C034.闭合电路欧姆定律

闭合电路欧姆定律季军南阳中学2007年7月一、闭合电路的欧姆定律的内容讨论二、闭合电路的U-I图象三、电源的功率和效率06年12月广州市X科统考卷507年上海虹口区教学质量检测三1107年1月北京市崇文区期末统一练习606年12月广州市X科统考卷1507学年南京市期末质量调研1607届广东惠州市第二次调研考试14江苏省如东高级中学07年2月期末试卷1007届南京市第一次调研测试152007年重庆卷1507届12月江苏省丹阳中学试卷142007年上海卷1607年苏锡常镇四市二模10南京市07届二模试卷15闭合电路欧姆定律一、闭合电路的欧姆定律的内容ErRI⑴闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路中的电阻之和成反比．这个结论通常叫做闭合电路的欧姆定律⑵闭合电路欧姆定律的表达形式有：①E=U外+U内rREI②（I、R间关系）③U=E-Ir（U、I间关系）ErRRU④（U、R间关系）（3）讨论：U=E-IrrREIErRRU从上式可以看出:(E、r是常量，R、I、U是变量)a.当外电阻R减小时，可知I增大，内电压U′＝Ir增大,路端电压U减小．b.当外电路短路时，R趋近于零，I趋近于E/r，路端电压U趋近于零．电源的内阻一般都很小，所以短路时电流很大为Im=E/r.c.当外电阻R增大时，则I减小，内电压U′＝Ir减小，路端电压U增大．当外电路断开时，R变为无限大，I变为零，Ir也变为零，U=E．这就是说，开路时的路端电压等于电源的电动势.而这时用电压表去测量时，读数却应该略小于电动势（还有微弱电流通过电源）。二、闭合电路的U-I图象右图中a为电源的U-I图象；b为外电阻的U-I图象；a的斜率的绝对值表示内阻大小；a与纵轴的交点坐标表示电源的电动势；b的斜率的绝对值表示外电阻的大小;两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示电源的输出功率；uOIImiEUM（I，U）βαbaN当两个斜率相等时（即内、外电阻相等时)图中矩形面积最大，即输出功率最大（可以看出当时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半）。三、电源的功率和效率⑴电功率：②电源的输出功率P出=UI③电源内部消耗的功率Pr=I2r①电源的总功率PE=EI电源的输出功率，rErR/)rR(E)rR(REP4422222可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，ORP出Pmr而当内外电阻相等时，电源的输出功率最大为rEPm42⑵电源的效率：rRREUPPE（最后一个等号只适用于纯电阻电路）06年12月广州市X科统考卷55．如图5所示的是甲、乙、丙三个电源的U—I图线，甲和丙两图线平行，下列判断正确的是()A．甲电源的电动势比乙大B．乙电源的电动势和内阻都比丙电源大C．甲和丙电源的内阻相等D．甲电源内阻最大，丙电源内阻最小0IU甲丙乙图5BC07年上海虹口区教学质量检测三1111.如图所示电路，R1为变阻器，R2为定值电阻，r为电源内阻，且rR2。若R1上的电功率为P1，R2上的电功率为P2。以下叙述中正确的是（）(A)要使P1与P2的和最大，必须使R1=r－R2。(B)要使P1最大，必须使R1=R2+r。(C)要使P2最大，必须使R2=R1+r。(D)（P1+P2）的最大值，由ε和r决定。εrR1R2ABD07年1月北京市崇文区期末统一练习66．如图所示电路，电源电动势E为6V，内阻r为2Ω,电阻R为8Ω，电动机M线圈电阻RM为2Ω。当开关S闭合时，电阻R消耗的电功率为2W，则电动机输出的机械功率是（）A．0.5WB．1.5WC．2WD．