精品12.2 闭合电路的欧姆定律 (人教版新教材)高中物理必修三第十二章【知识点+练习】

1、1第十二章 电能 能量守恒定律 2 闭合电路的欧姆定律知识点一 电源和电动势1概念：通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置2 电源的工作原理： 由于电源正负极总保持一定数量的正负电荷， 所以电源内部总存在着由正 极指向负极的电场电源把正电荷从负极搬运到正极的过程中，非静电力在做功，使电荷的电势能 增加 在外电路， 也存在着由正极指向负极的电场， 正电荷在静电力的作用下由电源正极流向负极3 非静电力实质：在电池中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能；在发电机中， 非静电力是电能作用，它使机械能转化为电势能*注意：在外电路，电流由电源正极流向负极，即从高电势流到低电势，电流在电源

2、内部只能从 负极流向正极，即从低电势流到高电势，根据电场知识可知，静电力不可能使电流从低电势流向高 电势，反而起阻碍作用 非静电力只在电源内部对电荷做功，将其他形式的能转化为电能，但静电 力在整个闭合电路上都要做功，将电能转化为其他形式的能，在整个电路上，非静电力做的功与静 电力做的功相等4电动势定义：在数值上等于非静电力把 1 C 的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的Wq 5 物理意义：反映电源非静电力做功的本领的大小功即 E 非.6单位：电势、电势差的单位相同，为伏特(V)7电源内阻： 电源内部导体的电阻 电源的容量： 电池放电时能输出的总电荷量， 其单位是 A h.*注意：电动势和电

3、压虽然单位相同，定义式类似，但二者有本质的区别，电压反映电场力做 功，将电势能转化为其他形式的能，而电动势反映非静电力做功，将其他形式的能转化为电势 能能的转化方向不同知识点二 闭合电路的欧姆定律1 内、外电路(1)概念：内电路是电源内部电路，外电路是电源外部电路(2)特点：外电路中电流由电源正极流向负极，沿电流方向电势降低，内电路中电流由电源负极 流向正极，沿电流方向电势升高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E(2)公式： IRr 或 EIRIr 或 EU U 外 内(3)适用条件：、适用于外电路为纯电阻电路，适用于一切电路 知

4、识点三 路端电压与负载的关系1 路端电压的表达式， UEIr2 路端电压随外电阻的变化规律(1)当外电阻 R 增大时，电流 I 减小，路端电压增大(2)当外电阻 R 减小时，电流 I 增大，路端电压减小(3)两个特例：外电路断开时， R ，I0，UE据此特点可测电源电动势Er外电路短路时， R0，I ，U0，据此特点可以理解不允许将电源两端用导线直接连接的原因3 各部分功率关系分析： EII2RI2r 当外电路为纯电阻电路时讨论如下：电源的输出功率E2 E2R E2P 出I2R (Rr) 2R (Rr) 24Rr (Rr) 2 .R 4r2E2由此可知当 Rr 时，电源有最大输出功率 P 出

5、max 4r.P 与外电阻 R 的函数关系图象 出电源的效率P IU U IR R 1 IE外 E外 I (Rr) Rr1，可见， 外电阻 R 越大，电源的效率越高拓展一 欧姆表的原理1 欧姆表内部构造：表头、电源和可变电阻三部分组成2 欧姆表原理：依据闭合电路的欧姆定律制成，由电流表改装而成3.欧姆表测量原理 如图所示， 当红黑表笔间接入被测电阻 Rx 时， 通过E表头的电流 IrRgRRx改变 Rx ，电流 I 随着改变， 每个 Rx 值都对应x一个电流值，在刻度盘上直接标出与 I 值对应的 R 值，就可以从刻度盘上直接读出被测电阻的阻值4欧姆表内阻： 将红、 黑表笔短接， 调节滑动变阻器

6、使电流表达到满偏E Eg 1 g电流 Ig ，根据闭合电路的欧姆定律， Ig rR R ，故欧姆表内电阻 R 内 I RgrR说明： (1)当红、黑表笔断开时，电流表中电流为零，此时表笔间电阻无穷大，所以在表盘上电 流零处标电阻“”；当红、 黑表笔短接时， 调节欧姆表的调零电阻， 使电流表指针满偏， 所以在电流 满偏处标电阻“0”(2)I 与 Rx 不成比例，欧姆表的刻度不均匀欧姆表偏角越大，表明被测电阻越小 E 1(3)中值电阻：当外加电阻RxRgrR0 时，电流为IRxR0Rgr2Ig ，此时电流表指针指在刻度盘的中央，该电阻叫中值电阻拓展二 对电源的 UI 图象的理解以及与电阻 UI 图

7、象的关系物理意义图象上的特征电源 UI 图象 电阻 UI 图象图形电源的路端电压随电路电流的变化关系与纵轴交点表示电源电动势 E，与横轴交点表示电源短路电流表示电源的输出功率表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同内电阻 r电阻中的电流随电阻两端 电压的变化关系过坐标轴原点，表示没有 电压时电流为零表示电阻消耗的功率每一点对应的此值均等大 ，表示此电阻的大小电阻大小图象表述的物理量变 化关系图线与坐标轴交点图线上每一点坐标的 乘积 UI图线上每一点对应的 U、I 比值图线的斜率的大小3【例 1】如图所示的电路中，当 S 闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为 1.6 V 和 0.

