2020屆高考物理一輪 專題21 焦耳定律 閉合電路歐姆定律學(xué)案 新課標

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1、2020屆高三新課標物理一輪原創(chuàng)精品學(xué)案 專題21 焦耳定律 閉合電路歐姆定律 第一課時 一、考點掃描 （一）知識整合 1、電動勢（E）：（1）物理意義：電動勢是描述電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量。 （2）定義： 。 （3）公式： ，單位： （4）電源的電動勢等于電源沒有接入電路時 2、電功：（1）定義：在電路中，導(dǎo)體中的自由電荷在電場力作用下發(fā)生定向移動而形成電流，此過程中電場力對自由電荷所做的功叫電功。 （2）公式：W

2、= 單位： 符號： 3、電功率：（1）定義：電流所做的功跟完成這些功所需時間的比值叫做電功率。 （2）公式：P= 單位： 符號： 4、焦耳定律：（1）內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，跟電流的 跟導(dǎo)體的電阻和通電時間成 比. （2）公式：Q= （3）電功與電熱的關(guān)系：在 電路中電功等于電熱，在 電路中電功大于電熱。 5、電源的功率和效率： （1）功率：①電源的功率（電源的總功率）PE= ②電源的輸出功率P出= ③電源內(nèi)部消耗的功率Pr= （2）電源的效率：（最后一個

3、等號只適用于純電阻電路） 6、閉合電路歐姆定律 （1）內(nèi)容： （2）公式：I= 常用表達式還有： ， ， （二）重難點闡釋 為了更清楚地看出各概念之間區(qū)別與聯(lián)系，列表如下： 注意：1、電功和電熱的區(qū)別： 4．閉合電路的U-I圖象 u O I Im i E U M（I，U） β α b a N 右圖中a為電源的U-I圖象；b為外電阻的U-I圖象；兩者的交點坐標表示該電阻接入電路時電路的總電流和路端電壓；該點和原點之間的矩形的面積表示輸出功率；a的斜率的絕對值表示內(nèi)阻大?。?b的斜率

4、的絕對值表示外電阻的大??；當兩個斜率相等時（即內(nèi)、外電阻相等時圖中矩形面積最大，即輸出功率最大（可以看出當時路端電壓是電動勢的一半，電流是最大電流的一半）。 二、高考要點精析 （一）關(guān)于電功、電熱的計算問題 ☆考點點撥 關(guān)于電功、電熱的計算，一定要弄清是否是純電阻電路。純電阻電路中，電功等于電熱：W=Q=UIt=I 2R t= 非純電阻電路（如電動機和電解槽），電功大于電熱：W>Q，這時電功只能用W=UIt計算，電熱只能用Q=I 2Rt計算，兩式不能通用。 ☆考點精煉 1．某一直流電動機提升重物的裝置，如圖所示，重物的質(zhì)量m=50kg，電源提供給電動機的電壓為U=

5、110V，不計各種摩擦，當電動機以v=0.9m/s的恒定速率向上提升重物時，電路中的電流強度I=5.0A，求電動機的線圈電阻大小（取g=10m/s2）。 （二）對電源電動勢的理解 ☆考點點撥 電源是把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，電動勢表征電源把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)，電源的電動勢決定于電源自身的性質(zhì)，與有無外電路及外電路的情況無關(guān)。 ☆考點精煉 2．鉛蓄電池的電動勢為2 V，一節(jié)干電池的電動勢為1.5V，將鉛蓄電池和干電池分別接入電路，兩個電路中的電流分別為0.1A和0.2A。試求兩個電路都工作20 s時間，電源所消耗的化學(xué)能分別為多少？哪一個電源把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)更大？

