xx届高考物理复习：闭合电路欧姆定律

1 / 9 XX 届高考物理复习：闭合电路欧姆定律 本资料为 WoRD 文档，请点击下载地址下载全文下载地址 第二课时闭合电路欧姆定律 【教学要求】 1认识内电路和外电路，了解电动势与内电阻。 2理解闭合电路欧姆定律，并用它对全电路进行有关计算。 3理解路端电压、输出功率与负载的关系。 【知识再现】 一、电动势 1物理意义：反映不同电源把其他形式的能转化为本领大小的物理量。 2大小：等于断开时的路端电压也等于把 1c 的正电荷从电源负极移到正极时非静电力所做的功 3内电阻：电源内部对电 流的阻碍阻碍作用。其值由电源本身决定。 议一议：电动势为 E，内阻为 r 的几个电池串联、并联后的总电动势和总内阻分别为多大 ? 二、闭合电路欧姆定律 1内容：闭合电路里的电流跟电源的成正比，跟的电阻之和成反比，这个结论叫闭合电路的欧姆定律 2公式： I或者 E U 外 +Ir U 外 +U内。 3路端电压：外电路两端的电压，即电源的输出电压 U E2 / 9 一 Ir 三、电路中的能量 1电源的总功率：指电源提供的全部电功率公式为： P总 2电源的输出功率：指电源提供给外电路的功率公式为：P 出 3电源 的内部发热功率：指电源内电阻消耗的功率公式为： P 内 4电源的效率：指用电器得到的电功率跟电源的总功率的比值公式为： 。纯电阻电路中 知识点一电源电动势与内电阻 电动势与电压的区别与联系 1电源电动势是表征电源特性的物理量，只与电源有关，与外电路的状况无关；电路中任意两点之间的电压与电源的电动势和电路参数有关 2电动势的大小反映了电源把其他形式的能转化为电能的本领，即非静电力移送单位正电荷从电源负极至正极所做的功；电压的大小表示电场力在电场中两点之间移动单位正电荷做的功，是把 电能转化为其他形式的能 3两者之间的联系，电路闭合时， E U 内 +U外；电路断开时， E U 外 3 / 9 【应用 1】关于电源和电动势，下列说法中正确的是 () A在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电能增加 B对于给定的电源，移动正电荷非静电力做功越多，电动势就越大 c电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移送单位电荷量做功越多 D电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移到正极移送电荷量越多 导示 :在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，等于电能增加， A 对。 且做功越多，电动势就越大， B 对。反过来电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移送单位电荷量做功越多，而与移动电荷量无关， c 对 D 错。故选 ABc。 知识点二路端电压 1路端电压与外电阻的关系 2路端电压与电流强度的关系 根据 E U 外 +Ir 可得 U 外 E 一 Ir，由此式可知， U 随 I 的增大而减小，它们的关系图线 (也称电源外特性曲线 )如图所示此图象的物理意义是： (1)图线与纵轴的交点对应的电压为电源的电动势 4 / 9 (2)图线的斜率的绝对值表示电源的内阻 (3)图线与横轴的交点表示短路电流 (4)在图线上一点的坐标的乘积为电源的输出功率 【应用 2】如图甲所示的电路中， R1、 R2均为定值电阻，且R1 100 ， R2 阻值未知， R3 为一滑动变阻器当其滑片 P从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示，其中 A、 B 两点是滑片 P 在变阻器的两个不同端点得到的数据求； (1)电源的电动势和内阻 (2)定值电阻 R2的阻值 (3)滑动变阻器的最大阻值 导示 (1)由图可知 :E=20V， r= (2)滑动片 P 在变阻器的右端时，对应图乙中的 B 点，R2+r=4/=5 ， R2= (3)滑动片 P 在变阻器的右端时，对应图乙中的 B 点 ,R 外=16/=80 根据串并联总电阻，可求得变阻器的最大电阻 R3=300 知识点三电源功率与效率 1能量形式： Eq qU 外 +qU 内它反映出移动单位电荷的过程中，非静电力做功与电场力做功量值相等，即其他形式的能量转化为电能，再由电能转化为电阻只及 r 上的内能转化过程中，能量守恒得到体现 2功率形式： IE IU外 +IU内或 IE IU+I2r 3电源的输出功率 5 / 9 时，若 R 增大，则 P 出增大；当只 r时，若 R 增大，则P 出减小应注意：对 于内外电路上的固定电阻，其消耗的功率仅取决于电路中的电流的大小 4电源的效率 对于给定的电源，内阻一定，效率随外电阻的增大而单调增加，当 R r 时， 50；当 R0 时， 0 ；当 R 时，100 【应用 3】如图所示，已知电源内阻 r 2 ，定值电阻 R1 0 5 求： (1)当滑动变阻器的阻值 R2为多大时，电阻R1消耗的功率最大 ?