2019-2020年高中物理 第二章 恒定电流 7.闭合电路欧姆定律学案 新人教A版选修3-1.doc

2019-2020年高中物理 第二章 恒定电流 7.闭合电路欧姆定律学案 新人教A版选修3-1要点导学1闭合电路的欧姆定律（1）闭合电路的组成：内电路：电源内部的电路，其电阻称为内电阻，内电阻所降落的电压称为内电压；外电路：电源外部的电路,其两端电压称为外电压或路端电压；内、外电压的关系：E=U+U/.(2)闭合电路欧姆定律的内容：闭合电路里的电流，跟电源的电动势成_，跟整个电路的电阻成_.公式：，公式的适用条件：外电路为纯电阻电路。图1271（3）路端电压与电流的关系图象(UI图象) 是一条_线该线与纵轴交点的值表示_，该线的斜率表示_；据U=E-Ir画出电源的U一I图象。如图l27一l所示。 2路端电压U与外电阻R之间的关系： 当外电阻R增大时，根据可知，电流I减小(E和r为定值)，内电压Ur减小，根据U外=E-Ur可知路端电压增大 当外电阻R减小时，根据可知电流I增大，内电压Ur增大，根据U外=E-Ur可知路端电压减小3关于全电路欧姆定律的动态应用全电路欧姆定律之中的动态分析的具体步骤大体如下： (1)判断动态源及动态源总电阻的变化进而判断闭合电路总电阻的变化情况 (2)依据，判断闭合电路干路电流的变化情况 (3)依据U=E-Ir，判断外电路电压(路端电压)的变化情况 (4)依据分压、分流原理判断动态部分的物理量的变化 4关于电源的功率问题 (1)如图l272所示，电阻R与电源构成的一个闭合电路电源的电动势为E，内电阻r，则：图1272E、rRS 电源消耗的总功率用P总=_求解； 电源的输出功率用P出=_求解； 电源的内耗功率用P耗=_求解 定值电阻的发热功率亦可用PR=I2R 电源的效率为%值得注意的是，若外电路是纯电阻电路，部分电路的欧姆定律适用：P=I2R=U2R电源的输出功率P外=UI=I2R=U2R同样能量守恒的方程也就有：EI=UI+I2r或EI=I2R+I2r,或EI=U2/R+I2r。若外电路是非纯电阻电路，能量守恒方程只有：EI=IU+I2r.(2)电源的输出功率的变化：当R一r越大，电源的输出功率P出越_；R-r越小,电源的输出功率P出越_ 当Rr =0时，即R=r时电源的输出功率最大为. 范例精析例1 如图1273所示，电源电动势E=1.5V，内阻r=0.5，电阻R1=R2，当合上电键S1时，通过电源的电流为1A。求：电键S1、S2都合上时通过电源的总电流和电源两端的电压。图1273 解析 要求通过电源的电流，还需要知道外电路的总电阻。当S1合上时根据闭合电路欧姆定律有： I1=E/（R1+r）得：R1=E/I1-r=1S1、S2都合上时有：I=E/（R总+r）=1.5A路端电压U外=E-Ir=0.75V 拓展 本题让学生简单运用闭合电路欧姆定律处理问题，让学生知道总电阻是二分之一，电流是二倍关系只有在电压不变的情况下才成立，由于电源存在内阻，路端电压将随着外电路电阻的变化而变化。例2 图1274所示，当滑动变阻器的滑动触头P向右移动时三个灯泡亮度的变化情况是 ( )L1L2L3PE、r图1274 AL1变亮，L2和L3皆变暗BL1变亮，L2不能确定，L3变暗 CL1变暗，L2变亮，L3也变亮 DL1变亮，L2变亮，L3变暗 解析：当P向右移动时，滑动变阻器的电阻减小，则总电阻减小，总电流增大，内电压增大，路端电压减小，所以L3变亮；因为U3变大，且路端电压变小，所以L1变暗；总电流变大，又I1变小的，所以L2的电流增大，L2变亮 。因此，本题的正确选项应为C.拓展 电路中任一局部发生变化，将引起各处的电流和电压的变化。判断这类问题，可以先从局部的变化推出总电流、路端电压的变化，再根据串、并联电路的特点以及部分电路欧姆定律作出相应的判断。例3 如图1275中电阻R1=14，R2=9，合上电键S1时，电压表示数为2.8V，当S1、S2都合上时，电压表示数为2.5V。求电源电动势和内阻。图1275 解析 根据闭合电路欧姆定律来求电动势和内阻，一个方程中有两个未知的量，而题中给了两种情况下电压表的两次示数，因此可以列出两个方程： E=U1+U1r/R1 E=U2+U2r/R12（其中R12是电阻R1、R2并联后的总电阻）解得：E=3V，r=1 拓展 本题给出了根据闭合电路欧姆定律测量电源电动势和内阻的方法，由于定律表达式中包含两个要测量的量，所以至少要进行两次实验，取得两组数据，列出方程组进行求解。