6、 （三）閉合電路歐姆定律的應(yīng)用 + － － + R E r I R V1 V2 + － 探針 ☆考點點撥 閉合電路歐姆定律的表達形式有： ①E=U外+U內(nèi) ② （I、R間關(guān)系） ③U=E-Ir（U、I間關(guān)系） ④（U、R間關(guān)系） 從③式看出：當外電路斷開時（I = 0），路端電壓等于電動勢。而這時用電壓表去測量時，讀數(shù)卻應(yīng)該略小于電動勢（有微弱電流）。當外電路短路時（R = 0，因而U = 0）電流最大為Im=E/r（一般不允許出現(xiàn)這種情況，會把電源燒壞）。 點評： （1）電路中的電流表、電壓表均視為理想電表（題中特別指出的除外），即

7、電流表內(nèi)阻視為零，電壓表內(nèi)阻視為無窮大。 （2）解答閉合電路問題的一般步驟： ①首先要認清外電路上各元件的串并聯(lián)關(guān)系，必要時，應(yīng)進行電路變換，畫出等效電路圖。 ②解題關(guān)鍵是求總電流I，求總電流的具體方法是：若已知內(nèi)、外電路上所有電阻的阻值和電源電動勢，可用全電路歐姆定律（I=）直接求出I；若內(nèi)外電路上有多個電阻值未知，可利用某一部分電路的已知電流和電壓求總電流I；當以上兩種方法都行不通時，可以應(yīng)用聯(lián)立方程求出I。 ③求出總電流后，再根據(jù)串、并聯(lián)電路的特點或部分電路歐姆定律求各部分電路的電壓和電流。 第二課時 （四）關(guān)于電源的輸出功率問題 ☆考點點撥 要搞清幾

8、個概念： ①電源的功率（電源的總功率）PE=EI ②電源的輸出功率P出=UI ③電源內(nèi)部消耗的功率Pr=I 2r o R P出 Pm r ⑵電源的效率：（最后一個等號只適用于純電阻電路） 電源的輸出功率，可見電源輸出功率隨外電阻變化的圖線如圖所示，而當內(nèi)外電阻相等時，電源的輸出功率最大，為。 （五）電路結(jié)構(gòu)變化問題的討論 R1 R2 R3 R4 E r ☆考點點撥 閉合電路中只要有一只電阻的阻值發(fā)生變化，就會影響整個電路，使總電路和每一部分的電流、電壓都發(fā)生變化。討論依據(jù)是：閉合電路歐姆定律、部分電路歐姆定律、串

9、聯(lián)電路的電壓關(guān)系、并聯(lián)電路的電流關(guān)系。以右圖電路為例：設(shè)R1增大，總電阻一定增大；由，I一定減?。挥蒛=E-Ir，U一定增大；因此U4、I4一定增大；由I3= I-I4，I3、U3一定減?。挥蒛2=U-U3，U2、I2一定增大；由I1=I3 -I2，I1一定減小?？偨Y(jié)規(guī)律如下： ①總電路上R增大時總電流I減小，路端電壓U增大；②變化電阻本身和總電路變化規(guī)律相同；③和變化電阻有串聯(lián)關(guān)系（通過變化電阻的電流也通過該電阻）的看電流（即總電流減小時，該電阻的電流、電壓都減?。?；④和變化電阻有并聯(lián)關(guān)系的（通過變化電阻的電流不通過該電阻）看電壓（即路端電壓增大時，該電阻的電流、電壓都增大）。 ☆考點點

10、撥 由閉合電路歐姆定律得 U=E-Ir（U、I間關(guān)系）路端電壓U隨干路電流I的關(guān)系圖線為傾斜直線，稱為電源的外特性曲線。圖線的截距表示電動勢，斜率的絕對值表示內(nèi)阻。 考點精煉參考答案 1．解析：電動機的輸入功率P＝UI，電動機的輸出功率P1=mgv，電動機發(fā)熱功率P2=I2r 而P2=P - P1，即I2r= UI－mgv 代入數(shù)據(jù)解得電動機的線圈電阻大小為r=4Ω 2．解析：對于鉛蓄電池的電路，20 s時間內(nèi)通過的電荷量為q1=I1t=2 C， 對于干電池的電路，20 s時間內(nèi)通過的電荷量為q2=I2t=4C， 由電動勢的定義式得電源消耗的化學(xué)能分別為 J J 電動勢反

