2019-2020年高三物理第一轮复习闭合电路的欧姆定律探究学案
高中物理第二章恒定电流7闭合电路的欧姆定律学案3_1
闭合电路的欧姆定律目标导航思维脉图1.了解内电路、外电路,知道电动势与内、外电压的关系。
(物理观念)2。
掌握闭合电路的欧姆定律并会进行有关计算。
(物理观念)3.会用闭合电路的欧姆定律分析路端电压与负载的关系,培养逻辑思维能力(科学思维)4.会从公式和图象两个角度分析路端电压U与电流I的关系,培养用图象法表述和分析图象问题的能力。
(科学探究)必备知识·自主学习一、闭合电路的欧姆定律1.闭合电路的组成(1)闭合电路是指由电源和用电器及导线组成的完整的电路。
(2)内电路:如图所示,电源内部的电路叫内电路,电源的电阻叫内电阻。
(3)外电路:电源外部的电路叫外电路,外电路的电阻称为外电阻.2。
闭合电路的欧姆定律(1)内容:闭合电路的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比。
(2)表达式:I=。
(3)适用条件:外电路为纯电阻电路。
二、路端电压与负载的关系1。
路端电压与外电阻的关系:U外=E-U内=E-r.结论:(1)R增大→U外增大;(2)外电路断路时U外=E;(3)外电路短路时U外=0。
2.路端电压与电流的关系(1)公式:U外=E-Ir。
(2)图象(U-I图象):如图所示是一条倾斜的直线,该直线与纵轴交点的坐标表示电动势E,斜率的绝对值表示电源内阻r。
(1)电动势越大,闭合电路的电流就越大。
(×)(2)电源的内阻越大,闭合电路的电流就越小.(×)(3)电源一定时,负载电阻越大,电流越小。
(√)(4)电源发生短路时,电流为无穷大.(×)(5)外电路断路时,电源两端的电压就是电源电动势.(×)关键能力·合作学习知识点一闭合电路的欧姆定律角度1闭合电路的欧姆定律的表达式表达式物理意义适用条件I=电流与电源电动势成正比,与电路总电阻成反比纯电阻电路E=I(R+r)①E=U外+Ir②E=U外+U内③电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和①式适用于纯电阻电路;②③式普遍适用EIt=I2Rt+I2 rt④W=W外+W 内⑤电源提供的总能量等于内、外电路中电能转化为其他形式的能的总和④式适用于纯电阻电路,⑤式普遍适用【典例1】如图所示的电路中,当开关S接a点时,标有“4 V,8 W”的小灯泡L正常发光,当开关S接b点时,通过电阻R的电流为1 A,这时电阻R两端的电压为5 V。
2019-2020年高三物理一轮复习《电路 闭合电路欧姆定律》教学设计
2019-2020年高三物理一轮复习《电路 闭合电路欧姆定律》教学设计一、电路的动态分析1.闭合电路欧姆定律的公式⎩⎪⎨⎪⎧I =E R +r 只适用于纯电阻电路E =U 外+U 内适用于任何电路2.路端电压U 与电流I 的关系图1(1)关系式:U =E -Ir . (2)U -I 图象如图1所示.①当电路断路即I =0时,纵坐标的截距为电源电动势. ②当外电路短路即U =0时,横坐标的截距为短路电流. ③图线的斜率的绝对值为电源的内阻. 3.电路动态分析的方法(1)程序法:电路结构的变化→R 的变化→R 总的变化→I 总的变化→U 端的变化→固定支路⎩⎪⎨⎪⎧并联分流I串联分压U →变化支路.(2)极限法:即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题,可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论. 例题P112例1;练习P112 1,2,(1)任意电路:P 总=IE =IU 外+IU 内=P 出+P 内. (2)纯电阻电路:P 总=I 2(R +r )=E 2R +r.2.电源内部消耗的功率:P 内=I 2r =IU 内=P 总-P 出. 3.电源的输出功率(1)任意电路:P 出=IU =IE -I 2r =P 总-P 内. (2)纯电阻电路:P 出=I 2R =E 2R R +r2=E2R -r 2R+4r .(3)纯电阻电路中输出功率随R 的变化关系①当R =r 时,电源的输出功率最大为P m =E 24r.②当R >r 时,随着R 的增大输出功率越来越小. ③当R <r 时,随着R 的增大输出功率越来越大.④当P 出<P m 时,每个输出功率对应两个外电阻R 1和R 2,且R 1R 2=r 2. ⑤P 出与R 的关系如图5所示.图54.电源的效率(1)任意电路:η=P 出P 总×100%=UE×100%.(2)纯电阻电路:η=R R +r ×100%=11+rR×100%因此在纯电阻电路中R 越大,η越大;当R =r 时,电源有最大输出功率,效率仅为50%.例题P113例2;练习P113 3,4前后极板带电的电性相反,那么通过所连导线的电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量之和.例题P115例4;练习P115 9,10 倾听、理解倾听、理解练习、改错 习、改错练习、改错练习、改错本节小专题练习1. (xx·天津·2)如图17所示,电路中R 1、R 2均为可变电阻,电源内阻不能忽略,平行板电容器C 的极板水平放置,闭合电键S ,电路达到稳定时,带电油滴悬浮在两板之间静止不动.如果仅改变下列某一个条件,油滴仍能静止不动的是( )图17A .增大R 1的阻值B .增大R 2的阻值C .增大两板间的距离D .断开电键S2.(xx·上海·18)如图18所示,电路中定值电阻阻值R 大于电源内阻阻值r .将滑动变阻器滑片向下滑动,理想电压表V 1、V 2、V 3示数变化量的绝对值分别为ΔU 1、ΔU 2、ΔU 3,理想电流表A 示数变化量的绝对值为ΔI ,则( )图18A .A 的示数增大B .V 2的示数增大C .ΔU 3与ΔI 的比值大于rD .ΔU 1大于ΔU 23.如图19所示是某直流电路中电压随电流变化的图象,其中a 、b 分别表示路端电压、负载电阻上电压随电流变化的情况,下列说法正确的是( )图19A .阴影部分的面积表示电源输出功率B .阴影部分的面积表示电源内阻上消耗的功率C .当满足α=β时,电源效率最高。
2020届高三物理一轮教案闭合电路欧姆定律
2020届高三物理一轮教案闭合电路欧姆定律教学目标:1.把握闭合电路欧姆定律,并能应用其解决有关咨询题;2.把握路端电压和外电路电阻的关系,把握讨论电路结构变化题的一样方法 3.把握闭合电路的U-I 图象 教学重点:闭合电路欧姆定律及其应用 教学难点:闭合电路欧姆定律的应用 教学方法:讲练结合,运算机辅助教学 教学过程:一、闭合电路欧姆定律 1.要紧物理量。
研究闭合电路,要紧物理量有E 、r 、R 、I 、U ,前两个是常量,后三个是变量。
闭合电路欧姆定律的表达形式有: ①E =U 外+U 内②rR EI += 〔I 、R 间关系〕③U=E-Ir 〔U 、I 间关系〕 ④E rR RU +=〔U 、R 间关系〕 从③式看出:当外电路断开时〔I = 0〕,路端电压等于电动势。
而这时用电压表去测量时,读数却应该略小于电动势〔有柔弱电流〕。
当外电路短路时〔R = 0,因而U = 0〕电流最大为I m =E /r 〔一样不承诺显现这种情形,会把电源烧坏〕。
2.电源的功率和效率。
⑴功率:①电源的功率〔电源的总功率〕P E =EI ②电源的输出功率P 出=UI③电源内部消耗的功率P r =I 2r⑵电源的效率:rR R E U P P E +===η〔最后一个等号只适用于纯电阻电路〕RPE电源的输出功率()()rE r E r R Rrr R RE P 44422222≤⋅+=+=,可见电源输出功率随外电阻变化的图线如下图,而当内外电阻相等时,电源的输出功率最大,为rE P m 42=。
【例1】如图,E =6V ,r =4Ω,R 1=2Ω,R 2的变化范畴是0~10Ω。
求:①电源的最大输出功率;②R 1上消耗的最大功率;③R 2上消耗的最大功率。
解:①R 2=2Ω时,外电阻等于内电阻,电源输出功率最大为2.25W ;②R 1是定植电阻,电流越大功率越大,因此R 2=0时R 1上消耗的功率最大为2W ;③把R 1也看成电源的一部分,等效电源的内阻为6Ω,因此,当R 2=6Ω时,R 2上消耗的功率最大为1.5W 。
2020届高三物理第一轮复习 闭合电路的欧姆定律学案 新人教版
第二课时闭合电路的欧姆定律第一关:基础关展望高考基础知识一、电动势知识讲解(1)非静电力:从低电势处指向高电势处的某种力称为非静电力.说明:非静电力的种类很多,例如,化学电源中的化学力、发电机内由于电磁感应而产生的电磁力.(2)电动势①定义:非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功跟被移送的电荷量的比值叫电源的电动势.②公式:E=Wq.③单位:伏特,用“V”表示.④物理意义:反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小,在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功.二、闭合电路的欧姆定律知识讲解1.闭合电路欧姆定律①文字表达:闭合电路中的电流跟电源电动势成正比,跟内、外电路中的电阻之和成反比.②数学表达式:I=ER r公式中R表示外电路的总电阻,E表示电源电动势,r是电源内阻.2.闭合电路的路端电压随电流变化的规律(1)路端电压:电路两端的电压,即电源输出电压U外=E-IrR↑→I↓→Ir↓→U↑,Umax=E(Imin=0,断路)R↓→I↑→Ir↑→U↓,Umin=0(Imax =Er,短路)(2)路端电压与电流的关系,即U-I图线①因为U=E-Ir,故U随I的增大而减小,它们的关系曲线如图所示.②直线斜率的绝对值表示电源内阻r,纵轴的截距为电源的电动势E,横轴的截距为短路电流.③U随I变化的本质原因是电源有内阻.④图线上每一点坐标的乘积为电源在此时的输出功率.活学活用如图所示,变阻器R 2的最大值为10 Ω,电阻R 3=5 Ω,电源内阻为1Ω.当开关S 闭合时,变阻器的滑片在中点的位置.当电源的总功率为16 W,输出功率为12 W ,此时R 1正常工作.求:(1) 电灯R 1的阻值是多少?(2) 当S 断开时,要使电灯正常发光,应使变阻器的使用电阻改变多少? 解析:(1) 在内电路上消耗的功率Pr=P 总-P=I 2r所以I=P P r -总= 16121- A=2 A; 在外电路上的功率P=UI,所以U=P I=122 V=6 V, 通过R 3的电流I 3=3U R =65A=1.2 A, 通过R 1的电流I 1=I-I 3=2 A-1.2 A=0.8 A,又U=1121I R R 2⎛⎫+ ⎪⎝⎭,代入数据,解得R 1=2.5 Ω.