物理第八章 恒定電流 第2節(jié) 閉合電路歐姆定律及其應(yīng)用 新人教版

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1、第2節(jié)閉合電路歐姆定律及其應(yīng)用-2-知識梳理考點自診一、電阻的串、并聯(lián) -3-知識梳理考點自診二、電源的電動勢和內(nèi)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(zhuǎn)化角度看,電源是 將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2.電動勢(1)定義:電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把1C的 正電荷在電源內(nèi)從 負極移送到 正極所做的功。(3)物理意義:反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的本領(lǐng)大小的物理量。3.內(nèi)阻電源內(nèi)部也是由導體組成的,也有電阻,叫作電源的 內(nèi)阻,它是電源的另一重要參數(shù)。-4-知識梳理考點自診三、閉合電路歐姆定律1.內(nèi)容:閉合電路的電流跟電源的電動勢成 正比,跟內(nèi)、外電路的電阻之和成 反比。

2、3.特別提醒:閉合電路歐姆定律是根據(jù)能量的轉(zhuǎn)化和守恒推導出來的,因此要注意各表達式的適用條件,如I= 只適用于純電阻電路,而E=U外+U內(nèi)適用于任何電路。-5-知識梳理考點自診4.路端電壓U與電流I的關(guān)系(1)關(guān)系式:U= E-Ir。(2)U-I圖象如圖所示。當電路斷路,即I=0時,縱坐標的截距為 電源電動勢。當外電路電壓U=0時,橫坐標的截距為 短路電流。圖線的斜率的絕對值為電源的 內(nèi)阻。-6-知識梳理考點自診1.(2017青海城東區(qū)月考)下列關(guān)于電源電動勢的說法中,正確的是()A.在某電池的電路中每通過2C的電荷量,電池提供的電能是4J,那么這處電池的電動勢是0.5VB.電源的路端電壓增大

3、時,其電源電動勢一定也增大C.無論內(nèi)電壓和外電壓如何變化,其電源電動勢一定不變D.電源的電動勢越大,電源所能提供的電能就越多 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-7-知識梳理考點自診2.如果閉合電路中電源的電動勢為12V,外電壓為10V,當有0.5C電荷量通過電路時,下列結(jié)論正確的是()A.在電源內(nèi)部,非靜電力將5J的其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能B.在電源內(nèi)部,靜電力將6J的其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能C.在電源外部,靜電力將5J的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能D.在電源外部,靜電力將6J的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 答案解析解析關(guān)閉在電源內(nèi)部,根據(jù)公式有W=qE=0.512J=6J,非靜電力將6J的其他形式的能轉(zhuǎn)化為電

4、能,故A、B都錯誤;在電源外部,根據(jù)公式有W=qU=0.510J=5J,靜電力將5J的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能,故C正確,D錯誤。 答案解析關(guān)閉C-8-知識梳理考點自診3.某電路如圖所示,已知電池組的總內(nèi)阻r=1,外電路電阻R=5,理想電壓表的示數(shù)U=3.0V,則電池組的電動勢E等于()A.3.0VB.3.6VC.4.0VD.4.2V 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-9-知識梳理考點自診4.(多選)右圖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.電源的電動勢為6.0VB.電源的內(nèi)阻為12C.電源的短路電流為0.5AD.電流為0.3A時的外電阻是18 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉

5、-10-命題點一命題點二命題點三命題點四電路的動態(tài)分析電路的動態(tài)分析電路動態(tài)分析的三種常用方法1.程序法-11-命題點一命題點二命題點三命題點四2.“串反并同”結(jié)論法(1)所謂“串反”,即某一電阻增大時,與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小,反之則增大。(2)所謂“并同”,即某一電阻增大時,與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大,反之則減小。3.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。-12-命題點一命題點二命題點三命題點四例1(多選)(2017天津濱海新區(qū)模擬)如圖所示,圖中的四個電表

