高三物理一轮复习 第7章 第2讲 闭合电路欧姆定律课件.ppt

浙江专用物理 第2讲闭合电路欧姆定律 一 电动势1 电源 通过非静电力做功把其他形式的能转化为 电能的装置 2 电动势 1 定义 非静电力在电源内部把正电荷从负极移送到正极所做的功与被移送的电荷量的 比值叫做电源的电动势 2 表达式 e 3 物理意义 反映不同电源 把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量 数值等于电源没有接入电路时两极间的电压 4 辨析 1 电源没有接入电路时两极间的电压就是电动势 2 用电压表直接测量电源正负极之间的电压值约等于电源的电动势 二 闭合电路的欧姆定律1 内容 闭合电路中的电流跟 电源电动势成正比 跟 内 外电路电阻之和成反比 2 公式 1 i 该式只适用于纯电阻电路 3 电阻电源的内部也是由 导体组成的 所以也有电阻 这个电阻叫做电源的内阻 2 e u外 u内 即e u外 ir 该式既适用于纯电阻电路 也适用于非纯电阻电路 3 路端电压与外电阻的关系 1 当外电阻r增大时 i减小 内电压u内减小 路端电压u外 增大 当外电路断开时 i 0 u外 e 2 当外电阻r减小时 i增大 内电压u内增大 路端电压u外 减小 当外电路短路时 外电阻r 0 i u外 0 4 u i图像 1 如图甲所示为u i图像 由u e ir知 图线为一条直线 纵截距表示电源电动势 横截距表示 短路电流 直线斜率的绝对值等于电源 内阻 2 如图乙所示 纵轴如不从零开始 此时图线与横轴交点的横坐标i1并非短路电流 但图线与纵轴交点的纵坐标仍代表电源电动势 图线斜率的绝对值仍等于电源内阻 5 闭合电路中的功率 1 电源的总功率 p总 ei 2 电源内耗功率 p内 i2r 3 电源的输出功率 p出 ui ei i2r 4 电源的效率 100 100 1 下列关于电源电动势的说法正确的是 电动势是用来反映电源将其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量 外电路断开时的路端电压等于电源电动势 用内电阻很大的电压表直接测量电源正负极之间的电压值约等于电源的电动势 外电路的总电阻越小 则路端电压越接近电源的电动势a b c d 只有 1 答案b电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量 正确 由e u ir知 当外电路断开时 i 0 e u 正确 由于电压表电阻很大 i很小 则u e 正确 外电路的总电阻越小 路端电压越小 错 正确选项为b 2 如图所示 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为一个电阻r两端电压与电流的关系图线 将这个电阻分别接到a b两电源上 那么 a r接到b电源上时电源的效率较高b r接到b电源上时电源的输出功率较大 c r接到a电源上时电源的输出功率较大 但电源效率较低d r接到a电源上时电阻的发热功率较大 电源效率也较高 2 答案ac由图知ea eb 内阻ra rb 当电阻r接到电源两极时 电源的效率为 所以r接到电源b上时 电源的效率较高 a对 d错 由图知 r接到电源a上时 电源的输出电压和电流均比接到b上时大 从而使电源的输出功率较大 b错 c对 故选a c 3 一电池外电路断开时的路端电压为3v 接上8 的负载电阻后路端电压降为2 4v 则可以判定电池的电动势e和内电阻r为 a e 2 4v r 1 b e 3v r 2 c e 2 4v r 2 d e 3v r 1 答案b电池开路时的路端电压等于电池电动势的大小 故e 3v 接上8 电阻后的路端电压u 即r r 2 故应选b 4 如图所示电路中 电源的电动势e 9v 内阻r 3 r 15 下列说法中正确的是 a 当s断开时 uac 9vb 当s闭合时 uac 9vc 当s闭合时 uab 7 5v ubc 0d 当s断开时 uab 0 ubc 0 4 答案ac当s断开时 路端电压即a c间电压等于电源电动势 uac e 9v uab 0 ubc 9v a对 d错 s闭合时 i 0 5a uab uac ir 7 5v ubc 0 b错 c对 重难一对闭合电路欧姆定律的理解1 电动势与电压的区别和联系 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 2 对闭合电路欧姆定律的理解 1 公式e i r r 只适用于外电路为纯电阻的闭合电路 而e u ir既适用于外电路为纯电阻的闭合电路 也适用于外电路为非纯电阻的闭合电路 在应用时一定要注意外电路是否为纯电阻电路 