学年高中物理选修31学案27 闭合电路的欧姆定.docx

1、学年高中物理选修31学案27 闭合电路的欧姆定2.7 闭合电路的欧姆定律（一）【考纲要求】1、能够推导出闭合电路欧姆定律及其公式，知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和；2、理解路端电压与负载的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达，并能用来分析、计算有关问题；3、掌握电源断路和短路两种特殊情况下的特点。知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压；4、熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题；5、理解闭合电路的功率表达式，知道闭合电路中能量的转化。【自主学习】一闭合电路1.闭合电路由哪些构成？用导线把电源、用电器连成闭合电路.外电路: 内电路: 2.闭合电路中的电流在内、外电路

2、中电流是怎样的？图2.7-1在外电路中，电流方向由 流向 ，沿电流方向电 。在内电路中，即在电源内部，通过非静电力做功使正电荷由 移到 ，所以电流方向为 流向 。内电路与外电路中的电流强度 。3.闭合电路中的电势 如图2.7-2电源(干电池)的正负极附近存在着化学反应层，反应层中非静电力（化学作用）把正电荷从电势低处移到电势高处，在这两个反应层中，沿电流方向电势 。在正负极之间，电源的内阻中有电流，沿电流方向电势 . 闭合电路中的电势如图2.7-3所示(1)在外电路中，沿电流方向电势 。(2)在内电路中，一方面，存在内阻，沿电流方向电势 ；另一方面，沿电流方向存在电势“跃升”。4、如图2.7-

3、4，设闭合电路中的电流I，讨论电路中能力转化。（1）若外电路中的用电器都是纯电阻R，在时间t内外电路中有多少电能转化为内能？（2）内电路也有电阻r，当电流通过内电路时，也有一部分电能转化为内能，是多少？（3）电流流经电源时，在时间t内非静电力做多少功?（4）以上各能量之间有什么关系？二 闭合电路欧姆定律对纯电阻电路 1.公式: 或 2.内容： 3.适用条件： 说明：1、 U外=IR 是外电路上总的电势降落，习惯上叫 2、U内=Ir是内电路上的电势降落，习惯上叫 3、电动势等于内外电路电动势之和 即E= U外+ U内 此式适用于所有电路 。 【考点突破】典型例题1、 如图所示电路，电源电动势为1

4、.5V，内阻为0.12 ，外电路的电阻为1.38 ，求电路中的电流和路端电压。解析：由得=1（A） U=IR=1.38(V)反馈训练1 电动势为2V的电源跟一个阻值R=9的电阻接成闭合电路,测得电源两端电压为1.8V,求电源的内电阻. 三路端电压U与负载R的关系路端电压U与外电阻R的关系式：两个特例：(1)电源内阻为0时，I= ， = (2)外电路断路时，电流，外电压，内电压为多大？R时，I= ，Ir= ， = （3）外电路短路时，电流，外电压，内电压为多大？R=0，I= （称为短路电流），= 四路端电压U随电流I变化的图象(1)图象的函数表达 UEIr(2)图象的物理意义 如图2.7-6在纵

5、轴上的截距表示 在横轴上的截距表示电源的短路电流I短 图象斜率的绝对值表示电源的内阻，内阻越大，图线倾斜得越厉害典型例题2如图2.7-7是某电源的路端电压U随干路电流I的变化图象,由图象可 知，该电源的电动势为 V,内阻为 解析：由图象的意义可得电动势为 3V，内阻为 0.5反馈训练2有两节电池,它们的电动势分别为E1和E2,内电阻分别为r1和r2.将它们分别连成闭合电路,其外电路的电流I和路端电压U的关系如图2.7-8所示,可以判定( ) A.图象交点所示状态，两电路的外电阻相等 B.E1E2, r1r2C.图象交点所示状态，两电路的电阻相等 D.E1E2, r1r2 【考点巩固】1关于电动

6、势，下面的说法正确的是：（ ）A 电源的电动势等于电源没有接入电路时，两极间的电压，所以当电源接入电路时，电动势将发生改变。B 闭合电路时，并联在电源两端的电压表的示数就是电源的电动势C 电源的电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领的大小的物理量D 在闭合电路中，电源的电动势等于内，外电路上电压之和。2如图2.7-9所示，直线A为电源的路端电压U与电流I的关系图线，直线B是电阻R的两端电压U与电流I的关系图线，用该电源与电阻R组成闭合电路， 电源的输出功率和电阻R分别是（ ）A4W；1 B4W；2 C2W；1 D2W；23如图2.7-10所示，在同一坐标系中画出a、b、c三个电源的U一

