（江蘇專版）2022年高考物理總復習 第30講 閉合電路歐姆定律焦耳定律講義

（江蘇專版）2022年高考物理總復習 第30講 閉合電路歐姆定律焦耳定律講義考情剖析考查內(nèi)容考綱要求考查年份考查詳情能力要求電功電功率焦耳定律15年T13計算，考查法拉第電磁感應定律公式的應用，應用焦耳定律求焦耳熱應用數(shù)學處理物理問題16年T8選擇，考查電源的總功率應用數(shù)學處理物理問題17年T13計算，考查電磁感應中的電功率問題推理閉合電路的歐姆定律,15年,T10簡答，根據(jù)閉合電路的歐姆定律公式描繪U­I圖象，得出電動勢和內(nèi)電阻,應用數(shù)學處理物理問題16年,T8多選，考查閉合電路歐姆定律的應用；T13計算，電磁感應中閉合電路的歐姆定律的問題，計算感應電動勢,分析綜合、應用數(shù)學處理物理問題17年,T11簡答，根據(jù)閉合電路歐姆定律選擇合適的滑動變阻器,推理弱項清單,1.閉合電路中電源兩端的電壓為路端電壓而不是電源電動勢；2電源U­I圖線與電阻U­I圖線的區(qū)別及應用；3閉合電路的動態(tài)分析；4純電阻電路與非純電阻電路的區(qū)別知識整合一、電功與電功率1電功(1)定義：電路中_移動電荷做的功(2)公式：W_.(3)電流做功的實質：是靜電力做的功，將_轉化成其他形式的能2電功率(1)定義：單位時間內(nèi)電流所做的功，表示電流做功的_(2)公式：P_.二、電熱和焦耳定律1電熱：電流流過一段導體時產(chǎn)生的_2公式：Q_.3熱功率：P_.三、電源電動勢及內(nèi)阻1電源：電源是_的裝置2電源的電動勢：表征電源_的本領，在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓電動勢由電源自身的非靜電力的特性決定3內(nèi)阻：電流通過電源內(nèi)部時也受阻礙作用，阻礙的強弱用_表示電池用久后，r會_四、閉合電路歐姆定律1內(nèi)容：閉合電路里的電流跟電源的_成正比，跟內(nèi)、外電路的_成反比2公式：_，變形后也可以寫成EIRIr或EU外U內(nèi)3適用條件：外電路為純電阻電路五、路端電壓1定義：外電路兩端的電壓即電源的輸出電壓，UEIr.2與外電阻的關系：當外電路總電阻R增大時，由I知，總電流I_，由UEIr知，路端電壓U_.如圖所示為U­R圖象六、電源的U­I圖象1定義：電源的輸出電壓與輸出電流的變化關系圖線由UEIr可畫出U­I關系圖線如圖所示2規(guī)律(1)當電路斷路即I0時，縱軸上的截距為_；(2)當電路短路即U0時，橫軸上的截距為_；(3)圖線斜率的絕對值為電源的_；(4)圖線上任一點對應的U、I比值為相應外電路的電阻方法技巧考點1電功與電功率1電功與電熱的比較實例電功與電熱電功率與熱功率純電阻電路白熾燈、電爐、電飯鍋、電熱毯、電熨斗及轉子被卡住的電動機等WUIt，QI2RttWQP電UI，P熱I2RP電P熱非純電阻電路電動機、電解槽、日光燈等WUIt，QI2RtW>QP電UI，P熱I2RP電>P熱【典型例題1】如圖所示，A為電解槽，M為電動機，N為電阻，恒定電壓U12 V，電解槽內(nèi)阻rA2 ，當S1閉合，S2、S3斷開時，電流表A的示數(shù)為6 A；當S2閉合，S1、S3斷開時，電流表A的示數(shù)為5 A，且電動機輸出功率為35 W；當S3閉合，S1、S2斷開時，電流表A的示數(shù)為4 A求：(1)電阻的阻值及發(fā)熱功率各多大？(2)電動機的內(nèi)阻是多少？(3)在電解槽工作時，電能轉化為化學能的功率為多少？1.(多選)如圖所示，一直流電動機與阻值R9 的電阻串聯(lián)在電源上，電源電動勢E30 V，內(nèi)阻r1 ，用理想電壓表測出電動機兩端電壓U10 V，已知電動機線圈的電阻RM1 ，則下列說法中正確的是() A通過電動機的電流I10 A B電動機的輸出功率P16 W C10 s內(nèi)電動機產(chǎn)生的熱量Q40 J D10 s內(nèi)通過電動機的電荷量q20 C考點2閉合電路動態(tài)電路的分析方法(1)程序法：電路結構的變化R的變化R總的變化I總的變化U端的變化固定支路變化支路(2)極限法：因變阻器滑片滑動引起電路變化的問題，可將變阻器的滑片分別滑至兩個極端，讓電阻最大或電阻為零去討論【典型例題2】(多選)如圖所示，電源內(nèi)阻不可忽略，當滑動變阻器的滑動片向右滑動時，下列說法中正確的是() A電流表A1讀數(shù)變小 B電流表A2讀數(shù)變大 C電壓表V讀數(shù)變大 D電壓表V讀數(shù)不變2.