高中物理 第4章 探究闭合电路欧姆定律章末整合课件 沪科版选修31.pptVIP

章末整合 知识网络 闭合电路欧姆定律 闭合电路多用电表测量电源的电动势e和内阻r 闭合电路 闭合电路 专题归纳 电路消耗的电能全部转化为电热 内能 的电路为纯电阻电路 对纯电阻电路有 p电 p热 ui i2r u2 r 电路消耗的电能并不完全转化为内能 还有一部分转化为其他形式的能 如机械能 化学能等 这种电路叫非纯电阻电路 如其中有电动机 电解槽的电路等 对非纯电阻电路有 p电 ui i2r 此时iir 决不能乱套用公式 计算电功率只能用p电 ui 计算热功率只能用p热 i2r 纯电阻电路与非纯电阻电路 例1 某同学对录音机中的小电动机用图4 1所示电路进行实验研究 闭合开关 移动滑动变阻器的滑片 当电压表的示数为0 40v时 电流表的示数为0 20a 此时电动机未转动 当电压表的示数为2 0v时 电流表的示数为0 30a 此时电动机匀速转动 求 1 电动机线圈的电阻 2 电动机转动时的电功率 3 电动机转动时的机械功率 4 电动机转动时的效率 图4 1 解析 此例中电动机的工作情况有两种 一种为通电后未转动 另一种为通电后匀速转动 电动机未转动时 所消耗的电能全部转化为内能 相当于纯电阻电路 电动机线圈的电阻可根据欧姆定律求出 当电动机转动时 电能转化为机械能和内能 消耗的电功率等于此时电路两端电压乘以通过的电流 转化为电热的功率p热 i2r 而机械功率就等于消耗的电功率减去电热功率 电动机的效率就等于机械功率与总功率的比值 答案 1 2 2 0 6w 3 0 42w 4 70 1 闭合电路欧姆定律研究闭合电路 主要物理量有e r r i u 前两个是常量 后三个是变量 闭合电路欧姆定律的表达形式有 1 e u外 u内 闭合电路的欧姆定律 2 电源的功率和效率 1 功率 电源的功率 电源的总功率 pe ei 电源的输出功率p出 ui 电源内部消耗的功率pr i2r 例2 如图4 2所示 r为电阻箱 v为理想电压表 当电阻箱读数为r1 2 时 电压表读数为u1 4v 当电阻箱读数为r2 5 时 电压表读数为u2 5v 则 1 电源的电动势e和内电阻r为多少 2 当电阻箱r读数为多少时 电源的输出功率最大 最大值pm为多少 图4 2 答案 见解析 根据欧姆定律确定串 并联电路的性质 来分析电路中某一电阻变化而引起的整个电路中各部分电学量的变化情况 常见方法如下 1 程序法 基本思路是 部分 整体 部分 即从阻值变化的部分入手 由串 并联规律判断r总的变化情况 再由欧姆定律判断i总和u端的变化情况 最后再由部分电路欧姆定律确定各部分量的变化情况 即 电路的动态分析 2 直观法 即直接应用 部分电路中r i u的关系 中的两个结论 任一电阻r阻值增大 必引起该电阻中电流i的减小和该电阻两端电压u的增大 任一电阻r阻值增大 必将引起与之并联的支路中电流i并的增大和与之串联的各电阻电压u串的减小 3 极端法 即因滑动变阻器滑动引起电路变化的问题 可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论 例3 如图4 3所示电路中 e为电源电动势 r为电源内电阻 r1和r3均为定值电阻 r2为滑动变阻器 当r2的滑动触点在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的滑动触点向b端移动 则三个电表示数的变化情况是 图4 3 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减小解析 本题考查电路结构 闭合电路欧姆定律及电阻对电路的影响 电路结构 r1 r2并联后再与r3串联 a1测通过r1的电流i1 a2测通过r2的电流i2 v测路端电压u r2的滑动触点由a滑向b r2阻值减小 电路的总电阻减小 则总电流i增大 根据闭合电路欧姆定律知路端电压u e ir 所以电压表示数u减小 r1两端电压u1 u u3 而u3增大 所以u1减小 则i1减小 而i i1 i2增大 所以i2增大 故正确答案为b 答案 b 例4 如图4 4所示的电路中 电源电动势e 6 00v 其内阻可忽略不计 电阻的阻值分别为r1 2 4k