《金版新学案》安徽省2012高三物理一轮 第7章 恒定电流 第二讲精品课件

第二讲电动势闭合电路欧姆定律一、电动势1．电源：是通过非静电力做功把_________的能转化成_____的装置．2．电动势：非静电力搬运电荷所做的功跟搬运电荷电荷量的比值，E＝____，单位：V.其它形式电能Wq3．电动势的物理含义：电动势表示电源___________________________本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压．4．电动势是____量，需注意电动势不是电压．把其它形式的能转化成电能标二、闭合电路欧姆定律1．定律内容：闭合电路的电流跟电源电动势成_____，跟内、外电路的电阻之和成_____．2．定律表达式为：I＝______.3．闭合电路的欧姆定律的两种常用关系式：(1)E＝_________．(2)E＝_______.正比反比ER＋rU外＋U内U＋IrI＝ER＋r只适用于纯电阻闭合电路，变式E＝U外＋U内，E＝U外＋Ir和U外＝E－Ir适用于任何闭合电路．三、路端电压U与外电阻R的关系1.当外电阻R↑―→I↓―→Ir↓―→U↑，当R增大到无穷大(即断路)时，I＝__，U＝__，如右图所示．2．当外电阻R↓―→I↑―→Ir↑―→U↓，当R减小到零(即短路)时，I短＝Er，U＝__.0E0四、U－I关系图由U＝E－Ir可知，路端电压随着电路中电流的增大而_______；U－I关系图线如右图所示．减小1．当电路断路即I＝0时，纵坐标的截距为_______．2．当外电路电压为U＝0时，横坐标的截距为_________．3．图线的斜率的绝对值为电源的_____，即r＝|k|.4．图中每一点坐标的乘积代表______________5．图中每一点电压和电流的比值代表此时的________．电动势短路电流内阻电源输出功率外电阻一、三种图象的比较图象物理意义注意问题部分电路欧姆定律U－I图象反映I跟U的正比关系图象的斜率表示导体的电阻，斜率越大，电阻越大伏安特性曲线I－U曲线反映导体的伏安特性，图象是直线表示导体为线性元件，曲线表示导体为非线性元件图象斜率的倒数为导体的电阻闭合电路U－I图象表示电源的输出特性，纵轴截距为电源电动势，横轴截距为短路电流I0＝Er图象斜率的绝对值表示电源的内阻r二、闭合电路的几个功率1．电源的总功率：P总＝EI＝U外I＋U内I＝P出＋P内．2．电源内部消耗的功率：P内＝I2r＝U内I＝P总－P出．3．电源的输出功率：P出＝UI＝EI－I2r＝P总－P内．若外电路是纯电阻电路，则有P出＝I2R＝E2RR＋r2＝E2R－r2R＋4r.由上式可以看出(1)当R＝r时，电源的输出功率最大为Pm＝E24r.(2)当Rr时，随着R的增大输出功率越来越小．(3)当Rr时，随着R的增大输出功率越来越大．(4)当P出Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且R1·R2＝r2.(5)P出与R的关系如下图所示．4．电源的效率η＝P出P总×100%＝UE×100%＝RR＋r×100%＝11＋rR×100%因此R越大，η越大；当R＝r时，电源有最大输出功率时，效率仅为50%.,1.铅蓄电池的电动势为2V，这表示()A．电路中每通过1C电荷量，电源把2J的化学能转变为2J的电热B．无论接不接入外电路，蓄电池两极间的电压都为2VC．蓄电池在1s内将2J的化学能转变为电能D．蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池(电动势为1.5V)的大答案：D解析：根据电动势的定义和表达式E＝Wq，非静电力移动1C电荷量所做的功W＝qE＝1×2J＝2J，由功能关系可知有2J的化学能转变为电能不一定都是电热，A、C均错误．在没接入外电路时，蓄电池两极间的电压等于电动势，但若接入外电路后，两极间的电压将小于电动势，所以选项B错误．电动势是描述电源把其他形式能转化为电能本领大小的物理量，E蓄电池＝2VE干电池＝1.5V，故D正确．2.(2010·上海单科)在如右图所示的闭合电路中，当滑片P向右移动时，两电表读数的变化是()A.变大，变大B.变小，变大C.变大，变小D.