(2) 由欧姆定律得电源电动势E=U+2r=8 V,灯R 1正常发光时的电压U 1=I 1R 1=0.8×2.5 V=2 V.当S 断开时,要使R 1正常发光,必须使R 1两端电压为2 V ,通过的电流I 1=0.8 A,内电路电压Ur=Ir=1I I=−−→ I1r=0.8×1 V=0.8V,R2两端电压U2=E-U1-Ur=(8-2-0.8) V=5.2 V,所以R2=21UI=5.20.8Ω=6.5 Ω.故S断开后,要使灯正常发光,需使R2由5 Ω调至6.5 Ω.即电阻应增加1.5 Ω.答案:(1)2.5 Ω(2)增加1.5 Ω第二关:技法关解读高考解题技法一、电源的最大输出功率和用电器获得最大功率的分析方法技法讲解1.电源的输出功率:P出=UI=()22RER r+=()22ER r4rR-+由上式可以看出:(1)当R=r时,电源的输出功率最大,Pm =2E4r,此时电源效率η=50%.(2)当R>r时,随着R的增大输出功率越来越小.(3)当R<r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外与R的关系如图所示.2.对用电器获得最大功率的分析通常用等效电源法,如当用电器还与其他电路串联时,利用电路的等效性,可以将其他串联电路的电阻R其与电源的内阻r之和看作新的电源内阻,再利用前面的方法分析.典例剖析例1如图所示,R1为定值电阻,R2为可变电阻,E为电源电动势,r为电源内电阻,以下说法中正确的是()A.当R2=R1+r时,R2上获得最大功率B.当R1=R2+r时,R1上获得最大功率C.当R2=0时,R1上获得最大功率D.当R2=0时,电源的输出功率最大解析:解答该题通常用等效电源法.解题时应根据需要选用不同的等效方式.在讨论R2的电功率时,可将R1视为电源内阻的一部分,即将原电路等效为外电阻R2与电动势为E、内阻为(R1+r)的电源(等效电源)连成的闭合电路(如图1),R2的电功率是等效电源的输出功率.显然当R2=R1+r时,R2获得电功率最大,选项A正确.在讨论R1的电功率时,可将R2视为电源内阻的一部分,即将原电路等效为外电阻R1与电动势为E、内阻为(R2+r)的电源(等效电源)连成的闭合电路(如图2),R1的电功率即等效电源的输出功率.当R2=0时,等效电源内阻最小(等于r),R1获得的电功率最大;故选项B错误,选项C正确,在讨论电源的输出功率时,(R1+R2)为外电阻,内电阻r恒定,由于题目没有给出R1和r的具体数值,所以当R2=0时,电源输出功率并不一定最大,故选项D错误.综上所述,该题的正确答案是AC.答案:AC二、含有电容器的电路分析方法技法讲解电容器是一个储存电能的元件,在直流电路中,当电容器充、放电时,电路有充电、放电电流,一旦电路达到稳定状态,电容器在电路中就相当于一个阻值无限大(只考虑电容器是理想不漏电的情况)的元件,在电容器处电路可看作是断路,简化电路时可去掉它,简化后若要求电容器所带电荷量时,可在相应的位置补上,分析和计算含有电容器的直流电路时,关键是准确地判断和求出电容器两端的电压,其具体方法是:1.确定电容器和哪个电阻并联,该电阻两端电压即为电容器两端电压.2.当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时,此电路两端电压即为电容器两端电压,而与电容器串联的电阻看成导线.3.对于较复杂电路,需要将电容器两端的电势与基准点的电势比较后才能确定电容器两端的电压.典例剖析例2如图所示,电容器C 1=6 μF,C 2=3 μF,电阻R 1=6 Ω,R 2=3 Ω.当电键S 断开时,A\,B 两点间的电压UAB 等于多少?当S 闭合时,电容器C 1的电荷量改变了多少?(已知电压U=18 V)解析:在电路中电容器C 1、C 2的作用是断路,当电键S 断开时,电路中无电流,B 、C 等电势,A 、D 等电势,因此U AB =U AC =U DB =18 V.当S 断开时,电容器C 1所带电荷量为 Q 1=C 1U AC =C 1U DC =6×10-6×18 C=1.08×10-4 C.当S 闭合时,电路R 1、R 2导通,电容C 1两端的电压即电阻R 1两端的电压.由串联电路的电压分配关系得U ′AC =112R R R + U=663+×18 V=12 V 此时电容器C 1所带电荷量为Q ′1=C 1U ′AC =6×10-6×12 C=0.72×10-4 C.电容器C 1所带电荷量的变化量为 ΔQ=Q ′1-Q 1=-3.6×10-5 C 负号表示减少 答案:U AB=18 V 减少3.6×10-5 C三、电路故障的分析方法技法讲解1.故障的特点(1)断路的特点:电路中发生断路,表现为电源电压不为零而电流为零;若外电路中某两点之间的电压不为零,则这两点间有断点,而这两点与电源连结部分无断点.(2)短路的特点:电路中发生短路,表现为有电流通过电路而电压为零.2.故障的分析方法(1)仪器检测法①断点故障的判断:用电压表与电源并联,若有电压时,再逐段与电路并联,若电压表指针偏转,则该段电路中有断点.②短路故障的判断:用电压表与电源并联,若有电压时,再逐段与电路并联;若电压表示数为零时,该电路被短路,若电压表示数不为零,则该电路不被短路或不完全被短路.③用电压表测量,若理想电压表示数为电源电动势,可判断电路故障为断路;若电压表示数不为零,则电压表两端至电源部分电路无断点且与电压表并联的电路没被短路;若电压表示数为零,则电压表两端至电源的部分电路可能有断点,或者是与电压表并联的部分电路被短路.(2)假设法:已知电路发生某种故障,寻求故障发生在何处时,可将整个电路划分为若干部分;然后逐一假设某部分电路发生故障,运用欧姆定律进行正向推理,推理结果若与题述物理现象不符合,则故障不是发生在这部分电路;若推理结果与题述物理现象符合,则故障可能发生在这部分电路;直到找到可能发生的全部故障为止.典例剖析例3如图所示的电路中,电源电动势为6 V,当开关S接通后,灯泡L1和L2都不亮,用电压表测得各部分电压是Uab =6 V,Uad=0,Ucd=6 V,由此可判定()A. L1和L2的灯丝都烧断了B. L1的灯丝烧断了C. L2的灯丝烧断了D.变阻器R断路解析:由题目给出的条件可知,电路中有的地方有电压,说明电源是有电压的.由Uab =6 V和Uad=0可知外电路上bcd段有断点;由Ucd=6 V可知外电路上cL2d段有断点,即L2烧断,而且除L2外,灯L1和变阻器R都没有与L2同时断开,否则也不存在Ucd=6V.这种情况下,Uad=0是情理之中的.故而C选项正确.答案:C第三关:训练关笑对高考随堂训练1.下列关于电源电动势的说法①电动势是用来比较电源将其他形式的能转化为电能本领大小的物理量②外电路断开时的路端电压等于电源的电动势③用内阻较大的电压表直接测量电源正负之间的电压值约等于电源的电动势④外电路的总电阻越小,则路端电压越接近电源的电动势以上说法正确的是()A.①②③④B.①②③C.①②④D.只有②解析:电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量.①正确,由E=U+Ir知,当外电路断开时,I=0,E=U,②正确.由于电压表电阻很大,I很小,则U ≈E.③正确.外电路的总电阻越小,路端电压越小,④错.正确选项为B.答案:B2.如图所示电路中,闭合电键,灯L1、L2正常发光,由于电路出现故障,突然发现灯L1变亮,灯L2变暗,电流表的读数变小,根据分析,发生的故障可能是()A.R1断路B.R2断路C.R3短路D.R4短路解析:等效电路如下图所示,若R1断路,总电阻变大,总电流变小,内电压变小,外电压变大,L2变暗,电流表读数变小,L1变亮,故A正确.若R2断路,总电阻变大,进一步得出L1变暗,L2变亮,故B错误.若R3短路,总电阻变小,电流变大,内电压变大,外电压变小,L1变亮,L2变暗,但电流表示数等于I总-I2变大,故C错误.若R4短路,情形与R3短路相似.D错误,故本题只有A正确.(本题也可用“串反并同”快速求解)答案:A3.如图所示,直线OAC为某一直流电源的总功率P总 随电流I变化的图线,抛物线OBC为同一直流电源内部热功率Pr 随电流I变化的图线.若A、B对应的横坐标2A,那么线段AB表示的功率及I=2A对应的外电阻是 ( ) A.2W、0.5Ω B.4W、2Ω C.2W、1Ω D.6W、2Ω解析:两图线在C 点相交,表明电源总功率与内部热功率相等,意味着电源短路.所以r=2P I 总 =293Ω=1 Ω,电源电动势E=Ir=3 V ,因AB 对应的电流I=2 A ,根据闭合电路欧姆定律可得R+r=EI=1.5 Ω,所以R=(1.5-1)Ω=0.5 Ω,其功率P=I 2R=22×0.5 W=2W. 答案:A4.演示位移传感器的工作原理如图所示,物体M在导轨上平移 时,带动滑动变阻器的金属杆P,通过电压表显示的数据,来反映物体位移的大小x.假设电压表是理想的,则下列说法正确的是( )A.物体M 运动时,电源内的电流会发生变化B.物体M 不动时,电压表的示数不会发生变化C.物体M 不动时,电路中没有电流D.物体M不动时,电压表没有示数解析:电压表测量的电压是滑动变阻器左部分电压,随着M点的移动,电压表示数也发生变化,物体M不动时,电压表示数不发生变化,故应选B.因电压表为理想电表,电路总电阻不变,故电流不变,所以A、C错.答案:B5.温度传感器广泛应用于家用电器中,它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的.如图甲所示为某装置中的传感器工作原理图,已知电源的电动势E=9.0 V,内电阻不计;G为灵敏电流表,其内阻Rg保持不变;R为热敏电阻,其阻值随温度的变化关系如图乙所示,闭合开关S,当R的温度等于20 ℃时,电流表示数I1=2 mA;当电流表的示数I2=3.6 mA时,热敏电阻的温度是()A.60 ℃B.80 ℃C.100 ℃D.120 ℃解析:由图乙可知,当R的温度等于20 ℃时,热敏电阻R1=4 kΩ,根据闭合电路欧姆定律可得I1=E/(R1+Rg),解得Rg=0.5 kΩ;当电流表示数I2=3.6 mA时,由I2=E/(R2+Rg)解得此时热敏电阻R2=2 kΩ,由图乙可知热敏电阻的温度为120 ℃,正确选项是D.答案:D课时作业三十五闭合电路的欧姆定律1.如图所示的电路中,电池的电动势为E,内阻为r,电路中的电阻R 1\,R 2和R 3的阻值都相同.在电键S 处于闭合状态下,若将电键S 1由位置1切换到位置2,则()A.电压表的示数变大B.电池内部消耗的功率变大C.