(多選)如圖所示電路中，電源電動勢為E內(nèi)阻為r，當滑動變阻器R2滑動端向右滑動后，理想電流表A1、A2的示數(shù)變化量的絕對值分別為I1、I2，理想電壓表示數(shù)變化量的絕對值為U.下列說法中正確的是() A電壓表V的示數(shù)減小 B電流表A2的示數(shù)變小 CU與I1比值一定小于電源內(nèi)阻r DU與I2比值一定小于電源內(nèi)阻r考點3電路中的功率1電源的總功率(1)任意電路：P總EIU外IU內(nèi)IP出P內(nèi)(2)純電阻電路：P總I2(Rr).2電源內(nèi)部消耗的功率：P內(nèi)I2rU內(nèi)IP總P出3電源的輸出功率(1)任意電路：P出UIEII2rP總P內(nèi)(2)純電阻電路：P出I2R.(3)輸出功率隨R的變化關系當Rr時，電源的輸出功率最大為Pm.當R>r時，隨著R的增大輸出功率越來越小當R<r時，隨著R的增大輸出功率越來越大當P出Pm時，每個輸出功率對應兩個可能的外電阻R1和R2，且R1·R2r2.P出與R的關系如圖所示4電源的效率(1)任意電路：×100%×100%.(2)純電阻電路：×100%×100%.因此在純電阻電路中R越大，越大；當Rr時，電源有最大輸出功率，但效率僅為50%.【典型例題3】(多選)直流電路如圖所示，在滑動變阻器的滑片P向右移動時，電源的() A總功率一定減小 B效率一定增大 C內(nèi)部損耗功率一定減小 D輸出功率一定先增大后減小考點4電源的U­I圖象的應用1縱軸上的截距等于電源的電動勢；橫軸上的截距等于外電路短路時的電流，即Im.2圖線斜率的絕對值等于電源的內(nèi)阻，即r|，斜率的絕對值越大，表明電源的內(nèi)阻越大3圖線上任一點對應的U、I的比值為此時外電路的電阻，即R.4面積UI為電源的輸出功率，而電源的總功率P總EI，P總P出EIUI為電源的發(fā)熱功率【典型例題4】(多選)如圖所示是某電源的路端電壓與電流的關系圖象，下列結論正確的是() A電源的電動勢為6.0 V B電源的內(nèi)阻為12 C電源的短路電流為0.5 A D電流為0.3 A時的外電阻是18 3.直線A為電源的U­I圖線，直線B為電阻R的U­I圖線，用該電源和電阻組成閉合電路時，電源的輸出功率和電路的總功率分別是() A4 W，8 W B2 W，4 W C4 W，6 W D2 W，6 W考點5電路故障問題1故障特點(1)斷路特點：表現(xiàn)為路端電壓不為零而電流為零(2)短路特點：用電器或電阻發(fā)生短路，表現(xiàn)為有電流通過電路但它兩端電壓為零2檢查方法(1)電壓表檢測：如果電壓表示數(shù)為零，則說明可能在并聯(lián)路段之外有斷路，或并聯(lián)路段短路(2)電流表檢測：當電路中接有電源時，可用電流表測量各部分電路上的電流，通過對電流值的分析，可以確定故障的位置在運用電流表檢測時，一定要注意電流表的極性和量程(3)歐姆表檢測：當測量值很大時，表示該處斷路，當測量值很小或為零時，表示該處短路在運用歐姆表檢測時，電路一定要切斷電源(4)假設法：將整個電路劃分為若干部分，然后逐一假設某部分電路發(fā)生某種故障，運用閉合電路或部分電路的歐姆定律進行推理【典型例題5】用電壓表檢查如圖所示電路中的故障，測得Uad5.0 V，Ucd0 V，Ubc0 V，Uab5.0 V，則此故障可能是() AL斷路 BR斷路 CR斷路 DS斷路考點6含電容器電路的分析與計算1電路的簡化：不分析電容器的充、放電過程時，把電容器處的電路視為斷路，簡化電路時可以去掉，求電荷量時再在相應位置補上2電路穩(wěn)定時電容器的處理方法：電路穩(wěn)定后，與電容器串聯(lián)的電路中沒有電流，同支路的電阻相當于導線，即電阻不起降低電壓的作用，但電容器兩端可能出現(xiàn)電勢差3電壓變化帶來的電容器帶電荷量的變化：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，可由QC·U計算電容器上電荷量的變化【典型例題6】如圖所示的電路中，R1、R2、R3是定值電阻，R4是光敏電阻，其阻值隨光照強度的增強而減小當開關S閉合且沒有光照射時，電容器C不帶電當用強光照射R4且電路穩(wěn)定時，則與無光照射時比較() A電容器C的上極板帶正電 B電容器C的下極板帶正電 C通過R4的電流變小，電源的路端電壓增大 D通過R4的電流變大，電源提供的總功率變小當堂檢測1.