2022年高二物理 閉合電路歐姆定律知識(shí)精講 魯教版

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1、2022年高二物理 閉合電路歐姆定律知識(shí)精講 魯教版 【本講教育信息】 一. 教學(xué)內(nèi)容： 閉合電路歐姆定律 【基礎(chǔ)知識(shí)】 1. 電動(dòng)勢(shì) （1）電源：電源是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，不同的電源，兩極間的電壓不同。這是由電源本身性質(zhì)決定的。 （2）電動(dòng)勢(shì)：描述電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)大小的物理量，它在數(shù)值上等于電路中內(nèi)電壓與外電壓的和。 2. 閉合電路歐姆定律 （1）閉合電路 （2）內(nèi)電壓和外電壓 電源內(nèi)阻上所降落的電壓稱為內(nèi)電壓，外電路兩端的電壓稱為外電壓，也叫路端電壓。 （3）內(nèi)容：流過(guò)閉

2、合電路的電流跟電路中電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟電路中內(nèi)外電阻之和成反比，公式或。 3. 路端電壓U與外電阻R的變化關(guān)系 電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻是由電源本身決定的，不隨外電路電阻的變化而改變，而電流、路端電壓是隨著外電路電阻的變化而改變的。 （1）外電路的電阻增大時(shí)，由知I減小，則電源內(nèi)電壓減小，由 E=U內(nèi)+U外知路端電壓U外增大，相反，外電路電阻減小時(shí)，I增大，U外減小。 （2）兩種特殊情況： 外電路斷開(kāi)時(shí)，R=∞，路端電壓U=E； 外電路短路時(shí)，R=0，U=0，（短路電流），短路電流由電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻共同決定，由于r一般很小，短路電

3、流往往很大，極易燒壞電源或線路而引起火災(zāi)。 4. 公式法確定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，對(duì)某一確定電源E、r為確定值。 （1）由E=U+Ir知，只要知道兩組U、I的值（U1、I1，U2、I2）就可以通過(guò)解方程組，求出E、r的值。 （2）由知，只要知道兩組U、R的值（U1、R1，U2、R2）就能求解E、r。 （3）由E=IR+Ir知，只要知道兩組I、R的值（I1、R1，I2、R2）就能求解E、r。 5. 電路中的能量關(guān)系 （1）閉合電路的功率 根據(jù)能量守恒，電源的總功率等于電源的輸出功率與電源內(nèi)阻上消耗的功率之和。 即 所以

4、在中 IE為電源總功率，是電源內(nèi)非靜電力移動(dòng)電荷做功，把其他形式的能（化學(xué)能、機(jī)械能等）轉(zhuǎn)化為電能的功率；IU為電源輸出功率，在外電路中，這部分電功率轉(zhuǎn)化為其他形式的能（機(jī)械能、內(nèi)能等）；I2r為電源內(nèi)由內(nèi)阻而消耗掉的功率轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 （2）電源的輸出功率和效率與外電阻的關(guān)系怎樣 ①電源的輸出功率 當(dāng)R=r時(shí)，P出有最大值，即 由此我們可以知道，當(dāng)Rr時(shí)，P出隨R的增大而減小。 說(shuō)明：上述情況都是在E和r不變的情況下適用。 ②電源的效率η： （純電阻電路） 故：

5、當(dāng)R增大時(shí)，效率提高；當(dāng)R減小時(shí)，效率降低；當(dāng)R=r時(shí)，電源有最大輸出功率，但效率僅為50%。 6. 電動(dòng)勢(shì)和電壓的區(qū)別 （1）電壓表示電場(chǎng)力做功將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的本領(lǐng)，電動(dòng)勢(shì)表示非靜電力做功將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)； （2）電壓由電源、導(dǎo)體電阻及導(dǎo)體的連接方式共同決定，電動(dòng)勢(shì)只由電源本身決定，與外電路無(wú)關(guān)。 7. 關(guān)于電動(dòng)勢(shì)E的幾個(gè)關(guān)系式 （1）E=U內(nèi)+U外適用于所有閉合電路。 （2）E=I（R+r）由閉合電路歐姆定律得到，它僅適用于外電路為純電阻的電路。 （3）U=E－Ir適用于所有閉合電路，常用來(lái)判斷路