电阻R 2两端的电压变大D.电池的效率变大解析:本题考查电路的动态分析,与一般的题目不同的是由于题目中各电阻均已知,所以可通过计算求解.设R 1=R 2=R 3=R,开关S 1在位置1时,电路的总电阻为(32R+r),当切换到2位置时,电路的总电阻为(23R+r),所以总电阻变小,总电流增大,路端电压U=E-Ir 将变小,A 项错误.电源内耗功率P=I 2r 将变大,B 项正确;当开关位于1时,R 2两端的电压为U 2=E 3R r 2+×R=E 3R r 2+,开关位于2时,R 2的电压为U ′2=E 3R r 2+×R×3123R R R R ++=RE2R 3r +,所以R 2的电压变小,C 选项错误;电源的效率为η=R R 外总=R R r+外外 =1-r R r +外,开关位于2时,R 外变小,R r r+外变大,所以电源效率比开关位于1时变小,D 项错误.答案:B2.如图(1)所示,电压表V1、V2串联接入电路中时,示数分别为6 V和4 V,当只有电压表V2接入电路中时,如图(2)所示,示数为9 V,电源的电动势为()A.9.8 VB.10 VC.10.8 VD.11.2 V解析:根据闭合电路欧姆定律,电源两端的路端电压:U=E-Ir得:10=E-24 R r,9=E-29Rr,可知C选项正确.答案:C3.用电压表检查如图所示的电路中的故障,测量U ad =5.0 V,Uab=0,Ubc=5.0 V,Ucd=0,则电路故障可能是()A.滑动变阻器R1断路B.电容器C被击穿C.电阻R2断路D.电感线圈L断路解析:判断电路故障的最常用的一种方法是使用电压表,电压表在使用时“只要电压表的正负接线柱能与电源的正负极接通,同时与电压表并联的部分电路没有短路现象发生时,电压表就会有示数”.由题意Uad =Ubc=5.0 V可知ab、cd间为通路,AC错误;若电容器C被击穿,则bc两点间电压将为零,B错误;故正确答案为D.答案:D4.如图所示,滑动变阻器的滑片P向A端滑动,则()A.电源总功率增大B.灯泡L1变亮C.灯泡L2变暗D.灯泡L3变亮解析:等效电路如图.P向A端滑动时,滑动变阻器接入电路中的电阻变小,电路总电阻R减小,即L1、L2变亮,L3变暗,总功率变大,故A、B正确.答案:AB5.如图所示,电阻R 1=20 Ω,电动机线圈电阻R 2=10 Ω.当开关S 断开时.电流表的示数为0.5 A ;当开关S 闭合后,电动机转起来,电路两端电压不变.电流表显示的电流I 或电路消耗的电功率P 应是()A.I=1.5 AB.I >1.5 AC.P=15 WD.P <15 W解析:开关S 断开时,电流表示数为0.5 A ,则U=I 1R 1=10 V;合上S 后,电动机接入电路,因电动机为非纯电阻用电器,故I 2<2UR =1 A,电路总功率P 总=UI总=U(I1+I2)<10×(1+0.5) W=15 W.则A、B均错.D项对.答案:D6.图为大型电子地磅电路图,电源电动势为E,内阻不计.不称物体时,滑片P在A端,滑动变阻器接入电路的有效电阻最大,电流较小;称重物时,在压力作用下使滑片P下滑,滑动变阻器有效电阻变小,电流变大.这样把电流对应的重力值刻在刻度盘上,就可以读出被称物体的重力值.若滑动变阻器上A、B间距离为L,最大阻值等于定值电阻阻值R,已知两弹簧的总弹力与形变量成正比,比例系数为k,则所称重物的重力G与电流的大小I的关系为()A.G=2kL-EkLIRB.G=kLC.G=EIR+kLD.G=kIL解析:由于滑片P的移动,所以接入电路的电阻随重物的增加而减小,设所称重物的重力为G时,弹簧压缩x(AP=x),则电路中的总电阻为R+L xL-R,由欧姆定律可得E=I(R+L xL-R),①由胡克定律得G=kx②由①②两式解得G=2kL-EkLR I,故选项A正确.答案:A7.在如图所示的电路中,开关S1、S2、S3、S4均闭合,C是极板水平放置的平行板电容器,板间悬浮着一油滴P.断开哪一个开关后P会向下运动()A.S1B.S2C.S3D.S4解析:四个开关均闭合时,油滴悬浮于平行板电容器的极板间,油滴所受合外力为零,说明油滴除受重力外必受电场力的作用,且大小与重力相等,方向与重力相反.若断开某个开关后,油滴向下运动,必是电场力减小,电容器极板间电压减小所致.从电路连接形式可看出,电阻R1、R2并联后与电容器C串联.故电容器C实质上是并联在电阻R3两端.因R1、R2的电阻相对于电容器而言可忽略,断开S1不会使电容器两板间的电压发生变化;断开S4,电容器两板间的电压保持不变;断开S2,因电源内阻远小于电容器的电阻,电容器两板间电压反而会升高;只有断开S3时,电容器通过R3放电,使电容器两板间的电压降低,P才会向下运动.答案:C8.如图所示的电路中,电源电动势为E,电源内阻为r,串联的固定电阻为R2,滑动变阻器的总电阻是R1,电阻大小关系为R1=R2=r,则在滑动触头a端移到b端的过程中,下列描述正确的是()A.电路的总电流先减小后增大B.电路的路端电压先增大后减小C.电源的输出功率先增大后减小D.滑动变阻器R1上消耗的功率先减小后增大解析:当滑动触头从a滑到b的过程中,R1接入电路的电阻(实际上是RaP与RbP的并联电阻)先增大后减小,所以电路中的电流I先减小后增大,路端电压先增大后减小,A、B项均正确;因为R外总大于r,由电源的输出功率P随R外变化的图象知,电源的输出功率先减小后增大,C项错误;将R2+r2视为电源内阻,则外电阻先增大后减小,且总小于电源内阻,故R1消耗的功率先增大后减小,D错误.答案:AB9.图中图线①表示某电池组的输出电压-电流关系,图线②表示其输出功率-电流关系.该电池组的内阻为_________Ω.当电池组的输出功率为120 W时,电池组的输出电压是V_________________.解析:图线①为路端电压和电流的关系,其直线的斜率即为电源的内阻,即r=5 Ω;由图线②可以看出当输出功率为120 W时其电流为4 A,由P=UI知U=P/I=30 V.答案:5 3010.如图所示,电源电动势E=4.0 V,电源内电阻r=0.50 Ω,电阻器R2=18 Ω,安培表A1的读数为0.50 A,安培表A2的读数为0.30 A,伏特表V的读数为3.0 V,求:R1、R3、R4的阻值各多大?(不计各电表内阻的影响)解析:先把题图所示电路中的安培表短路、伏特表断路,根据节点跨接法画出图甲所示的简化电路结构,再把各电表填到其对应的位置改画成图乙所示的电路图.由图甲可以看出R3和R4串联后再和R1、R2并联接在电源两端.由图乙可以看出安培表A1示数为通过R2上的电流I2和通过R3上的电流I3之和;安培表A2量的是通过R3、R4上的电流(I3=I4);伏特表量的是R3两端的电压.由欧姆定律得R3=33UI=3.00.30Ω=10 Ω,通过R2上的电流I2=0.50 A-0.30 A=0.20 A,电源的端电压U=U1=U2=I2R2=0.20×18 V=3.6 V由闭合电路的欧姆定律E=U+Ir电路的总电流I=E Ur-=4 3.60.5-A=0.80 AR1上的电流为I1=I-(I2+I3)=0.30 AR1=11UI=3.60.30Ω=12 ΩR4两端的电压U4=U-U3=3.6 V-3.0 V=0.60 VR4=44UI=0.600.30Ω=2.0 Ω解得R1、R3、R4的阻值分别为12 Ω,10 Ω和2.0 Ω.答案:12 Ω10 Ω2.0 Ω11.如图所示的电路中,电源的电动势E=3.0 V,内阻r=1.0 Ω;电阻R1=10 Ω,R2=10 Ω,R3=30 Ω,R4=35 Ω;电容器的电容C=100 μF.电容器原来不带电.求接通电键S后流过R4的总电荷量.解析:由电阻的串并联公式,得闭合电路的总电阻为 R=z 123123R R R R R R +++() +r 由欧姆定律得,通过电源的电流I=E R电源的路端电压U=E-Ir电阻R 3两端的电压U ′=32R R R + 3U 通过R 4的总电荷量就是电容器的电荷量Q=CU ′由以上各式并代入数据解得Q=2.0×10-4 C答案:2.0×10-4 C12.如图所示的电路中,两平行金属板A 、B 水平放置,两板间的距离d=40 cm.电源电动势E=24 V,内电阻r=1 Ω,电阻R=15 Ω.闭合开关S ,待电路稳定后,将一带正电的小球从B 板小孔以初速度v 0=4 m/s 竖直向上射入板间.若小球带电量为q=1×10-2 C ,质量为m=2×10-2 kg ,不考虑空气阻力.那么,滑动变阻器接入电路的阻值为多大时,小球恰能到达A 板?此时,电源的输出功率是多大?(取g=10 m/s 2)解析:(1)小球进入板间后,受重力和电场力的作用,且到A板时速度为零.设两极间电压为UAB,由动能定理得-mgd-qUAB =0-12mv2所以滑动变阻器两端电压U滑=UAB=8 V.设通过滑动变阻器的电流为I,由欧姆定律得I=E UR r-+滑=1 A滑动变阻器接入电路的电阻R滑=UI滑 =8 Ω.(2)电源的输出功率P出=I2(R+R滑)=23 W.答案:(1)8 Ω(2)23 W。
高考物理一轮复习专项训练—闭合电路的欧姆定律(含解析)
高考物理一轮复习专项训练—闭合电路的欧姆定律(含解析)1.(2022·江苏卷·2)如图所示,电路中灯泡均正常发光,阻值分别为R1=2 Ω,R2=3 Ω,R3=2 Ω,R4=4 Ω,电源电动势E=12 V,内阻不计,四个灯泡中消耗功率最大的是()A.R1B.R2C.R3D.R42.交警使用的某型号酒精测试仪如图甲所示,其工作原理如图乙所示,传感器电阻R的阻值随气体中酒精浓度的增大而减小,电源的电动势为E,内阻为r,电路中的电表均为理想电表.当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时,下列说法中正确的是()A.电压表的示数变大,电流表的示数变小B.电压表的示数变小,电流表的示数变小C.酒精气体浓度越大,电源的输出功率越大D.电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变3.在如图所示的电路中,开关S闭合后,由于电阻元件发生短路或断路故障,导致电压表和电流表的读数都增大,电压表和电流表均为理想电表,则可能出现了下列哪种故障()A.R1短路B.R2短路C.R3短路D.R1断路4.如图所示,图中的四个电表均为理想电表,当滑动变阻器的滑片P向右端移动时,下列说法中正确的是()A.电源的输出功率一定变小B.电压表V1的读数变小,电流表A1的读数变小C.电压表V2的读数变大,电流表A2的读数变小D.电压表V2的读数变小,电流表A2的读数变小5.将一电源与一电阻箱连接成闭合电路,测得电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线如图所示,由此可知()A.