6、均為理想電表,當滑動變阻器滑片P向右端移動時,下面說法正確的是()A.電壓表V1的讀數(shù)減小,電流表A1的讀數(shù)增大B.電壓表V1的讀數(shù)增大,電流表A1的讀數(shù)減小C.電壓表V2的讀數(shù)減小,電流表A2的讀數(shù)增大D.電壓表V2的讀數(shù)增大,電流表A2的讀數(shù)減小 答案解析解析關(guān)閉滑動變阻器滑片P向右端移動,使得RP變小,總電阻變小,總電流變大,即電流表A1的讀數(shù)增大,內(nèi)電壓變大,R1所分電壓變大,并聯(lián)電路電壓即電壓表V1的讀數(shù)變小,即R3兩端電壓變小,通過R3的電流變小,即電流表A2的讀數(shù)減小,由于總電流增大,所以經(jīng)過另外一個支路,即經(jīng)過R2的電流變大,R2兩端電壓變大,即電壓表V2的讀數(shù)增大,對照選項A

7、、D正確。 答案解析關(guān)閉AD-13-命題點一命題點二命題點三命題點四利用程序法分析電路動態(tài)變化問題的一般步驟(1)明確局部電路變化時所引起的局部電路電阻的變化。(2)根據(jù)局部電阻的變化,確定電路的外電阻R總?cè)绾巫兓?3)根據(jù)閉合電路歐姆定律I總=,確定電路的總電流如何變化。(4)由U內(nèi)=I總r確定電源的內(nèi)電壓如何變化。(5)由U外=E-U內(nèi)確定路端電壓如何變化。(6)由部分電路歐姆定律確定支路上某定值電阻兩端的電壓如何變化。(7)確定支路兩端的電壓以及通過各支路的電流如何變化。-14-命題點一命題點二命題點三命題點四即學即練即學即練1.(2017遼寧甘井子區(qū)期中)如圖所示的電路中,電源電動勢

8、為E,內(nèi)阻為r,開關(guān)S閉合后,電燈L1、L2均能發(fā)光,現(xiàn)將滑動變阻器R的滑片P稍向上移動,下列說法正確的是()A.電燈L1、L2均變亮 B.電燈L1變暗,L2變亮C.電流表的示數(shù)變小D.電流表的示數(shù)不變 答案解析解析關(guān)閉由題圖可知L1與滑動變阻器并聯(lián),再與L2串聯(lián)?，F(xiàn)將滑動變阻器R的滑片P稍向上移動,滑動變阻器接入電路的阻值變小,電路總電阻變小,根據(jù)閉合電路歐姆定律得知,干路電流I增大,所以電燈L2變亮,路端電壓減小,所以L1與滑動變阻器并聯(lián)電壓減小,所以L1變暗,故A錯誤,B正確;干路電流I增大,L1與滑動變阻器并聯(lián)電壓減小,所以通過L1的電流減小,所以電流表的示數(shù)增大,故C、D錯誤。 答案

9、解析關(guān)閉B-15-命題點一命題點二命題點三命題點四2.(2017安徽皖西高中教學聯(lián)盟期末)如圖甲所示為一溫度報警裝置,其中R為定值電阻,Rt為一半導體熱敏電阻,其電阻隨溫度變化的關(guān)系如圖乙所示。電流表示數(shù)用I表示,a、b兩點接在報警器上,用來監(jiān)控電壓Uab,當Uab過低時開始報警,若溫度逐漸升高,則()A.Uab增大,I增大,不報警B.Uab減小,I減小,報警C.Uab增大,I減小,不報警D.Uab減小,I增大,報警 答案解析解析關(guān)閉若溫度連續(xù)升高,Rt的電阻減小,總電阻減小,總電流增大,內(nèi)電壓增大,路端電壓Uab連續(xù)減小,報警;R中的電流減小,電流表所在支路中的電流增大。D正確。 答案解析關(guān)

10、閉D-16-命題點一命題點二命題點三命題點四電路中的功率及電源效率問題電路中的功率及電源效率問題-17-命題點一命題點二命題點三命題點四由P出與外電阻R的關(guān)系圖象可知:當Rr時,隨著R的增大輸出功率越來越小。當Rr時,隨著R的增大輸出功率越來越大。當P出P出max時,每個輸出功率對應(yīng)兩個外電阻R1和R2,且R1R2=r2。-18-命題點一命題點二命題點三命題點四例2如圖所示,E=8V,r=2,R1=8,R2為滑動變阻器接入電路中的有效阻值,問:(1)要使滑動變阻器獲得的電功率最大,則R2的取值應(yīng)是多大?這時R2的功率是多大?(2)要使R1得到的電功率最大,則R2的取值應(yīng)是多大?R1的最大功率是

