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

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1、(江蘇專版)2022年高考物理總復(fù)習(xí) 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 Ⅰ 15年 T13—計(jì)算,考查法拉第電磁感應(yīng)定律公式的應(yīng)用,應(yīng)用焦耳定律求焦耳熱 應(yīng)用數(shù)學(xué) 處理物理問(wèn)題 16年 T8—選擇,考查電源的總功率 應(yīng)用數(shù)學(xué) 處理物理問(wèn)題 17年 T13—計(jì)算,考查電磁感應(yīng)中的電功率問(wèn)題 推理 閉合電路的 歐姆定律,Ⅱ, 15年,T10—簡(jiǎn)答,根據(jù)閉合電路的歐姆定律公式描

2、繪U-I圖象,得出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻,應(yīng)用數(shù)學(xué) 處理物理問(wèn)題 16年,T8—多選,考查閉合電路歐姆定律的應(yīng)用;T13—計(jì)算,電磁感應(yīng)中閉合電路的歐姆定律的問(wèn)題,計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),分析綜合、應(yīng) 用數(shù)學(xué)處理 物理問(wèn)題 17年,T11—簡(jiǎn)答,根據(jù)閉合電路歐姆定律選擇合適的滑動(dòng)變阻器,推理 弱項(xiàng)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(dòng)勢(shì); 2.電源U-I圖線與電阻U-I圖線的區(qū)別及應(yīng)用; 3.閉合電路的動(dòng)態(tài)分析; 4.純電阻電路與非純電阻電路的區(qū)別. 知識(shí)整合     一、電功與電功率                     1.電功 (1)定義:電

3、路中________移動(dòng)電荷做的功. (2)公式:W=________=________. (3)電流做功的實(shí)質(zhì):是靜電力做的功,將________轉(zhuǎn)化成其他形式的能. 2.電功率 (1)定義:?jiǎn)挝粫r(shí)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(guò)一段導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的________. 2.公式:Q=________. 3.熱功率:P=________=________. 三、電源電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻 1.電源:電源是________________________的裝置. 2.電源的電

4、動(dòng)勢(shì):表征電源________的本領(lǐng),在數(shù)值上等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極間的電壓.電動(dòng)勢(shì)由電源自身的非靜電力的特性決定. 3.內(nèi)阻:電流通過(guò)電源內(nèi)部時(shí)也受阻礙作用,阻礙的強(qiáng)弱用________表示.電池用久后,r會(huì)________. 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E=IR+I(xiàn)r或E=U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,U=E-Ir. 2.與外電阻的關(guān)系:當(dāng)外電路總電阻R增大時(shí)

5、,由I=知,總電流I________,由U=E-Ir知,路端電壓U________.如圖所示為U-R圖象. 六、電源的U-I圖象 1.定義:電源的輸出電壓與輸出電流的變化關(guān)系圖線. 由U=E-Ir可畫出U-I關(guān)系圖線如圖所示. 2.規(guī)律 (1)當(dāng)電路斷路即I=0時(shí),縱軸上的截距為________; (2)當(dāng)電路短路即U=0時(shí),橫軸上的截距為________; (3)圖線斜率的絕對(duì)值為電源的________; (4)圖線上任一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的U、I比值為相應(yīng)外電路的電阻. 方法技巧考點(diǎn)1 電功與電功率 1.電功與電熱的比較 實(shí)例 電功與電熱 電功率與熱功率 純

6、電阻 電路 白熾燈、電爐、電飯鍋、電熱毯、電熨斗及轉(zhuǎn)子被卡住的電動(dòng)機(jī)等 W=UIt, Q=I2Rt=t W=Q P電=UI, P熱=I2R= P電=P熱 非純電 阻電路 電動(dòng)機(jī)、電解槽、日光燈等 W=UIt, Q=I2Rt W>Q P電=UI, P熱=I2R P電>P熱   【典型例題1】 如圖所示,A為電解槽,M為電動(dòng)機(jī),N為電阻,恒定電壓U=12 V,電解槽內(nèi)阻rA=2 Ω,當(dāng)S1閉合,S2、S3斷開時(shí),電流表A的示數(shù)為6 A;當(dāng)S2閉

7、合,S1、S3斷開時(shí),電流表A的示數(shù)為5 A,且電動(dòng)機(jī)輸出功率為35 W;當(dāng)S3閉合,S1、S2斷開時(shí),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(dòng)機(jī)的內(nèi)阻是多少? (3)在電解槽工作時(shí),電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為多少?  1.(多選)如圖所示,一直流電動(dòng)機(jī)與阻值R=9 Ω的電阻串聯(lián)在電源上,電源電動(dòng)勢(shì)E=30 V,內(nèi)阻r=1 Ω,用理想電壓表測(cè)出電動(dòng)機(jī)兩端電壓U=10 V,已知電動(dòng)機(jī)線圈的電阻RM=1 Ω,則下列說(shuō)法中正確的是(  ) A.通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流I=10 A B.電動(dòng)

