恒定电流-教师版.doc

第1讲欧姆定律电阻定律电功率焦耳定律欧姆定律(考纲要求 )1.电流(1)定义：自由电荷的定向移动形成电流(2)方向：规定为正电荷定向移动的方向(3)三个公式定义式：I；决定式：I；微观式：IneSv.2欧姆定律(1)内容：导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比(2)公式：I.(3)适用条件：适用于金属和电解液导电，适用于纯电阻电路.电阻定律(考纲要求 )1.电阻(1)定义式：R.(2)物理意义：导体的电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小，R越大，阻碍作用越大2电阻定律(1)内容：同种材料的导体，其电阻跟它的长度成正比，与它的横截面积成反比，导体的电阻还与构成它的材料有关(2)表达式：R.3电阻率(1)计算式：R.(2)物理意义：反映导体的导电性能，是导体材料本身的属性(3)电阻率与温度的关系金属：电阻率随温度升高而增大；半导体：电阻率随温度升高而减小判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)电流是矢量，电荷定向移动的方向为电流的方向()(2)比值反映了导体阻碍电流的性质，即电阻R.()(3)由I知道，通过同一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比()(4)由知，导体电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积RS成正比，与导体的长度l成反比()(5)电阻率是由导体材料本身决定的()答案(1)(2)(3)(4)(5)电功率、焦耳定律(考纲要求 )1.电功(1)定义：导体中的自由电荷在电场力作用下定向移动，电场力做的功称为电功(2)公式：WqUIUt.(3)电流做功的实质：电能转化成其他形式能的过程2电功率(1)定义：单位时间内电流做的功，表示电流做功的快慢(2)公式：PIU.3焦耳定律(1)电热：电流流过一段导体时产生的热量(2)计算式：QI2Rt.4热功率(1)定义：单位时间内的发热量(2)表达式：PI2R.热点一电阻定律、欧姆定律的理解与应用1电阻与电阻率的区别电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量，电阻大的导体对电流的阻碍作用大电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量，电阻率小的材料导电性能好2电阻的决定式和定义式的区别公式RR区别电阻的决定式电阻的定义式说明了电阻的决定因素提供了一种测定电阻的方法，并不说明电阻与U和I有关只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解液适用于任何纯电阻导体【典例1】 两根完全相同的金属裸导线，如果把其中的一根均匀拉长到原来的2倍，把另一根对折后绞合起来，然后给它们分别加上相同电压后，则在相同时间内通过它们的电荷量之比为()A14B18C116D161解析本题应根据电阻定律R、欧姆定律I和电流定义式I求解对于第一根导线，均匀拉长到原来的2倍，则其横截面积必然变为原来的，由电阻定律可得其电阻变为原来的4倍，第二根导线对折后，长度变为原来的，横截面积变为原来的2倍，故其电阻变为原来的.给上述变化后的裸导线加上相同的电压，由欧姆定律得：I1，I2，由I可知，在相同时间内，电荷量之比q1q2I1I2116.答案C反思总结导体形变后电阻的分析方法某一导体的形状改变后，讨论其电阻变化应抓住以下三点：(1)导体的电阻率不变(2)导体的体积不变，由VlS可知l与S成反比(3)在、l、S都确定之后，应用电阻定律R求解【跟踪短训】1对于常温下一根阻值为R的均匀金属丝，下列说法中正确的是()A常温下，若将金属丝均匀拉长为原来的10倍，则电阻变为10RB常温下，若将金属丝从中点对折起来，电阻变为RC给金属丝加上的电压逐渐从零增大到U0，则任一状态下的比值不变D金属材料的电阻率随温度的升高而增大解析当l10l，SS时，由R知R100R.故A错；若将金属丝从中点对折，Ll，S2S，RR，故B对；给金属丝加的电压逐渐增大时，其电阻率会随温度升高而增大，电阻值也增大，故C错、D对答案BD2用电器距离电源为L，线路上的电流为I，为使在线路上的电压降不超过U，已知输电线的电阻率为.