2 对于e i r r 或e u ir两边同乘以电流i 可得ei i2r i2r或ei ui i2r 典例1如图所示 电源电动势e 6v 内电阻r 2 定值电阻r1 r2 12 电动机m的内电阻r3 2 当开关s闭合 电动机转动稳定后 电压表的读数u1 4v 若电动机除内电阻外其他损耗不计 求 1 电路的路端电压u2 2 电动机输出的机械功率p 解析 1 设干路电流为i 对闭合电路而言 有e u2 ir成立 设通过r1和电动机的电流为i1 通过r2的电流为i2 对r1 r2而言 欧姆定律适用 有i1 i2 由并联电路特点 有i i1 i2 解得u2 5v i1 a 2 电动机中输入的电功率p1 i1u1 转化为机械功率p和其内电阻生热的功率p2 r3 据能量守恒定律有p p1 p2 代入数据得p w 0 32w 答案 1 5v 2 0 32w 1 1如图所示的电路中 电源电动势e 6 0v 内阻r 0 6 电阻r2 0 5 当开关s断开时 理想电流表的示数为1 5a 理想电压表的示数为3 0v 试求 1 电阻r3和r1的阻值 2 当s闭合后 电压表的示数以及r2上消耗的电功率 答案 1 2 1 4 2 1 0v2 0w解析 1 当开关断开时 其等效电路如图所示 r3 2 根据闭合电路欧姆定律有 e i r1 r u解得r1 1 4 2 当s闭合后 r并 0 4 u r并 1 0vp 2 0w 1 2下列关于电源的说法 正确的是 a 电源提供的电能越多 表示电动势越大b 电动势就是电源两端的电压c 电源的电动势与外电路有关 外电路电阻越大 电动势就越大d 电动势越大的电源 将其他形式的能转化为电能的本领越大答案d解析电源提供的电能可用w eit表示 除与电动势有关之外 还与输出的电流 通电时间有关 故a错误 只有当外电路断路时 电动势才等于电源两端的电压 故b错 电源的电动势由电源自身的性质决定 与有无外电路无关 故选项c错误 电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量 故选项d正确 重难二两种u i图像的比较 典例2如图所示 图中直线 表示某电源的路端电压与电流的关系图像 图中曲线 表示该电源的输出功率与电流的关系图像 则下列说法正确的是 a 电源的电动势为50vb 电源的内阻为 c 电流为2 5a时 外电路的电阻为15 d 输出功率为120w时 输出电压是30v 解析由图线 可知电源电动势为50v a对 电源内阻为图线 斜率的绝对值 故电源内阻为5 b错 电流为2 5a时 由图像可知路端电压为37 5v 故外电路的电阻为15 c对 输出功率为120w时 由图像可知 电流为4a 输出电压为30v d对 答案acd 2 1某一电源的路端电压与电流的关系和电阻r1 r2的电压与电流的关系如图所示 用此电源和电阻r1 r2组成电路 r1 r2可以同时接入电路 也可以单独接入电路 为使电源输出功率最大 可采用的接法是 a 将r1 r2串联后接到电源两端b 将r1 r2并联后接到电源两端 c 将r1单独接到电源两端d 将r2单独接到电源两端 答案c解析由题图知电源电动势为e 3v 内阻为r 0 5 电阻r1 0 5 r2 1 要使电源的输出功率最大 则只需外电阻与电源内阻相等 所以c对 2 2如图为两个独立电路a和b的路端电压与其总电流i的关系图线 则 a 路端电压都为u1时 它们的外电阻相等b 电流都是i1时 两电源内电压相等c 电路a中电源的电动势大于电路b中电源的电动势d 电路a中电源的内阻大于电路b中电源的内阻 解析在路端电压与总电流的关系图线中 图线在u轴上的截距表示电动势e 图线斜率的绝对值表示电源的内阻 可见ea eb ra rb 图中两直线的交点坐标为 i1 u1 由r 可知 路端电压都为u1时 它们的外电阻相等 由u ir可知 电流都是i1时 因为r不相等 故两电源内电压不相等 所以选项a c d正确 答案acd 1 电源的输出功率 指外电路上的电功率 它在数值上等于总电流i与路端电压u的乘积 即p出 iu 对于纯电阻电路 电源的输出功率p出 i2r 2r 由上式可以看出 当外电阻等于电源内电阻 r r 时 电源输出功率最大 其最大输出功率为pmax 画出电源输出功率与外电阻的关系如图所 重难三电源输出的最大功率和用电器获得的最大功率的分析 示 由图像上可知 对应于电源的非最大功率p0可以有两个不同的外电阻r1和r2 从图像上还可看出函数的非单调性 当rr时 若r增大 p出减小 p内 i2r 根据能量守恒定律可得p p出 p内 3 电源的效率 指电源的输出功率与电源功率之比 即 100 100 100 对纯电阻电路 