变小，变小答案：B解析：当滑片向右移动时，R变大，根据闭合电路欧姆定律：电路中的电流I＝ER＋R0＋r变小，即电流表读数变小；电压表读数U＝E－I(R0＋r)变大，B正确．答案：C3.(2011·江西赣州调研)如右图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻(照射光越强，电阻越小)．当照射光的强度增大时()A．电压表的示数减小B．R2中的电流增大C．小灯泡的功率增大D．电路的路端电压增大4.(2010·新课标全国卷)电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比．在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如右图所示，图中U为路端电压，I为干路电流，a、b为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为ηa、ηb.由图可知ηa、ηb的值分别为()A.34、14B.13、23C.12、12D.23、13答案：D解析：电源的效率η＝IUEI×100%＝UE×100%.a点对应的路端电压U为4个格，而电动势E为6个格．因此ηa＝23；b点对应的路端电压为2个格，因此ηb＝13.故D项正确．5.根据电池的输出功率P＝IU，得出被测电池组的输出功率P随外电阻R变化的曲线如右图所示．求：(1)被测电池组的内阻r；(2)电动势E.答案：(1)5Ω(2)30V解析：由P出＝E24r＋R－r2R可知当R＝r＝5Ω时P出＝Pm＝45W，可计算得出E＝30V.闭合电路欧姆定律的应用如右图所示，电源电动势E＝6V，内电阻r＝2Ω，定值电阻R1＝R2＝12Ω，电动机M的内电阻R3＝2Ω.当开关S闭合，电动机转动稳定后，电压表的读数U1＝4V．若电动机除内电阻外其他损耗不计，求：(1)电路的路端电压U2；(2)电动机输出的机械功率P.解析：设干路电流为I，对闭合电路而言，有E＝U2＋Ir成立．设通过R1和电动机的电流为I1，通过R2的电流为I2.对R1、R2而言，欧姆定律适用，有I1＝U2－U1R1，I2＝U2R2.由并联电路特点，有I＝I1＋I2.代入数据后得6＝U2＋U2－412＋U212×2，解得U2＝5V，I1＝112A.答案：(1)5V(2)0.32W电动机中输入的电功率P1＝I1U1，转化为机械功率P和通过其内电阻生热的功率P2＝I21R3.据能量守恒定律有P＝P1－P2，代入数据得P＝112×4－1122×2W＝2372W＝0.32W.1－1：如右图所示为汽车蓄电池与车灯(电阻不变)、电动机组成的电路，蓄电池内阻为0.05Ω，电流表和电压表均为理想电表．只接通S1时，电流表示数为10A，电压表示数为12V，再接通S2，电动机工作时，电流表示数变为8A，则此时通过电动机的电流是()A．2AB．8AC．50AD．58A答案：C解析：根据闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir，只接通S1时，电流表示数为10A，电压表示数为12V，得E＝12.5V，车灯电阻R＝UI＝1210Ω＝1.2Ω，接通S2，电动机工作时，电流表示数变为8A，车灯电压U1＝I1R＝9.6V，电源内电压为U内＝E－U1＝2.9V，通过电源的电流I总＝U内r＝2.90.05A＝58A，通过电动机的电流I2＝I总－I1＝50A，C正确．电路的动态分析电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如右图所示的电路，当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，下列说法正确的是()A．电压表和电流表读数都增大B．电压表和电流表读数都减小C．电压表读数增大，电流表读数减小D．电压表读数减小，电流表读数增大【思路点拨】解析：由电路图可知，滑动变阻器的触头向b端滑动时，其连入电路的阻值变大，导致整个电路的外电阻R外增大，由U＝ER外＋r·R外＝E1＋rR外知．答案：A路端电压即电压表的读数变大，而R1的分压UR1＝ER外＋r·R1减小，故R2两端的电压UR2＝U－UR1增大，再据I＝UR2R2可得通过R2的电流，即电流表的读数增大，所以A项正确．