3.56WMErSRB解：IR2=P/R=1/4IR=0.5AUR=IRR=4VUr=E-UR=2VI总=Ur/r＝1AIM=I总-IR=0.5APM=IMUR=2WPMr=IM2RM=0.5WP机=PM-PMr=1.5W电动机消耗的总功率电动机线圈的热功率电动机输出的机械功率06年12月广州市X科统考卷1515.（13分）如图15所示，电源的电动势E＝7.5V，内阻r＝1.0Ω，定值电阻R2＝12Ω，电动机M的线圈的电阻R＝0.50Ω．闭合开关S，电动机转动稳定后，电压表的示数U1＝4V，电阻R2消耗的电功率P2＝3.0W．求电动机转动稳定后：（1）电路的路端电压.（2）通过电动机的电流．MVR1ErSR2解答：（1）路端电压等于R2两端的电压，RUP2由V.06V1203222.RPUU得（2）电源的电动势E=U2＋Ir，由此得干路电流A51A0106572....rUEI通过R2的电流A5.0A120.6222RUI通过电动机的电流I1=I－I2=(1.5-0.5)A=1.0A07学年南京市期末质量调研1616．（15分）如图所示，电解槽A和电炉B并联后接到电源上，电源内阻r=1Ω，电炉电阻R=19Ω，电解槽电阻。r′=0.5Ω当S1闭合、S2断开时，电炉消耗功率684W；S1、S2都闭合时电炉消耗功率475W（电炉电阻可看作不变）。试求：（1）电源的电动势；（2）S1、S2都闭合时，流过电解槽的电流大小；（3）S1、S2都闭合时，电解槽中电能转化成化学能的功率。解：（1）当S1闭合S2断开时电炉功率为P1电炉中电流A6196841RPI电源电动势E=I(R+r)=120VAS1S2B（2）当S1、S2都闭合时电炉功率为P2电炉中电流A5194752RPIR电源路端电压为U=IRR=5×19=95V通过电源的电流为A25195120rUEI通过电解槽的电流为IA=I-IR=20A（3）电解槽消耗的电功率PA=IAU=20×95=1900W电解槽内热损耗功率P热=IA2r′=202×0.5=200W电解槽转化成化学能的功率P化=PA-P热=1700W07届广东惠州市第二次调研考试1414.辩析改错：如图所示电源电动势E=10V，内阻r=0.5Ω,电动机的电阻R0=1.0Ω,定值电阻R=1.5Ω,电动机正常工作时电压表的示数为3.0V．求电源释放的电功率为多少？电动机消耗的电功率为多少？某同学求解如下：整个回路的电流是：经检查，数值计算无误，该同学求解过程是否有不当之处，若有请予以改正。电动机消耗功率：电源释放的电功率：A333015150100....RRrEIP=EI=10×3.33=33.3WP=I2R0=3.332×10=11.1WRErV答：此解法不当整个回路的电流是：A2513.RUI电源释放的电功率：W20210EIP总功电动机消耗功率：W12505122022..rRIPP总功江苏省如东高级中学07年2月期末试卷1010．高温超导限流器由超导部件和限流电阻并联组成，如图。超导部件有一个超导临界电流Ic，当通过限流器的电流I＞Ic时，将造成超导体失超，从超导态（电阻为零）转变为正常态（一个纯电阻）。以此来限制电力系统的故障电流，已知超导部件的正常态电阻为R1=3Ω，超导临界电流Ic=1.2A，限流电阻R2=6Ω，小灯泡L上标有“6V，6W”的字样，电源电动势E=8V，内阻r=2Ω，原来电路正常工作，现L突然发生短路，则()A．短路前通过R1的电流为2/3AB．短路后超导部件将由超导状态转化为正常态C．短路后通过R1的电流为4/3AD．短路后通过R1的电流为2AErS限流电阻R2超导部件R1LBC解见下页ErS限流电阻R2超导部件R1L解:小灯泡L上额定电流、电阻分别为1A、6ΩL短路前超导部件的电阻为0，由欧姆定律：L短路前通过R1的电流为I=E/(RL+r)=1AA错容易看出，L短路后通过限流器的电流I＞Ic，超导部件将由超导状态转化为正常态L短路后超导体失超，R1=3Ω通过电源的总电流和路端电压为I总=E/(R12并+r)=2AU=E-I总r=4V通过R1的电流为I1=U/R1=4/3AC对D错07届南京市第一次调研测试1515．