电源最大输出功率可能大于45 WB.电源内阻等于5 ΩC.电源电动势为45 VD.电阻箱所消耗功率P最大时,电源效率大于50%6.(2023·四川内江市第六中学月考)电源的效率定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比.直线A、B和C分别是电源a、电源b和电阻R的U-I图线.将这个电阻R分别接到a、b两电源上,那么()A .电源a 、b 电动势一样大,b 内阻较大B .R 接到电源a 上,电路中的电流较小C .R 接到电源b 上,电源的输出功率较大D .R 接到电源b 上,电源效率较高7.(2023·江苏淮安市车桥中学高三测试)如图所示电路,电源内阻为r ,两相同灯泡L 1、L 2 电阻均为R ,D 为理想二极管(具有单向导电性),电表均为理想电表.闭合S 后,一带电油滴恰好在平行板电容器中央静止不动.现把滑动变阻器滑片向上滑动,电压表V 1、V 2 示数变化量绝对值分别为ΔU 1、ΔU 2 ,电流表示数变化量绝对值为ΔI ,则下列说法中错误的是( )A .两灯泡逐渐变亮B .油滴将向下运动 C.ΔU 2ΔI=R +r D .ΔU 2>ΔU 18.硅光电池是一种太阳能电池,具有低碳环保的优点.如图所示,图线a 是该电池在某光照强度下路端电压U 和电流I 的关系图像(电池内阻不是常量),图线b 是某电阻R 的U -I 图像.在该光照强度下将它们组成闭合回路时,硅光电池的内阻为( )A .5.5 ΩB .7.0 ΩC.12.0 Ω D.12.5 Ω9.(多选)(2023·河南三门峡市外国语高级中学高三检测)如图所示电路中,电源电动势为E,内阻为r,L为小灯泡,R为滑动变阻器,V为理想电压表.现闭合开关S,将滑动变阻器R的滑动触头P从a端向b端滑动.已知小灯泡电阻和电源内阻相等,则下列说法中正确的是()A.电压表示数先变小后变大B.小灯泡L先变暗后又变亮C.电源的输出功率先变小后变大D.电源的效率先减小后增大10.(2023·河北邯郸市模拟)如图所示,电源电动势E=6 V,内阻r=1 Ω,R0=3 Ω,R1=7.5 Ω,R2=3 Ω,R3=2 Ω,电容器的电容C=2 μF.开始时开关S处于闭合状态,则下列说法正确的是()A.开关S闭合时,电容器上极板带正电B.开关S闭合时,电容器两极板间电势差是3 VC.将开关S断开,稳定后电容器极板所带的电荷量是3.6×10-6 CD.将开关S断开至电路稳定的过程中通过R0的电荷量是9.6×10-6 C11.在如图甲所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100 Ω,R2阻值未知,R3是一滑动变阻器,当其滑片P从最左端滑至最右端时,测得电源的路端电压随电源中流过的电流的变化图线如图乙所示,其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的.求:(1)电源的电动势和内阻;(2)定值电阻R2的阻值;(3)滑动变阻器的最大阻值.12.如图所示,电源电动势E=2 V,内阻r=1 Ω,电阻R0=2 Ω,滑动变阻器的阻值范围为0~10 Ω.求滑动变阻器的阻值为多大时,R上消耗的功率最大,最大值为多少?1.A 2.D 3.A 4.C 5.B 6.A7.B [滑片向上滑动,滑动变阻器接入电路的阻值减小,总电阻减小,回路中电流变大,两灯泡变亮,选项A 正确;总电流增大,故内电压增大,所以外电压减小,即V 1的示数减小,而L 1两端的电压变大,所以L 2与滑动变阻器部分的电压之和减小,所以V 2的示数及电容器板间电压变小,应放电,但二极管的单向导电性使电荷不能放出,Q 不变,则由C =Q U =εr S4πkd 和E =U d 得E =4πkQ εr S ,可知E 不变,油滴静止不动,选项B 错误;把L 1的电阻R 看作电源内阻一部分,ΔU 2就是R +r 两端电压的增加量,则ΔU 2ΔI =R +r ,选项C 正确;由闭合电路欧姆定律可得ΔU 1ΔI=r ,所以ΔU 2>ΔU 1,选项D 正确.]8.A [由闭合电路欧姆定律得U =E -Ir ,当I 1=0时,E =U 1,由图线a 与纵轴的交点读出电源的电动势为E =3.6 V ,组成闭合回路时,根据两图线交点处的状态可知,电阻的电压为U 2=2.5 V ,电流为I 2=0.2 A ,则硅光电池的内阻为r =E -U 2I 2=3.6-2.50.2Ω=5.5 Ω,故A 正确.]9.BC [由电路结构可知,滑动变阻器R 的滑动触头P 两边的电阻并联,则当P 从a 端向b 端滑动时,电路的总电阻先变大后变小,则干路电流先变小后变大,故小灯泡L 先变暗后又变亮,选项B 正确;由U =E -Ir 可知路端电压先变大后变小,即电压表的示数先变大后变小,选项A 错误;因为小灯泡电阻和电源内阻相等,电路的总电阻先变大后变小,结合电源输出功率随外电路电阻变化图像可知,当内、外电阻相等时电源输出功率最大,则电源的输出功率先变小后变大,选项C 正确;电源的效率η=IUIE ×100%=R 外R 外+r×100%=11+rR 外×100%,外电路总电阻越大,电源的效率越高,故电源的效率先增大后减小,选项D 错误.] 10.D [开关S 闭合时的等效电路图如图甲所示,电容器C 两端电压等于R 3两端电压U 3,已知电路总电阻R =(R 2+R 3)R 1R 2+R 3+R 1+r =4 Ω,由闭合电路欧姆定律可知干路电流I =ER =1.5 A ,路端电压U =E -Ir =4.5 V ,则U 3=R 3R 2+R 3U =1.8 V ,此时电容器所带电荷量Q 1=CU 3=3.6×10-6 C ,且上极板带负电,下极板带正电,故A 、B 错误.开关S 断开时的等效电路图如图乙所示,稳定后电容器C 两端电压等于R 2两端电压U 2,此时U 2=E R 2+R 3+r R 2=3 V ,电容器所带电荷量Q 2=CU 2=6×10-6 C ,且上极板带正电,下极板带负电,故通过R 0的电荷量Q =Q 1+Q 2=9.6×10-6 C ,故C 错误,D 正确.]11.(1)20 V 20 Ω (2)5 Ω (3)300 Ω解析 (1)电源的路端电压随电流的变化图线斜率的绝对值等于电源的内阻,则内阻r =⎪⎪⎪⎪ΔU ΔI =16-40.8-0.2Ω=20 Ω电源的电动势为E =U +Ir取电压U 1=16 V ,电流I 1=0.2 A , 代入解得E =20 V(2)当滑片P 滑到最右端时,R 1被短路,外电路的电阻最小,电流最大.此时电压U 2=4 V ,电流I 2=0.8 A ,则定值电阻R 2=U 2I 2=5 Ω(3)当滑片P 滑到最左端时,滑动变阻器阻值最大,外电阻最大,电流最小,此时路端电压U 1=16 V , 电流I 1=0.2 A ,外电路总电阻为R =U 1I 1=80 Ω又R =R 2+R 1R 3R 1+R 3,代入解得R 3=300 Ω.12.23 Ω 23W 解析 方法一 由公式P R =U 2R,根据闭合电路的欧姆定律,路端电压U =E ·R 0R R 0+R r +R 0R R 0+R =ER 0R rR 0+rR +RR 0,所以P R =E 2R 02R (rR 0+rR +R 0R )2,代入数据整理得P R=164R +9R +12W ,当R =23 Ω时,R 上消耗的功率最大,P R max =23W.方法二 采用等效电源法分析,把电阻R 0等效到电源的内部,即把电源和电阻R 0看作等效电源,即电动势为E ′=R 0R 0+r E 、内阻为r ′=R 0r R 0+r 的电源,当R =r ′=R 0r R 0+r 时,电源对外电路R 的输出功率最大,为P R max =E ′24r ′.把数值代入各式得E ′=R 0R 0+r E =43 V ,r ′=R 0rR 0+r =23 Ω,所以R =23 Ω,P R max =E 等24r 等=23W.。
高中物理第十二章电能能量守恒定律闭合电路的欧姆定律学案3 (1)
闭合电路的欧姆定律新 课 程 标 准学 业 质 量 目 标1。
理解闭合电路欧姆定律。
2。
会测量电源的电动势和内阻。
3.探究电源两端电压与电流的关系。
合格性考试 1.知道内电路、外电路、内电压、外电压和电动势的概念.2.理解闭合电路欧姆定律,知道电流流过电源内部和外部时的能量关系。
3。
认识电源对生产、生活的作用,坚持实事求是的观点。
选择性考试1。
会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与外电阻的关系,并能进行相关的分析和计算。
2。
经历电动势概念的产生过程,体验能量的转化和守恒在电路中的应用.3。
理解闭合电路欧姆定律的理论推导过程。
必备知识·自主学习 一、电动势市面上有形形色色的电池,它们产生电能的“本领”一样吗?如何比较不同电池发电“本领”的高低呢?提示:不一样。
通过比较电动势判断产生电能“本领”的高低. 1。
闭合电路:由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路。
用电器和导线组成外电路,电源内部是内电路。
2.非静电力的作用:在电源内部,非静电力把正电荷从负极搬运到正极,在该过程中非静电力做功,使电荷的电势能增加,将其他形式的能量转化为电势能。
3.电动势:(1)定义:在电源内部,非静电力把正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功W与被移送电荷q的比值。
(2)公式:E=(3)单位:伏特,简称:伏,符号:V。
(4)物理意义:反映电源非静电力做功本领大小的物理量。
(5)影响电动势大小的因素有:①①非静电力的性质②电源的体积③外电路结构④电源的新旧程度提醒:电动势的单位与电压的单位相同,但是两者是截然不同的两个概念。
二、闭合电路欧姆定律1.内阻:通常在电源内部也存在电阻,内电路中的电阻叫作内阻。
2.闭合电路的电势:(1)在外电路中沿电流方向电势降低(选填“升高”或“降低”)。
(2)在内电路中沿电流方向电势升高(选填“升高”或“降低”)。
3.闭合电路的能量:(1)在电源内部,因非静电力做功,将其他形式的能转化为电能,大小为:W=EIt。
2020届高三物理一轮复习闭合电路欧姆定律导学案
2020 届高三物理一轮复习导学案八、恒定电流(2)闭合电路欧姆定律【目标】1、知道电源电动势和内电阻的概念2、掌握闭合电路欧姆定律、路端电压和电路电流的变化规律3、能利用闭合电路欧姆定律分析电路。
【导入】一.电动势1.物理意义:反映不同电源把其他形式能转化为电能本领的物理量.2 •大小:等于电路中通过1C电量时电源所提供的电能的数值,也等于内外电路上电势降落之和.即____________________ 。
