　某一電路圖如圖甲所示，圖乙中圖線是電路中的電源的路端電壓隨電流變化的關系圖像，滑動變阻器的最大阻值為15 Ω，定值電阻R0＝3 Ω.求：
(1)當R為何值時,R消耗的功率最大 最大值為多少
(2)當R為何值時,電源的輸出功率最大 最大值為多少
1．[電源的輸出功率與效率的計算]如圖所示為某閉合電路電源的輸出功率隨電流變化的圖像，由此圖像可以判斷 (　　)
A．電源的內阻消耗的功率最大為9 W
B．電源的效率最大為50%
C．輸出功率最大時，外電路的總電阻為4 Ω
D．電源的電動勢為12 V
2．[閉合電路的分析與計算]如圖所示，電源電動勢E＝12 V，內阻r＝3 Ω，甲圖中R0＝1 Ω，乙圖中額定輸出功率P0＝2 W的直流電動機線圈內阻R′0＝1 Ω.當調節滑動變阻器的阻值為R1時，可使甲電路輸出功率最大；調節滑動變阻器的阻值為R2時，可使乙電路輸出功率最大，且此時電動機剛好正常工作．則(　　)
A．R1＝0 B．R1＝1.5 Ω
C．R2＝1.5 Ω D．R2＝2 Ω
考點　兩類U I圖像的比較及應用
項目 電源的U I圖像 電阻的U I圖像
圖像
物理意義 路端電壓隨電流的變化規律 電阻兩端電壓隨電流的變化規律
截距 與縱軸交點表示電源電動勢E，與橫軸交點表示短路電流 過坐標軸原點，表示沒有電壓時電流為零
斜率的絕對值 內電阻r 電阻大小
坐標的乘積UI 表示電源的輸出功率 表示電阻消耗的功率
坐標的U、I比值 表示外電阻的大小，不同點對應的外電阻大小不同 每一點對應的比值均等大，表示此電阻的大小不變
　　　　　　 　　　　 　
典例3　(2024·北京通州區統考)圖甲為某電源的U I圖線，圖乙為某元件的U I圖線，下列說法中正確的是(　　)
A．該電源的內阻為5.0 Ω
B．該元件的電阻隨著其兩端電壓的增大而減小
C．當該元件兩端的電壓為0.75 V時，它的電阻約為2.5 Ω
D．讓電源和該元件組成閉合回路，該元件的功率約為0.3 W
1．[電路功率的比較]如圖甲、乙所示小燈泡的規格都相同，兩個電路的電池也相同．乙圖中每個小燈泡的亮度都明顯比甲圖中一個小燈泡暗，忽略溫度對燈絲電阻的影響．關于甲、乙兩個電路的比較，下列說法正確的是(　　)
A．甲圖中的路端電壓大
B．甲圖中的干路電流大
C．甲圖中電源的總功率大
D．甲圖中電源的效率低
2．[兩類U I圖像的應用]在如圖所示的U I圖像中，直線a為某電源的路端電壓與電流的關系，直線b為某電阻R兩端的電壓與電流的關系．現用該電源直接與電阻R連接成閉合電路，由圖可知 (　　)
A．該電阻的阻值為2.0 Ω
B．該電源的電動勢為6.0 V，內阻為0.5 Ω
C．該電源的路端電壓為4.0 V，輸出功率為4.0 W
D．用比R電阻大的電阻與該電源組成閉合回路，電源的輸出功率可能增大
答案及解析
1．思維辨析
(1)電動勢的大小反映了電源把電能轉化為其他形式的能的本領強弱．(×)
(2)電動勢由電源中非靜電力的特性決定，與電源的體積無關，與外電路無關．(√)
(3)電路中某電阻增大，該電阻的功率一定增大．(×)
(4)閉合電路中外電阻越大，路端電壓越大．(√)
(5)在閉合電路中，外電阻越大，電源的輸出功率越大．(×)
2．(多選)在如圖所示的U I圖像中，直線Ⅰ為某一電源的路端電壓與電流的關系圖線，直線Ⅱ為某一電阻R的U I圖線．用該電源直接與電阻R相連組成閉合電路，由圖像可知(　　)
A．電源的電動勢為3 V，內阻為0.5 Ω
B．電阻R的阻值為1 Ω
C．電源的輸出功率為4 W
D．電源的效率為50%
答案：ABC
3．(2019·江蘇卷)如圖所示的電路中，電阻R＝2 Ω.斷開S后，電壓表的讀數為3 V；閉合S后，電壓表的讀數為2 V，則電源的內阻r為(　　)
A．1 Ω B．2 Ω
C．3 Ω D．4 Ω
解析：當S斷開后，電壓表讀數為U＝3 V，可認為電動勢E＝3 V，當S閉合后，由閉合電路歐姆定律知E＝U′＋Ir，且I＝，整理得電源內阻r＝＝1 Ω，選項A正確．
答案：A
考點　閉合電路的分析與計算
典例1　如圖所示電路，電源內阻不可忽略．開關S閉合后，在變阻器R0的滑動端向下滑動的過程中(　　)
A．電壓表與電流表的示數都減小
B．電壓表與電流表的示數都增大
C．電壓表的示數增大，電流表的示數減小
D．電壓表的示數減小，電流表的示數增大
解析：解法一：程序判斷法．變阻器R0的滑動端向下滑動，R0接入電路的電阻變小，電路的總電阻變小，總電流變大，電源的內電壓變大，外電壓變小，電壓表的示數變小，R1兩端的電壓變大，R2兩端的電壓變小，電流表的示數變小，A項正確．
解法二：“串反并同”法．變阻器R0的滑動端向下滑動，R0接入電路的電阻變小，因電壓表與電流表都與R0“間接并聯”，故由“串反并同”法知，電壓表與電流表的示數都減小，A項正確．故選A.