8、4 A；当 S 断开时，它们的示数各改变 0.1V 和 0.1 A，求电源的电动势及电阻【例 2】如图所示已知电源的电动势为 E，内阻 r2 ，定值电阻 R10.5 ，滑动变阻器的 最大阻值为 5 .(1)当滑动变阻器的阻值为多大时，电阻R1 消耗的功率最大？(2)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？(3)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？【例 3】电路如图甲所示若电阻未知，电源电动势和内阻也未知，电源的路端电压U 随电流 I 的变化图线及外电阻的 UI 图线分别如图乙所示，求：(1)电源的电动势和内阻；(2)电源的路端电压；(3)电源的输出功率【例 4】如图所

9、示是一个多量程多用电表的简化电路图， 电流、 电压和电阻的测量都各有两个量 程(或分度值)不同的挡位.1、2 两个挡位为电流表挡位， 其中大量程是小量程的 10 倍 已知表头 G 的 满偏电流为 100 A，内阻为 990 ，图中的电源 E 的电动势均为 3.5 V，当把转换开关 S 旋到位置14，在 A 、B 之间接 3 500 电阻时，表头 G 刚好半偏该操作的顺序和步骤都正确无误，则 R _ ，R2 _ .4随堂练习1 (多选)关于电动势及闭合电路欧姆定律，下列说法正确的是( )A电源电动势越大，电源所能提供的电能就越多B电源电动势等于路端电压C外电路的电阻越大，路端电压就越大D路端电压

10、增大时，电源的输出功率可能减小2在已接电源的闭合电路里，关于电源的电动势、内电压、外电压的关系应是( )A如外电压增大，则内电压增大，电源电动势也会随之增大B如外电压减小，内电阻不变，内电压也就不变，电源电动势必然减小 C如外电压不变，则内电压减小时，电源电动势也随内电压减小D如外电压增大，则内电压减小，电源的电动势始终为二者之和，保持恒量3 (多选)如图所示为某一电源的 UI 图象，由图可知( )1A电源电动势为 2 V B电源内阻为3 C电源短路时电流为 6 A D电路路端电压为 1 V 时，电路中电流为 5 A4.如图所示的电路中，电源的内阻不可忽略，当开关S 闭合时，电流表的示数为0.

11、30 A，则当 S 断开时，电流表的示数可能是( )A 0.28 A B 0.42 A C 0.52 A D 0.58 A5如图所示， 电源的电动势为 50 V，电源内阻为 1.0 ，定值电阻 R14 ，M 为直流电动机， 电枢电阻 R2.0 ，电动机正常运转时，电压表读数为 35 V，则在 100 s 时间内电源做的功和电动 机上转化为机械能的部分是多少？6手电筒的两节干电池，已经用了较长时间，灯泡只发出很微弱的光，把它们取出来，用电压 表测电压， 电压表示数接近 3 V，再把它们作为一个台式电子钟的电源， 电子钟能正常工作， 则下列说法：这两节干电池的电动势减少了很多 这两节干电池的内阻增

12、大了很多 这台电子 钟的额定电压一定比手电筒的小灯泡的额定电压小 这台电子钟的正常工作电流一定比小灯泡 正常工作电流小其中正确的是( )A B C D57 (多选)如图所示为闭合电路中两个不同电源的 UI 图象，则下列说法中正确的是( )1 2 1 21 2 1 2A电动势 E E ，短路电流 IIB电动势 E E ，内阻 r r1 2 1 2D当两电源的工作电流变化量相同时，电源 2 的路端电压变化较大8如图所示的电路中，电键 S1 、S2 、S3 、S4 均闭合， C 是水平放置的平行板电容器，极板间悬浮着一油滴 P，欲使 P 向上运动，应断开电键( )C电动势 E E ，内阻 r r1

13、2 3 4A S B S C S D S9如图所示，直线A 是电源的路端电压和电流的关系图线，直线B 、C 分别是电阻 R1、R2 的两 端电压与电流的关系图线，若这两个电阻分别接到这个电源上，则( )1 2A R 接在电源上时，电源的效率高 B R 接在电源上时，电源的效率高1C R 接在电源上时，电源的输出功率大 D电源的输出功率一样大10一电源在负载电阻分别为 4 和 9 时，输出功率相等，则电源内阻为( )A 4 B 6 C 9 D 12 11如图所示，已知电阻 R 4.0 ，R 6.0 ，电源内阻 r0.60 ，电源的总功率 P 401 2 总W，电源输出功率 P 37.6 W求：出