那么，输电线的横截面积的最小值为()AL/RB2LI/UCU/(LI)D2UL/(I)解析输电线的总长为2L，由公式R，R得S，故B正确答案B热点二电功、电热、电功率和热功率图712【典例2】在如图712所示电路中，电源电动势为12 V，电源内阻为1.0 ，电路中的电阻R0为1.5 ，小型直流电动机M的内阻为0.5 .闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0 A则以下判断中正确的是()A电动机的输出功率为14 WB电动机两端的电压为7.0 VC电动机的发热功率为4.0 WD电源输出的电功率为24 W审题指导(1)如何计算电源的输出功率？_.(2)如何计算电动机的发热功率？_.(3)如何计算电动机的输出功率？_.提示(1)P电源IU(2)P机热I2r(3)P机出IU机I2r解析由部分电路欧姆定律知电阻R0两端电压为UIR03.0 V，电源内电压为U内Ir2.0 V，所以电动机两端电压为U机EUU内7.0 V，B对；电动机的发热功率和总功率分别为P热I2r12 W、P总U机I14 W，C错；电动机的输出功率为P出P总P热12 W，A错；电源的输出功率为PU端I20 W，D错答案B反思总结电功和电热的处理方法无论在纯电阻电路还是在非纯电阻电路中，发热功率都是I2r.处理非纯电阻电路的计算问题时，要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电功电热其他能量”寻找等量关系求解【跟踪短训】图7133如图713所示，用输出电压为1.4 V，输电电流为100 mA的充电器对内阻为2 的镍氢电池充电下列说法正确的是()A电能转化为化学能的功率为0.12 WB充电器输出的电功率为0.14 WC充电时，电池消耗的热功率为0.12 WD充电器把0.14 W的功率储存在电池内解析充电器对电池的充电功率为P总UI0.14 W，电池充电时的热功率为P热I2r0.02 W，所以转化为化学能的功率为P化P总P热0.12 W，因此充电器把0.12 W的功率储存在电池内，故A、B正确，C、D错误答案AB4一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压220 V的交流电源上(其内电阻可忽略不计)，均正常工作用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0 A，通过洗衣机电动机的电流是0.50 A，则下列说法中正确的是()A电饭煲的电阻为44 ，洗衣机电动机线圈的电阻为440 B电饭煲消耗的电功率为1 555 W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 WC1 min内电饭煲消耗的电能为6.6104 J，洗衣机电动机消耗的电能为6.6103 JD电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍解析一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220 V的电源上，电饭煲可视为纯电阻，电饭煲的电阻为RU/I44 ，洗衣机主要元件是电动机，不能利用欧姆定律计算线圈的电阻，选项A错误；电饭煲消耗的电功率为PUI2205 W1 100 W，洗衣机电动机消耗的电功率为PUI110 W，选项B错误；1 min内电饭煲消耗的电能为Pt1 100 W60 s6.6104 J，洗衣机电动机消耗的电能为Pt110 W60 s6.6103 J，选项C正确电饭煲发热功率是I2R5244 W1 100 W，根据题述不能计算出洗衣机电动机内阻和发热功率，选项D错误答案C思想方法11.欧姆定律I、电功率PIU和热功率PI2R的使用1欧姆定律I的使用对于纯电阻，适合欧姆定律，即纯电阻两端的电压满足UIR.对于非纯电阻，不适合欧姆定律，因P电UIP热P其他I2RP其他，所以UII2R，即非纯电阻两端的电压满足UIR.【典例1】 有一家用电风扇，电风扇两端的电压为220 V，工作电流为0.5 A，则下列说法中，正确的是()A电扇线圈的电阻为440 B电扇线圈的电阻大于440 C电扇线圈的电阻小于440 D电风扇线圈的电阻满足欧姆定律解析电风扇是非纯电阻，故电风扇两端的电压满足UIR，所以2200.5R，所以R440 .选CD.答案CD反思总结在解答这类问题时，很多同学没有辨明用电器是纯电阻还是非纯电阻，就直接用欧姆定律求解，导致错误图714即学即练1有一提升重物的直流电动机，工作时电路如图714所示，内阻为r0.6 ，R10 ，直流电压为U160 V，电压表两端的示数为110 V，则通过电动机的电流是多少？