1．[閉合電路的動態分析](多選)在如圖所示的電路中，閉合開關S，當滑動變阻器的滑片P向下滑動時，四個理想電表的示數都發生變化，電表的示數分別用I、U1、U2和U3表示，電表示數變化量的大小分別用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示．下列判斷正確的是(　　)
A.不變，不變
B.變大，變大
C.變大，不變
D.變大，不變
解析：因為＝＝R1，且R1不變，所以不變，不變；因為＝R2，且R2變大，所以變大，但＝＝R1＋r，所以不變；因為＝R2＋R1，所以變大，又＝＝r，故不變．選項A、C、D正確．
答案：ACD
2．[含容電路的分析與計算]如圖所示，電源電動勢E＝6 V，內阻r＝1 Ω，R0＝3 Ω，R1＝7.5 Ω，R2＝3 Ω，R3＝2 Ω，電容器的電容C＝2 μF.開始時開關S處于閉合狀態，則下列說法正確的是(　　)
A．開關S閉合時，電容器上極板帶正電
B．開關S閉合時，電容器兩極板間電勢差是3 V
C．將開關S斷開，穩定后電容器極板所帶的電荷量是3.6×10－6 C
D．將開關S斷開至電路穩定的過程中通過R0的電荷量是9.6×10－6 C
解析：開關S閉合時的等效電路圖如圖甲所示，電容器C兩端電壓等于R3兩端電壓U3，已知電路總電阻R＝＋r＝4 Ω，由閉合電路歐姆定律可知干路電流I＝＝1.5 A，路端電壓U＝E－Ir＝4.5 V，則U3＝U＝1.8 V，此時電容器所帶電荷量Q1＝CU3＝3.6×10－6 C，且上極板帶負電，下極板帶正電，故A、B錯誤．開關S斷開時的等效電路圖如圖乙所示，穩定后電容器C兩端電壓等于R2兩端電壓U2，此時U2＝R2＝3 V，電容器所帶電荷量Q2＝CU2＝6×10－6 C，且上極板帶正電，下極板帶負電，故通過R0的電荷量Q＝Q1＋Q2＝9.6×10－6 C，故C錯誤，D正確．
答案：D
考點　電源的功率和效率
典例2　某一電路圖如圖甲所示，圖乙中圖線是電路中的電源的路端電壓隨電流變化的關系圖像，滑動變阻器的最大阻值為15 Ω，定值電阻R0＝3 Ω.求：
(1)當R為何值時,R消耗的功率最大 最大值為多少
(2)當R為何值時,電源的輸出功率最大 最大值為多少
解析:(1)由題圖乙知電源的電動勢和內阻分別為：分別為:E=20 V,r =Ω=7.5Ω把R。等效為電源內阻，當R=r十R。=10.5R時,電源輸出功率最大,即R消耗功率最大,最大值為:
(2)當r=R＋R。,即R=4.5Q時,電源的輸出功率最大﹐最大值為:
＝2×(3＋4.5) W≈13.3 W.