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电动势成正比,跟内外电路中的电阻之和成反比;公式:___________________________________2.路端电压:电路两端的电压,即电源的输出电压.即__________________【导疑】总电流I和路端电压U随外电阻R的变化规律: ___________ 由此可知:U增大(电源E和r 一定);当R= ______ (即断路时),I=0, U=E当R减小时,I增大,U减小;当R= ______ (即短路),I= ____________ 。
三、电路分析及计算(一)、动态电路的分析1. 解答思路是:局部f整体f局部;外电路f内电路f外电路。
2. 技巧:灵活应用欧姆定律和闭合电路欧姆定律,从I、U两个物理进行突破。
(二)、故障电路分析从故障现象入手,根据电压、电流、功率等的变化来分析元件的短路、断路、损坏等情况。
【导研】[例1](山西省山大附中2020届高三12月月考)| 一也 _________ 如图所示的电路中,电源内阻不能忽略,R=10 Q当开关S板到位置1时,电压表的读数为2关S板到位置2时,电压表的读数可能是(A. 2.2 V B . 1.9 VC. 1.6 V D . 1.4 V[例2]如图所示,电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接。
只合上开关S,三个灯泡都能正常工作。
如果再合上S,贝U下列表述正确的是(A. 电源输出功率减小B. L1上消耗的功率增大C•通过R上的电流增大D.通过R上的电流增大[例3](2020年北京海淀区高三上学期期末).在如图所示电路中,电源电动势为E,内阻为r,电流表A、电压表V1、V V3均为理想R1为定值电阻,R为滑动变阻器。
2019年高考物理一轮复习精品资料:专题7.3 闭合电路的欧姆定律(教学案)含解析
2019年高考物理一轮复习精品资料:专题7.3闭合电路的欧姆定律(教学案)1.理解闭合电路欧姆定律,并能进行电路的动态分析和计算.1.闭合电路欧姆定律 (1)内容闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电阻之和成反比。
(2)公式 ①I =ER +r(只适用于纯电阻电路);②E =U 外+Ir (适用于所有电路)。
2.路端电压与外电阻的关系一般情况U =IR =E R +r·R =E 1+r R,当R 增大时,U增大特殊情况(1)当外电路断路时,I =0,U =E(2)当外电路短路时,I 短=E r,U =0高频考点一 电阻的串、并联特点例1、(多选)一个T 形电路如图所示,电路中的电阻 R 1=10 Ω,R 2=120 Ω,R 3=40 Ω。
另有一测试电源,电动势为100 V ,内阻忽略不计。
则( )A.当c、d端短路时,a、b之间的等效电阻是40 ΩB.当a、b端短路时,c、d之间的等效电阻是40 ΩC.当a、b两端接通测试电源时,c、d两端的电压为80 V D.当c、d两端接通测试电源时,a、b两端的电压为80 V解析:当c、d端短路时,等效电路如图甲所示,R123=R1+R2R3R2+R3=40 Ω。
A正确,同理B错误。
当a、b两端接通测试电源时,等效电路如图乙所示,根据欧姆定律得:I=ER1+R3=10010+40A=2 A,所以U cd=IR3=80 V,故C正确,同理D错误。
答案:AC【变式探究】(多选)有一灵敏电流计,其表头内阻R g=1 000 Ω,满偏电流I g=100 μA,以下说法正确的是( )A.把它改成量程为1.5 V的电压表,应串联一个15 kΩ的电阻B.把它改成量程为1.0 A的电流表,应并联一个1 Ω的电阻C.把它改成量程为1.0 A的电流表,测量某电流时读数为0.5 A,此时流过表头的电流为50 μAD.把它改成量程为1.5 V的电压表,测量某电压时读数为1.5 V,此时流过表头的电流为100 μA答案:CD【举一反三】(多选)如图所示,A、B、C、D四个电路中,电源电动势为E,电阻为r,定值电阻为R0,当滑动变阻器R的滑片P从a向b滑动时,电压表示数将变大的电路是( )解析:显然,在电路A、B中,当滑动变阻器R的滑片P从a向b滑动时,滑动变阻器连入电路的电阻变小。
高三物理第一轮复习:闭合电路的欧姆定律知识精讲
高三物理第一轮复习:闭合电路的欧姆定律知识精讲【本讲主要内容】闭合电路的欧姆定律1. 知道电源电动势和内阻的物理意义。
2. 理解闭合电路的欧姆定律及公式,并能用来解决电路问题。
3. 理解路端电压与电流(或外电阻)的关系,并能用来分析计算电路问题。
【知识掌握】 【知识点精析】1. 电源的电动势和内电阻(1)电源的电动势E:表示电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量。
它是由电源本身的性质决定的,跟外电路的组成无关。
不同的电源,电动势不同。
电动势越大,说明它在移送同样电荷的过程中能够把更多的其他形式的能转化为电能,能够维持导体两端的持续的电压。
电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。
(2)电源的内电阻r :电源内部电路的电阻。
电流通过内电路时要产生热量,电能转化为内能。
2. 闭合电路的欧姆定律:闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比,跟闭合电路的总电阻成反比。
即rR EI +=或E =I(R +r ) E =U +Ir 等。
3. 路端电压U同外电阻R 的关系: (1)关系式:U =E -Ir (2)U =IR =Rr 1E rR ER+=+R ↑(↓)⇒rR EI +=,I↓(↑)⇒U =E -Ir ,U ↑(↓) 即路端电压随外电阻增大(减小)而增大(减小)。
外电阻R →∞电流I →0则内电压为0,外电压U=E 。
所以可以用内阻很大的电压表粗测电源的电动势。
外电阻R →0电流I=rE则内电压为E ,外电压U=0。
因电源的内阻很小,电流很大,易烧坏电源,应避免长时间发生。
4. 闭合电路的欧姆定律的U -I 图象(1)实线是通过实验所测得的数据实际得到的图线,虚线是将实线外推而得到的理论上存在的图线。
(2)图线与纵坐标的交点表示外电路断路时的路端电压,其值为E 。
(3)图线与横坐标的交点表示外电路短路时的短路电流,其值为E/r 。
(4)图线的斜率的绝对值表示内电阻。
5. 闭合电路的功率根据能量守恒有EIt=UIt+rt I 2(1)电源的总功率:电源把其它形式的能转化为电能的功率P=IE=IU+I U '(2)电源的输出功率:外电路消耗的功率P=IU=IE -r I 2 当电路为纯电阻电路时,其大小与外电路的负载电阻的大小、电源的电动势和内阻有关系,此时其表达式Rr4)r R (R E R )r R E (R I P 2222+-=+== 可见当R=r 时,电源的输出功率最大r4E P 2m =此时电源的效率%50rR RIE IU =+==η(3)电源内耗的功率:P=r I 2【解题方法指导】一. 闭合电路的计算[例1](2001年春理综)如图所示,AB 、CD 为两根平行的相同的均匀的电阻丝。
高考物理一轮复习 专项训练 物理闭合电路的欧姆定律
高考物理一轮复习 专项训练 物理闭合电路的欧姆定律一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1.如图所示的电路中,两平行金属板A 、B 水平放置,两板间的距离d =40 cm 。
电源电动势E =24 V ,内电阻r =1 Ω,电阻R =15 Ω。
闭合开关S ,待电路稳定后,将一带正电的小球从B 板小孔以初速度v 0=4 m/s 竖直向上射入两板间,小球恰能到达A 板。
若小球带电荷量为q =1×10-2 C ,质量为m =2×10-2 kg ,不考虑空气阻力,取g =10 m/s 2。
求: (1)A 、B 两板间的电压U ; (2)滑动变阻器接入电路的阻值R P ; (3)电源的输出功率P 。
【答案】(1)8V ;(2)8Ω;(3)23W 【解析】 【详解】(1)对小球从B 到A 的过程,由动能定理:2102qU mgd mv --=- 解得:U =8V(2)由欧姆定律有: E UI R r-=+ PU I R 电流为:=解得:8P R =Ω(3)根据电功率公式有:()2pP I R R =+解得:P 23W =2.如图所示,电路中电阻R 10=Ω,电源的内电阻2r =Ω,灯泡L 上标有“3V 0.25A”的字样,闭合开关S ,灯泡正常发光.求:(1)灯泡的功率; (2)电源的电动势;(3)电源的总功率;【答案】(1) 0.75W (2) 6V (3) 1.5W 【解析】 【详解】(1)由题知,灯泡正常发光,则灯泡的电压为 U=3V ,电流为 I=0.25A 所以灯泡的功率为 P=UI=0.75W (2)由闭合电路欧姆定律得:电源的电动势 E=U+I (R+r )=3+0.25×(10+2)=6V (3)电源的总功率:P=IE=0.25×6W=0.5W.3.如图所示,某一新型发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道,管道宽为d ,管道高度为h ,上、下两面是绝缘板,前后两侧M N 、是电阻可忽略的导体板,两导体板与开关S 和定值电阻R 相连。
2019-2020年高二物理 第七节闭合电路的欧姆定律(一)学案
2019-2020年高二物理第七节闭合电路的欧姆定律(一)学案E R sA BC D R【学习目标】1、了解外电路、内电路。
2、记住电源的电动势等于外电压和内电压之和。
3、理解闭合电路欧姆定律及其表达式,应用闭合电路欧姆定律熟练解决电路问题。
4、理解路端电压与电流、外电阻的关系,会用公式和图像表达,并能用来分析处理有关问题。
【教学重点难点】推导闭合电路欧姆定律,应用定律进行有关讨论;路端电压与负载的关系。
【知识链接】欧姆定律 电动势【学习过程】(一)知识回顾1、电源的作用是什么?2、电源电动势的物理意义及表达式?3、如何计算电路中电能转化为其它形式的能?电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。
只有用导线将电源、用电器连成闭合电路,电路中才有电流。