电动机的输入功率为多少？电动机在1 h内产生的热量是多少？解析电动机正常工作时，电动机两端的电压不满足欧姆定律，故不能直接用欧姆定律来求流过电动机的电流因电动机和电阻串联，所以流过电动机的电流等于流过电阻的电流IA5 AP输入UI1105 W550 WQI2rt520.63 600 J5.4104 J答案5 A550 W5.4104 J2电功率PUI和热功率PI2R的使用不论纯电阻还是非纯电阻，电流的电功率均为P电UI，热功率均为P热I2R.对于纯电阻而言：P电P热UII2R对于非纯电阻而言：P电UIP热P其他I2RP其他P其他【典例2】 额定电压都是110 V，额定功率PA100 W，PB40 W的电灯两盏，若接入电压是220 V的下列电路上，则使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗的电功率最小的电路是()解析判断灯泡能否正常发光，就要判断电压是否为额定电压，或电流是否为额定电流由P和已知条件可知，RARB.对于A电路，由于RA110 V，B灯被烧坏，两灯不能正常发光对于B电路，由于RA110 V，B灯被烧坏，两灯不能正常发光对于C电路，B灯与变阻器并联电阻可能等于RA，所以可能UAUB110 V，两灯可以正常发光对于D电路，若变阻器的有效电阻等于A、B的并联电阻，则UAUB110 V，两灯可以正常发光比较C、D两个电路，由于C电路中变阻器功率为(IAIB)110 V，而D电路中变阻器功率为(IAIB)110 V，所以C电路消耗的功率最小选C.答案C反思总结此类问题的分析思路分两步：先分清哪个电路的灯泡能正常发光，这里可以从电压、电流、电功率三个量中任意挑选一个使其达到其额定值，其余两个也达到额定值；确定了正常发光的电路后，再比较哪一个的实际功率小，可以用计算的方法比较，也可以用定性分析的方法比较图715即学即练2如图715所示，电源电动势E8 V，内阻为r0.5 ，“3 V，3 W”的灯泡L与电动机M串联接在电源上，灯泡刚好正常发光，电动机刚好正常工作，电动机的线圈电阻R01.5 .下列说法中正确的是()A通过电动机的电流为1.6 AB电源的输出功率是8 WC电动机消耗的电功率为3 WD电动机的输出功率为3 W解析“3 V,3 W”的灯泡L与电动机M串联，说明通过灯泡与电动机的电流相等，其电流大小为IL1 A；路端电压UEILr8 V1 A0.5 7.5 V，电源的输出功率P出UIL7.5 V1 A7.5 W；电动机消耗的功率为PMP出PL7.5 W3 W4.5 W；电动机的热功率为P热IR01.5 (1 A)21.5 W；电动机的输出功率为PMP热4.5 W1.5 W3 W.答案D附：对应高考题组(PPT课件文本，见教师用书)1(2011全国卷)通常一次闪电过程历时约0.20.3 s，它由若干个相继发生的闪击构成每个闪击持续时间仅4080 s，电荷转移主要发生在第一个闪击过程中在某一次闪电前云地之间的电势差约为1.0109V，云地间距离约为1 km；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6 C，闪击持续时间约为60 s.假定闪电前云地间的电场是均匀的根据以上数据，下列判断正确的是()A闪电电流的瞬时值可达到1105 AB整个闪电过程的平均功率约为11014 WC闪电前云地间的电场强度约为1106 V/mD整个闪电过程向外释放的能量约为6106 J解析根据题意，第一个闪击过程中转移电荷量Q6 C，时间约为t60 s，故平均电流为I平1105 A，闪电过程中的瞬时值可达到1105 A，故A对；第一次闪击过程中电功约为WQU6109 J，第一个闪击过程的平均功率P11014 W，由于一次闪电过程的电荷转移主要发生在第一个闪击过程中，但整个闪电过程的时间远大于60 s，故B错；闪电前云地间的电场强度约为E V/m1106 V/m，C对；整个闪电过程向外释放的能量约为W6109 J，D错答案AC2(2012浙江卷，17)功率为10 W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60 W的白炽灯相当根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰假设每户家庭有2只60 W的白炽灯，均用10 W的LED灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近()A8108 