(课堂设计)2014-2015高中物理 第4章 探究闭合电路欧姆定律章末整合课件 沪科版选修3-1

1、章章 末末 整整 合合闭闭合合电电路路欧欧姆姆定定律律闭合电路闭合电路多用电表多用电表测量电源的电动势测量电源的电动势E和内阻和内阻r闭闭合合电电路路闭闭合合电电路路电路消耗的电能全部转化为电热（内能）的电路电路消耗的电能全部转化为电热（内能）的电路为纯电阻电路，对纯电阻电路有：为纯电阻电路，对纯电阻电路有：P电电=P热热=UI=I2R=U2/R.电路消耗的电能并不完全转化为内能电路消耗的电能并不完全转化为内能,还有一部分还有一部分转化为其他形式的能转化为其他形式的能(如机械能、化学能等如机械能、化学能等)，这种电路，这种电路叫非纯电阻电路叫非纯电阻电路.如其中有电动机、电解槽的电路等如其中有

2、电动机、电解槽的电路等.对对非纯电阻电路有非纯电阻电路有:P电电=UII2R,此时此时IIR,决不能决不能乱套用公式乱套用公式.计算电功率只能用计算电功率只能用P电电=UI,计算热功率只能计算热功率只能用用P热热=I2R.纯电阻电路与非纯电阻电路纯电阻电路与非纯电阻电路【例例1】某同学对录音机中的小某同学对录音机中的小电动机用图电动机用图41所示电路进行实验研所示电路进行实验研究闭合开关，移动滑动变阻器的滑究闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为片，当电压表的示数为0.40 V时，电时，电流表的示数为流表的示数为0.20 A，此时电动机未，此时电动机未转动当电压表的示数为转动当电压表

3、的示数为2.0 V时，电时，电流表的示数为流表的示数为0.30 A，此时电动机匀，此时电动机匀速转动求：速转动求： (1)电动机线圈的电阻；电动机线圈的电阻；(2)电动机转动时的电功率；电动机转动时的电功率；(3)电动机转动时的机械功率；电动机转动时的机械功率；(4)电动机转动时的效率电动机转动时的效率 图图4-1解析解析：此例中电动机的工作情况有两种：一种：此例中电动机的工作情况有两种：一种为通电后未转动，另一种为通电后匀速转动电动为通电后未转动，另一种为通电后匀速转动电动机未转动时，所消耗的电能全部转化为内能，相当机未转动时，所消耗的电能全部转化为内能，相当于纯电阻电路，电动机线圈的电阻可

4、根据欧姆定律于纯电阻电路，电动机线圈的电阻可根据欧姆定律求出当电动机转动时，电能转化为机械能和内能，求出当电动机转动时，电能转化为机械能和内能，消耗的电功率等于此时电路两端电压乘以通过的电消耗的电功率等于此时电路两端电压乘以通过的电流，转化为电热的功率流，转化为电热的功率P热热I2R，而机械功率就等于，而机械功率就等于消耗的电功率减去电热功率电动机的效率就等于消耗的电功率减去电热功率电动机的效率就等于机械功率与总功率的比值机械功率与总功率的比值答案答案：(1)2 (2)0.6 W(3)0.42 W(4)70%1闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律研究闭合电路，主要物理量有研究闭合电路，主要物理量有

5、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：表达形式有：(1)EU外外U内内闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律2电源的功率和效率电源的功率和效率(1)功率：功率：电源的功率电源的功率(电源的总功率电源的总功率)PEEI；电源的输出功率电源的输出功率P出出UI；电源内部消耗的功率电源内部消耗的功率PrI2r.【例例2】 如图如图42所示，所示，R为电为电阻箱，阻箱，V为理想电压表，当电阻箱读为理想电压表，当电阻箱读数为数为R12 时，电压表读数为时，电压表读数为U14 V；当电阻箱读数为；当电阻箱读数为R25 时，电压

6、时，电压表读数为表读数为U25 V则：则：(1)电源的电动势电源的电动势E和内电阻和内电阻r为多为多少？少？(2)当电阻箱当电阻箱R读数为多少时，电读数为多少时，电源的输出功率最大？最大值源的输出功率最大？最大值Pm为多少？为多少？ 图图4-2答案答案：见解析：见解析根据欧姆定律确定串、并联电路的性质，来分析根据欧姆定律确定串、并联电路的性质，来分析电路中某一电阻变化而引起的整个电路中各部分电学电路中某一电阻变化而引起的整个电路中各部分电学量的变化情况，常见方法如下：量的变化情况，常见方法如下：(1)程序法：基本思路是程序法：基本思路是“部分部分整体整体部分部分”，即，即从阻值变化的部分入手，

