高三物理复习学案：闭合电路欧姆定律.doc

高三物理复习资料 第十五章 恒定电流专题二 闭合电路欧姆定律【知识要点】一、电动势1电源：把其它形式的能转化为电能的装置。 电源的作用：保持两极间有一定电压，供给电路电能。2电动势：电源的属性，描述电源把其它形式能转化为电能本领的物理量。在数值上就等于电源没有接入外电路时两极间电压。用符号E表示。单位：伏特，V（1）电动势由电源自身决定，与外电路无关 不同类型的电源电动势不同，同种类型不同型号电源电动势相同。（2）实验：如图所示电路。 过程：断开电键，伏特表读数U，闭合电键，改变滑线变阻器阻值，R减小，对应伏特表读数，U1、U2、U3，U为电源电动势，U大于U1、U2、U3，且U1U2U3分析产生原因：电源内电阻存在，且内阻r不变，大小由电源自身特点决定。随着R变小，电路电流增大，电源内部电势降落增加，外电路电势降落降低。（3）电源的电动势等于内、外电路上的电压之和： E=U+UU为外电路电压又称路端电压，U为电源内电路电压二、闭合电路欧姆定律1闭合电路欧姆定律 E=U+U，I=或E=IR+Ir，都称为闭合电路欧姆定律。式中：E：电源电动势，r为内阻，R为外电路总电阻，I为电路总电流强度。应注意：E=U+U和E=IR+Ir，两式表示电源使电势升高等于内外电路上的电势降落总和，E理解为电源消耗其它形式能使电荷电势升高。IR、Ir理解为在内外电路上电势降落。（也称为电压降）2讨论路端电压，电路总电流随外电路电阻变化而变化的规律U=I1RU内=I1rUr=0I1OEI根据：E=U+U、U=Ir、I=，E、r不变RI，U、U，当R时，I=0、U=E、U=0（也称为断路时）RI，U、U，当R=0时，I=（短路电流强度）U=0、U=E3在闭合电路中的能量转化关系从功率角度讨论能量转化更有实际价值：EI=UI+I2r电源消耗功率（有时也称为电路消耗总功率）：P总=EI外电路消耗功率（有时也称为电源输出功率）：P出=UI内电路消耗功率（一定是发热功率）：P内=I2r4电源输出功率随外电路电阻变化关系P出=UI=R=R，其中E、r为定值，R为自变量，P出为因变量。讨论该函数极值可知，R=r时，输出功率有极大值：P出= ，电源输出功率与外阻关系图象如图所示，Rr时，随R增大输出功率增大，R=r输出功率最大，Rr时，随R增大，输出功率减小。【典型例题】例1关于电源和直流电路的性质，下列说法正确的是（ D ） A电流总是由高电势流向低电势 B电源短路时，电路电流为无穷大，路端电压为零 C外电路断路时，路端电压为最大，外电阻为零 D外电路总电阻值增大时，路端电压也增大例2如图为两个不同闭合电路中两个不同电源的IU图象，则下述说法正确的是（ACD ）A电动势E1=E2，发生短路时的电流强度I1I2 B电动势E1=E2，内阻r1r2 C电动势E1=E2，内阻r1r2 D当两个电源工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化较大例3在图示电路中，当滑动变阻器滑动键P向下移动时，则（D ） AA灯变亮、B灯变亮、C灯变亮 BA灯变亮、B灯变亮、C灯变暗 CA灯变亮、B灯变暗、C灯变暗 DA灯变亮、B灯变暗、C灯变亮例4如图所示电路中，若已知R1=8欧，R2=10欧，当电键接到1，电流表的示数为2A,当电键接到2，电流表的示数可能为（C ） A1.3A B.1.6A C1.9 A D2.2A例5在图示的电路中，若R1=4，R3=6，电池内阻r=0.6，则电源产生总功率为40W，而输出功率为37.6W，求电源电动势和电阻R2解：根据题目给出条件可知：电源内电路发热功率I2r=4037.6=2.4W 电路电流强度I=2A 电源产生总功率：I=40 =20V 外电路总电阻： R= 根据闭合电路欧姆定律=IR+Ir=2（2.4+R2）+20.6=20，解得 R2=7使用内、外电路消耗电功率和电源产生总功率的关系是解答本题的关键，死记硬背是不能灵活使用这些规律的，必须深刻理解。例6如图所示电路，电源的内阻r=0.4，电阻R1=R2=R3=4，开关S合上时，电流表A的示数为1.5A，电压表V的示数为2V，求开关S断开后电压表V的示数。（电压表和电流表内阻的影响不计） 给出几分钟思考的时间，再请一位同学说一下自己的思路。在学生回答的基础上归纳： 要求的是S断开后电压表的示数，即测的是R2两端电压，从题目给的已知量来看要求U2，必须知道E，R4； S闭合时，电压表测的是R2两端电压U2，电流表测的是过电阻R1和R3的电流，根据电阻的串、并联情况可以解出R4及E； 利用闭合电路欧姆定律，解出。 