在某控制電路中，需要連成如圖所示的電路，主要由電動勢E、內(nèi)阻為r的電源與定值電阻R1、R2及電位器(滑動變阻器)R連接而成，L1、L2是紅、綠兩個指示燈，當電位器的觸頭由弧形碳膜的中點逆時針滑向a端時，下列說法中正確的是() AL1、L2兩個指示燈都變亮 BL1、L2兩個指示燈都變暗 CL1變亮，L2變暗 DL1變暗，L2變亮第1題圖第2題圖2(多選)如圖所示，電源電動勢E3 V，小燈泡L標有“2 V、0.4 W”，開關S接1，當變阻器調(diào)到R4 時，小燈泡L正常發(fā)光；現(xiàn)將開關S接2，小燈泡L和電動機M均正常工作則() A電源內(nèi)阻為1 B電動機的內(nèi)阻為4 C電動機的正常工作電壓為1 V D電源效率約為93.3%第3題圖3(多選)如圖所示的電路中，電源電動勢為12 V，內(nèi)阻為2 ，四個電阻的阻值已在圖中標出閉合開關S，下列說法正確的有() A路端電壓為10 V B電源的總功率為10 W Ca、b間電壓的大小為5 V Da、b間用導線連接后，電路的總電流為1 A4(多選)兩位同學在實驗室中利用如圖(a)所示的電路進行實驗，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑動觸頭P向某一方向移動時，一位同學記錄電流表和電壓表的測量數(shù)據(jù)，另一位同學記錄電流表和電壓表的測量數(shù)據(jù)兩位同學根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)描繪出如圖(b)所示的兩條U­I圖線則圖象中兩圖線的交點表示的物理意義是()第4題圖 A滑動變阻器的滑動觸頭P滑到了最右端 B電源的輸出功率最大 C定值電阻R0消耗的功率為0.5 W D電源的效率達到最大值5阻值相等的四個電阻、電容器C及電池E(內(nèi)阻可忽略)連接成如圖所示電路開關S斷開且電流穩(wěn)定時，C所帶的電荷量為Q1；閉合開關S，電流再次穩(wěn)定后，C所帶的電荷量為Q2.Q1與Q2的比值為()第5題圖 A. B. C. D.第30講閉合電路歐姆定律 焦耳定律知識整合基礎自測一、1.(1)電場力(2)qUUIt(3)電勢能2. (1)快慢(2)IU二、1.熱量2.I2Rt3.I2R三、1.把其他形式的能轉化成電能2.能量轉化 3.內(nèi)阻變大四、1.電動勢電阻2.EI(Rr)五、2.變小增大六、2.(1)E(2)I短(3)內(nèi)阻方法技巧·典型例題1·(1)2 72 W(2)1 (3)16 W【解析】(1)由歐姆定律I得R2 ，其發(fā)熱功率PRUI112×6 W72 W(2)電動機為非純電阻元件，由能量守恒定律得UI2IrMP輸出，解得rM1 .(3)電解槽工作時，由能量守恒定律得P化UI3IrA，解得P化(12×442×2) W16 W.·變式訓練1·BCD【解析】由E30 V，電動機兩端電壓10 V可得R和電源內(nèi)阻上分擔的電壓為20 V，則I A2 A，故A錯誤；電動機輸入功率PUI10 V×2 A20 W, P熱I2rM4×1 W4 W, P輸出PP熱20 W4 W16 W，故B正確；根據(jù)焦耳定律10 s內(nèi)電動機產(chǎn)生的熱量QI2rMt40 J，故C正確；根據(jù)電流的定義式可知10 s內(nèi)通過電動機的電量qIt20 C，故D正確·典型例題2·AC【解析】滑動片向右滑動，滑動變阻器的電阻將增大，電路中的總電阻將增大，總電流減小，故電流表A1讀數(shù)變小，選項A正確；路端電壓UEIr變大，故電壓表的示數(shù)變大，選項C正確，選項D錯誤；則通過定值電阻的電流增大，由于總電流減小，所以通過滑動變阻器的電流減小，故電流表A2讀數(shù)變小，選項B錯誤；故選AC.