第三单元闭合电路欧姆定律

第十章恒定电流高三物理讲义：赵春光10第三单元闭合电路欧姆定律高考要求：1、理解电动势的概念；2、掌握闭合电路欧姆定律会灵活运用；3、理解路湍电压和负载的关系；4、知道闭合电路中的能量转化关系。知识要点：一、电动势1、意义：反映电源把其它形式的能转化为电能本领大小的物理量。2、大小：由电源本身的性质决定，跟外电路的组成无关。其大小等于电源没有接入电路时电源两极间的电压。3、单位：伏特（V），是标量。4、电动势与电压的区别：1）物理意义不同：电压表示电场力做功，将电能转化为其它形式的能的本领；电动势表示非静电力做功，将其它形式的能转化为电能的本领。2）决定不同：电压由电源及导体的连接方式决定；电动势由电源本身决定，是电源的本领。二、闭合电路欧姆定律1、内容：闭合电路中的电流强度跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。2、公式：I＝E/(R＋r)①变形式：E＝U外＋U内②E＝IR＋Ir③E＝U外＋Ir④适用条件：①③外电路为纯电阻电路；②④对外电路无要求。三、路端电压1、路端电压：外电路两的电压叫做路端电压。2、内电压：内电路两端的电路叫做内电压。3、路端电压与外电阻的关系：1）引起路端电压随外电阻变化的原因是因为电源有内阻。路端电压：U＝IR＝ER/(R＋r)＝E/(1＋r/R)，可见：当R↗→U↗，R↘→U↘2）外电路断路时：R＝∞，I＝0，U＝E；可见电源的开路电压等于电源电动势。3）外电路短路时：R＝0，I＝E/r，U＝0；可见电源短路时，电动势全部加在内电阻r上，因r很小，I很大，会烧坏电源。U4、电源的外特性曲线，即U—I图线：由U＝E－Ir得如图示图象Er＝0(理想)1）纵轴上的截距表示开路电压，实为电源电动势。即U＝E。ΔU2）横轴上的截距表示短路电流，I短＝E/r。3）图线的斜率为内电阻，r＝E/I短＝ΔU/ΔI。0ΔII短I4）图线上每一点的坐标的乘积为电源的输出功率。5）要注意区别电阻的U—I图象与电源的U—I图象。四、电源的功率及效率U1、电源总功率：内外电路消耗的功率之和：P总＝IE＝I2(R＋r)。R＝U/I2、电源输出功率：外电路消耗的功率：P外＝UI＝I2R。3、电源内部发热功率：P内＝I2r。0I4、电源的效率：η＝UI/IE＝R/(R＋r)第十章恒定电流高三物理讲义：赵春光115、纯电阻电路时P总＝E2/(R＋r)，P外＝I2R＝[E/(R＋r)]2R。可以证明，当R＝r时，电源有最大输出功率Pm＝E2/4r。此时效率η＝50%P外6、电源的输出功率随外电阻的变化规律（P—R图象）Pm由P外＝I2R＝[E/(R＋r)]2R。得P—R图象如图所示P01）当输出功率为某一值P0且P0＜Pm时，对应两个不同的外电阻R1、R2，且R1·R2＝r2。OR1rR2R2）当R＜r时，P随R增大而增大，当R＞r时，P随R增大而减小。五、电路的动态分析动态分析思路：一般由局部（R的变化）→全局（I总、U端的变化）→局部（I分、U分的变化）。六、同种电池的串联n个相同的电池同向串联时，设每个电池的电动势为E1，内电阻为r1，则串联电池组的总电动势E＝nE1，总内阻r＝nr1，串联电池组一般可以提高输出的电压，但要注意电流不要超过每个电池能承受的电大电流。典型例题：例1、在太阳能电池板，测得它的开路电压为800mV，短路电流为40mA，若将该电池与一电阻值为20Ω的电阻器连连面一闭合路，则它的路端电压是（）A0.10VB0.20VC0.30VD0.40V例2、如图所示，AB、CD两根平行的相同的均匀电阻丝，EF为另一根AEB电阻丝，其电阻为R，它可以在AB、CD上滑动并保持与AB垂直，EF与AB、CD接触良好。图中电压表为理想电压表，电池的电动势V和内阻都不变。B、D与电池两极连接的导线的电阻可忽略。当EFE处于图中位置时，电压表的读数为U1＝4V。已知将EF由图中位置向左移动一段距离ΔL后，电压表的读数变为U2＝3V。