7、I图象，其中a 和c的图象平行，下列说法中正确的是 （ ）A EarbC EaEc，ra=rc D EbEc，rb=rc 4如图2.7-11所示，R0.8当开关S断开时电压表的读数为1.5V；当开关S闭合时电压表的读数为1.2V则该电源的电动势和内电阻分别为多少? 5如图2.7-12所示，R1=14,R2=9,当开关处于位置1时,电流表读数I1=0.2A;当开关处于位置2时,电流表读数I2=0.3A.求电源的电动势E和内电阻r. 6一太阳能电池板，测得它的开路电压为800mV ,短路电流为40mA，若将该电池与一阻值为20的电阻连成一闭合电路，则它的路端电压是多少？ 2.7 闭合电路的欧姆定律

8、（二）纯电阻电路五闭合电路的功率 1.电源提供的功率(电源的总功率) 2.电源的输出功率(外电路得到的功率) 3.电源内阻上的热功率 4.闭合电路中的能量转化 六电源的效率电源的效率 对纯电阻电路,电源的效率为: 结论:电源的效率随外电阻的增大而 【考点突破】典型例题3、如图2.7-13所示的电路中,电源的电动势E=10V,内阻r=0.5,电动机的电阻R0=1.0,电阻R1=1.5.电动机正常工作时,电压表的示数U1=3.0V,求: (1)电源的总功率? (2)电动机消耗的电功率?电动机将电能转化为机械能的功率? (3)电源的输出功率?解析：本电路为电动机与电阻R1串联，电流相等。I= U1/

9、R1得I=2A。(1) 电源的总功率P总=EI=20W(2) 电动机消耗的电功率P电=U电I=（E- U1-Ir）I=12W 电机的热功率P热=I2R0得P热=4W转化为机械能的功率P机=P电-P热=8W(3)电源的输出功率P出=P电+P1=P电+I2R1=18W反馈训练3 如图2.7-14所示,直线A为电源的路端电压U与电流I的关系图线,直线B是电阻R的两端电压U与电流I的关系图象,用该电源与电阻R组成闭合电路,电源的输出功率和电源的效率分别为多少? 七 纯电阻电路中电源最大输出功率P=IU=I2R 电源的功率最大时，其效率只有 【考点突破】典型例题4、纯电阻电路中，电源的电动势和内阻都保持

10、一定，在外电路的电阻逐渐减小的过程中，下面说法中正确的是（ACD ) A电源的路端电压一定逐渐变小 B电源的输出功率一定逐渐变小C电源内部消耗的功率一定逐渐变大 D电源的供电效率一定逐渐变小答案：ACD解析：得A正确；电源的输出功率由图2.7-14可知R和r的大小关系不能确定，输出功率变化情况不能确定；由得C正确；得D正确。反馈训练4如图2.7-15所示的电路中,R为电阻箱,V为理想电压表.当电阻箱读数为R1=2时,电压读数为U1=4V;当电阻箱读数为R2=5时,电压表读数为U2=5V, 求: (1)电源的电动势E和内阻r. (2)当电阻箱R读数为多少时,电源的输出功率最大?最值Pm为多少?

11、【考点巩固】1如图2.7-16所示，图线a是某一蓄电池组的伏安特性曲线，图线b是一只某种型号的定值电阻的伏安特性曲线若已知该蓄电池组的内阻为2.0，则这只定值电阻的阻值为_。现有4只这种规格的定值电阻，可任意选取其中的若干只进行组合，作为该蓄电池组的外电路，则所组成的这些外电路中，输出功率最大时是_W。 2.如图2.7-17所示的电路中,电源的电动势为2V,内阻为0.5, R0为2,变阻器的阻值变化范围为010, 求: (1)变阻器阻值多大时,R0消耗的功率最大. 其最大功率为多少(2)变阻器阻值多大时,变阻器消耗的功率最大.其最大功率为多少?（3）电源的最大输出功率为多少？3如图2.7-18