8、機(jī)的輸出功率P=16 W C.10 s內(nèi)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量Q=40 J D.10 s內(nèi)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電荷量q=20 C 考點(diǎn)2 閉合電路動(dòng)態(tài)電路的分析方法 (1)程序法:電路結(jié)構(gòu)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(dòng)引起電路變化的問(wèn)題,可將變阻器的滑片分別滑至兩個(gè)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(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片向右滑動(dòng)時(shí),下列說(shuō)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

9、數(shù)不變  2.(多選)如圖所示電路中,電源電動(dòng)勢(shì)為E內(nèi)阻為r,當(dāng)滑動(dòng)變阻器R2滑動(dòng)端向右滑動(dòng)后,理想電流表A1、A2的示數(shù)變化量的絕對(duì)值分別為ΔI1、ΔI2, 理想電壓表示數(shù)變化量的絕對(duì)值為ΔU.下列說(shuō)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 C.ΔU與ΔI1比值一定小于電源內(nèi)阻r D.ΔU與ΔI2比值一定小于電源內(nèi)阻r 考點(diǎn)3 電路中的功率 1.電源的總功率 (1)任意電路:P總=EI=U外I+U內(nèi)I=P出+P內(nèi). (2)純電阻電路:P總=I2(R+r)=. 2.電源內(nèi)部消耗的功率:P內(nèi)=I2r=U內(nèi)I=P總-P出.

10、3.電源的輸出功率 (1)任意電路:P出=UI=EI-I2r=P總-P內(nèi). (2)純電阻電路:P出=I2R==. (3)輸出功率隨R的變化關(guān)系 ①當(dāng)R=r時(shí),電源的輸出功率最大為Pm=. ②當(dāng)R>r時(shí),隨著R的增大輸出功率越來(lái)越?。? ③當(dāng)R

11、率僅為50%. 【典型例題3】 (多選)直流電路如圖所示,在滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí),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(diǎn)4 電源的U-I圖象的應(yīng)用 1.縱軸上的截距等于電源的電動(dòng)勢(shì);橫軸上的截距等于外電路短路時(shí)的電流,即Im=. 2.圖線斜率的絕對(duì)值等于電源的內(nèi)阻,即r=||=,斜率的絕對(duì)值越大,表明電源的內(nèi)阻越大. 3.圖線上任一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的U、I的比值為此時(shí)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=EI-UI為電源的發(fā)

12、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(guān)系圖象,下列結(jié)論正確的是(  ) A.電源的電動(dòng)勢(shì)為6.0 V B.電源的內(nèi)阻為12 Ω C.電源的短路電流為0.5 A D.電流為0.3 A時(shí)的外電阻是18 Ω  3.直線A為電源的U-I圖線,直線B為電阻R的U-I圖線,用該電源和電阻組成閉合電路時(shí),電源的輸出功率和電路的總功率分別是(  ) A.4 W,8 W B.2 W,4 W C.4 W,6 W D.2 W,6 W 考點(diǎn)5 電路故障問(wèn)題 1.故障特點(diǎn) (1)斷路特點(diǎn):表現(xiàn)為路端電壓不為零而電流為零. (

13、2)短路特點(diǎn):用電器或電阻發(fā)生短路,表現(xiàn)為有電流通過(guò)電路但它兩端電壓為零. 2.檢查方法 (1)電壓表檢測(cè):如果電壓表示數(shù)為零,則說(shuō)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(cè):當(dāng)電路中接有電源時(shí),可用電流表測(cè)量各部分電路上的電流,通過(guò)對(duì)電流值的分析,可以確定故障的位置.在運(yùn)用電流表檢測(cè)時(shí),一定要注意電流表的極性和量程. (3)歐姆表檢測(cè):當(dāng)測(cè)量值很大時(shí),表示該處斷路,當(dāng)測(cè)量值很小或?yàn)榱銜r(shí),表示該處短路.在運(yùn)用歐姆表檢測(cè)時(shí),電路一定要切斷電源. (4)假設(shè)法:將整個(gè)電路劃分為若干部分,然后逐一假設(shè)某部分電路發(fā)生某種故障,運(yùn)用閉合電路或部分電路的歐姆定律進(jìn)行推理.

