人教版高中物理选修31　第二章　第7节　闭合电路欧姆定律的应用学案（无答案）

/闭合电路欧姆定律的应用学习目标1.会用闭合电路欧姆定律分析动态电路。2.知道闭合电路中的功率关系,会计算闭合电路的功率。重难点掌握动态电路的分析方法和计算闭合电路的相关功率。自主先学熟记知识清单1．闭合电路的欧姆定律：(1)内容：闭合电路的电流跟电源的_____成正比,跟内、外电路的_____之和成反比.(2)公式表示：①I＝eq\f(E,R＋r)；②E＝I(R＋r)；③E＝U外＋U内．(3)适用条件：①②两式适用于________电路,③式适用于一切电路．2．路端电压与外电阻的关系：当外电阻增大时,路端电压______；当外电阻减小时,端电压______．3．路端电压与电流的关系对纯电阻电路有：U＝E－Ir,对给定的电源,电动势和内电阻为定值,所以路端电压与电流是线性关系,如图1所示,图象表达：U轴截距是________,I轴截距等于__________,直线的斜率等于__________．4.外电路断开时,路端电压等于____________,外电路短路时,路中的电流等于____________(表达式).规律应用尝试典例-质疑探究一、闭合电路的动态分析例1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连接成如下图的电路．当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时,以下说法正确的选项是()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A1减小,A2增大D．电压表读数减小,电流表A1增大,A2减小方法总结：闭合电路动态问题的分析方法： (1)程序法根本思路：电路结构的变化→R局的变化→R总的变化→I总的变化→U内的变化→U外的变化→支路(2)结论法——“并同串反〞“并同〞：是指某一电阻增大时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小．“串反〞：是指某一电阻增大时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大．问题探究：1-1如下图的电路中,R0为定值电阻,R为滑动变阻器．当滑动片P由a端向b端滑动的过程中,关于电压表、电流表的示数U和I的变化情况,以下说法中正确的选项是〔〕A．U先增大后减小,I先减小后增大B．U先减小后增大,I先增大后减小C．U一直增大,I一直减小D．U一直减小,I一直增大二、闭合电路的功率1．电源的总功率：P总＝EI；电源内电阻消耗的功率P内＝U内I＝I2r；电源输出功率P出＝U外I.2.对于纯电阻电路,电源的输出功率P出＝I2R＝[E/(R＋r)]2R＝eq\f(E2,\f(R－r2,R)＋4r),当R＝r时,电源的输出功率最大,其最大输出功率为Pm＝eq\f(E2,4r).电源输出功率随外电阻变化曲线如下图．3．电源的效率：指电源的输出功率与电源的总功率之比,即η＝eq\f(P出,P总)＝eq\f(IU,IE)＝eq\f(U,E).对于纯电阻电路,电源的效率η＝eq\f(I2R,I2R＋r)＝eq\f(R,R＋r)＝eq\f(1,1＋\f(r,R)),所以当R增大时,效率η提高．当R＝r(电源有最大输出功率)时,效率仅为50%,效率并不高．例2如下图,线段A为某电源的U－I图线,线段B为某电阻的U－I图线,以上述电源和电阻组成闭合电路时,求：(1)电源的输出功率P出为多大？(2)电源内部损耗的电功率是多少？(3)电源的效率η为多大？例3如下图电路中,电源内阻r＝4Ω,E＝10V,电阻R1＝2Ω,滑动变阻器R2阻值为〔0-10Ω〕求：(1)当R2为多大时电源输出功率最大？最大功率是多少？问题探究：(2)当R2为多大时R2的电功率最大？最大值是多少？(3)当R2为多大时R1的电功率最大？最大值是多少？检测反应1.如下图,电源电动势为E,内阻为r.当逐一闭合开关,接入灯泡增多时,以下说法正确的选项是()A．灯少时各灯较亮,灯多时各灯较暗B．灯多时各灯两端的电压较低C．灯多时通过电源的电流较大D．灯多时通过各灯的电流较大2.如下图,图线a是某一电源的UI曲线,图线b是一定值电阻的UI曲线．假设将该电源与该定值电阻连成闭合电路,该电源的内阻r＝2.0Ω,那么说法错误的选项是()A．该定值电阻为6ΩB．该电源的电动势为20VC．将2只这种电阻串联作为外电阻,电源输出功率最大D．将3只这种电阻并联作为外电阻,电源输出功率最大3.电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比,如图11所示,直线A为电源a的路端电压与电流的关系图线,直线B为电源b的路端电压与电流的关系图线．直线C为电阻R两端的电压与电流的关系图线,将这个电阻R分别接到a、b两电源上,那么()A．R接到电源a上,电源的效率较低B．R接到电源b上,电源的输出功率较大C．R接到电源a上,电源的输出功率较大,电源效率较高D．R接到电源b上,电源的输出功率较小,电源效率较高小结反思课后练习一、选择题1.如下图的电路．三只相同的灯泡L1、L2、L3,当滑动变阻器的滑动触头向b端移动时()A．L1变亮,L2、L3变暗B．L1、L2变亮,L3变暗C．L1、L3变暗,L2变亮D．L1、L3变亮,L2变暗2.在如下图的电路中,开关S闭合后和闭合前相比,三个电表示数的变化情况是()A．V示数变大,A1示数变大,A2示数变小B．V示数变大,A1示数变小,A2示数变大C．V示数变小,A1示数变大,A2示数变小D．V示数变小,A1示数变小,A2示数变大3．如图3所示,E为电动势,r为电源内阻,R1和R3均为定值电阻,R2为滑动变阻器．当R2的滑动触头在a端时合上开关S,此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U.现将R2的滑动触头向b端移动,那么三个电表示数的变化情况是()A．I1增大,I2不变,U增大B．I1减小,I2增大,U减小C．I1增大,I2减小,U增大D．I1减小,I2不变,U减小4.如图5所示,直线OAC为某一直流电源的总功率P随电流I变化的图线,曲线OBC表示同一直流电源内部的热功率P随电流I变化的图线．假设A、B点的横坐标均为1A,那么AB线段表示的功率为()A．1WB．6WC．2WD．2.5W5.如图a表示某电源路端电压随电流变化的图线,b表示外电阻两端电压随电流变化的图线,以下判断正确的选项是()A．阴影局部的面积表示电源内阻上消耗的功率B．阴影局部的面积表示电源的输出功率C．当α＝β时,电源的输出功率最大D．当α＝β时,电源的效率最高6．在如下图的U－I图象中,直线I为某电源的路端电压与电流的关系图象,直线Ⅱ为某一电阻R的U－I图象,用该电源直接与电阻R连接成闭合电路,由图象可知()A．R的阻值为1.5ΩB．电源电动势为3V,内阻为0.5ΩC．电源的输出功率为3.0WD．电阻R消耗的功率为1.5W二、非选择题7.如图10所示,电源电动势E＝10V,内阻r＝0.5Ω,标有“8V,16W〞的灯泡L恰好能正常发光,电动机M绕线的电阻R0＝1Ω,求：(1)电源的总功率；(2)电动机的输出功率．8.如下图,R为电阻箱,为理想电压表,当电阻箱读数为R1＝2Ω时,电压表读数为U1＝4V；当电阻箱读数为R2＝5Ω时,电压表读数为U2＝5V．求：(1)电