解答：闭合时： U3I3R314=4（V） U4=U3-U2=4-2=2（V） I4=I1I2=1（A） E=U3（I3I4）r=4（11）0.4=4.8（V） S断开时： 小结：做这一类型的题目，我们可以按以下的步骤： 简化电路，由所求入手（缺什么，找什么），根据规律求解。例7电源由6个电动势E0=1.5V，内电阻r0=0.1的电池串联而成，R1=4.4，R2=6，R2的额定功率为3.84W，变阻器R3开始放在阻值12处，求：（1）通过电阻R2的电流和此时电源的输出功率；（2）若要使R2消耗的实际功率不超过它的额定功率，R3的阻值应取什么范围？ 分析：此题中电阻的关系很清楚。（请同学做出第一问） 解答：（1）E=61.5=9（V） r=60.1=0.6（） P出=IE-I2r=I2R=128.4=8.4（W） 提问：第2问不超过额定功率如何理解？ 归纳： 有一个特定的R3阻值，可以使R2此时所消耗的功率正好为额定功率，达到额定功率也就意味着电流、电压也均达到额定值。 根据电路的情况可分析出，如果R3超出特定值，那么R2、R3并联部分所占的电压就会提高，会使R2实际功率超过额定值，反之，则符合题意。 如何解出该特定值，应从给定的R2的额定功率求出。 设R2消耗为额定功率时，R3实用阻值为x 故 R3应小于等于120。 小结：该题要求同学对额定功率的概念要理解，要会正确使用动态变化中的定性分析。 例8电源的电动势=12V，内阻r=0.5，R1=2,R2=3,滑动变阻器的全值电阻R3=5，电路如图所示。（1）当滑片C滑至何处时，干路中电流最小？最小电流是多少？（2）当滑片C滑至何处时，电压表读数为零？此时干路电流多大？R1R2O例9.如图所示为一种测定风作用力的仪器的原理图。P为金属球，悬挂在一细长金属丝下面，O是悬挂点，R0是保护电阻，CD是水平放置的光滑电阻丝，与细金属丝始终保持良好接触，无风时细金属丝与电阻丝在C点接触，此时电路中电流为I0，有风时细金属丝将偏转一角度，角与风力大小有关。已知风力方向水平向左，OC=h,CD=L,球质量为m，电阻丝单位长度的阻值为K、电源内阻和金属丝电阻均不计，金属丝偏转角时，电流表的示数为I此时风力大小为，试写出：（）风力大小与的关系式；（）风力大小与电流表示数I的关系式 【跟踪训练】PBRA1如图，A、B两灯电阻相同，当滑动变阻器的滑动端P向下滑动时（ CD ）A、通过电源的电流减小B、电阻R中的电流减小C、电灯A将变暗一些D、电灯B将变暗一些2如图电路中，电阻R1=10，R2=8，电源内阻r0当S接R1时，电压表示数为2V，当S接R2时，电压表示数可能为 ( B )A2.2V B1.9VC1.6V D1.3VR1R2r3、如图所示的电路中，电源电动势为12V，内电阻为1，R1=1，R2=6，电动机线圈电阻为0.5，若开关闭合后通过电源的电流为3A，则R1上消耗的电功率为_W，电动机消耗电功率为_W (9W,12W)AB04、如图所示，直线A和B分别为电源a、b的路端电压和电流的关系图像，设两个电源的内阻分别为ra和rb，若将一定值电阻R0分别接到a、b两电源上，通过R0的电流分别为Ia、Ib，则（ B ）A、ra=rb,Ia=Ib B、rarb,IaIbC、rarb,Ia=Ib D、rarb,IaIb5如图所示，=10V，R1=4W，R2=6W，C=30F，电池内阻可忽略。（1）闭合开关K，求稳定后通过R1的电流；（2）然后将开关K断开，求这以后流过R1的总电量。（1）1.0A （2）Q=1.2104CR1R2R36如图所示的电路中，R1=3.5,R2=6,R3=3，电压表为理想电表，当开关S断开时，电压表示数为5.7V；当开关S闭合时，电压表示数为3.5V，求电源的电动势和内电阻7如图所示电路中，电源电动势=18V，内阻r=1，外电路中电阻R2=5，R3=6，平行板间距d=2cm，当滑动变阻器的滑动头P位于中点时，电流表的示数为2A，平行板间静止悬浮着一个电量q=810-7C带负电的微粒试求（1）滑动变组器R1的总阻值；（2）微粒的质量；（3）上、下调节滑动头P时微粒的最大加速度(1)12；(2)410-5kg；(3)上移时，1m/s2；下移时，5m/s2附第4、5、6题详解AB04、如图所示，直线A和B分别为电源a、b的路端电压和电流的关系图像，设两个电源的内阻分别为ra和rb，若将一定值电阻R0分别接到a、b两电源上，通过R0的电流分别为Ia、Ib，则（ B ）A、ra=rb,Ia=Ib B、rarb,IaIbC、rarb,Ia=Ib D、rarb,IaIb解：由图知：EaEb；rarb(看倾角)；=I短（短路电流相等）则接定值电阻R0时，I=，由EaEb知：IaIb5如图所示，=10V，R1=4W，R2=6W，C=30F，电池内阻可忽略。（1）闭合开关K，求稳定后通过R1的电流；（2）然后将开关K断开，求这