14、(1)A 、B 间的电压 U；(2)电源电动势 E；(3)R3 的阻值612如图所示为欧姆表的原理示意图其中，电流表的满偏电流为300 A，内阻 Rg100 ， 调零电阻最大值R50 k，串联的定值电阻R050 ，电源电动势 E1.5 V当电流是满偏电流的二分之一时，用它测得的电阻Rx 是多少？13下图所示为一简单欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig300 A，内阻 Rg100 ， 可变电阻 R 的最大阻值为 10 k，电池的电动势 E1.5 V，内阻 r0.5 ，图中与接线柱 A 相连的 表笔颜色应是_色按正确使用方法测量电阻Rx 的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则Rx _k .若该

15、欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小、内阻变大，但此表仍能调零，按正确 使用方法再测上述Rx ，其测量结果与原结果相比将_(填“变大”“变小”或“不变”)014如图所示电路，电源内阻不可忽略开关S 闭合后，在变阻器R 的滑动端向下滑动的过程中( )A电压表与电流表的示数都减小 B电压表与电流表的示数都增大C电压表的示数增大，电流表的示数减小 D电压表的示数减小，电流表的示数增大15(多选)在如图所示电路中，闭合电建S，当滑动变阻器的滑动触头P 向下滑动时，四个理想 电表的示数都发生变化， 电表的示数分别用 I、U1、U2 和 U3 表示， 电表示数变化量的大小分别用 I、U1 、U2 和 U3

16、 表示，下列比值正确的是( )U UA I 不变， I不变1 1U UC I 变大， I不变2 2U UB I 变大， I变大2 2U UD I 变大， I不变3 37第十二章 电能 能量守恒定律2 闭合电路的欧姆定律【例 1】解析： 当 S 闭合时，由闭合电路欧姆定律得： U1EI1r，即 E1.60.4r 当 S 断开时，由闭合电路欧姆定律得：U2EI2r，即 E(1.60. 1)(0.40. 1)r.由得： E2 V，r1 .E2(R1R2r) 2【例 2】解析： (1)因为电路是纯电阻电路，则满足闭合电路欧姆定律，有PR1E2R1 . 当 R20 时，电阻 R1 消耗的功率最大， PR

17、1max (R1r) 2R1，E2 E2 E2(2) PR2 (R1R2r) 2R2 (R1r)R22R2 (R1)R2 2E2当 R2R1r2.5 时，滑动变阻器消耗的功率最大，即PR2max 4 (R1r) .E2(3)原理同(2)，很容易得出当 R1R2 r，即 R2 rR11.5 ，电源输出的功率最大， Pmax 4r.短 E【例 3】解析： (1)由题图乙所示 UI 图线知，电源电动势E4 V，短路电流I 4 A，故内阻r I 1 .短(2)由题图甲、乙知，电源与电阻串联时，电流I1A，此时对应路端电压 U3 V.出(3)由题图乙知 R3 ，故 P I2R3 W.【例 4】答案： 1

18、1 99解析： S 接 4 时，改装电流表的满偏电流为Ig，I E 3.5中 g则有 R R 3 5002 A，则 Ig103 A1 mA，S 接 1 时，如图甲所示，是大量程电流表，有(100. 1)R10. 1(RgR2) ，S 接 2 时，如图乙所示，是小量程电流表， 有(10. 1)(R1R2)0.1Rg，联立得 R111 ，R299 .随堂练习1 、答案： CD2 、答案： D3 、答案： AD4 、答案： A5 、解析： 内阻和电阻 R 上的电压为UEUV (5035) V15 V.U 15由欧姆定律得电路电流为IRr141 A1 A.在 100 s 内电源做的功 WIEt1501

19、00 J5.0103 J.在 100 s 内电动机转化为机械能的部分有W(IUvI2R) t(13512 2)100 J3.3103 J.6 、答案： C7 、答案： AD8 、答案： BU解析： 四个开关都闭合油滴静止不动： q d mg，此时电压等于 R3 的电压 要使其向上运动， 则 使电压增大只有断开 S2 电容器两端电压变大等于电源电动势89 、答案： A10 、答案： B4037.611、解析： 由 P 总P 出I2r，得 I 0.6 A2 A.40由 P 总EI，得到电源的电动势 E 2 V20 V.R R1 2AB 间的电压 I2.42 V4.8 V.(3)路端电压 UEIr2020.6 V18.8 V.由欧姆定律得，外电路总电阻为U 18.8R 9.4 .I 2R R1 2得到， R3RR