答案：(1)10.5 Ω　9.5 W　(2)4.5 Ω　13.3 W
1．[電源的輸出功率與效率的計算]如圖所示為某閉合電路電源的輸出功率隨電流變化的圖像，由此圖像可以判斷 (　　)
A．電源的內阻消耗的功率最大為9 W
B．電源的效率最大為50%
C．輸出功率最大時，外電路的總電阻為4 Ω
D．電源的電動勢為12 V
解析：由題圖可知，當電流為1.5 A時電源的輸出功率最大，這時內阻消耗的功率等于輸出功率，為9 W，電源的效率為50%，這時電源的總功率為18 W，根據P＝IE，可求得電源的電動勢為12 V，D項正確；由Pr＝I2r可知，電源的內阻為4 Ω，由于不確定外電路是不是純電阻電路，因此C項錯誤；隨著電流的增大，內阻消耗功率增大，A項錯誤；隨著電流的減小，電源的效率增大，B項錯誤．
答案：D
2．[閉合電路的分析與計算]如圖所示，電源電動勢E＝12 V，內阻r＝3 Ω，甲圖中R0＝1 Ω，乙圖中額定輸出功率P0＝2 W的直流電動機線圈內阻R′0＝1 Ω.當調節滑動變阻器的阻值為R1時，可使甲電路輸出功率最大；調節滑動變阻器的阻值為R2時，可使乙電路輸出功率最大，且此時電動機剛好正常工作．則(　　)
A．R1＝0 B．R1＝1.5 Ω
C．R2＝1.5 Ω D．R2＝2 Ω
解析：對于題圖甲，當電路的外電阻等于內阻時電路的輸出功率最大，所以R1＝r－R0＝2 Ω；對于題圖乙，設電路中電流為I，則電源的輸出功率P輸出＝EI－I2r，根據數學知識可知當I＝＝2 A時，P輸出有最大值Pmax＝12 W，由題意知此時電動機正常工作，設電動機兩端電壓為UM，有UMI＝I2R′0＋P0，解得UM＝3 V，電源內電壓U內＝Ir＝6 V，R2兩端電壓U2＝E－UM－U內＝3 V，所以R2＝＝1.5 Ω，故C正確，A、B、D錯誤．
答案：C
考點　兩類U I圖像的比較及應用
典例3　(2024·北京通州區統考)圖甲為某電源的U I圖線，圖乙為某元件的U I圖線，下列說法中正確的是(　　)
A．該電源的內阻為5.0 Ω
B．該元件的電阻隨著其兩端電壓的增大而減小
C．當該元件兩端的電壓為0.75 V時，它的電阻約為2.5 Ω
D．讓電源和該元件組成閉合回路，該元件的功率約為0.3 W
解析：根據U＝E－Ir可知題圖甲中圖線縱截距是電源電動勢，所以電源電動勢為E＝1.5 V，根據圖像可知內阻為圖像斜率的絕對值，則該電源的內阻為r＝ Ω＝ Ω，故A錯誤；根據歐姆定律可知，圖乙中圖線上的點與坐標原點連線的斜率就代表元件的電阻，則從圖乙中可知，隨著元件兩端電壓的增大，圖線上的點與坐標原點連線的斜率就越大，電阻也就越大，故B錯誤；由題圖乙可得，當元件兩端的電壓為0.75 V時，流過元件的電流為0.7 A，則根據歐姆定律可得，元件電阻為R＝＝ Ω＝ Ω，故C錯誤；讓電源和該元件組成閉合回路，將甲、乙兩圖線表示在同一圖像中，如圖所示，兩U I圖線的交點即該元件的工作電壓和電流，故從圖中可以看出元件的工作電壓和電流為U＝0.5 V，I＝0.6 A，所以該元件的功率約為P＝UI＝0.5×0.6 W＝0.3 W，故D正確．故選D.
1．[電路功率的比較]如圖甲、乙所示小燈泡的規格都相同，兩個電路的電池也相同．乙圖中每個小燈泡的亮度都明顯比甲圖中一個小燈泡暗，忽略溫度對燈絲電阻的影響．關于甲、乙兩個電路的比較，下列說法正確的是(　　)
A．甲圖中的路端電壓大
B．甲圖中的干路電流大
C．甲圖中電源的總功率大
D．甲圖中電源的效率低
解析：乙圖兩個燈泡并聯，所以電阻小于甲圖中一個燈泡的電阻，由I＝，可知乙圖中的干路電流更大，由U＝E－Ir，乙圖電源內阻分壓更大，路端電壓更小，故A正確，B錯誤；由電源總功率P＝EI，可知甲圖中電源總功率小，故C錯誤；電源效率η＝＝，可知乙圖中電源效率低，故D錯誤．
答案：A
2．[兩類U I圖像的應用]在如圖所示的U I圖像中，直線a為某電源的路端電壓與電流的關系，直線b為某電阻R兩端的電壓與電流的關系．現用該電源直接與電阻R連接成閉合電路，由圖可知 (　　)
A．該電阻的阻值為2.0 Ω
B．該電源的電動勢為6.0 V，內阻為0.5 Ω
C．該電源的路端電壓為4.0 V，輸出功率為4.0 W
D．用比R電阻大的電阻與該電源組成閉合回路，電源的輸出功率可能增大
解析：由直線b可知，外電阻R＝＝ Ω＝4 Ω，故A錯誤；由直線a可知，電源電動勢E＝6.0 V，短路電流I短＝3.0 A，電源內阻r＝＝ Ω＝2 Ω，故B錯誤；路端電壓為4.0 V，干路電流為1.0 A，電源的輸出功率為P出＝UI＝4.0×1.0 W＝4.0 W，故C正確；電源的內阻為r＝2 Ω，電阻R＝4 Ω，當外電阻R外與內阻r相等時，電源輸出功率最大，可知用比R電阻大的電阻與該電源組成閉合回路時，電源的輸出功率一定減小，故D錯誤．
答案：C(共41張PPT)
第2講　電路　電路的基本規律
第八章　恒定電流
理清教材 強基固本
答案
答案
解析
重難考點 全線突破
解析
答案
解析
答案
解析
答案
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答案
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答案
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答案
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謝 謝 觀 看
O

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