kWhB81010 kWhC81011 kWhD81013 kWh解析按每户一天亮灯5小时计算，每户一年节省的电能为(260210)1035365 kWh182.5 kWh，假设全国共有4亿户家庭，则全国一年节省的电能为182.54108 kWh7.31010 kWh，最接近于B选项，故选项B正确，选项A、C、D错误答案B3(2012上海卷，13)当电阻两端加上某一稳定电压时，通过该电阻的电荷量为0.3 C，消耗的电能为0.9 J为在相同时间内使0.6 C的电荷量通过该电阻，在其两端需加的电压和消耗的电能分别是()A3 V1.8 JB3 V3.6 JC6 V1.8 JD6 V3.6 J解析设两次加在电阻R上的电压分别为U1和U2，通电的时间都为t.由公式W1U1q1和W1t可得：U13 V，0.1.再由W2U2q2和W2t可求出：U26 V，W23.6 J，故选项D正确答案D4(2012四川卷，23)四川省“十二五”水利发展规划指出，若按现有供水能力测算，我省供水缺口极大，蓄引提水是目前解决供水问题的重要手段之一某地要把河水抽高20 m，进入蓄水池，用一台电动机通过传动效率为80%的皮带，带动效率为60%的离心水泵工作工作电压为380 V，此时输入电动机的电功率为19 kW，电动机的内阻为0.4 .已知水的密度为1103 kg/m3，重力加速度取10 m/s2.求：(1)电动机内阻消耗的热功率；(2)将蓄水池蓄入864 m3的水需要的时间(不计进、出水口的水流速度)解析(1)设电动机的电功率为P，则PUI，设电动机内阻r上消耗的热功率为Pr，则PrI2r，代入数据解得Pr1103 W.(2)设蓄水总质量为M，所用抽水时间为t.已知抽水高度为h，容积为V，水的密度为，则MV，设质量为M的河水增加的重力势能为Ep，则EpMgh，设电动机的输出功率为P0，则P0PPr，根据能量守恒定律得P0t60%80%Ep，代入数据解得t2104 s.答案(1)1103 W(2)2104 sA对点训练练熟基础知识题组一欧姆定律、电阻定律的应用1(单选)有一段长1 m的电阻丝，电阻是10 ，现把它均匀拉伸到长为5 m，则电阻变为()A10 B50 C150 D250 解析电阻丝无论怎样拉长其体积不变，但随着长度增加，截面面积在减小，即满足VSl关系式把电阻丝由1 m均匀拉伸到5 m时，截面面积变成原来的，由电阻定律R可知电阻变成原来的25倍，D正确答案D图7162(单选)R1和R2分别标有“2 ，1.0 A”和“4 ，0.5 A”，将它们串联后接入电路中，如图716所示，则此电路中允许消耗的最大功率为()A1.5 WB3.0 WC5.0 WD6.0 W解析R1和R2串联后的总电阻为RR1R26 ，电路中的电流不能超过R2的额定电流，即0.5 A则PI2R1.5 W，故A正确答案A3(单选)欧姆不仅发现了欧姆定律，还研究了电阻定律有一个长方体金属电阻，材料分布均匀，边长分别为a、b、c，且abc.电流沿以下方向流过该金属电阻，其中电阻阻值最小的是()解析根据电阻定律R，导线越短、横截面积越大，电阻越小，A正确答案A4(2013汕头高三模拟)(多选)R1和R2是材料相同、厚度相同、上下表面都为正方形的导体，但R1的尺寸比R2大得多，把它们分别连接在如图717所示的电路的A、B两端，接R1时电压表的读数为U1，接R2时电压表的读数为U2，则下列判断正确的是()图717AR1R2BR1R2CU1IR，放热QI2Rt，消耗功率PUII2R.答案ABD9(多选)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是()A电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多BWUIt适用于任何电路，而WI2Rtt只适用于纯电阻的电路C在非纯电阻的电路中，UII2RD焦耳热QI2Rt适用于任何电路解析电功率公式P，功率越大，表示电流做功越快对于一段电路，有PIU，I，焦耳热Q2Rt，可见Q与P、U、t都有关所以，P越大，Q不一定越大，A不对WUIt是电功的定义式，适用于任何电路，而I只适用于纯电阻的电路，B对在非纯电阻的电路中，电流所做的功焦耳热其他形式的能，所以WQ，即UII2R，C正确QI2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路中产生的焦耳热，D正确答案BCD图711110(单选)电子产品制作车间里常常