6、端電壓的變化和測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)電阻。 8. 易錯(cuò)易混點(diǎn) （1）如圖所示，將適當(dāng)量程的電壓表直接接在電源的兩極上，所測(cè)的電壓值等于電源的電動(dòng)勢(shì)嗎？ 當(dāng)電壓表接在電源的兩極上時(shí)，電壓表與電源構(gòu)成了閉合電路，如圖所示，電壓表所測(cè)量的為路端電壓U，即 由上式可以看出U>r所以。 結(jié)論：電壓表直接接在電源的兩極上其示數(shù)不等于電源的電動(dòng)勢(shì)值，但與電源電動(dòng)勢(shì)的 大小接近。 （2）在含有非純電阻用電器的閉合電路中，如圖所示，內(nèi)阻為R的直流電動(dòng)機(jī)，接在電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r的直流電源上，電動(dòng)機(jī)正常工作，電路中的電流

7、為I，這時(shí)，因?yàn)樵谕怆娐分校水a(chǎn)生內(nèi)能外還有機(jī)械能產(chǎn)生，根據(jù)能量守恒，電源提供的功率IE，一部分被電源消耗I2r，另一部分消耗在外電路上，有。 即：有： 所以：，路端電壓： 外電路上消耗的功率P外=UI 有，所以E=Ir+U仍然成立 （3）電源如果短路，即電阻不計(jì)的導(dǎo)線直接接在電源的正、負(fù)極上，由于電源本身存在內(nèi)阻，所以通過(guò)導(dǎo)線的電流不是無(wú)窮大，而是（稱為短路電流）。 （4）新舊電池的不同之處有哪些？ 舊的電池與新電池相比，其內(nèi)阻較大，即r舊>>r新；舊電池的電動(dòng)勢(shì)略小于新電池的電動(dòng)勢(shì)，所以通常不能將新舊電池混合使用。

8、 【典型例題】 例1. 關(guān)于電動(dòng)勢(shì)下列說(shuō)法中正確的是（ ） A. 在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極移到正極，非靜電力做功，電能增加 B. 對(duì)于給定的電源，移動(dòng)正電荷非靜電力做功越多，電動(dòng)勢(shì)就越大 C. 電動(dòng)勢(shì)越大，說(shuō)明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極向正極移動(dòng)，單位電荷量做功越多 D. 電動(dòng)勢(shì)越大，說(shuō)明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極移到正極，移送電荷量越多 解析：電源是將其他能量轉(zhuǎn)化為電能的裝置，是通過(guò)電源內(nèi)部的非靜電力做功來(lái)完成的，所以，非靜電力做功，電能就增加，因此選項(xiàng)A正確。電源電動(dòng)勢(shì)是反映電源內(nèi)部其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的能力的

9、物理量，電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于移送單位電荷量的電荷所做的功，不能說(shuō)電動(dòng)勢(shì)越大，非靜電力做功越多，也不能說(shuō)電動(dòng)勢(shì)越大，被移送的電荷量越多，所以選項(xiàng)C正確。 答案：AC 例2. 如圖所示的電路中，當(dāng)S閉合時(shí)，電壓表和電流表（均為理想電表）的示數(shù)各為1.6V和0.4A。當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，它們的示數(shù)各改變0.1V和0.1A，求電源的電動(dòng)勢(shì)。 解析：當(dāng)S閉合時(shí)，R1、R2并聯(lián)接入電路，由閉合電路歐姆定律得： U=E－Ir即E=1.6+0.4r ① 當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，只有R1接入電路，由閉合電路歐姆定律得： U=E－Ir即 ② 由①②得：E=2V，

10、r=1Ω 答案：2V 例3. （xx·江蘇理綜）如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻分別為E和r，當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S，向左移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（ ） A. 電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變大 B. 電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變小 C. 電流表的示數(shù)變小，電壓表的示數(shù)變小 D. 電流表的示數(shù)變小，電壓表的示數(shù)變大 解析：閉合開(kāi)關(guān)S，向左移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，電路中總電阻變大，總電流變小，即通過(guò)電流表的電流變小；由閉合電路歐姆定律E=U+Ir可知，I減小，則電壓表示數(shù)增大，D正確。 例4.