若将EF由CFD图中位置向右移动一段距离ΔL，电压表的读数U3是多少？例2图例3、如图甲所示的电路，不计电表内阻的影响，改变滑动变阻器的滑V2片位置，测得电压表V1和V2随电流表A的示数变化的两条实验图象，如图乙所示，关于这两条实验图象，有（）R0RAA图线b的延长线不一定过坐标原点O；V1B图线a的延长线与纵轴交点的纵坐标值等于电源的电动势；U/VE甲C图线a、b交点的横坐标和纵坐标值的乘积等于电源输出a功率；bD图线a、b交点的横坐标和纵坐标值的乘积等于电阻R0消耗的电功率。O乙I/A例4、如图所示的电路中，电路消耗的总功率为40W，电阻R1为4Ω，R1aR2R2为6Ω，电源内阻r为0.6Ω，电源的效率为94%。rE求：⑴ab两点间的电压；R3⑵电源的电动势。b例4图例5、在如图所示电路中，电池电动势E＝5V，内阻r＝10Ω，固定电阻R＝90Ω，R0是可变电阻，在R0由零增加到400Ω的过程中，求：rE⑴可变电阻R0上消耗热功率最大的条件和最大热功率；R0R⑵电池的内电阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和。例5图第十章恒定电流高三物理讲义：赵春光12例6、在如图所示电路中，当变阻器R3的滑动头P向b端移动时，（）A电压表示数变大，电流表示数变小；ErAB电压表示数变小，电流表示数变大；VR3R2C电压表示数变大，电流表示数变大；R1D电压表示数变小，电流表示数变小。例6图例7、将电阻R1与R2分别分别接到同一电池组的两极时消耗的电功率相同，UR1电池组向两个电阻供电时的电流分别是I1和I2，电池组内阻消耗的功率U1R2分别是P1′和P2′，电池组的效率分别是η1和η2，电阻两端的电压分别U2是U1和U2。若已知电流I1＜I2，则有（）AR1＞R2BU1＞U2Cη1＞η2DP1′＞P2′。OI1I2I例8、如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，当变阻器的滑动触头C向A端移动时，灯泡L2上的电压U2及所消耗的功率P2的变化L1B为（）CRL2AU2变大，P2变小；BU2变大，P2变大；ErACU2变小，P2变小；DU2变小，P2变小；例8图例9、如图所示，直线OAC为某一直流电源的总功率P总随电流强度I的P/W变化图象；抛物线OBC为同一电源内部的发热功率Pr随电流I强度9C的变化图象，若线段AB对应的横坐标为2A，那么AB的长度所表示6A的功率及电流强度I＝2A时，所对就的外电阻分别为（）3BA2W，0.5ΩB4W，2ΩC2W，1ΩD6W，2Ω0123I/A例10、在如图电路中，直流发电机E＝250V，r＝3Ω，R1＝R2＝1Ω，电热器组中装有50只完全相同的电热器，每只电热器的额定电R1A压为200V，额定功率为1000W，其它电阻不计，并且不计电热1器电阻随温度的变化。问：Er12……n⑴当接通几只电热器时，实际使用的电热器都能正常工作？R2BRRR⑵当接通几只电热器时，发电机输出功率最大？⑶当接通几只电热器时，电热器组加热物体最快？例10图⑷当接通几只电热器时，电阻R1、R2上消耗的功率最大？⑸当接通几只电热器时，实际使用的每只电热器中电流最大？（答案：例1、D；例2、6V；例3、BCD；例4、⑴4.8V，⑵20V；例5、⑴R0＝100Ω时，1/16W，⑵R0＝400Ω时，0.01W；例6、B；例7、ABC；例8、D；例9、；例10、⑴5A，⑵2只，⑶40只，⑷8只，⑸2只；）练习题：1、如图所示的电路中，当可变电阻R的值增大时，下列叙述中正确R2的是（）AA．A、B两点间电压U增大；R1RB．A、B两点间电压U减小；BC．通过R的电流强度I增大；D．通过R的电流强度I减小。1题图2、如图所示的电路中，电源的电动势为3.2V，电阻R的阻值为30Ω，小灯12泡L的额定电压为3.0V，额定功率为4.5W，当电键S接位置1时，电S压表的读数为3V，那么当电键S接到位置2时，小灯泡L的情况是()VRLA．很暗，甚至不亮；B．