实际测量中为了减小误差往往要进行多次测量，描绘路端电压与电流关系的图线，对图线进行分析得到测量结果。例4 图1276所示的电路中，电路消耗的总功率为40W，电阻R1为4，R2为6，电源内阻r为06，电源的效率为94，求： (1)ab两点问的电压 (2)电源的电动势R1R2R3E、rab图1276解析：电源内部的热功率P内=I2r，又P内=P总（1-）所以（A）由于R1与R2是并联的，所以（V）由P总=IE，可得E=P总/I=20V拓展 总电流I是联系内、外电路的桥梁，是求解闭合电路问题的关键。一般来说，总电流I可以由闭合电路欧姆定律求得，也可以从外电路和内电路上分别由欧姆定律求得，还可以由电源的总功率、输出功率、内部发热功率求得，应视具体问题具体分析。 能力训练1如图l 277所示电源的电动势E=2V， 内电阻为r=0.1 ,R=1.9，电流表、电压表对电路的影响不计,且两电表不被烧毁, 那么：(1)当S接到“l”挡时,电流表读数为_，电压表的渎数为 _.(2)当S接到“2”挡时,电流表读数为_,电压表的读数为_.(3)当S接到“3”挡时,电流表渎数为_,电压表的数为_. 图1277图12782如图1278所示，当开关闭合时电路中的能量转化情况是：在干电池内部,静电力移动电荷做功，_能转化为_能，在整个电路中正电荷从电源的正极经外电路、内电路再回到电源的正极绕行一圈，电场力做功,_能转化为_能。3关于电功和电热以下说法正确的是 ( ) A外电路电流做的功一定等于电热 B外电路中电流所做的功一定大于电热 C只有在外电路是纯电阻的情况下电功才等于电热 D当外电路有电动机、电解槽的情况下电流做的功将转化为热能、机械能、化学能，因此，电功大于电热图12794在如图1279所示的电路中，当可变电阻R的阻值增大时，下述结论中哪些是 正确的 ( ) AP、Q两点间的电压U增大 B通过R、R1的电流增大 C通过可变电阻R的电流强度不变 D通过可变电阻R的电流强度减小5如图12710所示，a、b、c三盏灯都能发光，且在电路变化时，灯不被烧坏，试判断：当滑动变阻器的触头P向上移动时，三盏灯的亮度变化情况是 （ ） Ac变亮，a、b变暗Ba、b变亮，c变暗Ca、c变亮，b变暗cabpMN图12710Da变亮，c、b变暗图12712VAR1R2R3图127116如图12711所示当滑动变阻器的滑动触点向上端移动时，则 （ ） AV的示数增大，A的示数变小 BV、A示数都增大 CV、A示数都减小 DV示数减小，A示数增大7一平行板电容器C，极板是水平放置的，它与三个可变电阻及电源连接成如图12712的电路，有一个质量为m的带电油滴悬浮在电容器的两极板之间，静止不动。现要使油滴上升，可采用的办法是 （ ） A增大R1 B增大R2 C增大R3 D减小R28如图127一l3所示,直线A为电源的伏安特性曲线，直线B为电阻R的伏安特性曲线，用该电源和电阻组成一个闭合电路，电源的输出功率和电路的总功率分别为多少?图127139如图12714所示的电路中,R2=14,调整R1（015）,使滑动变阻器滑动触点p从c点移到a点时,通过R2的电流变为原来的1/2，求该电源的内阻.图1271410如图127一15所示，电源电动势为6伏，内阻为5欧，灯A标有“2V，O.1 W”, 灯B标有“1.5V,0.075W”,灯C标有“1.5V,0.15 W”为使三灯都能正常发光，变阻器R0的阻值应为多大?滑动触头P应放在何位置?图12715 素质提高11. 手电筒里的两节干电池用了很久后,小灯泡只能发出微弱的光了，把这两节干电池取出来，用电压表测量,每一节的两端的电压都很接近1.5V，把它们装入电子钟里，电子钟能正常工作。试用闭合电路欧姆定律来解释这个现象12如图12716所示电源总功率为15W,电源的输出功率为12W,电阻R1为4,R2为6,R3为0.6,求:(1)A、B两端的电压；（2）电源电动势图1271613将电量为q的正电荷，从电源的负极移向电源的正极的过程中，电源的非静电力所做的功W非与被移送的电荷的电量q的比值w非q叫做电源的电动势E，即，在国际单位制中，电动势的单位是焦库，即伏特，与电势、电势差的单位相同，试回答：(1)电源的电动势和电压是否是一回事?说明理由(2)依据，是否认为E与W非成正比，与q成反比? 为什么?(3)功是能量转化的量度,从能量转化的角度,也可以说电源的电动势等于电源内_时其他形式的能量转化为_的多少.(4)电源内部的非静电力可以将正电荷从_移向_，维持电源两极间有恒定的电势差；在电源的外部电流由_流向_