7、由串、并联规律判断从阻值变化的部分入手，由串、并联规律判断R总总的变的变化情况，再由欧姆定律判断化情况，再由欧姆定律判断I总总和和U端端的变化情况，最后的变化情况，最后再由部分电路欧姆定律确定各部分量的变化情况即：再由部分电路欧姆定律确定各部分量的变化情况即：电路的动态分析电路的动态分析(2)直观法：即直接应用直观法：即直接应用“部分电路中部分电路中R、I、U的关的关系系”中的两个结论中的两个结论任一电阻任一电阻R阻值增大，必引起该电阻中电流阻值增大，必引起该电阻中电流I的减的减小和该电阻两端电压小和该电阻两端电压U的增大的增大任一电阻任一电阻R阻值增大，必将引起与之并联的支路阻值增大，必将引

8、起与之并联的支路中电流中电流I并并的增大和与之串联的各电阻电压的增大和与之串联的各电阻电压U串串的减小的减小(3)极端法：即因滑动变阻器滑动引起电路变化极端法：即因滑动变阻器滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极的问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论端去讨论【例例3】 如图如图43所示电路所示电路中，中，E为电源电动势，为电源电动势，r为电源内电为电源内电阻，阻，R1和和R3均为定值电阻均为定值电阻R2为滑为滑动变阻器当动变阻器当R2的滑动触点在的滑动触点在a端时端时合上开关合上开关S，此时三个电表，此时三个电表A1，A2和和V的示数分别为的示数分别为I1，

9、I2和和U，现将，现将R2的滑动触点向的滑动触点向b端移动，则三个电端移动，则三个电表示数的变化情况是表示数的变化情况是 () 图图4-3AI1增大，增大，I2不变，不变，U增大增大BI1减小，减小，I2增大，增大，U减小减小CI1增大，增大，I2减小，减小，U增大增大DI1减小，减小，I2不变，不变，U减小减小解析解析：本题考查电路结构、闭合电路欧姆定律：本题考查电路结构、闭合电路欧姆定律及电阻对电路的影响电路结构：及电阻对电路的影响电路结构：R1，R2并联后再并联后再与与R3串联，串联，A1测通过测通过R1的电流的电流I1，A2测通过测通过R2的电的电流流I2，V测路端电压测路端电压U.R

10、2的滑动触点由的滑动触点由a滑向滑向b，R2阻阻值减小，电路的总电阻减小则总电流值减小，电路的总电阻减小则总电流I增大；根据增大；根据闭合电路欧姆定律知路端电压闭合电路欧姆定律知路端电压UEIr，所以电压，所以电压表示数表示数U减小；减小；R1两端电压两端电压U1UU3，而，而U3增大，增大，所以所以U1减小，则减小，则I1减小，而减小，而II1I2增大，所以增大，所以I2增增大故正确答案为大故正确答案为B.答案答案：B【例例4】 如图如图44所示的电路中，电源电动势所示的电路中，电源电动势E6.00 V，其内阻可忽略不计电阻的阻值分别为，其内阻可忽略不计电阻的阻值分别为R12.4 k，R24

11、.8 k，电容器的电容，电容器的电容C4.7 F.闭合开闭合开关关S，待电流稳定后，用电压表测，待电流稳定后，用电压表测R1两端的电压，其稳两端的电压，其稳定值为定值为1.50 V.电路的综合分析电路的综合分析 图图4-4(1)该电压表的内阻为多大？该电压表的内阻为多大？(2)由于电压表的接入，电容器的带电荷量变化由于电压表的接入，电容器的带电荷量变化了多少？了多少？(3)若用电压表先后测若用电压表先后测R1、R2两端电压示数分别两端电压示数分别为为6.0 V和和0，则，则R1、R2、C可能的故障是什么？可能的故障是什么？解析解析：本题考查了电容器的电容、电阻的串并：本题考查了电容器的电容、电

12、阻的串并联的知识，当开关联的知识，当开关S闭合而电压表接入闭合而电压表接入R1两端时，电两端时，电压表压表(电阻电阻RV)与与R1并联后再与并联后再与R2串联，由并联电路串联，由并联电路总电阻的公式以及串联分压特点，即可解得电压表总电阻的公式以及串联分压特点，即可解得电压表内阻内阻RV.要求电容器中带电荷量的变化，关键是要看要求电容器中带电荷量的变化，关键是要看在电容器没有被击穿的情况下两端的电压变化情况，在电容器没有被击穿的情况下两端的电压变化情况，分别算出接入电压表前后电容器上的电压，算出其分别算出接入电压表前后电容器上的电压，算出其电压变化电压变化U，依据，依据QCU计算其带电荷量变化计

13、算其带电荷量变化(3)R1断路、断路、R2短路、短路、C被击穿被击穿答案答案：(1)4.8 k(2)2.35106 C(3)R1断路、断路、R2短路、短路、C被击穿被击穿【例例5】 在在“用电流表和电压表测电池的电动势用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻和内电阻”的实验中，提供的器材有：的实验中，提供的器材有：A干电池一节干电池一节B电流表电流表(量程量程0.6 A)C电压表电压表(量程量程3 V)D电键电键S和若干导线和若干导线E滑动变阻器滑动变阻器R1(最大阻值最大阻值20 ，允许最大电流，允许最大电流1 A)测电源电动势和内电阻测电源电动势和内电阻F滑动变阻器滑动变阻器R2(最大阻值最