使用电烙铁焊接电阻器和电容器等零件，技术工人常将电烙铁和一个灯泡串联使用，灯泡还和一只开关并联，然后再接到市电上(如图7111所示)，下列说法正确的是()A开关接通时比开关断开时消耗的总电功率大B开关接通时，灯泡熄灭，只有电烙铁通电，可使消耗的电功率减小C开关断开时，灯泡发光，电烙铁也通电，消耗的总功率增大，但电烙铁发热较少D开关断开时，灯泡发光，可供在焊接时照明使用，消耗总功率不变解析开关接通时，灯泡被短路，灯泡熄灭，电路的总电阻变小，电路的总功率P变大，电烙铁的功率变大答案A图711211(多选)锂电池因能量密度高、绿色环保而广泛使用在手机等电子产品中现用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图7112所示，充电器电源的输出电压为U，输出电流为I，手机电池的内阻为r，下列说法正确的是()A电能转化为化学能的功率为UII2rB充电器输出的电功率为UII2rC电池产生的热功率为I2rD充电器的充电效率为100%解析充电器将电能转化为锂电池的化学能和内能，即UItE化I2rt，充电器输出的电功率为UI，电池产生的热功率为I2r，据此可知，电能转化为化学能的功率为UII2r，充电器的充电效率为100%，所以选项A、C正确答案ACB深化训练提高能力技巧12(多选)一辆电动观光车蓄电池的电动势为E，内阻不计，当空载的电动观光车以大小为v的速度匀速行驶时，流过电动机的电流为I，电动车的质量为m，电动车受到的阻力是车重的k倍，忽略电动观光车内部的摩擦，则()A电动机的内阻为RB电动机的内阻为RC电动车的工作效率D电动机的发热效率解析根据能量守恒定律，EII2Rkmgv，所以电动机的内阻为R，选项A错误、B正确；电动车的工作效率等于输出功率与总功率之比，即，所以C正确；电动机的发热效率，D正确答案BCD13(单选)在如图7113甲所示的电路中，电源电动势为3.0 V，内阻不计，灯L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示当开关闭合后，下列说法正确的是()图7113A灯泡L1的电流为灯泡L2电流的2倍B灯泡L1的电阻为7.5 C灯泡L2消耗的电功率为0.75 WD灯泡L3消耗的电功率为0.30 W解析由于小灯泡L2、L3串联后与L1并联，所以L1两端电压是L2或L3两端电压的2倍，L2或L3两端电压是1.5 V，由小灯泡的伏安特性曲线可知灯泡L2中的电流是0.20 A；灯泡L1两端的电压是3 V，灯泡L1中的电流是0.25 A，A错误；由欧姆定律可得灯泡L1的电阻为RU1/I112 ，B错误；由PUI得灯泡L2(或L3)消耗的电功率P2U2I21.50.20 W0.30 W，C错误，D正确答案D图711414如图7114所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图电动机内电阻r0.8 ，电路中另一电阻R10 ，直流电压U160 V，电压表示数UV110 V试求：(1)通过电动机的电流；(2)输入电动机的电功率；(3)若电动机以v1 m/s匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量？(g取10 m/s2)解析(1)由电路中的电压关系可得电阻R的分压URUUV(160110)V50 V，流过电阻R的电流IR A5 A，即通过电动机的电流IMIR5 A.(2)电动机的分压UMUV110 V，输入电动机的功率P电IMUM550 W.(3)电动机的发热功率P热Ir20 W，电动机输出的机械功率P出P电P热530 W，又因P出mgv，所以m53 kg.答案(1)5 A(2)550 W(3)53 kg第2讲电路闭合电路的欧姆定律电阻的串、并联(考纲要求 )串、并联电路的特点串联电路并联电路电路电流II1I2InII1I2In电压UU1U2UnUU1U2Un总电阻R总R1R2Rn功率分配 P总P1P2Pn P总P1P2Pn电源的电动势和内阻(考纲要求 )1.电动势(1)电源：电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化成电势能的装置(2)电动势：非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值，E，单位：V.