12、所示，直线OAC为某一直流电源的总功率P总随电流I变化的图线,抛物线OBC为同一直流电源内部热功率Pr随电流I变化的图线,若A、B对应的横坐标为2A,那么线段AB表示的功率为 W, I=2A对应的外电阻是 .4.如图2.7-19所示，电源电动势为14，内电阻为1，电灯规格为“2V，4W”，电动机电枢线圈的电阻为0.5。当可变电阻为1时，电灯合电动机都能正常工作。求电动机的额定功率和电动机输出的机械功率。2.7 闭合电路的欧姆定律（三）八 闭合电路的动态变化分析外电阻R增大，路端电压U会有怎样的变化？如图2.7-20 R增大，电流 ，路端电压 ；R减小，电流 ，路端电压 （理论推导） 全电路的动

13、态分析的具体步骤:(1)判断动态部分电阻、全电路总电阻的变化.(2)判断闭合电路总电流的变化.(3)依据U=E-Ir,判断路端电压的变化.(4)依据分压、分流原理判断动态部分的物理量的变化.思路：【考点突破】典型例题5、如图2.7-21所示电路中，当变阻器R3的滑动头p向b端移动时 A.电压表示数变大.电流表示数变小 B电压表示数变小，电流表示数变大 C.电压表示数变大，电流表示数变大 D电压表示数变小，电流表示数变小 答案 B 解析: 当R3的滑动头P向b端移动时，R2接入电路的电阻将减小，整个电路的外电阻R将减小根据闭合电路的欧姆定律I=知，电路中的总电流I将增大，由于内电阻r不变，则内电

14、压U，增大，外电压U将减小，所以电压表的示数变小又因为流过R1电阻的电流I增大，则U1增大，而电阻R2两端的电压为U2=U-U1，则U2将减小由I2=知，流过R2电阻的电流I2将减小再根据分流关系I3=I-I2可知，流过R3的电流I3将增大，所以电流表示数变大故B项对反馈训练5 如图2.7-22所示电路中，如图所示，电源的电动势和内阻都保持不变，当滑动变阻器的滑动触点向左端移动时（ ） A、电压表的读数增大，电流表的读数减小 B、电压表和电流表的读数都增大 C、电压表和电流表的读数都减小 D、电流表的读数增大，电压表的读数减小反馈训练 6 如图2.7-23所示电路中， A灯与B灯电阻相同，当变

15、阻器滑片向下移动时，对两灯明暗程度的变化判断正确的是( ) A、A、B灯都变亮 B、A、B灯都变暗 C、A灯变亮，B灯变暗. D、A灯变暗，B灯变亮九含容电路的分析思路方法：1、电路稳定后，电容器在电路中就相当于断路2、电路稳定后，电容所在电路无电流，所以其两端的电压就是所在支路两端的电压3、电路的电压、电流变化时，会引起电容器的充放电，进而引起内部电场的变化典型例题6、如图2.7-24电路中，电源的内电阻r不能忽略，其电动势E小于电容器C的耐压值先闭合开关S，待电路稳定后，再断开开关S，则在电路再次达到稳定的过程中，下列说法中正确 的是 A.电阻R1两端的电压增大 B电容器C两端的电压减小C

16、.电源两端的电压减小 2.7-24D.电容器C上所带的电量增加答案: D 解析：当S闭合时，C与R2并联 S闭合时，RH1、R2串联接入电路，R1、R2各分得电压的一部分，电容C与R2电压相等，S断开之后，整个电路不通，所以 R1中无电流，因而R1两端的电压为零，A项错；S断开后，C相当于直接接在电源两端，电压变大，所以电量也变大，因而B项错D项正确；S断开后，电源端电压等于电源电势，其值变大反馈训练7 如图2.7-25所示,E=10V,R1=4,R2=6,C=30F.电池内阻可忽略.(1)闭合开关S,求稳定后通过R1的电流. (2)然后将开关S断开,求这以后流过R1的总电量. 十 电路故障分

17、析短路处特点：有电流通过而电压为零断路处特点：电路电压不为零而电流为零典型例题7、用电压表检查如下图2.7-26电路中的的故障，测得Uad5.0V，Ucd0V，Ubc0V，Uab5.0V，则此故障可能是()AL断路BR断路CR 断路 DS断路解析：电压表即为可显示其两端电压的电阻，电压表有读数则说明与其他用电原件形成通路。电压表并入ad端有电压则说明包含电源开关的ad端无故障如图甲所示；电压表并入ab端有读数，则说明abcda环路无故障，如图乙所示。综合两种情况故障出在滑动变阻器R上。故答案为 B反馈训练8 如图2.7-27所示的电路中,电源电动势为6V,当开关接通后,灯泡L1和L2都不亮,用