14、【典型例題5】 用電壓表檢查如圖所示電路中的故障,測(cè)得Uad=5.0 V,Ucd=0 V,Ubc=0 V,Uab=5.0 V,則此故障可能是(  ) A.L斷路 B.R斷路 C.R′斷路 D.S斷路 考點(diǎn)6 含電容器電路的分析與計(jì)算 1.電路的簡(jiǎn)化:不分析電容器的充、放電過(guò)程時(shí),把電容器處的電路視為斷路,簡(jiǎn)化電路時(shí)可以去掉,求電荷量時(shí)再在相應(yīng)位置補(bǔ)上. 2.電路穩(wěn)定時(shí)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(méi)有電流,同支路的電阻相當(dāng)于導(dǎo)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(shì)差. 3.電壓變化帶來(lái)的電容器帶電荷量的變化:電路中電流、電壓的變化

15、可能會(huì)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(guò)與它連接的電路放電,可由ΔQ=C·ΔU計(jì)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(qiáng)度的增強(qiáng)而減?。?dāng)開關(guān)S閉合且沒(méi)有光照射時(shí),電容器C不帶電.當(dāng)用強(qiáng)光照射R4且電路穩(wěn)定時(shí),則與無(wú)光照射時(shí)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(guò)R4的電流變小,電源的路端電壓增大 D.通過(guò)R4的電流變大,電源提供的總功率變小 當(dāng)堂檢測(cè)  1.在某控制電路中,需要連成如

16、圖所示的電路,主要由電動(dòng)勢(shì)E、內(nèi)阻為r的電源與定值電阻R1、R2及電位器(滑動(dòng)變阻器)R連接而成,L1、L2是紅、綠兩個(gè)指示燈,當(dāng)電位器的觸頭由弧形碳膜的中點(diǎn)逆時(shí)針滑向a端時(shí),下列說(shuō)法中正確的是(  )                     A.L1、L2兩個(gè)指示燈都變亮 B.L1、L2兩個(gè)指示燈都變暗 C.L1變亮,L2變暗 D.L1變暗,L2變亮 第1題圖  第2題圖 2.(多選)如圖所示,電源電動(dòng)勢(shì)E=3 V,小燈泡L標(biāo)有“2 V、0.4 W”,開關(guān)S接1,當(dāng)變阻器調(diào)到R=4 Ω時(shí),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(dòng)機(jī)M均正常工

17、作.則(  ) A.電源內(nèi)阻為1 Ω B.電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為4 Ω C.電動(dòng)機(jī)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(dòng)勢(shì)為12 V,內(nèi)阻為2 Ω,四個(gè)電阻的阻值已在圖中標(biāo)出.閉合開關(guān)S,下列說(shuō)法正確的有(  ) A.路端電壓為10 V B.電源的總功率為10 W C.a(chǎn)、b間電壓的大小為5 V D.a(chǎn)、b間用導(dǎo)線連接后,電路的總電流為1 A 4.(多選)兩位同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中利用如圖(a)所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向某一方向移動(dòng)時(shí),一位同學(xué)記錄電流表和電壓表的測(cè)量數(shù)

18、據(jù),另一位同學(xué)記錄電流表和電壓表的測(cè)量數(shù)據(jù).兩位同學(xué)根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)描繪出如圖(b)所示的兩條U-I圖線.則圖象中兩圖線的交點(diǎn)表示的物理意義是(  ) 第4題圖 A.滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)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(dá)到最大值 5.阻值相等的四個(gè)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(guān)S斷開且電流穩(wěn)定時(shí),C所帶的電荷量為Q1;閉合開關(guān)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 

19、閉合電路歐姆定律 焦耳定律 知識(shí)整合 基礎(chǔ)自測(cè) 一、1.(1)電場(chǎng)力 (2)qU UIt (3)電勢(shì)能 2. (1)快慢 (2) IU 二、1.熱量 2.I2Rt 3. I2R 三、1.把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能 2.能量轉(zhuǎn)化  3.內(nèi)阻 變大 四、1.電動(dòng)勢(shì) 電阻 2.E=I(R+r) 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 Ω 72 W (2)1 Ω (3)16 W 【解析】 (1)由歐姆定律I=得R==2 Ω,其發(fā)熱功率PR=UI1=12×6 W=72 W.(2)電動(dòng)機(jī)為非純電阻元件,由能量守恒定律得UI2=

20、IrM+P輸出,解得rM=1 Ω.(3)電解槽工作時(shí),由能量守恒定律得P化=UI3-IrA,解得P化=(12×4-42×2) W=16 W. ·變式訓(xùn)練1·BCD 【解析】 由E=30 V,電動(dòng)機(jī)兩端電壓10 V可得R和電源內(nèi)阻上分擔(dān)的電壓為20 V,則I= A=2 A,故A錯(cuò)誤;電動(dòng)機(jī)輸入功率P=UI=10 V×2 A=20 W, P熱=I2rM=4×1 W=4 W, P輸出=P-P熱=20 W-4 W=16 W,故B正確;根據(jù)焦耳定律10 s內(nèi)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量Q=I2rMt=40 J,故C正確;根據(jù)電流的定義式可知10 s內(nèi)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電量q=It=20 C,故D正確. ·典型例題2·