11、 如圖所示的電路中，已知R1=8Ω，電流表讀數(shù)為0.75A，電壓表讀數(shù)為2V，由于某一只電阻斷路，使電流表示數(shù)為0.8A，電壓表的示數(shù)變?yōu)?.2V。（1）是哪一只電阻發(fā)生了斷路？（2）電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻各是多少？ 思維分析：電阻斷路后，兩表均有示數(shù)，說(shuō)明一定是R1斷路。只要分別求出斷路前后的路端電壓和總電流就可通過(guò)解方程組的方法求出E、r。 解析：（1）由題意知一定是R1斷路。 （2）R1斷路后，電源的外電路只有R2，電壓表示數(shù)為路端電壓，電流表示數(shù)為總電流，即U1=3.2V，I1=0.8A，。R1斷前，流過(guò)R1的電流為，電路中的總電流，路端電壓 所

12、以有E=U1+I1r，E=U2+I2r 代入數(shù)據(jù)E=3.2+0.8r，E=3+r 解得E=4V，r=1Ω 答案：（1）R1斷路；（2）4V 1Ω 例5. 如圖所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E=10V，內(nèi)電阻r=0.5Ω，電動(dòng)機(jī)的電阻R0=1.0Ω，電阻R1=1.5Ω，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，電壓表的示數(shù)U1=3.0V，求： （1）電源釋放的電功率。 （2）電動(dòng)機(jī)消耗的電功率，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率。 （3）電源的輸出功率。 解析：（1）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，總電流為：，電源消耗的電功率為 （2）電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為：

13、 電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為： 電動(dòng)機(jī)消耗的熱功率為： 電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率，據(jù)能量守恒為： （3）電源的輸出功率為： 答案：（1）；（2），；（3） 例6. 某實(shí)驗(yàn)室中有不知電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的電池及不知阻值的電阻各一個(gè)，手中只有電流表一只，已知定值電阻若干，以及實(shí)驗(yàn)所需開(kāi)關(guān)及導(dǎo)線，請(qǐng)你想辦法測(cè)出未知電阻的阻值，說(shuō)明重要的操作過(guò)程，并畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖。 解析：第一步，從實(shí)驗(yàn)室中選出已知阻值的電阻R1和R2，開(kāi)關(guān)S1和S2，電流表、電池等器材組成如圖所示電路，先測(cè)出電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，測(cè)量過(guò)程為：閉合S1

14、，當(dāng)S2與①接觸時(shí)，已知電阻R1接入電路，電流表示數(shù)為I1，由閉合電路歐姆定律得 當(dāng)S2與②接觸時(shí)，電阻R2接入電路，電流表示數(shù)為I2，得 聯(lián)立上式，解之可得： 第二步，用測(cè)出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻（第一步）的電池、未知阻值的待測(cè)電阻Rx、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線等組成如圖所示電路，測(cè)量時(shí)閉合S1，電流表示數(shù)為I，由閉合電路的歐姆定律可得： 將第一步中測(cè)出的E和r值代入，就可算出Rx的值。 【模擬試題】（答題時(shí)間：50分鐘） 1. 關(guān)于電源的電動(dòng)勢(shì)，下面敘述正確的是（ ） A. 電源的電動(dòng)勢(shì)就是接在電源兩極間的電壓表測(cè)

15、得的電壓 B. 同一電源接入不同的電路，電動(dòng)勢(shì)就會(huì)發(fā)生變化 C. 電源的電動(dòng)勢(shì)是表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小的物理量 D. 在閉合電路中，當(dāng)外電阻變大時(shí)，路端電壓增大，電源的電動(dòng)勢(shì)也增大 2. 下列說(shuō)法中正確的是（ ） A. 電源的電動(dòng)勢(shì)實(shí)質(zhì)上就是電源兩極間的電壓 B. 電源的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于兩極間的電壓 C. 電源的電動(dòng)勢(shì)與電壓的單位相同，但與電壓有本質(zhì)的區(qū)別 D. 電動(dòng)勢(shì)越大，電源兩極間的電壓一定越高 3. 單位電荷量的正電荷沿閉合電路移動(dòng)一周，在內(nèi)外電路中釋放的總能量決定于（ ）