r2 4 8k 电容器的电容c 4 7 f 闭合开关s 待电流稳定后 用电压表测r1两端的电压 其稳定值为1 50v 电路的综合分析 图4 4 1 该电压表的内阻为多大 2 由于电压表的接入 电容器的带电荷量变化了多少 3 若用电压表先后测r1 r2两端电压示数分别为6 0v和0 则r1 r2 c可能的故障是什么 解析 本题考查了电容器的电容 电阻的串并联的知识 当开关s闭合而电压表接入r1两端时 电压表 电阻rv 与r1并联后再与r2串联 由并联电路总电阻的公式以及串联分压特点 即可解得电压表内阻rv 要求电容器中带电荷量的变化 关键是要看在电容器没有被击穿的情况下两端的电压变化情况 分别算出接入电压表前后电容器上的电压 算出其电压变化 u 依据 q c u计算其带电荷量变化 3 r1断路 r2短路 c被击穿 答案 1 4 8k 2 2 35 10 6c 3 r1断路 r2短路 c被击穿 例5 在 用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻 的实验中 提供的器材有 a 干电池一节b 电流表 量程0 6a c 电压表 量程3v d 电键s和若干导线e 滑动变阻器r1 最大阻值20 允许最大电流1a 测电源电动势和内电阻 f 滑动变阻器r2 最大阻值300 允许最大电流0 5a g 滑动变阻器r3 最大阻值1000 允许最大电流0 1a 1 按如图4 5甲所示电路测量干电池的电动势和内阻 滑动变阻器应选 填写代号 为使测量尽可能精确 用笔画线代替导线将如图乙所示的实物图连接成实验电路 已连接了部分线 要求变阻器的滑动触头滑至最右端时 其使用电阻值最大 图4 5 2 实验步骤 按实验要求连接好电路 闭合电键前把变阻器的滑动触头滑至一端 使接入电路的阻值最大 闭合电键 调节滑动变阻器 使 的指针有明显偏转 读取 和 的示数 用同样方法测量多组数据 断开开关 整理好器材 数据处理 3 将实验测得的数据标在如图丙所示的坐标图中 请作出u i图线 由此求得待测电池的电动势e v 内电阻r 结果保留三位有效数字 解析 1 电源所允许最大电流一般小于等于0 5a 电动势1 5v 所以电路电阻几十欧姆即可 再考虑操作的方便 滑动变阻器选择r1 注意分析滑动变阻器对电路的控制情况 电路的实物连接是必须掌握的技能 2 读取合适的电路电流 电流表 和电路外电压 电压表 作u i图线 根据图像处理实验数据 答案 1 e 或r1 如图 2 电流表电流表电压表 3 如图1 501 88 e 1 47 1 50 v r 1 80 1 88 均算对 1 伏安法测电阻的原理2 伏安法测电阻的两种电路如图4 6 a 所示 电流表接在电压表两接线柱外侧 通常叫 外接法 如图 b 所示 电流表接在电压表两接线柱内侧 通常叫 内接法 电阻的测量 图4 6 a b 3 伏安法测电阻的误差分析图4 6中 r为待测电阻 因为电流表 电压表分别有分压 分流作用 因此两种方法测量电阻都有误差 1 电流表内接法电压表示数uv rr ua ur电流表示数ia ir 2 实验试触法若不知rx的大概值 为了选择正确的电路接法以减少误差 可将电路如图4 7所示连接 只空出电压表的一个接头s 然后将s分别与a b试触一下 观察电压表和电流表的示数变化情况 图4 7 若电流表示数有显著变化 说明电压表的分流作用较强 即rx是一个高阻值电阻 应选用内接法 s应接b测量 若电压表示数有显著变化 说明电流表的分压作用较强 即rx是一个低阻值电阻 应选用外接法 s应接a测量 例6 检测一个标准值为5 的滑动变阻器 可供使用的器材如下 a 待测滑动变阻器rx 全电阻约5 电阻丝绕制紧密 匝数清晰可数 b 电流表a1 量程0 6a 内阻约0 6 c 电流表a2 量程3a 内阻约0 12 d 电压表v1 量程15v 内阻约15k e 电压表v2 量程3v 内阻约3k f 滑动变阻器r 全电阻约20 g 直流电源e 电动势3v 内阻不计 h 游标卡尺i 毫米刻度尺j 开关s 导线若干 1 用伏安法测电阻rx的全电阻值 所选电流表为 填 a1 或 a2 所选电压表为 填 v1 或 v2 2 画出测量电路的原理图 并根据所画原理图将图4 8中实物连接成测量电路 图4 8 3