2011高三物理一轮复习第七章恒定电流第2讲电动势闭合电路解读

• 2．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 如下图所示．求：
• (1)被测电池组的内阻r； • (2)电动势E.
• 【答案】 (1)5 Ω (2)30 V
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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 ( )
• 2．非静电力是指除静电力以外的能对电 荷流动起作用的力． • (1)在电源外部的电路里，自由电荷在静 电力作用下移动，静电力做正功，正电荷 从正极流向负极，电能转化为其他形式的 能． • (2)在电源内部的电路里，自由电荷在非 静电力作用下移动，非静电力做正功，把 正电荷从负极移送到正极，其他形式的能 转化为电能．
• B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＝ ，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BC正确． • 【答案】 BC
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下图甲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 ________．如图乙所示，将这个电灯与 20 Ω的定值电阻R串联，接在电动势为8 V的电源上，则电灯的实际功率为 ________W．(不计电流表内阻和电源的 内阻)．
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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
• 【答案】 A
• 电路的动态分析方法 • (1)程序法 • 基本思路：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
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(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．
• 2－1：如图所示的电路中， 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( )
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(1)讨论定值电阻消耗的功率时， 一般直接利用公式P＝I2R或P＝ 进行求 极值． • (2)讨论可变电阻消耗的最大功率时可用 等效电源法，将其他串联电路的电阻R0与 电源的内阻r之和看做新的电源内阻，再 利用外电阻等于内电阻时，电源输出功率 最大进行分析．如下表
• 4－1：如图所示，R1为定值电阻，R2为 可变电阻．E为电源电动势，r为电源内阻， 下列说法正确的是( ) • A．当R2＝R1＋r时，R2上获得最大功率 • B．当R2＝R1＋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
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把一个“10 V,2.0 W”的用电器A(纯 电阻)接到某一电动势和内阻都不变的电 源上，用电器A实际消耗的功率是2.0 W．若换上另一个“10 V,5.0 W ”的用电 器B(纯电阻)接到这一电源上，用电器B实 际消耗的功率有没有可能反而小于2.0 W？ (设电阻不随温度改变)
• 【解析】 电源的输出功率随外电路阻值 的变化而变化，如下式所示：
负极
• 闭合电路欧姆定律 反比 • 正比 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 ，跟内、外电路的电阻之和成 ．
• 2．路端电压与外电阻的关系
增大
• (1)一般情况：根据U＝IR＝ 知，当R增大时，U ．
可
• (2)特殊情况
• 3．路端电压跟电流的关系 • (1)关系式：U＝
• 3－1：(2010年天星金考热点专题卷)下图 甲为某一小灯泡的U－I图线，现将两个这 样的小灯泡并联后再与一个4 Ω的定值电 阻R串联，接在内阻为1 Ω、电动势为5 V 的电源两端，如图乙所示．则 ( )
• A．通过每盏小灯泡的电流强度为0.2 A， 此时每盏小灯泡的电功率为0.6 W • B．通过每盏小灯泡的电流强度为0.3 A， 此时每盏小灯泡的电功率为0.6 W • C．通过每盏小灯泡的电流强度为0.2 A， 此时每盏小灯泡的电功率为0.26 W • D．通过每盏小灯泡的电流强度为0.3 A， 此时每盏小灯泡的电功率为0.4 W
• 二、电源的输出功率与外电路电阻的关系 • 1．若外电路是纯电阻电路，则电源的输 出功率
• 由上式可以看出：
• (1)当R＝r(内、外电阻相等)时，电源的输 出功率最大
• (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 可能的外电路R1和R2，有R1·R2＝r2. • (5)P出与R的关系如图所示．
第2讲
电动势
闭合电路的欧姆定律
•
电动势
非静电力
• 1．电源：通过 做功把其他 形式的能转化为电势能的装置．
• 2．电动势：
• (1)定义：非静电力在电源内把正电荷从 正极 被移送的电荷量 移送到 所做的功跟 的比值．
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负极指向正极 (2)公式： . (3)方向：在电源内部由 ． 电源 (4)大小 ①等于外电路断开时 两极间的电 负极移到正极 题组演练 压． • ②等于非静电力把1 C的正电荷从电源内部
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A．断开开关S B．让滑片P向a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；
•
―→变化支路．
• (2)极端法：即因变阻器滑动引起电路变 化的问题，可将变阻器的滑动端分别滑至 两个极端去讨论．
• 1－1：在如图所示的 电路中，R1、R2、 R3和R4皆为定值电阻， R5为可变电阻，电源 的电动势为E、内阻 为r.设电流表○A 的 读数为I，电压表○V 的读数为U，当R5的 滑动触点向图中的a 端移动时 ( )
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A．I变大，U变小 B．I变大，U变大 C．I变小，U变大 D．I变小，U变小 【解析】 当R5的触头向a移动时，电阻 变小，总电阻减小，所以总电流变大．则 内阻r及电阻R3上的电压降增大，电压表 示数U＝E－(U3＋U内)变小，R1两端的电 压变大，所以电流表所在支路中的电压就 减小，而支路的电阻不变，所以电流减 少．
• 从上式可以大致画出电源的输出功率与外 电路电阻的图象，如图所示．对RA与r的 关系进行讨论，应用图象便可求解．
• 得RA＝50 Ω，RB＝ 20 Ω • 所以RA>RB • 当用电器A接入电路 时，如果RA<r，由P －R图象可知， PB<PA；如果 RA>RB>r，则PB>PA. 因此，用电器B实际 消耗的功率可大于 2.0 W，也可以小于 2.0 W.