(3)电动势的物理含义：电动势表示电源把其它形式的能转化成电势能本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压2内阻：电源内部也是由导体组成的，也有电阻r，叫做电源的内阻，它是电源的另一重要参数判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)电路中 某电阻大，该电阻的功率不一定大()(2)电压与电动势的单位都是伏特，所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法()(3)电动势公式E中的W与电压U中的W是一样的，都是静电力所做的功()(4)电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量()答案(1)(2)(3)(4)闭合电路的欧姆定律(考纲要求 )1.闭合电路欧姆定律(1)内容：闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电阻之和成反比(2)公式：I(只适用于纯电阻电路)；EU外Ir(适用于所有电路)2路端电压与外电阻的关系：一般情况UIRR，当R增大时，U增大特殊情况(1)当外电路断路时，I0，UE(2)当外电路短路时，I短，U0判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)闭合电路中的短路电流无限大()(2)闭合电路中外电阻越大，路端电压越大()(3)外电阻越大，电源的输出功率越大()(4)电源的输出功率越大，电源的效率越高()答案(1)(2)(3)(4)热点一电路的动态分析(模型演示见PPT课件)1判定总电阻变化情况的规律(记一记)(1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时，电路的总电阻一定增大(或减小)(2)若开关的通、断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增大；若开关的通、断使并联的支路增多时，电路的总电阻减小图722(3)在如图722所示分压电路中，滑动变阻器可视为由两段电阻构成，其中一段R并与用电器并联，另一段R串与并联部分串联A、B两端的总电阻与R串的变化趋势一致2分析思路【典例1】 图723图723所示的电路，L1、L2、L3是3只小电灯，R是滑动变阻器，开始时，它的滑片P位于中点位置当S闭合时，3只小电灯都发光现使滑动变阻器的滑片P向右移动时，则小电灯L1、L2、L3的变化情况()AL1变亮BL2变亮CL3变暗DL1、L2、L3均变亮思路指导解析当滑动变阻器的滑片向右移动时，变阻器的有效电阻变大，导致外电路的总电阻增大由闭合电路的欧姆定律I知，总电流减小，路端电压UEIr将增大因此，通过L1灯的电流变小，L1灯变暗UUL1UFG，得L2灯两端的电压变大，L2灯变亮而IL1IL2IL3，通过L1灯的电流IL1变小，通过L2灯的电流IL2变大，则通过L3灯的电流IL3变小，L3灯变暗由以上分析可知，选项B、C正确答案BC反思总结分析此类问题要注意以下三点：(1)闭合电路欧姆定律EUIr(E、r不变)和部分电路欧姆定律UIR联合使用(2)局部电阻增则总电阻增，反之总电阻减；支路数量增则总电阻减，反之总电阻增(3)两个关系：外电压等于外电路上串联各分电压之和；总电流等于各支路电流之和【跟踪短训】图7241如图724所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，与分别为电压表与电流表初始时S0与S均闭合，现将S断开，则()A.的读数变大，的读数变小B.的读数变大，的读数变大C.的读数变小，的读数变小D.的读数变小，的读数变大解析当S断开后，闭合电路的总电阻增加，根据闭合电路欧姆定律可知，总电流减小，故路端电压UEIr增加，即的读数变大；由于定值电阻R1两端的电压减小，故R3两端的电压增加，通过R3的电流增加，即的读数变大；选项B正确答案B图7252(2013江苏卷，4)在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图725所示M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻RM发生变化，导致S两端电压U增大，装置发出警报，此时()ARM变大，且R越大，U增大越明显BRM变大，且R越小，U增大越明显CRM变小，且R越大，U增大越明显DRM变小，且R越小，U增大越明显解析当RM变大时，回路的总电阻R总变大，根据I总，得干路中的电流变小，S两端的电压UI总RS变小，故选项A、B错误；当RM变小时，回路的总电阻R总RS变小，根据I总，得干路中的电流变大，S两端的电压UI总RS变大，而且R越大，RM变小时，对回路的总电阻变化的影响越明显，故选项C正确，选项D错误答案C热点二闭合电路欧姆定律的应用及电源的功率【典例2】如图726所示，电源电动势E12 