那么电路中的电流大小与哪些因素有关?电源提供的电能是如何在闭合电路中分配的呢?(二)进行新课一.闭合电路1.闭合电路的结构:用导线把电源、用电器连成闭合电路.外电路:内电路:2.闭合电路中的电流在内、外电路中电流是怎样的? 在外电路中,电流方向由 流向 ,沿电流方向电 。
在内电路中,即在电源内部,通过非静电力做功使正电荷由 移到 ,所以电流方向为 流向 。
内电路与外电路中的电流强度 。
3.闭合电路中的电势(1)路端电压是否总等于电动势?(2)路端电压是否会随外电路的改变而改变?在电源(干电池)的正负极附近存在着化学反应层,反应层中非静电力(化学作用)把正电荷从电势低处移到电势B D A CE 、r V s E 、r R 1 R 21【当堂检测】1.关于电动势,下面的说法正确的是:( )A 电源的电动势等于电源没有接入电路时,两极间的电压,所以当电源接入电路时,电动势将发生改变。
B 闭合电路时,并联在电源两端的电压表的示数就是电源的电动势C 电源的电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领的 大小的物理量D 在闭合电路中,电源的电动势等于内,外电路上电压之和。
(通用版)高考物理一轮复习第八章第47课时闭合电路的欧姆定律(重点突破课)讲义(含解析)
第47课时 闭合电路的欧姆定律(重点突破课)[考点一 闭合电路的动态分析]动态分析问题是闭合电路欧姆定律的具体应用,这类问题由于形式多样、考法灵活,考生不能统筹系统地去想问题,而导致分析不够全面而失误。
1.闭合电路的欧姆定律(1)内容:闭合电路的电流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 (只适用于纯电阻电路)。
(3)其他表达形式①电压表达式:E =U +Ir 。
②能量表达式:EI =UI +I 2r 。
2.路端电压与外电阻的关系(1)一般情况:U =E -Ir ,当外电阻R 增大时,路端电压U 增大。
U I 图像如图。
(2)特殊情况①当外电路断路时,I =0,U =E 。
②当外电路短路时,I 短=E r,U =0。
[典例] 如图所示电路,当滑动变阻器R 1的滑片向上滑动时,下列说法正确的是( )A .R 2的功率增大B .R 3两端的电压减小C .电流表的示数变大D .R 1的电流增大[解析] 当滑动变阻器R 1的滑片向上滑动时,其接入电路的电阻增大,外电路总电阻增大,则干路电流I 减小,路端电压U 增大,R 3两端的电压等于路端电压,则R 3两端的电压增大,通过R 3的电流I 3增大,通过R 2的电流I 2=I -I 3,I 减小,I 3增大,则I 2减小,故R 2的功率减小,电压U 2也减小;R 1、R 4的并联电压U 并=U -U 2,U 增大,U 2减小,则U 并增大,故通过电流表的电流I A 增大,电流表的示数变大,通过R 1的电流I 1=I 2-I A ,I 2减小,I A 增大,则I 1减小,故只有C 正确。
[答案] C[规律方法]闭合电路动态分析的三种方法1.程序法2.“串反并同”结论法 (1)所谓“串反”,即某一电阻增大时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都将减小,反之则增大。
2所谓“并同”,即某一电阻增大时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都将增大,反之则减小。
高考物理一轮复习第8章恒定电流第2讲闭合电路的欧姆定律电功与电热训练含解析
第2讲闭合电路的欧姆定律电功与电热知识巩固练习1.电源电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的能力,因此( )A.电动势是一种非静电力B.电动势越大,表明电源储存的电能越多C.电动势的大小是非静电力做功能力的反映D.电动势就是闭合电路中电源两端的电压【答案】C【解析】电动势是反映电源通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的本领的物理量.电动势越大说明这种转化本领越强,但不能说明储存的电能越多.故A、B错误,C正确.闭合电路中电源两端电压大小等于外电压大小,故D错误.2.(2021年龙岩质检)如图所示,电源内阻为r,灯L1、L2的电阻分别为R1、R2,滑动变阻器最大阻值为R0.假设灯的电阻不变.某同学合上开关后,将变阻器滑片P由a端向b端移动时,则( )A.若R2>R0,L2亮度一定先变亮后变暗B.若R2>R0,电源的输出功率一定逐渐变大C.若R2<R0,L1亮度一定先变暗后变亮D.若R2<R0,电源的效率一定逐渐变大【答案】C【解析】当R2>R0时,灯L2与滑动变阻器的左部分串联的总电阻一定大于右部分的电阻.当变阻器的滑片P由a端向b端移动时,总电阻增大,所以总电流减小,通过灯L1的电流减小,L1变暗;通过L2的电流变大,L2变亮.因不知道电源内阻与外电阻的大小关系,所以电源的输出功率无法判断,故A、B错误.当R2<R0时,灯L2与滑动变阻器的左部分串联的总电阻先大于后小于右部分的电阻,当变阻器的滑片P由a端向b端移动时,总电阻先增大后减小,所以总电流先减小后增大,所以通过灯L1的电流先减小后增大,L1先变暗后变亮,故C正确;外电阻先增大后减小,所以电源的效率先增大后减小,故D 错误.3.(2021年南通月考)如图所示的电路中,闭合开关S后,灯L1、L2都能发光.后来由于某种故障使灯L2突然变亮(未烧坏),电压表的读数增大,由此可推断,这一故障的原因可能是( )A .电阻R 1断路B .电阻R 2短路C .灯L 1两接线柱间短路D .电阻R 2断路【答案】D【解析】因为电压表的读数增大,所以路端电压增大,电源内阻上的电压减小,说明总电流减小,电路总电阻增大.若电阻R 1断路,会导致总电阻增大,总电流减小,而此时灯L 2两端电压会减小,致使灯L 2变暗,A 错误.若电阻R 2短路,灯L 2将不亮,B 错误.若灯L 1两接线柱间短路,电路的总电阻减小,总电流增大,电压表的读数减小,C 错误.若电阻R 2断路,电路的总电阻增大,总电流减小,电压表的读数增大,符合题意,而总电流减小,导致内电压和灯L 1、R 1并联部分电压减小,灯L 2两端电压增大,灯L 2变亮,D 正确.4.(2021年济宁检测)如图,E 为内阻不能忽略的电池,R 1、R 2、R 3为定值电阻,S 0、S 为开关,V 与A 分别为电压表与电流表.初始时S 0与S 均闭合,现将S 断开,则( )A .V 的读数变大,A 的读数变小B .V 的读数变大,A 的读数变大C .V 的读数变小,A 的读数变小D .V 的读数变小,A 的读数变大【答案】B【解析】S 断开,相当于电阻变大,则由闭合电路欧姆定律可得电路中总电流减小,故路端电压增大,V 的读数变大.把R 1归为内阻,内电压减小,故R 3中的电压增大,由欧姆定律可知R 3中的电流也增大,电流表示数增大,故B 正确.5.一个微型吸尘器的直流电动机的额定电压为U ,额定电流为I ,线圈电阻为R .将它接在电动势为E 、内阻为r 的直流电源的两极间,电动机恰好能正常工作.则( )A .电动机消耗的总功率为I 2R B .电动机消耗的热功率为U 2RC .电源的输出功率为EID .电源的效率为1-IrE 【答案】D 【解析】电动机不是纯电阻,电动机消耗的总功率为UI ,A 错误.电动机消耗的热功率为I 2R ,B 错误.电源的输出功率为UI ,C 错误.电源的效率为U E =E -Ir E,D 正确. 6.(多选)如图所示,直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线.曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线,曲线Ⅲ与直线Ⅰ、Ⅱ相交点的坐标分别为P (5.2,3.5)、Q (6,5).如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接,则下列说法正确的是( )A .电源1与电源2的内阻之比是3∶2B .电源1与电源2的电动势之比是1∶1C .在这两种连接状态下,小灯泡的电阻之比是1∶2D .在这两种连接状态下,小灯泡消耗的功率之比是7∶10【答案】AB【解析】根据图像可知,E 1=E 2=10 V ,r 1=54 Ω,r 2=56Ω,所以r 1∶r 2=3∶2,E 1∶E 2=1∶1,A 、B 正确;曲线Ⅲ与其他两条直线的交点坐标表示该小灯泡在这两种连接状态下的工作电压和工作电流,根据坐标值可求出此时小灯泡消耗的功率分别为P 1=18.2 W 和P 2=30 W ,小灯泡的电阻分别为R 1=3552 Ω,R 2=56Ω,故C 、D 错误. 7.(多选)(2021年信阳质检)如图所示,电源电动势为E ,内阻为r .闭合开关S ,在滑动变阻器R 的滑片缓慢地从最左端向右移动一段距离的过程中,电压表示数的变化量为ΔU ,电流表示数的变化量为ΔI .电流表的示数为I 时,电容器的带电量为Q .则在这个过程中,下列图像正确的是( )A B C D【答案】BD【解析】电压表测量滑动变阻器的电压,电流表测量干路电流,根据闭合电路欧姆定律U=E -I (R 1+r )得ΔU =ΔI (R 1+r ),解得ΔU ΔI=R 1+r 不变,故A 错误,B 正确.在滑动变阻器R 的滑片缓慢地从最左端向右移动一段距离的过程中,变阻器接入电路的电阻减小,根据闭合电路欧姆定律可知电路中总电流I 增大,电阻R 1两端电压增大.根据Q =UC =CR 1I 可知,Q -I 图像是过原点的倾斜直线.故C 错误,D 正确.综合提升练习8.(多选)如图所示的电路中,电源内阻忽略不计.闭合开关S ,电压表示数为U ,电流表示数为I .在滑动变阻器R 1的滑片P 由a 端滑到b 端的过程中( )A .U 先变大后变小B .I 先变小后变大C .U 与I 比值先变大后变小D .U 变化量与I 变化量比值等于R 3【答案】BC【解析】据题意,由于电源内阻不计,电压表的示数总是不变,故A 错误.滑片滑动过程中,电阻R 1的阻值先增大后减小,电压不变,所以电流表示数先减小后增大,故B 、C 正确.由于电压表示数没有变化,D 错误.9.(多选)如图所示的电路中,电源电动势为12 V ,内阻为2 Ω,四个电阻的阻值已在图中标出.闭合开关S ,下列说法正确的有( )A .路端电压为10 VB .电源的总功率为10 WC .a 、b 间电压的大小为5 VD .a 、b 间用导线连接后,电路的总电流为1 A【答案】AC【解析】I =E R =1 A ,所以路端电压U R =IR =10 V ,A 正确.电源的总功率P =IE =12 W ,B 错误.由串并联电路特点得a 、b 的电流均为0.5 A ,所以U a b =0.5×(15-5) V =5 V ,C 正确.a 、b 间用导线连接后,根据电路的连接可求得外电路的电阻为7.5 Ω,回路的总电阻为9.5 Ω,D 错误.10.某地要把河水抽高20 m 使之进入蓄水池.用一台电动机通过传动效率为80%的皮带带动效率为60%的离心水泵工作.工作电压为380 V ,此时输入电动机的电功率为19 kW ,电动机的内阻为0.4 Ω.已知水的密度为1×103 kg/m 3,重力加速度g 取10 m/s 2.求:(1)电动机内阻消耗的热功率;(2)将蓄水池蓄入864 m 3的水需要的时间(不计进、出水口的水流速度).【答案】(1)1×103 W (2)2×104 s【解析】(1)设电动机的电功率为P ,则P =UI .设电动机内阻r 上消耗的热功率为P r ,则P r =I 2r ,代入数据解得P r =1×103 W.(2)设蓄水总质量为M ,所用抽水时间为t .已知抽水高度为h ,容积为V ,水的密度为ρ,则M =ρV .设质量为M 的河水增加的重力势能为ΔE p ,则ΔE p =Mgh .设电动机的输出功率为P 0,则P 0=P -P r .根据能量守恒定律得P 0t ×60%×80%=ΔE p .代入数据解得t =2×104 s .。