• 3．电动势与电压的区别与联系 • (1)电源电动势是表征电源特性的物理量， 只与电源有关，与外电路的状况无关；电 路中任意两点之间的电压与电源的电动势 和电路参数有关． • (2)电动势的大小反映了电源把其他形式 的能转化为电能的本领，即非静电力移送 单位正电荷从电源负极至正极所做的功； 电压的大小表示电场力在电场中两点之间 移动单位正电荷做的功，是把电能转化为 其他形式的能． • (3)两者之间的联系：电路闭合时，E＝U
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【解析】 根据闭合电路欧姆定律： E＝IR＋UL 得到：8＝UL＋20I 在甲图中画出此方程的图象如图 由图象得出：该图象与原图的交点为此电 路对应的电流和电压值，故此电路中小灯 泡两端电压为U＝2 V，电流I＝0.3 A，所 以功率P＝UI＝0.6 W.
• 【答案】 随电压的增大，灯变亮，灯丝 温度升高，电阻率变大，电阻变大 0.6 W • 由小灯泡的U－I图线可知小灯泡 的电阻随电流的增大而增大，不能把小灯 泡的电阻看做常数．通过电路和图象考查 对小灯泡的U－I图线和直流电路的理解、 分析及相关计算．
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如图所示电路中，电源 电动势E＝9 V，内阻r＝2 Ω，定值电阻R1＝6 Ω，R2 ＝10 Ω，R3＝6 Ω，电容 器的电容C＝10 μF. • (1)保持开关S1、S2闭合， 求电容器C的带电荷量； • (2)保持开关S1闭合，将开 关S2断开，求断开开关S2
• 【解析】 (1)保持开关S1、S2闭合，则 电容器上的电压 • 电容器带电荷量Q＝CUC＝10×10－6×3 C＝3×10－5 C. • (2)保持开关S1闭合，将开关S2断开后， 电路稳定时电容器上的电压等于电源电动 势，此时电容器上的电荷量 • Q′＝CE＝10×10－6×9 C＝9×10－5 C • 而流过R2的电荷量等于电容器 C 上电荷量 － 5 － 5 【答案】 (1)3×10 C (2)6×10 C 的增加量
• 【解析】 若通过每盏小灯泡的电流强度 为0.2 A，则电源输出电流为I＝0.4 A，由 闭合电路欧姆定律计算得此时小灯泡两端 电压为U＝E－I(R＋r)＝3 V．由图甲可知 小灯泡的电流强度为0.2 A时小灯泡两端 电压仅为1.3 V，显然通过每盏小灯泡的 电流强度不可能为0.2 A，A、C错误；若 通过每盏小灯泡的电流强度为0.3 A，由 图甲可知小灯泡的电流强度为0.3 A时小 灯泡两端电压为2.0 V，电阻R和内阻r上 的电压为3.0 V，此时每盏小灯泡的电功 率为P＝UI＝0.6 W，B正确、D错误．
• 【解析】 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E、内阻为(R1＋r)的 电源(等效电源)连成的闭合电路如图所示， R2的电功率是等效电源的输出功率，显然 当R2＝R1＋r时，R2获得的电功率最大， 选项A正确．在讨论R1的电功率时，由I＝ 及P1＝I2R1可知，
E－Ir
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• (2)用图象表示如图所示． • 4．闭合电路的几个功率
• (1ห้องสมุดไป่ตู้电源的总功率
• P总＝EI＝U外I＋U内I＝P出＋P内．
• 若外电路是纯电阻电路，则有P总＝题组演练 I2(R＋
r)＝.
• 一、电源、电动势的理解 • 1．电源是把其他形式的能转化为电能的 装置，如干电池是把化学能转化为电能， 太阳能电池是把光能转化为电能，手摇发 电机是把机械能转化为电能．
• 1．下列关于电源的说法，正确的是 ( ) • A．电源向外提供的电能越多，表示电动 势越大 • B．电动势就是电源两端的电压 • C．电源的电动势与外电路有关，外电路 电阻越大，电动势就越大 • D．电动势越大的电源，将其他形式的能 转化为电能的本领越大
• 【解析】 电源向外提供的电能除与电动 势有关之外，还与输出的电流、通电时间 有关，故A错误；只有当外电路断路时， 电动势才等于电源两端的电压，故B错误； 电源的电动势由电源自身的性质决定，与 有无外电路无关，故选项C错误；电动势 是反映电源把其他形式能转化为电能本领 的物理量，故选项D正确． • 【答案】 D
• R2＝0时，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． • 【答案】 AC
• 1．如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 0.05 Ω，电流表和电压表均为理想电 表．只接通S1时，电流表示数为10 A，电 压表示数为12 V，再接通S2，电动机工作 时，电流表示数变为8 A，则此时通过电 动机的电流是 ( )