11、映電源把其他能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的大小，電動勢越大，電源本領(lǐng)越大。故鉛蓄電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)更大。 3．解析：此題電路的連接方式是，R1和R2串聯(lián)成一個支路與R3支路并聯(lián)后接到電源上，電流表測的是通過R3支路的電流，電壓表測的是加在R2兩端的電壓. 當其中一個電阻斷路后，電流表、電壓表均有示數(shù)，說明R1和R3都沒有斷路，所以只能是R2發(fā)生斷路，此時R1上沒有電流通過，電壓表測量的是路端電壓U′=3.2 V，電流表測量的R3中電流也是干路中電流I′=0.80 A， 所以： R3= Ω=4 Ω R2斷路前，路端電壓U0=I3R3=0.75×4 V=3 V 對R1和R2串聯(lián)的支路，加

12、在R1兩端的電壓：U1=3 V-2 V=1 V I1==0.25 A R2的大?。?R2==8 Ω 則R2斷路前，電路中總電流I0=I1+I3=0.25+0.75=1（A） 根據(jù)全電路歐姆定律： R2斷開前：E=U0+I0r=3 V+r R2斷開后：E=+r=3.2+0.8r 聯(lián)解上述兩式得：E=4 V r=1 Ω. 4．ACD 5．BD 滑動變阻器的觸片P從右端滑到左端，總電阻減小，總電流增大，路端電壓減小。與電阻蟬聯(lián)串聯(lián)的燈泡L1、L2電流增大，變亮，與電阻并聯(lián)的燈泡L3電壓降低，變暗。U1減小，U2增大，而路端電壓U= U1+ U2減小，所以U1的變化量大于 U2的

13、變化量，選BD。 6．B 7．C（電源A的內(nèi)電阻大，電源效率，電源的輸出功率對應(yīng)圖線下方的“面積”，由圖象可知，C正確。） 三、考點落實訓(xùn)練 7．如圖所示，A燈的額定功率為15W，A燈與B燈額定電壓相同，在外加電壓改變時設(shè)兩盞燈的電阻保持不變，當K1與K2都斷開時，電壓表讀數(shù)U=12V；當K1閉合，K2斷開時，電壓表讀數(shù)U1=11V；當K1、K2都閉合時，電壓表讀數(shù)U2=9V時，則B燈的額定功率為________W。 8．用電動勢為8V，內(nèi)電阻2Ω的電池組成連接兩根各1Ω的電阻線，向某用電器（純電阻）供電，如下圖所示，該用電器可獲得3W的電功率，求通過該用

14、電器的電流和它兩端的電壓。 考點落實訓(xùn)練參考答案 1．A 2．B 3．BD 4．BD 6．解析：正確選項為BD。 （法一）由得燈泡的電阻Ω=1210Ω ∴電壓為110V時， W=10 W 電壓為440V時，超過燈炮的額定電壓一倍，故燈泡燒壞，P=0. 9．設(shè)電壓表和電流表的內(nèi)阻分別為RV和RA。兩電壓表完全相同，則其示數(shù)跟它通過的電流成正比。 =U1∶U2=4/3 又因=1.4mA 解得通過A2的電流=0.6Ma =0.8mA 根據(jù)RV=（RA＋RV）解得：RV∶RA=3∶1 11．解：設(shè)（1）電路消耗的電功率 為P1（2）電路消耗的總功率為P2．金屬圓環(huán)的總電阻為R，有 12．解析：電動機不轉(zhuǎn)動時，其消耗的電功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故可視為純電阻電路，由歐姆定律得電動機線圈內(nèi)阻： 電動機轉(zhuǎn)動時，消耗的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機械能，其輸入的電功率為 P入=I1U1=0.8×2W=1.6 W 電動機的機械功率 P機=P入-I12r=1.6-0.82×1 W=0.96W 說明：在非純電阻電路里，要注意區(qū)別電功和電熱，注意應(yīng)用能量守恒定律。①電熱Q=I2Rt。