如图所示的电路中，电源的电动势E=3.0V，内阻r=1.0Ω；电阻R1=10Ω,R2=10Ω,R3=30Ω,R4=35Ω；电容器的电容C=10μF.电容器原来不带电.求接通电键K并达到稳定这一过程中流过R4的总电量。R2R3R4R1ErKC解：由电阻的串并联公式,得闭合电路的总电阻为Ω9321321rRRR)R(RRR由欧姆定律得,I=E/R=1/3A电源的端电压U=E-Ir=8/3V电阻R3两端的电压V2323URRRU通过R4的总电量就是电容器的电量Q=CU′=2.0×10-5C2007年重庆卷1515.汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图15图，在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表读数为10A,电动机启动时电流表读数为58A,若电源电动势为12.5V，内阻为0.05Ω,电流表内阻不计，则因电动机启动，车灯的电功率降低了()A.35.8WB.43.2WC.48.2WD.76.8WMA电动机解：车灯的电阻R=12.5/10-0.05=1.2Ω车灯原来的功率P1=I12R=120W电动机启动后,车灯的电压U2=E-Ir=12.5-58×0.05=9.6V车灯后来的功率P2=U22/R=76.8W车灯的电功率降低了P1-P2=43.2WB07届12月江苏省丹阳中学试卷1414．(14分)如图所示的电路中，电源电动势E＝6V，内阻r＝1Ω，电阻R1＝3Ω，R2＝6Ω，电容器的电容C＝3.6μF，二极管D具有单向导电性,开始时,开关S１闭合，S2断开．(1)合上S2，待电路稳定以后，求电容器上电量变化了多少?(2)合上S2，待电路稳定以后再断开S1，求断开S1后流过R1的电量是多少?ErR1DR2CS1S2ErR1DR2CS1S2解：（1）设开关S1闭合，S2断开时，电容两端的电压为U1，干路电流为I1根据闭合电路欧姆定律有①A5111.rREIU1=I1R1=4.5V②合上开关S2后，电容电压为U2，干路电流为I2．根据闭合电路欧姆定律有③A221212rRRRREI④V4212122RRRRIU所以电容器上电量变化了⑤C1081612－.)CU(UΔQ或电容器上电量减少了C101.8621－C)UU(Q（2）合上S2后，电容上电量为Q⑥C1044152.CUQ断开S1后，R1和R2的电流与阻值成反比，故流过电阻的电量与阻值成反比故流过电阻R1的电量为⑦C106962121.QRRRQ题目2007年上海卷1616．（5分）某同学设计了如图（a）所示电路研究电源输出功率变化情况。电源E电动势、内电阻恒定，R1为滑动变阻器，R2、R3为定值电阻，A、V为理想电表。（1）若滑动片P由a滑至b时A示数一直变小，则R1和R2必须满足的关系是___________。AVR2R1PbaR3EK图（a）R1≤R2R/Ω06P/W（2）若R1＝6，R2＝12，电源内电阻r＝6，，当滑动片P由a滑至b时，电源E的输出功率P随外电路总电阻R的变化关系如图（b）所示，则R3的阻值应该选择（）（A）2（B）4（C）6（D）8解：滑动片P由a滑至b的过程中,R1和R2并联电阻R并一直变大，并联电阻R并的最大值为4,即R并≤4.由P-R图线知，外电路的最大总电阻R=R3+R并6∴R32B正确B07年苏锡常镇四市二模10.10.小张同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标纸上，如右图中的a、b、c所示，则下列判断正确的是()A.直线a表示电源的总功率B.曲线b表示电源的输出功率C.电源的电动势E=3V.内电阻r=1ΩD.电源的最大输出功率Pmax=9W321P/W369I/A0acbAC解见下页321P/W369I/A0acb解：电源的总功率PE=IE∝I所以直线a表示电源的总功率电源内部的发热功率Pr=I2r∝I2所以曲线b表示电源内部的发热功率输出功率