16、 A. 電源的電動(dòng)勢(shì) B. 通過(guò)電源的電流 C. 路端電壓的大小 D. 內(nèi)、外電阻之和 4. 將電阻R1和R2分別單獨(dú)與同一電源相連，在相同的時(shí)間內(nèi)，兩電阻發(fā)出的熱量相同，則電源內(nèi)阻應(yīng)為（ ） A. B. C. D. 5. 在如圖所示的電路中，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后和未閉合S前相比，三個(gè)電表示數(shù)的變化情況為（ ） A. V變大，A1變大，A2變小 B. V變大，A1變小，A2變大 C. V變小，A1變大，A2變小 D. V變小，A1變小，A2變大 6. 在如圖所示的電路

17、中，R1、R2、R3和R4皆為定值電阻，R5為可變電阻，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r0，設(shè)電流表A的讀數(shù)為I，電壓表V的讀數(shù)為U，當(dāng)R5的滑動(dòng)片P向圖中a端移動(dòng)時(shí)（ ） A. I變大，U變小 B. I變大，U變大 C. I變大，U變小 D. I變小，U變小 7. 如圖所示的電路中，閉合開(kāi)關(guān)，燈L1、L2正常發(fā)光，由于電路出現(xiàn)故障，突然發(fā)現(xiàn)L1變亮，L2變暗，電流表的讀數(shù)變小，根據(jù)分析，發(fā)生的故障可能是（ ） A. R1斷路 B. R2斷路 C. R3短路 D. R4短路 8. 跟蹤訓(xùn)練：在如圖中，當(dāng)可變電阻R的阻值減小時(shí)（

18、 ） A. a、b兩點(diǎn)間的電壓增大 B. a、b兩點(diǎn)間的電壓減小 C. 通過(guò)R的電流增大 D. 通過(guò)R的電流減小 9. 如圖，電源路端電壓U保持不變，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，若要電壓表讀數(shù)Uab變小，則滑片P應(yīng)向_________端滑動(dòng)（填“a”或“b”） 10. 如圖所示，發(fā)電機(jī)的內(nèi)阻r=0.1Ω，負(fù)載電阻R=22Ω，電路中的電流I=10A，每根連接導(dǎo)線的電阻RL=0.1Ω，則發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)E=__________V，電源的輸出功率P出=______W，發(fā)電機(jī)的功率P=_________W。 11. 許多人造衛(wèi)星都用太陽(yáng)能供電，太陽(yáng)能電池由許

19、多片電池板組成。某電池板不接負(fù)載時(shí)的電壓是600μV，知短路電流是30μA，求這塊電池板的內(nèi)阻。 12. 如圖所示的電路中，電路消耗的總功率為40W，電阻R1為4Ω，R2為6Ω，電源內(nèi)阻r為0.6Ω，電源的效率為94%。求： （1）a、b兩點(diǎn)間的電壓； （2）電源的電動(dòng)勢(shì)。 13. 如圖所示的電路中，E=3V，r=0.5Ω，R0=1.5Ω，變阻器的最大阻值R=10Ω。求： （1）當(dāng)變阻器R的阻值為多大時(shí)，R消耗的功率最大？ （2）當(dāng)變阻器R的阻值為多大時(shí)，R0消耗的功率最大？ 14. 如圖所示電路中，R1=R2=R3=1Ω，電壓表內(nèi)

20、阻很大，當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，電壓表示數(shù)為0.8V，當(dāng)S閉合時(shí)，電壓表示數(shù)為1V，求電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)電阻。 15. 一臺(tái)“6V，15W”的直流電動(dòng)機(jī)的電樞電阻為0.5Ω，接在電動(dòng)勢(shì)E=6V，內(nèi)阻r=0.5Ω的電源上工作時(shí)，測(cè)得電動(dòng)機(jī)兩端電壓是5V，求：（1）電源的總功率；（2）電源的輸出功率；（3）電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率；（4）電動(dòng)機(jī)的輸出功率。 【試題答案】 1. AC 2. C 3. A 4. C 5. C 6. D 7. A 8. BD 9. b 10. 223; 2220; 2230 11. 12. （1）4.8V; （2）20V 13. （1）W （2）W 14. 2V 0.5 15. （1） 12W （2） 10W （3） 2W （4）8W