高二物理第二章-恒定电流-焦耳定律、闭合电路的欧姆定律人教实验版知识精讲

用心爱心专心高二物理第二章恒定电流焦耳定律、闭合电路的欧姆定律人教版【本讲教育信息】一.教学内容：第二章恒定电流焦耳定律、闭合电路的欧姆定律二.重点、难点解析：1.理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算。2.电功率和热功率的区别和联系。3.推导闭合电路欧姆定律，应用定律进行有关讨论。4.路端电压与负载的关系三.知识内容：1.电功、电功率（1）定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。（2）实质：电能通过电流做功转化为其他形式能。（3）表达式：W=IUt说明：①表达式的物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两端电压、电路中电流和通电时间成正比。②适用条件：I、U不随时间变化——恒定电流。（4）单位：电流单位用安培（A），电压单位用伏（V），时间单位用秒（s），则电功的单位是焦耳（J）。（5）电功率①表达式：物理意义：表示电流做功的快慢。②单位：功的单位用焦耳（J），时间单位用秒（s），功率单位为瓦特（W）。1W=1J/s2.焦耳定律——电流热效应（1）内容：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方、导体电阻和通电时间成正比。（2）表达式：（3）说明：焦耳定律表明，纯电阻电路中电流做功完全转化为内能，同时，有电阻的电路中电流做功会引起内能的增加，且电热。（4）纯电阻电路中的电功和电功率①电功，对所有电路中电阻的生热都适用。纯电阻电路中：②热功率，对所有电路中电阻的电热功率都适用。电功率：结合纯电阻电路欧姆定律U=IR，（5）非纯电阻电路中的电功和电功率电功和电功率是整体和部分的关系：，故W>Q，即电功率大于热功率，即3.闭合电路的欧姆定律（1）内、外电路①内电路：电源两极（不含两极）以内，如电池内的溶液、发电机的线圈等。内电路的电阻叫做内电阻。②外电路：电源两极，包括用电器和导线等。外电路的电阻叫做外电阻。（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，与内、外电路的电阻之和成反比②公式：③适用条件：纯电阻电路根据欧姆定律，外电路两端的电势降落为U外=IR，习惯上称为路端电压，内电路的电势降落为U内=Ir，代入E=IR+Ir，得该式表明，电动势等于内外电路电势降落之和。（3）路端电压跟负载的关系①路端电压：外电路的电势降落，也就是外电路两端的电压。U外＝E－Ir，路端电压随着电路中电流的增大而减小；②U一I关系图线当电路断路即I＝0时，纵坐标的截距为电动势E；当外电路电压为U＝0时，横坐标的截距I短=E/r为短路电流；图线的斜率的绝对值为电源的内电阻。（4）闭合电路的输出功率①功率关系：P总=EI=U外I十U内I=UI＋I2r，②电源的输出功率与电路中电流的关系：P出=EI－I2r当时，电源的输出功率最大，C.电压表和电流表的读数都减小D.电流表的读数增大，电压表的读数减小分析与解答：当滑动触头向上滑动时，有R3↑R23并↑R外↑，I总↓U端↑（即电压表示数增大）I3=I总－I2=（I总↓－）↓（即电流表示数减小）[例5分析与解答：根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的总电流为I=A=1.5A即电流表A1的读数为1.5A对于R2与R3组成的并联电路，根据部分电路欧姆定律，并联部分的电压为U2=I·R并=I·=1.5×3V=4.5V即电压表V2的读数为4.5V对于含有R2的支路，根据部分电路欧姆定律，通过R2的电流为I2=A=0.75A即电流表A2的读数为0.75A电压表V1测量电源的路端电压，根据E=U外+U内得U1=E－Ir=6V－1.5×0.2V=5.7V即电压表V1的读数为5.7V[例6]如图所示电路中，R3=4Ω，电流表读数为0.75A，电压表读数为2V，由于某一电阻断路，使电流表读数为0.8A，而电压表读数为3.2V。问：（1）哪一只电阻断路?（2）电源电动势和内电阻各多大?分析与解答：（1）用排除法可判断得出R1断路，（2）R1断开后，电压表示数即为R2上的电压，故R1断开前，R2上电压为0.75×4V=3V，而此时电压表示数为2V，故R3上的电压为1V，由E=U外+Ir可得R1断开前：E=3V+（0.75+0.25）r①R1断开后：E=3.2V+0.8r②解①、②两式可得E=4V，r=1Ω【模拟试题】（答题时间：20分钟）1.如图所示电路中，电源的内电阻不能忽略。已知定值电阻R1=10Ω，R2=8Ω。当开关S接到位置1时，电压表V的示数为2V；当开关S接到位置2时，电压表V的示数可能为（）A.2.2V B.1.9VC.1.6V D.2.一电源（电动势为E，内阻为r），当它和一标有“6V3W”的小灯泡构成闭合回路时，小灯泡恰好正常发光。如果该电源与一标有“6V6W”的小灯泡构成一闭合回路，该灯泡（）A.正常发光 B.比正常发光暗C.比正常发光亮 D.不知电源内阻的大小，无法确定3.如图所示电路中，A、B两灯均正常发光，R为一滑动变阻器，P为滑动片，若将滑动片向下滑动，则（）A.A灯变亮 B.B灯变亮C.R1上消耗功率变大 D.总电流变小4.如图所示，电源电动势为E，内阻为r，R1是定值电阻，R2是可变电阻，下述结论正确的是（）A.R2越大，R2上消耗功率越大B.R2越大，R1上消耗功率越大C.当R1=R2+r时，R1上消耗的电功率最大D.当R2=R1+r时，R2上消耗的电功率最大5.如图所示电路中，电动势为E，内阻为r的电源与一滑动变阻器构成闭合电路，当滑动触片移动时，滑动变阻器两端电压和电路中电流的关系图象如下图中的（）6.额定电压为220V的电动机的线圈电阻为0.8，正常工作时，电动机每秒放出的热量为1280J，则电动机正常工作时的电流强度为多大？每秒有多少焦的电能转化成机械能？7.一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电压为0.3V，电流为0.3A。松开转轴，在线圈两端加电压为2V时，电流为0.8A，电动机正常工作。求该电动机正常工作时，输入的电功率是多少?电动机的机械功率是多少?

试题答案1.B解析：2.B3.C4.D解析：5.D解析：由可知，当E、r一定时，与I间的图线如图D所示6.解析：电动机电路为非纯电阻电路，输出电动机的电功率，一方面转化为机械功率输出，另一方面转化为线圈电阻的发热功率，正常工作时，通过线圈的电流即为正常工作电流，由焦耳定律Q=I2Rt得1280=I2×0.8×1解得I=40A由能量转化和守恒得P输入=P机+P热，P机=UI－I2R=8800－1