正常发光；EC．比正常发光略亮；D．有可能被烧坏。2题图第十章恒定电流高三物理讲义：赵春光133、如图所示电路中，当R1的滑动触头移动时，（）R1A．R1上电流变化量大于R3上电流变化量；R2B．R1上电流变化量小于R3上电流变化量；R3C．R2上电压变化量大于路端电压变化量；ErD．R2上电压变化量小于路端电压变化量；3题图4、如图所示，电源内阻不能忽略，R1＝5Ω，R2＝4Ω，电键S接1R1“1”时电流表读数为2A，电键S接“2”时电流表读数可能2R2为（）AA．2.5A；B．1.8A；C．2.2A；D．3.0A；4题图5、如图所示，在A、B两点间接一电动势为4V，内阻为1Ω的直流电C源，电阻R1、R2、R3的阻值均为4Ω，电容器的电容为300μF，电AB流表的内阻不计，求：R1R2R3⑴电流表的读数；A⑵电容器所带的电量；ErS⑶断开电源后，通过R2的电量。5题图6、如图所示，电源电动势为7.5V，内电阻为1Ω，灯泡上标有“6V，M3W”字样，电动机的线圈电阻R为2Ω，当灯泡正常发光时，电Er动机的输入功率为多少瓦，通电1min，电动机的有用功为多少焦6V3W耳？6题图7、如图所示，R1＝2Ω，E＝6V，r＝4Ω，R0的可变范围为0～6Ω，问：R1R0⑴R0为多大时，电功率最大？最大电功率为多大？ErS⑵R0为多大时，R1电功率最大？最大电功率为多大？7题图8、如图所示的电路，变阻器的总电阻值R1＝12Ω，R2＝12Ω，R3＝2.5Ω，V变阻器的滑动触头与中心保持接触，当电键S接通时，伏特表示数R2R1为3V，这时电源消耗的总功率为9W，求电键S断开时，变阻器R1SR3消耗的功率。8题图9、如图所示，电源由4节电池串联而成，每节电池的电动势E0＝2V，内AC阻r0＝1Ω，电阻R1＝R2＝4Ω，AB是一根长L＝1m，电阻值R＝10Ω的电阻丝，电容C＝10μF，滑动变阻器滑动片处于A端，试求：ARBR1R2⑴电键S闭合后通过电阻R1的电流强度；Ers⑵若滑片P以4m/s的速度从A端向B端匀速滑动时，电流表A的示9题图数为多大？10、如图所示电路中，闭合电键，灯L1、L2正常发光，由于电路出现A故障，突然发现灯L1变亮，L2变暗，电流表的读数变小，根据分R1R2R3R4生析，发的故障可能是（）L1L2A．R1断路；B．R2断路；SC．R3断路；D．R4断路；10题图11、如图所示电路中，电源电动势恒定，要想使灯泡变暗，可以（）EA．增大R1；B．减小R1；R1CRR2C．增大R2；D．减小R2；11题图12、两个小灯泡的标识分别是L1“6V，6W”，L2“6V，9W”，把它们分别接在同一直流电源上，L1消耗的功率恰好为6W，则L2消耗的功率为（电源内阻不可忽略）（）A．一定小于9W；B．一定等于9W；C．一定大于9W；D．条件不足，不能确定。第十章恒定电流高三物理讲义：赵春光1413、如图所示，电源电动热E＝10V，内阻r＝0.5Ω，“8V，16W”的灯泡恰好能正常发光，电动机M绕组的电阻R0＝1Ω，求：ErLM⑴路端电压；⑵电源的总功率；⑶电动机的输出功率。13题图14、我们都有过这样的体验：手电筒里的两节干电池用久了以后，灯R泡发红光，这就是我们常说的“电池没电了”。有人为了“节约”，A在手电筒里装一节新电池和一节旧电池搭配作用，某同学为了检验此V人的做法是否合理，设计了下面的实验：S⑴该同学设计了如图甲所示的电路来分别测量新旧干电池的电动势和Er内阻，并将测量结果描绘成如图乙所示的U－I图象，由图象可知：14题图甲新电池：电动势E1＝______V，内阻r1＝______Ω；U/V旧电池：电动势E2＝______V，内阻r2＝______Ω。1.5⑵计算新、旧电池各一节串联作电源使用时的效率。（手电筒的小灯泡1.2上标有“3V、2W”）⑶计算上小题中旧电池提供的电功率和它本身消耗的电功率分别是多少？00.35I/A⑷你认为新旧电池搭配使用的做法是否合理，简述理由。14题图乙15、手电筒里的两节干电池，已经用过较长时间，灯泡只发出很微弱的