11、多大?這時電源的效率是多大?(3)調(diào)節(jié)R2的阻值,能否使電源以最大的功率輸出?為什么?-19-命題點一命題點二命題點三命題點四答案:(1)101.6W(2)05.12W80%(3)不能理由見解析解析:(1)將R1和電源等效為一新電源,則新電源的電動勢E=E=8V,內(nèi)阻r=r+R1=10,且為定值。利用電源的輸出功率隨外電阻變化的結(jié)論知,當R2=r=10時,R2有最大功率,即-20-命題點一命題點二命題點三命題點四思維點撥(1)R2為滑動變阻器,其電功率最大的條件是什么?(2)R1為定值電阻,其電功率最大的條件是什么?提示:R2=R1+r 提示:R2=0 提示:R1+R2=r -21-命題點一命

12、題點二命題點三命題點四解決最大功率問題時的注意事項(1)解決最大功率問題時,要弄清是定值電阻還是可變電阻的最大功率,定值電阻的最大功率用P=I2R=分析,可變電阻的最大功率用等效電源法求解。(2)電源輸出功率最大時,效率不是最大,只有50%。-22-命題點一命題點二命題點三命題點四即學即練即學即練3.(多選)(2017江蘇南京期末)如圖所示,直線OAC為某一直流電源的總功率隨電流I變化的圖線,拋物線OBC為該電源內(nèi)部熱功率隨電流I變化的圖線。若A、B對應(yīng)的橫坐標為2A。則下列判斷正確的是()A.該電源的電動勢為3V,內(nèi)阻為3B.當總電流I=1A時,電源的輸出功率為2WC.當總電流I=2A時,電

13、源的輸出功率為4WD.當總電流I=1.5A時,電源的輸出功率最大,為2.25W 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-23-命題點一命題點二命題點三命題點四4.(多選)(2017湖北黃州區(qū)自主招生)如圖甲所示,電源電動勢E=6V,閉合開關(guān),將滑動變阻器的滑片P從A端滑至B端的過程中,得到電路中的一些物理量的變化如圖乙、丙、丁所示。其中圖乙為輸出功率與路端電壓的關(guān)系曲線,圖丙為路端電壓與總電流的關(guān)系曲線,圖丁為電源效率與外電路電阻的關(guān)系曲線,不考慮電表、導線對電路的影響。則下列關(guān)于圖中a、b、c、d點的坐標值正確的是 ()-24-命題點一命題點二命題點三命題點四A.a(4V,4.5W)B.b(4.8V

14、,2.88W)C.c(0.6A,4.5V)D.d(8,80%) 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-25-命題點一命題點二命題點三命題點四兩種兩種U-I圖象的綜合應(yīng)用圖象的綜合應(yīng)用兩種圖線的比較-26-命題點一命題點二命題點三命題點四-27-命題點一命題點二命題點三命題點四對于U-I圖線中縱坐標(U)不從零開始的情況,圖線與橫坐標的交點坐標小于短路電流,但直線斜率的絕對值仍等于電源的內(nèi)阻。-28-命題點一命題點二命題點三命題點四例3(多選)(2017黑龍江寶清縣一模)如圖所示的U-I圖象中,直線為某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線,直線為某一電阻R的U-I圖線,用該電源直接與電阻R連接成閉合電路,由

15、圖象可知()A.R的阻值為1.5B.電源電動勢為3V,內(nèi)阻為0.5C.電源的輸出功率為3.0WD.電源內(nèi)部消耗功率為1.5W 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-29-命題點一命題點二命題點三命題點四利用兩種圖象解題的基本方法利用電源的U-I圖象和電阻的U-I圖象解題,無論電阻的U-I圖象是線性還是非線性,解決此類問題的基本方法是圖解法,即把電源和電阻的U-I圖線畫在同一坐標系中,圖線的交點坐標的意義是電阻直接接在該電源兩端時工作電壓和電流,電阻的電壓和電流可求,其他的量也可求。-30-命題點一命題點二命題點三命題點四即學即練即學即練5.(多選)如圖所示,直線、分別是電源1與電源2的路端電壓隨輸出