14、大阻值300 ，允许最大电，允许最大电流流0.5 A)G滑动变阻器滑动变阻器R3(最大阻值最大阻值1 000 ，允许最大，允许最大电流电流0.1 A)(1)按如图按如图45甲所示电路测量干电池的电动甲所示电路测量干电池的电动势和内阻，滑动变阻器应选势和内阻，滑动变阻器应选_(填写代号填写代号)为使测量尽可能精确，用笔画线代替导线将为使测量尽可能精确，用笔画线代替导线将如图乙所示的实物图连接成实验电路如图乙所示的实物图连接成实验电路(已连接了部分已连接了部分线线)，要求变阻器的滑动触头滑至最右端时，其使用，要求变阻器的滑动触头滑至最右端时，其使用电阻值最大电阻值最大 图图4-5(2)实验步骤：实

15、验步骤：按实验要求连接好电路，闭合电键前把变阻按实验要求连接好电路，闭合电键前把变阻器的滑动触头滑至一端，使接入电路的阻值最大器的滑动触头滑至一端，使接入电路的阻值最大闭合电键，调节滑动变阻器，使闭合电键，调节滑动变阻器，使_的的指针有明显偏转，读取指针有明显偏转，读取_和和_的示的示数用同样方法测量多组数据数用同样方法测量多组数据断开开关，整理好器材断开开关，整理好器材数据处理数据处理(3)将实验测得的数据标在如图丙所示的坐标图将实验测得的数据标在如图丙所示的坐标图中，请作出中，请作出U-I图线，由此求得待测电池的电动势图线，由此求得待测电池的电动势E_V，内电阻，内电阻r_.(结果保留三位

16、结果保留三位有效数字有效数字)解析解析：(1)电源所允许最大电流一般小于等于电源所允许最大电流一般小于等于0.5 A，电动势电动势1.5 V，所以电路电阻几十欧姆即可，再考虑操，所以电路电阻几十欧姆即可，再考虑操作的方便，滑动变阻器选择作的方便，滑动变阻器选择R1.注意分析滑动变阻器对注意分析滑动变阻器对电路的控制情况电路的实物连接是必须掌握的技电路的控制情况电路的实物连接是必须掌握的技能能(2)读取合适的电路电流读取合适的电路电流(电流表电流表)和电路外电压和电路外电压(电电压表压表)，作，作U-I图线，根据图像处理实验数据图线，根据图像处理实验数据答案答案：(1)E(或或R1)如图如图(2

17、)电流表电流表电压表电流表电流表电压表(3)如图如图1501.88E：1.471.50(V)，r：1.801.88()均算对均算对1伏安法测电阻的原理伏安法测电阻的原理2伏安法测电阻的两种电路伏安法测电阻的两种电路如图如图46(a)所示，电流表接在电压表两接线柱所示，电流表接在电压表两接线柱外侧，通常叫外侧，通常叫“外接法外接法”；如图；如图(b)所示，电流表接在所示，电流表接在电压表两接线柱内侧，通常叫电压表两接线柱内侧，通常叫“内接法内接法”电阻的测量电阻的测量 图图4-6（a）（b）3伏安法测电阻的误差分析伏安法测电阻的误差分析图图46中，中，R为待测电阻，因为电流表、电压表为待测电阻，

18、因为电流表、电压表分别有分压、分流作用，因此两种方法测量电阻分别有分压、分流作用，因此两种方法测量电阻都有误差都有误差(1)电流表内接法电流表内接法电压表示数电压表示数UVRRUAUR电流表示数电流表示数IAIR(2)实验试触法实验试触法若不知若不知Rx的大概值，为了选择正确的电路接法的大概值，为了选择正确的电路接法以减少误差，可将电路如图以减少误差，可将电路如图47所示连接，只空出所示连接，只空出电压表的一个接头电压表的一个接头S，然后将，然后将S分别与分别与a、b试触一下，试触一下，观察电压表和电流表的示数变化情况观察电压表和电流表的示数变化情况 图图4-7若电流表示数有显著变化，说明电压

19、表的分流若电流表示数有显著变化，说明电压表的分流作用较强，即作用较强，即Rx是一个高阻值电阻，应选用内接法，是一个高阻值电阻，应选用内接法，S应接应接b测量测量若电压表示数有显著变化，说明电流表的分压若电压表示数有显著变化，说明电流表的分压作用较强，即作用较强，即Rx是一个低阻值电阻，应选用外接法，是一个低阻值电阻，应选用外接法，S应接应接a测量测量【例例6】 检测一个标准值为检测一个标准值为5 的滑动变阻器，的滑动变阻器，可供使用的器材如下：可供使用的器材如下：A待测滑动变阻器待测滑动变阻器Rx，全电阻约，全电阻约5 (电阻丝绕电阻丝绕制紧密，匝数清晰可数制紧密，匝数清晰可数)B电流表电流表A1，量程，量程0.6 A，内阻约，内阻约0.6 C电流表电流表A2，量程，量程3 A，内阻约，内阻约0.12 D电压表电压表V1，量程，量程15 V，