·變式訓練2·BC【解析】滑動端向右滑動后，變阻器的電阻增大，外電路總電阻增大，則總電流減小，所以電流表A2的示數(shù)減小根據(jù)串聯(lián)電路分壓的特點分析可知，并聯(lián)部分電壓增大，即電壓表V的示數(shù)增大，故A錯誤，B正確；根據(jù)并聯(lián)電路的電流規(guī)律I2I1I，A2的示數(shù)I2變小，通過定值電阻R1的電流增大，則A1的示數(shù)I1變小，所以I1一定大于I2.電壓表測量路端電壓，根據(jù)閉合電路歐姆定律UEI2r可知，r，而I1大于I2，所以<r，故D錯誤，C正確·典型例題3·ABC【解析】滑片P向右移動時，接入電路的電阻變大，整個回路的電流變小，電源內(nèi)部損耗的功率P內(nèi)I2r一定減小，C正確；總功率PEI一定減小，A正確；而內(nèi)電壓降低，外電壓升高，電源的效率增大，B正確；當內(nèi)電阻等于外電阻時，輸出功率最大，此題中無法知道內(nèi)、外電阻的大小關系，因此D錯誤·典型例題4·AD·變式訓練3·C【解析】兩圖像的交點表示電路中的電流為2 A，路端電壓為2 V，電源電動勢為3 V，因此輸出功率PUI4 W，電路總功率P總EI6 W.·典型例題5·B【解析】電壓表有示數(shù)的，說明與電源兩極之間是相通的，根據(jù)現(xiàn)象判斷故障可能是滑動變阻器斷路·典型例題6·B【解析】因有光照射時，光敏電阻的阻值減小，故總電阻減??；干路中電流增大，由EUIr可知路端電壓減小；R1與R2支路中電阻不變，故該支路中的電流減小、通過R4的電流增大，故C、D錯誤；當沒有光照時，C不帶電說明C所接兩點電勢相等，以電源正極為參考點，R1上的分壓減小，而R3上的分壓增大，故上極板所接處的電勢低于下極板的電勢，故下極板帶正電；故A錯誤，B正確當堂檢測1B【解析】當電位器的滑片滑向a端時，外電阻變小，干路電流變大，內(nèi)阻分壓增大，外電阻分壓減小，即L1、L2的分壓都減小，故L1、L2都變暗，B項正確2AD【解析】由小燈泡的額定功率PUI可知，I0.2 A，由歐姆定律得RL，可知小燈泡正常發(fā)光時電阻RL10 ，由閉合電路歐姆定律可知， I，解得r1 ，A正確；接2時小燈泡正常發(fā)光，說明電路中電流仍為0.2 A，故電動機兩端電壓UEIRLIr0.8 V，電動機為非純電阻用電器，故電動機內(nèi)阻不等于4 ，B、C錯誤；由P電源I2r，×100%，代入數(shù)據(jù)可得電源效率約93.3%，D正確3AC【解析】設四個電阻的等效電阻為R路， R路10 ，由閉合電路歐姆定律知，I A1 A，設路端電壓為U，則UIR路1 A×10 10 V，選項A正確；電源的總功率PEI12 W，選項B錯誤；設電源負極電勢為0 V，則a點電勢a0.5 A×5 02.5 V，b點電勢b0.5 A×15 07.5 V，則a、b兩點的電勢差Uabab2.5 V7.5 V5 V，所以a、b間電壓的大小為5 V，選項C正確；當將a、b兩點用導線連接后，由于導線沒有電阻，此時a、b兩點電勢相等，其等效電路圖如圖所示其中一個并聯(lián)電路的等效電阻為3.75 ，顯然總電阻為9.5 ，電流I A，故選項D錯誤第3題圖4BC【解析】由題圖可得，電源電動勢E1.5 V，內(nèi)阻r1 ，在交點位置有RR02 ，R02 ，則R0，滑動變阻器的滑動觸頭P滑到了最左端，選項A錯誤；當電路中外電阻等于電源內(nèi)阻時，電源的輸出功率最大，但R0>r，故改變滑動變阻器的阻值時無法使電路中外電阻等于電源內(nèi)阻，此時外電阻越接近電源內(nèi)阻，電源的輸出功率越大，故選項B正確；P0U2I0.5 W，選項C正確；電源的效率，電流越小，電源的效率越大，可見滑動變阻器的滑動觸頭P滑到最右端時電源的效率最大，選項D錯誤5C【解析】S斷開時等效電路如圖甲所示甲 電容器兩端電壓為U1×R×E；S閉合時等效電路如圖乙所示乙 電容器兩端電壓為U2×RE，由QCU得，故選項C正確