V，内阻r3 ，R01 ，直流电动机内阻R01 ，当调节滑动变阻器R1时可使甲电路输出功率最大，调节R2时可使乙电路输出功率最大，且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为P02 W)，则R1和R2的值分别为()图726A2 ，2 B2 ，1.5 C1.5 ，1.5 D1.5 ，2 审题指导(1)首先认识电路的结构及组成元件(2)甲电路输出功率最大_.(3)题中乙电路是非纯电阻电路，如何求电源的输出功率？_.(4)在乙电路中，电流I_A时，输出功率最大提示(2)外电阻与电源的内阻相等(3)输出功率应根据PIUI(EIr)确定(4)由PIUI(EIr)得出：I2 A时，输出功率有最大值解析因为题中甲电路是纯电阻电路，当外电阻与电源内阻相等时，电源的输出功率最大，所以R12 ；而乙电路是含电动机电路，欧姆定律不适用，电路的输出功率PIUI(EIr)，当I2 A时，输出功率P有最大值，此时电动机的输出功率为2 W，发热功率为4 W，所以电动机的输入功率为6 W，电动机两端的电压为3 V，电阻R2两端的电压为3 V，所以R21.5 ，选项B正确答案B反思总结对闭合电路功率的两点认识(1)闭合电路是一个能量转化系统，电源将其他形式的能转化为电能内外电路将电能转化为其他形式的能，EIP内P外就是能量守恒定律在闭合电路中的体现(2)外电阻的阻值向接近内阻的阻值方向变化时，电源的输出功率变大【跟踪短训】图7273如图727所示电路， 电源电动势为E，串联的固定电阻为R2，滑动变阻器的总电阻为R1，电阻大小关系为R1R2r，则在滑动触头从a端移动到b端的过程中，下列描述中正确的是()A电路中的总电流先减小后增大B电路的路端电压先增大后减小C电源的输出功率先增大后减小D滑动变阻器R1上消耗的功率先减小后增大解析在滑动触头从a端移动到b端的过程中，R1接入电路的电阻(实际上是RaP与RbP的并联电阻)先增大后减小，所以电路中的总电流先减小后增大，电路的路端电压先增大后减小，A、B正确；题中R外总大于电源内阻，外电路电阻R外越接近电源内阻，电源输出功率越大，滑动触头从a端移动到b端的过程中，R1接入电路的电阻先增大后减小，电源的输出功率先减小后增大，C错误；将R2r视为电源内阻，在滑动触头从a端移动到b端的过程中，外电阻R1接入电路的电阻先增大后减小，滑动变阻器R1上消耗的功率先增大后减小，D错误答案AB图7284如图728所示，闭合开关S后，A灯与B灯均发光，当滑动变阻器的滑片P向左滑动时，以下说法中正确的是()AA灯变亮BB灯变亮C电源的输出功率可能减小D电源的总功率增大解析滑动变阻器的滑片P向左滑动，R的阻值增大，外电路的总电阻增大，由闭合电路欧姆定律知，干路的电流I减小，则B灯变暗，路端电压UEIr增大，灯泡A两端的电压UAUUB增大，A灯变亮，则A选项正确，B选项错误；电源的输出功率P外可能减小，电源的总功率PEI减小，则C选项正确、D选项错误答案AC热点三电源的U I图象的应用图7291根据UEIr可知，电源的UI图线是如图729所示的一条倾斜的直线(1)直线斜率的绝对值表示电源的电阻r，纵轴的截距为电源电动势E.(2)直线上任何一点A与原点O的连线的斜率表示对应的外电路电阻R.(3)图线上每一点的坐标的乘积为对应情况下电源的输出功率，对于图中的A点有PAUAIA.2对于UI图线中纵坐标(U)不从零开始的情况，图线与横坐标的交点坐标小于短路电流，但直线斜率的绝对值仍等于电源的内阻图7210【典例3】 