先判断外界因素引起的电阻变化，在闭合电路中，当仅有一个电阻增大时，外电阻增大，外电压增大，干路电流减小；当仅有一个电阻减小时，外电压减小，干路电流增大．然后分析串联在干路中的各固定电路及变化电路的电压、电流情况，简单表示如下：局部R的变化⇒全部R总、I总U端的变化⇒局部U分、I分的变化2－1：如右图所示，电源电动势为E，内电阻为r，两电表均可看做是理想电表．闭合开关，使滑动变阻器的滑片由右端向左滑动，在此过程中()A．小灯泡L1、L2均变暗B．小灯泡L1变亮，L2变暗C．电流表A的读数变小，电压表V的读数变大D．电流表A的读数变大，电压表V的读数变小解析：分析电路图可知，L1和滑动变阻器并联后再与L2串联，当滑动变阻器的滑片由右端向左端滑动过程中，滑动变阻器连入电路部分的阻值变小后，整个电路的电流变大，外电压减小，故电流表读数增大，电压表读数减小，D项正确；流过L2的电流变大，加在L1两端的电压减小，故L1变暗，而L2变亮，B项错误．答案：D含电容器电路的分析在如右图所示的电路中，电源电动势为E.设电流表的示数为I，电压表的示数为U，电容器C所带的电荷量为Q.将滑动变阻器R1的滑动触头P向上移动，待电流达到稳定后，则与P移动前相比()A．若电源内阻不可忽略，则U减小B．若电源内阻不可忽略，则I增大C．若电源内阻不可忽略，则Q增大D．若电源内阻可以忽略，则Q减小解析：电源内阻不可忽略时，滑动变阻器R1的滑动触头P向上移动后，R1连入电路中的有效电阻减小，根据闭合电路欧姆定律，整个电路的干路电流增大，所以电源内电阻上分得的内电压增大，路端电压减小，所以电压表示数U减小，A正确；电路稳定后，与电容器串联的电流表示数仍为零，与先前的稳定状态相同，故B错误；答案：A稳定时，因电容器支路没有电流，电容器两极板上的电势差等于电压表示数，U减小，根据C＝QU可知，极板上的电荷量Q也减小，故C错误；若电源内阻可以忽略，则无论R1连入的电阻如何变化，电容器两极板上的电势差都等于电源电动势，故Q不变，D错误．(1)解决这类问题的一般方法：通过稳定的两个状态来了解不稳定的中间变化过程．(2)只有当电容器充、放电时，电容器支路中才会有电流，当电路稳定时，电容器对电路的作用是断路．(3)电路稳定时，与电容器串联的电阻为等势体，电容器的电压为与之并联的电阻电压．3－1：如右图所示的电路中，电源电动势为E，内电阻为r，平行金属板A、B水平放置．当开关S闭合，滑动变阻器R2的滑片P滑到图示位置时，一个可视为质点的带负电小液滴在平行板的正中间恰好处于静止状态．现要使带电小液滴向上运动，下列措施可行的是()A．断开开关SB．让滑片P向b端滑动C．减小平行金属板A、B间的距离D．减小平行金属板A、B间的正对面积解析：小液滴处于平衡状态，说明此时小液滴的重力和所受到的电场力大小相等，方向相反．受到的重力竖直向下，电场力竖直向上．要使该小液滴向上运动，只需增大小液滴受到的电场力即可．A中断开开关，两极之间的电势差减小到零，液滴向下运动；答案：CB中让滑片向a端滑动时，根据串联分压的知识可知，此时两板间电势差增大，则电场力增大，液滴向上运动；C中减小两板距离，由E＝Ud，可知，场强增大，液滴向上运动；D中平行板间电压不变，板间距离也不变，则场强不变，液滴保持静止．故选项C正确．U－I图象的理解及应用如图甲所示为一个电灯两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线．由图可知，两者不成线性关系，这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故．参考这条曲线回答下列问题(不计电流表和电源的内阻．)甲乙(1)若把三个这样的电灯串联后，接到电动势为12V的电源上，求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻．(2)如图乙所示，将两个这样的电灯并联后再与10Ω的定值电阻串联，接在电动势为8V的电源上，求通过电流表的电流值和每个灯泡的电阻．解析：(1)三个灯串联时，每个灯的电压为4V由图象知，当灯泡两端的电压为4V时，灯泡的电流为0.4A.灯泡的