电源的效率为 100 100 100 由上式看出 外电阻越大 电源的效率越高 2 电源内部损耗的功率 指内电阻的热功率 即 典例3如图所示 r1为定值电阻 r2为可变电阻 e为电源电动势 r为电源内电阻 以下说法中正确的是 a 当r2 r1 r时 r2获得最大功率b 当r1 r2 r时 r1获得最大功率c 当r2 0时 r1获得最大功率d 当r2 0时 电源的输出功率最大 解析在讨论r2的电功率时 可将r1视为电源内阻的一部分 即将原电路等效为外电阻r2与电动势为e 内阻为 r1 r 的电源 等效电源 连成的闭合电路 如图甲 r2的电功率是等效电源的输出功率 显然当r2 r1 r时 r2获得的电功率最大 选项a正确 讨论r1的电功率时 由于r1为定值 根据p i2r知 电路中电流越大 r1上的电功率就越大 p1 i2r1 所以 当r2 0时 等效电源内阻最小 等于r 如图乙 r1获得的电功率最大 故选项b错误 c正确 讨论电 源的输出功率时 r1 r2 为外电阻 内电阻r恒定 由于题目没有给出r1和r的大小关系 所以当r2 0时 电源输出功率不一定最大 故选项d错误 答案ac 3 1如图所示 已知电源的电动势e 10v 内阻r 1 定值电阻r0 4 滑动变阻器的总电阻r 10 求 1 电源的最大输出功率 2 定值电阻r0消耗功率的最大值 3 滑动变阻器上消耗功率的最大值 答案 1 16w 2 16w 3 5w解析 1 r0 r 则r 0时 电源的输出功率最大 pm r0 4w 16w 2 r 0时 r0上消耗的功率最大 pm 16w 3 把r0等效为电源内阻 则r r0 r 5 时 r上消耗的功率最大 pr w 5w 一 闭合电路的动态变化问题分析方法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 最后由部分电路欧姆定律确定各部分物理量的变化情况 即r局 r总 i总 u端 注意此法一定要抓住不变量去分析变化量 2 并同串反 法 所谓 并同 即某一电阻增大时 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 所谓 串反 即某一电阻增大时 与它串联或者间接串联的电阻中的电流 两端电压 电功率都将减小 要注意 并同串反 规律不能作为知识点 只能是一种解题技巧 3 极限法 即因变阻器滑动引起电路变化的问题 可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论 4 特殊值法 对于某些双臂环路问题 可以采取代入特殊值去判定 从而找出结论 典例1如图所示 电源内阻不可忽略 当滑动变阻器r3的滑片c向b方向移动时 电路中各电表示数如何变化 电表内阻对电路的影响不计 过程可表示为 变阻器滑片c向b移动r滑 r并 r外 由闭合电路欧姆定律得i1 i总 故示数变小 u e i总 r 故示数变大 u1 i1 r1 故示数变小 u2 u u1 故示数变大 由i2 u2 r2 故示数变大 由并联电路性质 i3 i1 i2 故示数变小 答案见解析 解析为了使表述一目了然 可以用箭头表示各量的变化趋势 用 表示量值变大 表示量值变小 不标箭头表示量值不变 则本题解答 a 通过r1的电流减小 减小量一定等于 u r1b r2两端的电压增加 增加量一定等于 u 针对训练1如图所示的电路中 电源内阻不可忽略 若调整可变电阻r的阻值 可使电压表的示数减小 u 电压表为理想电表 在这个过程中 c 路端电压减小 减小量一定等于 ud 通过r2的电流增加 但增加量一定大于 u r2 答案a解析由并同串反结论可知 当r减小时并联部分电压减小 电压表示数减小 与其并联的r1中的电流也减小 与其串联的电阻r2两端的电压增大 由欧姆定律得r1两端电压减小 u ir1 则a对 由闭合电路欧姆定律知e u i r2 r 电阻r2与r的电压共增加了 u b c错 通过r2的电流增加 增加量一定小于 u r2 d错 二 含容电路的分析方法在直流电路中 当电容器充 放电时 电路里有充 放电电流 一旦电路达到稳定状态 电容器在电路中就相当于一个阻值无限大 只考虑电容器是理想的不漏电的情况 的元件 在电容器处电路可看做是断路 简化电路时可去掉它 简化后若要求电容器所带电荷量 可接在相应的位置上 分析和计算含有电容器的直流电路时 需注意以下几点 1 电路稳定后 由于电容器所在支路无电流通过 所以在此支路中的电阻上无电压降 因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压 2 当电容器和电阻并联后接入电路时 电容器两极板间的电压与其并联电阻两端的电