如图7210所示，直线A为电源的UI图线，直线B和C分别为电阻R1、R2的UI图线，用该电源分别与R1、R2组成闭合电路时，电源的输出功率分别为P1、P2，电源的效率分别为1、2，则()AP1P2BP1P2C12D12，只有B、C正确答案BC反思总结UI图象的一般分析思路(1)明确纵、横坐标的物理意义(2)明确图象的截距、斜率及交点的意义(3)找出图线上对应状态的参量或关系式(4)结合相关概念或规律进行分析、计算【跟踪短训】图72115如图7211所示为两电源的UI图象，则下列说法正确的是()A电源的电动势和内阻均比电源大B当外接同样的电阻时，两电源的输出功率可能相等C当外接同样的电阻时，两电源的效率可能相等D不论外接多大的相同电阻，电源的输出功率总比电源的输出功率大解析图线在U坐标轴上的截距等于电源电动势，图线斜率的绝对值等于电源的内阻，因此A正确；作外接电阻R的伏安特性曲线分别交电源、的伏安特性曲线于S1、S2两点(如图所示)，交点横、纵坐标的乘积IUP为电源的输出功率，由图可知，无论外接多大电阻，两交点S1、S2横、纵坐标的乘积不可能相等，且电源的输出功率总比电源的输出功率大，故B错误、D正确；电源的效率，因此电源内阻不同则电源效率不同，C错误答案AD6如图7212所示，图中直线表示某电源的路端电压与电流的关系图象，图中曲线表示该电源的输出功率与电流的关系图象，则下列说法正确的是()图7212A电源的电动势为50 VB电源的内阻为 C电流为2.5 A时，外电路的电阻为15 D输出功率为120 W时，输出电压是30 V解析电源的输出电压和电流的关系为：UEIr，显然直线的斜率的绝对值等于r，纵轴的截距为电源的电动势，从题图中看出截距为50 V，斜率的大小等于r 5 ，A正确，B错误；当电流为I12.5 A时，由回路中电流I1，解得外电路的电阻R外15 ，C正确；当输出功率为120 W时，由题图中P I关系图线中看出对应干路电流为4 A，再从U I图线中读取对应的输出电压为30 V，D正确答案ACD思想方法12.“等效电源法”的应用1方法概述等效法是把复杂的物理现象、物理过程转化为简单的物理现象、物理过程来研究和处理的一种科学思想方法2常见类型(1)物理量的等效；如等效电阻、等效电源、等效长度、等效力等(2)过程的等效：如平抛运动可等效为水平方向的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动3解题思路(1)分析所研究的问题是否属于等效问题(2)确定该问题属于哪一类等效问题(3)分析问题等效后的求解思路【典例】 图7213如图7213所示，已知电源电动势E5 V，内阻r2 ，定值电阻R10.5 ，滑动变阻器R2的阻值范围为010 .(1)当滑动变阻器的阻值为多大时，电阻R1消耗的功率最大？最大功率是多少？(2)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？最大功率是多少？(3)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？最大输出功率是多少？审题指导求解定值电阻消耗的最大功率时，根据PI2R可知，只要电流最大即可；求解可变电阻消耗的最大功率时，不能套用上述方法，因为电流随电阻的变化而变化，此时，可以利用电源的输出功率与外电阻的关系进行求解解析(1)定值电阻R1消耗的电功率为P1I2R1，可见当滑动变阻器的阻值R20时，R1消耗的功率最大，最大功率为P1m2 W.(2)将定值电阻R1看做电源内阻的一部分，则电源的等效内阻rR1r2.5 ，故当滑动变阻器的阻值R2r2.5 时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率为P2m2.5 W(3)由电源的输出功率与外电阻的关系可知，当R1R2r，即R2rR1(20.5)1.5 时，电源有最大输出功率，为P出m3.125 W.答案(1)02 W(2)2.5 2.5 W(3)1.5 3125 W反思总结对于电源输出的最大功率问题，可以采用数学中求极值的方法，也可以采用电源的输出功率随外电阻的变化规律来求解但应当注意的是，当待求的最大功率对应的电阻值不能等于等效电源的内阻时，此时的条件是当电阻值最接近等效电源的内阻时，电源的输出功率最大图7214即学即练如图7214所示，电动势为E、内阻为r的电池与定值电阻R0、滑动变阻器R串联，已知R0r，滑动变阻器的最大阻值是2r.当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时，下列说法中正确的是()A电路中的电流变大B电源的输出功率先变大后变小C滑动变阻器消耗的功率变小D定值电阻R0上消耗的功率先变大后变小解析当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时，外电路电阻减小，电路中的电流变大，电源的输出功率变大，选项A正确、B错误；把定值电阻R0看成电源内阻，当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时，滑动变阻器消耗的功率变小，定值电阻R0上消耗的功率变大，选项C正确