闭合电路的欧姆定律教案- 高二上学期物理人教版(2019)必修第三册
《闭合电路的欧姆定律》教学设计教材分析:闭合电路的欧姆定律是电路知识的核心内容,该定律可以让学生在上一章的基础上更加完整深入地理解电路知识。
闭合电路欧姆定律进一步揭示了闭合电路中内外电压与电源电动势的关系,是分析电路的重要理论基础,也是能量守恒规律的应用。
在本节第一课时中,利用能量守恒的观点推导闭合电路的欧姆定律,让学生充分感受和理解闭合电路欧姆定律,也是本节内容要突破的教学难点。
本课时将通过探究使学生亲眼证实内电路符合部分电路欧姆定律,再探究在外电阻不变的情况下,内阻改变时仍有电动势与总电阻的比值恰等于电路电流的结论,使学生对闭合电路欧姆定律深信不疑,这符合学生的认知规律,也让学生体会运用实验的证据意识解决问题的研究思路。
最后让学生自行探究路端电压与外电阻的关系,得出结论。
这样处理能让学生通过合作交流参与知识形成的过程。
教学目标与核心素养:(一)物理观念1.知道电源的电动势等于内电压、外电压之和;2.理解闭合电路欧姆定律的公式,理解各物理量及公式的物理意义,并能熟练地用来解决有关的电路问题。
(二)科学思维1.通过实验数据分析培养学生的逻辑思维能力;2.培养学生分析解决问题能力,会用闭合电路欧姆定律分析实际问题。
(三)科学探究1.通过实验培养学生探究的意识与证据意识;2.培养学生对实验现象的分析能力;(四)科学态度与责任利用物理知识解决实际的生活问题和解释生活现象,培养学生的兴趣。
教学重点与难点:闭合电路欧姆定律的建立过程是本节的重点,也是本节的难点,通过自制教具巧妙设计实验来突破难点。
教学准备:多媒体教学设备自制电路示教板(两块)、干电池、化学电池、小灯泡、电阻箱、数字电压表和电流表、开关导线等教学过程:一、回顾旧知与导入新课【回顾旧知】我们先回顾上一课时的理论推导:【提出疑问】1、内电路真的满足部分电路的欧姆定律吗?2、这样的理论推导是否可靠呢?【设计思路】在物理学中,任何理论推导得到的结论均需要通过实验来佐证。
高三物理研究闭合电路的欧姆定律
结束
1、可调内阻电池简介: J2365 型可调内阻电池是专门供中学物 理教学 设计的直流电源。它是一个半封闭 式的铅蓄电池,容量约为 1 安培小时,电 动势为2伏左右,内阻较大且在5—50欧姆 之间连续可调。构造宜于测量内、外电压, 适于用来做闭合电路的欧姆定律实验。
可调内阻电池应经常保持充足电 状态,电解液面应高出极板5mm以 上。如果电池长期不用,可将电池 充足电,然后取出极板,在清水中 泡2小时,晾干后正极板用塑料袋封 好存放。负极板在松香酒精溶液中 泡1—2分钟,晾干后用塑料袋包好 存放。
2、开关S断开时,记录电压表 V1的读数,此时V1的电压值即可视 为电池的电动势E。
3、调节电池内阻一适当的值。
4、调节电阻箱R的阻值,接通 电路,将V1、V2表的读数记入表一。
5、改变电池的内阻,重复步骤4, 将数据记入表二。 6、分析、处理数据。
7、得出结论: 在实验误差范围内,各次测得的电 源内电压与外电压之和是保持不变的, 等于电源的电动势。
表一 (电动势 E=V )
电阻箱 内电路 读数R 电压U’ (Ω) (V) 外电路 U+U’ 误差 电压U (V) (%) (V)
表二 (电动势E=2.10V )
电阻箱 读数R (Ω) 100 150 200 内电路 外电路 U+U’ 误差 电压U’ 电压U (V) (%) (V) (V) 0.37 0.28 0.89 1.72 1.82 1.89 2.09 2.10 2.09 0.5 0 0.5
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3、使用方法: 1、 加电液和充电: 电池在出厂时未装电解液,在使用前必须先配置 密度为1.26—1.28g /cm3的硫酸溶液注入电解槽内, 液面应高出极板约 5mm 。用学生电源( J1202 型) 的直流输出端,按正负极分别接电池的正负极板, 不可接错。调节充电电流在 100—150mA 之间, 充电60小时以上。 2、 调节内阻: 向气室内缓慢地打气,以改变电解液液面的高低, 即可调节可调内阻电池由电池槽、电池槽盖、正负极 板、探针、气室、气嘴、气管开关、气筒等 组成。正负极板插在两端电池槽内,中间有 一条狭长的电液通道,装上气管和气筒缓慢 地推动气筒活塞,向电池内打气,以改变电 解液液面的高低,从 改变电池的内电阻。在 电池槽内靠近极板的内侧分别插有探针,利 用探针可方便地测出内电路上达到电压。
高考物理一轮复习学案:专题9 闭合电路欧姆定律应用及动态分析
努力必有收获,坚持必会胜利,加油向未来!高三复习专题9 闭合电路欧姆定律应用一、闭合电路欧姆定律应用【知识梳理】【题型1】如图,电路中电源电动势E=10V,内阻r=1Ω,小灯泡L额定电压U=8V,额定功率字迹模糊不清,电动机M线圈电阻RM=2Ω.闭合开关S后,灯泡恰好正常发光,电动机输出机械功率P=3.5W.求:(1)电源中电流I;(2)电动机线圈中电流IM;(3)小灯泡额定功率PL。
【强化练习1】如图所示,电源电动势E=6V,小灯泡L标有“3V,0.9W”,开关S接1,当滑动变阻器调到R=4Ω时,小灯泡L正常发光;现将开关S接2,小灯泡L和电动机M均正常工作,则()A.电源的内阻为10ΩB.电动机的内阻为4ΩC.电动机正常工作的电压为1.8VD.电源的效率为70%【强化练习2】如图所示,图线a是某一电源的U-I曲线,图线b是一定值电阻的U-I曲线,若将该电源与该定值电阻连成闭合电路(该电源的内阻r=2.0Ω),则下列说法正确的是()A.该定值电阻为6ΩB.该电源的电动势为20VC .将3只这种电阻并联作为外电阻,电源输出功率最大D .将2只这种电阻串联作为外电阻,电源输出功率最大二、闭合电路动态分析【题型1】在图所示电路中,电源电动势为E ,内阻为r ,电流表A 、电压表V 1、V 2、V 3均为理想电表,R 1为定值电阻,R 2为滑动变阻器。
闭合开关S ,当R 2的滑动触头P 由下端向上滑动的过程中( )A .电压表V 1、V 2的示数增大,电压表V 3的示数不变B .电流表A 示数变大,电压表V 3的示数变小C .电压表V 2示数与电流表A 示数的比值不变D .电压表V 3示数变化量的绝对值与电流表A 示数变化量的绝对值的比值不变【题型2】如图所示,当滑线变阻器的滑动触头向上端移动时( )A .电压表V 的示数增大,电流表A 的示数减小B .电流表A 和电压表V 的示数都增大C .电流表A 和电压表V 的示数都减小D .电压表V 的示数减小,电流表A 的示数增大【方法总结】【强化练习1】如图所示的电路中,E 为电源电动势,r 为电源内阻,R 1和R 3均为定值电阻,R 2为滑动变阻器。
届高考物理一轮复习学案第8章第2节电路闭合电路的欧姆定律
第2节电路闭合电路的欧姆定律一、电路的串联、并联串联并联电流I=I1=I2=…=I n I=I1+I2+…+I n 电压U=U1+U2+…+U n U=U1=U2=…=U n电阻R=R1+R2+…+R n 1R=1R1+1R2+…+1R n功率分配P1R1=P2R2=…=P nR n P1R1=P2R2=…=P n R n二、电源的电动势和内阻1.电动势(1)定义:电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。
(2)表达式:E=W q。
(3)物理意义:反映了电源把其他形式的能转化为电能的本领大小。
2.内阻:电源内部导体的电阻。
三、闭合电路的欧姆定律1.内容闭合电路的电流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(1)I=ER+r。
(只适用于纯电阻电路)(2)E=U内+U外。
(适用于任何电路)3.路端电压U与电流I的关系(1)关系式:U=E-Ir。
(适用于任何电路)(2)U-I图象①当电路断路即I=0时,纵轴的截距为电源电动势。
②当外电路电压为U=0时,横轴的截距为短路电流。
③图线的斜率的绝对值为电源的内阻。
1.思考辨析(正确的画“√”,错误的画“×”)(1)电路中某电阻的阻值最大,该电阻的功率不一定最大。
(√)(2)电动势就是电源两极间的电压。
(×)(3)闭合电路中外电阻越大,路端电压越大。
(√)(4)在闭合电路中,外电阻越大,电源的输出功率越大。
(×) (5)电源的输出功率越大,电源的效率越高。
(×)2.(人教版选修3-1P 63T 1改编)一个电源接8 Ω电阻时,通过电源的电流为0.15 A ,接13 Ω电阻时,通过电源的电流为0.10 A ,则电源的电动势和内阻分别为( )A .2 V 1.5 ΩB .1.5 V 2 ΩC .2 V 2 ΩD .1.5 V 1.5 Ω [答案] B3.(人教版选修3-1P 52T 2改编)(多选)如图画出了用电压表、电流表测量导体电阻的两种电路图。
2019版物理大一轮优选讲义:第23讲电路闭合电路的欧姆定律 含答案