16、電流變化的圖線,曲線是一個小燈泡的U-I曲線,如果把該小燈泡分別與電源1、電源2單獨連接,則下列說法正確的是()A.電源1與電源2的內(nèi)阻之比是125B.電源1與電源2的電動勢之比是11C.在這兩種連接狀態(tài)下,小燈泡消耗的功率之比是1033D.在這兩種連接狀態(tài)下,小燈泡的電阻之比是12 答案解析解析關(guān)閉根據(jù)電源的路端電壓隨輸出電流變化的圖線斜率的絕對值表示電源內(nèi)阻可知,電源1與電源2的內(nèi)阻之比是125,選項A正確;根據(jù)電源的路端電壓隨輸出電流的變化的圖線縱軸的截距表示電源電動勢可知,電源1與電源2的電動勢之比是11,選項B正確;根據(jù)曲線交點表示工作點,交點的縱、橫坐標的乘積表示電源輸出功率,在這

17、兩種連接狀態(tài)下,小燈泡消耗的功率之比是1033,選項C正確;根據(jù)曲線交點的縱、橫坐標的比值表示小燈泡電阻,在這兩種連接狀態(tài)下,小燈泡的電阻之比是8099,選項D錯誤。 答案解析關(guān)閉ABC-31-命題點一命題點二命題點三命題點四6.(多選)(2017江蘇泰州中學月考)右圖為兩個獨立電路A和B的路端電壓與其總電流I的關(guān)系圖線,則()A.路端電壓都為U1時,它們的外電阻相等B.電流都是I1時,兩電源內(nèi)電壓相等C.電路A的電動勢大于電路B的電動勢D.A中電源的內(nèi)阻大于B中電源的內(nèi)阻 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-32-命題點一命題點二命題點三命題點四含電容器電路的分析含電容器電路的分析1.含容電路的

18、簡化不分析電容器的充、放電過程時,把電容器所在的電路視為斷路,簡化電路時可以去掉,求電荷量時再在相應(yīng)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,但電容器兩端的電壓與其并聯(lián)電器兩端電壓相等。3.電壓變化帶來的電容器變化電路中電流、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Q=CU計算電容器上電荷量的變化量。-33-命題點一命題點二命題點三命題點四例4(2016全國卷)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

19、電路。開關(guān)S斷開且電流穩(wěn)定時,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 ()C-34-命題點一命題點二命題點三命題點四解析:S斷開時等效電路圖如圖a所示。-35-命題點一命題點二命題點三命題點四含電容器電路的分析技巧分析和計算含有電容器的直流電路時,關(guān)鍵是準確判斷和求出電容器兩端的電壓,其具體方法是(1)確定電容器和哪個電阻并聯(lián),該電阻兩端電壓即為電容器兩端電壓。(2)當電容器和某一電阻串聯(lián)后接在某一電路兩端時,此電路兩端電壓為電容器兩端電壓。(3)當電容器與電源直接相連,則電容器兩極板間電壓即等于電源電動勢。-36-命題點一命題點二命題點三命

20、題點四即學即練即學即練7.如圖所示,電路中R1、R2均為可變電阻,電源內(nèi)阻不能忽略,平行板電容器C的極板水平放置,閉合開關(guān)S,電路達到穩(wěn)定時,帶電油滴懸浮在兩板之間靜止不動。如果僅改變下列某一個條件,油滴仍能靜止不動的是()A.增大R1的阻值B.增大R2的阻值C.增大兩板間的距離D.斷開開關(guān)S 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-37-命題點一命題點二命題點三命題點四8.如圖所示的電路中,R1=11,r=1,R2=R3=6,當開關(guān)S閉合且電路穩(wěn)定時,電容器C所帶電荷量為Q1;當開關(guān)S斷開且電路穩(wěn)定時,電容器C所帶電荷量為Q2,則()A.Q1Q2=13B.Q1Q2=31C.Q1Q2=15D.Q1Q2=51 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