(2)当变阻器的阻值为多大时，变阻器消耗的功率最大 ?(3)当变阻器的阻值为多大时，电源输出功率最大 ? 导示 :(1)电阻 R1 为定值电阻，电流大，功率就大，所以当滑动变阻器的阻值 R2为零时， R1消耗的功率最大。 （ 2）可将 R1 看作电源的内电阻，所以当 R2=R1+r= 时，变阻器消耗的功率最大 . (3)当电路内外电阻相等时， R2+R1=r， R2= 电源输出功率最大 . 等效法是物理解题时常用的一种方法，使用该方法时，要看准如何等效，哪部分可等效成什么等问题。 6 / 9 类型一应用图象解题 1由 P 一 R 图象知：对于 E、 r 一定的电源，外电阻 R 一定时，输出功率只有唯一的值输出功率 P 一定时，一般 R 有两个值 R1、 R2与之对应 2将电 源 (E、 r)与一个电阻相连，即电源向电阻 R 供电，在 U I 图象中画出电源的伏安特性曲线和导体 R 的伏安特性曲线，其交点 (U， I)的坐标乘积 UI 为电源的输出功率也就是 R 的功率利用上述联系可借助图象解题 【例 1】把一个 10V， ” 的用电器 A(纯电阻 )接到某一电动势和内阻都不变的电源上，用电器 A 实际消耗的功率是若换上另一个 10V， ” 的用电器 B(纯电阻 )接到这一电源上，用电器 B实际消耗的功率有没有可能反而小于 ?(设电阻不随温度改变 ) 导示 :电源的输出功率随外电路阻值的变化而变化，如下式所示： 用图 象法解题时，首先要明确图象的物理意义，即图象中的每一点、图象中曲线的极值坐标、图象中特殊坐标点等。 类型二等效电源法解题 等效电源法就是把一个较为复杂的电路看做是两部分组成的，其中一部分看做是用电器，另一部分就是既有电动势，7 / 9 又有内电阻的电源 【例 2】如图所示，电源的电动势、内电阻未知， R1、 R2的阻值也未知当在 a、 b 间接入不同的电阻时，电流表有不同的示数，如下表所示， 请完成此表格 导示 :由于电源的电动势 E、内电阻 r、以及 R1、 R2 都是未知的，若用常规做法是难以求解的这时，可采用等效电 源法，将除 R 之外的电路当作等效电源， R 是等效电源的外电阻，等效电路图如右图所示，虚框内是等效电源设等效电源的电动势为 E ，内电阻为 r ，根据闭合电路的 1利用如图电路，可以测定电路电动势和内电阻，已知 R1=、R2=R3=1 ，当电键 k 断开时，电压表读数为，当电键 k 闭合时，电压表的读数为 1V，该电源的电动势和内阻分别为 V， 2如图， AB,cD 为两根平行的相同的均匀电阻丝， mN 为另一根电阻丝，其电阻为 R，它可以在 AB,cD 上滑动并保持与AB垂直， mN与 AB,cD 接触良好，图中电压表为理想电压表，电池的电动势和内阻都不变， B,D 与电池两极连接的导线的电阻可忽略，当 mN处于图中位置时，电压表的读数为 U1=，已知将 mN 由图中位置向左移动一段距离 L 后，电压表的读8 / 9 数变为 U2=。若将 mN由图中位置向右移动一段距离 L，电压表的读数 U3是多少？ 3（ 06广州市统考卷）如图所示，电源的电动势 E，内阻r ，定值电阻 R2 12 ，电动机 m的线圈的电阻 R 闭合开关 S，电动机转动稳定后，电压表的示数 U1 4V，电阻R2消耗的电功率 P2求电动机转动稳定后： （ 1）电路的路端电压 . （ 2）通过电动机的电流 4（ 07 南京期末调研）如图所示，电解槽和电炉并联后接到电源上，电源内阻，电炉电阻，电解槽电阻。当 S1闭合、 S2 断开时，电炉消耗功率 684W； S1、 S2 都闭合时电炉消耗功率 475W（电炉电阻可看作不变）。试求：（ 1）电源的电动势； （ 2） S1、 S2都闭合时，流过电解槽的电流大小； （ 3） S1、 S2都闭合时，电解槽中电能转化成化学能的功率。 参考答案 1 k 断开， I1=U/RE=（ R1+R2+r） k闭合， E=I2（ R+r） k断开 I1=U/R2=（ 2+r） k闭合 I2=U/R2=1A E=2Vr= 2回路总电阻为 R 总，电源电动势为 E，移动 mN 距离为 L时电阻增加或减小 R。 ER/R总 =U1ER/（ R 总 +R） =U2 9 / 9 ER/（ R 总 -R） =U3U3=6V 3（ 1）路端电压