18、电压表测得各部分电压是Uab=6V, Uad=0V, Ucd=6V, 由此可以判定 ( ) A、L1和L2 的灯丝都烧断了 B、L1的灯丝烧断 C、L2的灯丝烧断 D、变阻器R断路【考点巩固】1.如图2.7-28所示，当滑线变阻器滑动触点向b端移动时( )A.伏特表V的读数增大，安培表A的读数减小B.伏特表V和安培表A的读数都增大 C.伏特表V和安培表A的读数都减小D.伏特表V的读数减小，安培表A的读数增大2如图2.7-29所示电路中，三只灯泡原来都正常发光，当滑动变阻器的滑动触头P向右移动时，下面判断正确的是（ ）AL1和L3变暗，L2变亮BLI变暗，L2变亮，L3亮度不变 CL1中电流变化

19、值大于L3中电流变化值DLl上电压变化值小于L2上的电压变化值3.如图2.7-30所示，当电路里滑动变阻器R2的滑动触头P向下滑动时（ ）A.电容器C两极板间的电场强度增大B.电压表的读数减小C.R1消耗的功率减小D.R2消耗的功率增大4. 如图2.7-31所示，电动势为E、内阻为r的电池与固定电阻R0、可变电阻R串联，如图所示，设R0=r，Rab=2r.当变阻器的滑动片自a端向b端滑动时，下列各物理量中随之减小的是( )A.电池的输出功率 B.变阻器消耗的功率C.固定电阻R0上消耗的功率 D.电池内电阻上消耗的功率5在如图2.7-32所示的电路中，R1=10 ，R2=20 ，滑动变阻器R的阻

20、值为 050，当滑动触头P由a向b滑动的过程中，灯泡L的亮度变化情况是（ ）A.逐渐变亮 B.逐渐变暗 C.先变亮后变暗 D.先变暗后变亮2.7-326已知如图2.7-33所示，电源内阻不计。为使电容器的带电量增大，可采取以下那些方法：（ ） A.增大R1 B.增大R2 C.增大R3 D.减小R17如图2.7-34所示的电路中，A、B两灯原来正常发光，忽然B灯比原来亮了，这是因为电路中某一处发生断路故障造成的，那么发生这种故障可能是(电源内阻不计) ( )AR1断路 BR2断路 CR3断路 D灯A断路8如图2.7-35所示，灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的。现在突然灯泡A比原来变暗了些，灯泡B

21、比原来变亮了些，则电路中出现的故障可能是（ ）AR3断路 BR1短路 CR2断路 DR1、R2同时短路9如图2.7-36所示，接通K后，将高内阻的电压表并联在A、C两点间时，电压表读数为U,当并联在A、B两点间时，电压表读数也为U,当并联在B、C两点间时，电压表读数为零，则出现此种情况的原因是（R1,R2阻值相差不大）（ ）AAB段断路 BBC段断路 CAB段短路 DBC段短路10 . 如图2.7-37所示,R1=20, R2=10, R3=5, R4=10,电源电动势E=3.6V，内电阻为r=2,C=2F, 求电容器的带电量。答案 210-6C2.7闭合电路的欧姆定律（一）考点突破反馈训练

22、1. 1 2. A B 考点巩固题序123答案CDAC4. 1.5 V 1.55. 3 V 16. 400m V 2.7闭合电路的欧姆定律（二）考点突破反馈训练 3. 4W 66.7% 4. (1)E=6V r=1 (2)R=r时，PM=9W考点巩固1. 6 50W2. (1)当变阻器阻值R=0时，R0消耗的功率最大 P0=1.28W (2)变阻器阻值R= R0+r=2.5时变阻器消耗的功率最大，最大值PR=0.4W （3）当变阻器阻值R=0时，电源的最大输出功率P出M=1.28W3. 2W 0.5 4. 20W 18W 2.7闭合电路的欧姆定律（三）考点突破反馈训练 5.A 6.B 7.(1)1A (2)1.210-4C 8.C考点巩固题序123456789答案AADBABCDCCAD10. 210-6C