21、AC 【解析】 滑動(dòng)片向右滑動(dòng),滑動(dòng)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(xiàng)A正確;路端電壓U=E-Ir變大,故電壓表的示數(shù)變大,選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;則通過(guò)定值電阻的電流增大,由于總電流減小,所以通過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流減小,故電流表A2讀數(shù)變小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;故選AC. ·變式訓(xùn)練2·BC 【解析】 滑動(dòng)端向右滑動(dòng)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(diǎn)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(cuò)誤,B正確;根據(jù)并聯(lián)電路的電流規(guī)律I2=I1+I(xiàn),A2的示數(shù)I2變小,通過(guò)定值電阻R

22、1的電流增大,則A1的示數(shù)I1變小,所以ΔI1一定大于ΔI2.電壓表測(cè)量路端電壓,根據(jù)閉合電路歐姆定律U=E-I2r可知,=r,而ΔI1大于ΔI2,所以

23、動(dòng)勢(shì)為3 V,因此輸出功率P=UI=4 W,電路總功率P總=EI=6 W. ·典型例題5·B 【解析】 電壓表有示數(shù)的,說(shuō)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(dòng)變阻器斷路. ·典型例題6·B 【解析】 因有光照射時(shí),光敏電阻的阻值減小,故總電阻減??;干路中電流增大,由E=U+I(xiàn)r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(guò)R4的電流增大,故C、D錯(cuò)誤;當(dāng)沒(méi)有光照時(shí),C不帶電說(shuō)明C所接兩點(diǎn)電勢(shì)相等,以電源正極為參考點(diǎn),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(shì)低于下極板的電勢(shì),故下極板帶正電;故A錯(cuò)誤,B正確. 當(dāng)堂檢測(cè) 1.B 【

24、解析】 當(dāng)電位器的滑片滑向a端時(shí),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(xiàng)正確. 2.AD 【解析】 由小燈泡的額定功率P=UI可知,I=0.2 A,由歐姆定律得RL=,可知小燈泡正常發(fā)光時(shí)電阻RL=10 Ω,由閉合電路歐姆定律可知, I=,解得r=1 Ω,A正確;接2時(shí)小燈泡正常發(fā)光,說(shuō)明電路中電流仍為0.2 A,故電動(dòng)機(jī)兩端電壓U′=E-IRL-Ir=0.8 V,電動(dòng)機(jī)為非純電阻用電器,故電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻不等于4 Ω,B、C錯(cuò)誤;由P電源=I2r,η=×100%,代入數(shù)據(jù)可得電源效率約93.3%,D正確. 3.AC 【解析】 

25、設(shè)四個(gè)電阻的等效電阻為R路, R路=10 Ω,由閉合電路歐姆定律知,I== A=1 A,設(shè)路端電壓為U,則U=IR路=1 A×10 Ω=10 V,選項(xiàng)A正確;電源的總功率P=EI=12 W,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;設(shè)電源負(fù)極電勢(shì)為0 V,則a點(diǎn)電勢(shì)Φa=0.5 A×5 Ω-0=2.5 V,b點(diǎn)電勢(shì)Φb=0.5 A×15 Ω-0=7.5 V,則a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差Uab=Φa-Φb=2.5 V-7.5 V=-5 V,所以a、b間電壓的大小為5 V,選項(xiàng)C正確;當(dāng)將a、b兩點(diǎn)用導(dǎo)線連接后,由于導(dǎo)線沒(méi)有電阻,此時(shí)a、b兩點(diǎn)電勢(shì)相等,其等效電路圖如圖所示.其中一個(gè)并聯(lián)電路的等效電阻為3.75 Ω,顯然總電阻為9.5

26、 Ω,電流I== A,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 第3題圖 4.BC 【解析】 由題圖可得,電源電動(dòng)勢(shì)E=1.5 V,內(nèi)阻r=1 Ω,在交點(diǎn)位置有R+R0==2 Ω,R0==2 Ω,則R=0,滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P滑到了最左端,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;當(dāng)電路中外電阻等于電源內(nèi)阻時(shí),電源的輸出功率最大,但R0>r,故改變滑動(dòng)變阻器的阻值時(shí)無(wú)法使電路中外電阻等于電源內(nèi)阻,此時(shí)外電阻越接近電源內(nèi)阻,電源的輸出功率越大,故選項(xiàng)B正確;P0=U2I=0.5 W,選項(xiàng)C正確;電源的效率η=,電流越小,電源的效率越大,可見滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P滑到最右端時(shí)電源的效率最大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 5.C 【解析】 S斷開時(shí)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(shí)等效電路如圖乙所示. 乙 電容器兩端電壓為U2=×R=E, 由Q=CU得==,故選項(xiàng)C正確.

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