第23讲 电路 闭合电路的欧姆定律1.串、并联电路的特点(1)特点对比(2)几个常用的推论①串联电路的总电阻__大于__其中任一部分电路的总电阻.②并联电路的总电阻__小于__其中任一支路的总电阻,且小于其中最小的电阻.③无论电阻怎样连接,每一段电路的总的消耗电功率P总是等于各个电阻消耗电功率之和.④无论电路是串联还是并联,电路中任意一个电阻变大时,电路的总电阻变大.2.电源的电动势和内阻(1)电动势①电动势的计算:非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值,E=错误!;②电动势的物理含义:电动势表示电源__把其他形式的能转化成电势能__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.(2)内阻:电源内部导体的电阻.3.闭合电路的欧姆定律(1)闭合电路欧姆定律①内容:闭合电路里的电流跟电源的电动势成__正比__,跟内、外电阻之和成__反比__;②公式:I=错误!(只适用于纯电阻电路);③其他表达形式a.电势降落表达式:E=U外+U内或E=U外+__Ir__;b.能量表达式:EI=UI+I2r。
(2)路端电压与外电阻的关系①一般情况:U=IR=错误!R=错误!,当R增大时,U__增大__;②特殊情况:a.当外电路断路时,I=0,U=__E__;b.当外电路短路时,I短=__错误!__,U=0。
1.判断正误(1)电动势为矢量,其方向由电源负极指向正极.(×)(2)电源的重要参数是电动势和内阻.电动势由电源中非静电力的特性决定,与电源的体积无关,与外电路无关.(√)(3)闭合电路中电流越大,路端电压越大.(×)(4)在闭合电路中,外电阻越大,电源的输出功率越大.(×)(5)电路中某电阻大,该电阻的功率不一定大.(√)(6)电源的输出功率越大,电源的效率越高.(×)2.(多选)一个T形电路如图所示,电路中的电阻R1=10 Ω,R2=120 Ω,R3=40 Ω.另有一测试电源,电动势为100 V,内阻忽略不计.则(AC)A .当cd 端短路时,a 、b 之间的等效电阻是40 ΩB .当ab 端短路时,c 、d 之间的等效电阻是40 ΩC .当ab 两端接通测试电源时,cd 两端的电压为80 VD .当cd 两端接通测试电源时,ab 两端的电压为80 V3.2013年12月2日,我国嫦娥三号探月卫星在西昌卫星发射中心发射.嫦娥三号卫星的太阳能电池依靠光伏效应设计,可将太阳能转化为电能并储存起来.已知太阳能电池板的开路电压为800 mV ,短路电流为40 mA .现将该电池板与一阻值为20 Ω的电阻器连成一闭合电路,下列说法不正确的是( C )A .电池板的电动势为800 mVB .电池板的内电阻为20 ΩC .闭合电路的路端电压为800 mVD .闭合电路的路端电压为400 mV一 闭合电路的功率及效率问题任意电路P =EI =P +P纯电阻电路P出=I2R=E2RR+r2任意电路η=×100%=由P出①当R=r时,电源的输出功率最大为P m=错误!;②当R〉r时,随着R的增大输出功率越来越小;③当R<r时,随着R的增大输出功率越来越大;④当P出〈P m时,每个输出功率对应两个外电阻R1和R2,且R1R2=r2。
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2019-2020年高三物理第一轮复习闭合电路的欧姆定律探究学
案
执笔人:禹城一中 隋秀刚 马洪森
【学习目标】
1、 理解闭合电路欧姆定律及其表达式并能熟练地用来解决有关的电路问题
2、 理解路端电压与负载的关系
【自主学习】
一、闭合电路欧姆定律
1、 电动势E 、外电压U 外与内电压U 内三者之间的关系________________ ○
1、电动势等于电源___________时两极间的电压 ○
2、用电压表接在电源两极间测得的电压U 外___E 2、 闭合电路欧姆定律 ○
1、内容___________ ○
2、表达式 ○
3常用变形式U 外=E-Ir 二、路端电压与负载的关系 1、 路端电压与外电阻的关系 ○
1根据U=E-Ir 、I=r
R E
可知:当R_____时,U 增大,当R_____时,U 减小 ○
2当外电路断开时,R=∞,I=_____,U=_____ 当外电路短路时,R=0,I=_____,U=_____ 2、 路端电压与电流的关系图像
由U=E-Ir 可知,U-I 图像是一条向下倾斜的直线如图 说出:
○
1图线与纵轴截距的意义_____________________ ○
2图线与横轴截距的意义_____________________ ○
3图像斜率的意义___________________________ ○
4与部分电路欧姆定律U —I 曲线的区别________ _________________________________________
【典型例题】
例1、在图1中R 1=14Ω,R 2=9Ω.当开关处于位置1时,电流表读数I1=0.2A;当开关处于位置2时,电流表读数I 2=0.3A.求电源的电动势E 和内电阻r 。
图1
例2、如图2所示,当滑动变阻器R 3的滑片C 向B 方向移动时,电路中各电表示数如何变化?(电表内阻对电路的影响不计)
例3、如图3所示的电路中,店员电动势为6V ,当开关S 接通后,灯泡L 1和灯泡L 2都不亮,用电压表测得各部分电压是Uab=6V,Uad=0,Ucd=6V,由此可断定()
A 、 L 1和L 2的灯丝都烧断了
B 、 L 1的灯丝都烧断了
C 、 L 2的灯丝都烧断了
D 、 变阻器R 断路
[例4] 四节干电池,每节电动势为1.5V ,内阻为0.5Ω,用这四节干电池组成串联电池组对电阻R=18Ω的用电器供电,试计算: (1)用电器上得到的电压和电功率;
(2)电池组的内电压和在内电阻上损失的热功率.
【针对训练】
1、 如图4所示的电路中,当变阻器R 3的滑动
触头P 向b 端移动时()
A 、 电压表示数变大,电流表示数变小
B 、 电压表示数变小,电流表示数变大
C 、 电压表示数变大,电流表示数变大
D 、 电压表示数变小,电流表示数变小
图2
1
图3
图4
2、 如图5是某电源的路端电压U 随干路电流I 的变化图
像,有图像可知,该电源的电动势_____V,内阻为____。
3、 以太阳能电池板,测得他的开路电压为800mV, 短路电流40mA.如将该电池板与一阻值为20Ω 的电阻器连成一闭合电路,则它的路端电压是() A 、0.10V B 、0.20V C 、0.30V D 、0.40V
4、某学生在研究串联电路的电压时,接成如图6所示电路,接通K 后,他将高内阻的电压表并联在A 、C 两点间时,电压表读数为U,当并联在A 、B 两点间时,电压表读数也为U,当并联在A 、B 两点间时,电压表读数为零,则出现此种情况的原因是(R 1,R 2阻值相差不大)
A 、A
B 段断路 B 、B
C 段断路 C 、AB 段短路
D 、BC 段短路
【能力训练】
1、一个电源接8Ω电阻时,通过电源的电流为0.15A ,接13Ω电阻时,通过电源的电流为0.10V ,求电源的电动势和内阻。
2、电源的电动势为4.5V ,为电阻为4.0Ω时,路端电压为4.0 V 。
如果在外电路并联一个6.0Ω的电阻,路端电压是多大?如果6.0Ω的电阻串联在外电路中,路端电压又是多大?
3、现有电动势1.5V ,内阻1.0Ω的电池多节,准备用一定数量的这种电池串联起来对一个“6.0 V,0.6Ω”的用电器供电,以保证用电器在额定状态下工作。
问:最少要用几节这种电池?电路中还需要一个定值电阻做分压用,请计算这个电阻的规格。
4、关于电源的电动势,下面叙述正确的是( )
A 、电源的电动势就是接在电源两极间的电压表测得的电压
图6
B 、同一电源接入不同电路,电动势就会发生变化
C 、电源的电动势时表示电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量
D 、在闭合电路中,党外电阻变大时,路端电压变大,电源的电动势也变大 5、如图7所示的电路中,电源的电动势
E 和内电阻r 恒定不变,电灯L 恰能正常发光,如果变阻器的滑片向b 端滑动,则( ) A 、电灯L 更亮,安培表的示数减小 B 、电灯L 更亮,安培表的示数减大 C 、电灯L 更暗,安培表的示数减小 D 、电灯L 更暗,安培表的示数减大
6、如图8所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的图像,则下属说法中不正确的示( )
A 、电动势E 1=E 2,发生短路时的电流I 1>I 2
B 、电动势E 1=E 2,内阻r 1>r 2
C 、电动势E 1=E 2,内阻r 1>r 2
D 、当电源的工作电流变化相同时,电源2的路端电压变化较大
7、一个电源分别接上8Ω和2Ω的电阻时,两电阻消耗的电功率相等,则电源的内阻为( )
A 、1Ω
B 、2Ω
C 、4Ω
D 、8Ω 8、在如图9所示的电路中,电源电动势E=3.0V ,内电阻r=1.0Ω;电阻R 1=10Ω,R 2=10Ω,R 3=35Ω,电容器的电容C=100uF ,电容器原来不带电。
求接通电键K 后流过R 4的总电荷量。
图7
图9
9、如图10所示电路中,R 1=R 2=R 3,S 断开时,伏特表示数为16V ,S 闭合时,示数为10V ,若伏特表可视为理想的,求: (1)、电源电动势的内阻各位多大?
(2)、闭合S 前R 1消耗的功率分别多大?
(3)、如箭电源改为图乙所示电路,其他
条件不变,则断开和闭合S 时伏特表的示数分别为多大?
10、如图11所示,电灯L 标有“4V,1W ”,滑动变阻器总电阻为50Ω。
当滑片滑至某位置时,L 恰好正常发光,此时电流表的示数为0.45A 。
由于外电路发生故障,电灯L 突然熄灭,此时电流表的示数变为0.5A ,电压表的示数为10V 。
若导线完好,电路中各出接触良好。
试问:
(1)、发生故障的是短路还是断路,发生在何处? (2)、发生故障前,滑动变阻器接入电路的阻值为多大?
(3)、电源的电动势和内阻为多大?
【学后反思】
__________________________________________________________________________________________________________________。
图10
图11
[参考答案]
典型例题
例1、E=3V r=1Ω
例2、V增大 V1减小 V2增大 A1减小 A2增大 A3减小
例3、C
例4、(1)U=5.4V,P=1.62W
(2)Ur=0.6V,Pr=0.18W
针对训练
1、B
2、 E=3V r=(1/3)Ω
3、 D
4、A D
能力训练
1、E=1.5V r=2Ω
2、U1=3.84V U2=4V
3、5节 R=14Ω 4.C 5.A 6.B 7.C
8.Q=2.0×10-4C
9.(1) E=20V r=5Ω (2) P1=6.4W P2=2.5W
(3) U断=8V U闭=5V
10.(1)断路 L处 (2) 20Ω (3)12.5V 5Ω。