江苏省桃州中学高考物理一轮复习 2.4 闭合电路的欧姆定律导学案 新人教版选修31.doc

选修3-12013届桃州中学高三物理导学案第二章 恒定电流【课 题】2.4 闭合电路的欧姆定律【学习目标】1.知道电源电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压，等于内、外电路上电势降落之和；2.理解闭合电路欧姆定律及其公式，理解路端电压与负载的关系【知识要点】一、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整个电路中的电阻成反比2表达式：_或 e=_ e=_注意式只适用于外电路为纯电阻电路的情形式、式对外电路无要求二、路端电压1路端电压与外电阻的关系(1)根据可知，当r=_时，u增大；当r_时，u减小(2)当外电路断开时，r为，i为_u=_(3)当外电路短路时，r为0，i为_，u=_2电源的特性曲线即u-i图线(1)因为u=e-ir，故u随i的增大而减小，它们的关系曲线如图所示(2)直线的斜率的绝对值表示电源内阻r，纵轴的截距为电源的电动势e，横轴的截距为短路电流(3)u随i变化的本质原因是电源有内阻图线上每一点的坐标的乘积为电源的输出功率三、电路的动态变化分析法：基本思想是“部分一整体一部分”即从阻值变化的部分入手，由串、并联规律知r总的变化情况，再由欧姆定律判知i总和u端的变化情况，最后由部分电路欧姆定律判知各部分的变化情况四、闭合电路中的功率1电源的总功率：p总=_=iu+iu=iu+i2r=p出+p内2电源内耗功率：p内=_= iu= p总- p出3电源的输出功率：p出= iu=ie-i2r= p总- p内4电源输出的功率与外电路电阻的关系对纯电阻电路，输出功率 当r=r，p出最大，即电源的输出功率最大，其最大值为：p出与外电阻的关系可用如图所示的图象表示五、电源的效率= r越大，越大，当r=r时，p出最大：=50六、含电容器的电路问题在直流电路中，如果有电容器连接在电路中，当电路达到稳定时，没有电流通过电容器。如果有某个电阻与电容器串联在电路中，则可以把该电阻作短路处理。为分析电路的连接方式，可以先把含有电容器的支路断开【典型例题】 【例题1】如图所示，甲、乙为两个独立电源的路端电压与通过它们的电流i的关系图线，下列说法中正确的是()a当路端电压都为u0时，它们的外电阻相等b电流都是i0时，两电源的内电压相等c电源甲的电动势大于电源乙的电动势d电源甲的内阻小于电源乙的内阻【例题2】图中电源的的电动势为6 v，内阻为1 ，r1为2 ，r2全阻值为3 ，下列说法错误的是()a当r2为1 时，r1消耗的功率最大b通过改变r2的阻值，路端电压的最大值为5 v，最小值为4 vcr2的阻值越小，r1消耗的功率越大d当r2的阻值为3 时，r2消耗的功率最大【例题3】(2011盐城模拟)如图所示，电阻r12 ，小灯泡l上标有“3 v,1.5 w”，电源内阻r1 ，滑动变阻器的最大阻值为r0(大小未知)，当触头p滑动到最上端a时，电流表的读数为1 a，小灯泡l恰好正常发光，求：(1)滑动变阻器的最大阻值r0.(2)当触头p滑动到最下端b时，求电源的总功率及输出功率【例题4】(2011海南单科)如图，e为内阻不能忽略的电池，r1、r2、r3为定值电阻，s0、s为开关初始时s0与s均闭合，现将s断开，则()【例题5】如图所示电路中，电源电动势为e，内阻为r，电阻r3为定值电阻，r1、r2为滑动变阻器，a、b为电容器两个水平放置的极板当滑动变阻器r1、r2的滑动触头处于图示位置时，a、b两板间的带电油滴静止不动则下列说法中正确的是()a把r2的触头向右缓慢移动时，油滴向下运动b把r1的触头向右缓慢移动时，油滴向上运动c缓慢增大极板a、b间的距离，油滴静止不动d缓慢减小极板a、b的正对面积，油滴向上运动【能力训练】 1. 在电源一定的电路里，下面说法正确的是()a外电阻增加一倍，路端电压也增加一倍b电源电动势等于内电压与外电压之和c外电路短路时，路端电压等于电源电动势d路端电压一定大于内电压2.在如图所示的ui图象中，直线i为某一电源的路端电压与电流的关系图象，直线为某一电阻r的伏安特性曲线用该电源直接与电阻r相连接组成闭合电路由图象可知()a电源的电动势为3 v，内阻为0.5 b电阻r的阻值为1 c电源的输出功率为2 wd电源的效率为66.7% 3.如图所示是某电源的伏安特性曲线，则下列结论正确的是()a电源的电动势为6.0 vb电源的短路电流为0.5 ac电流为0.2 a时的外电阻是28.4 d电源的内阻为12 4.一个t型电路如图所示，电路中的电阻r110 ，r2120 ，r340 .另有一测试电源，电动势为100 v，内阻忽略不计则()a当cd端短路时，ab之间的等效电阻是40 b当ab端短路时，cd之间的等效电阻是40 c当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为80 vd当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为80 v5.如图所示，电路两端的电压保持不变，当滑动变阻器的滑动触头p向右移动时，三个灯泡的亮度变化情况是()al1变亮，l2和l3均变暗bl1变暗，l2不能确定，l3变暗cl1变暗，l2和l3均变亮dl1和l2均变亮，l3变暗6.(2011北京理综)如图所示电路，电源内阻不可忽略开关s闭合后，在变阻器r0的滑动端向下滑动的过程中()a电压表与电流表的示数都减小b电压表与电流表的示数都增大avr1r2c第7题图c电压表的示数增大，电流表的示数减小d电压表的示数减小，电流表的示数增大7（2012栟茶高三年级第二次调研）如图所示的电路中，r1、r2是定值电阻，r3是滑动变阻器，电源的内阻不能忽略，电流表a和电压表v均为理想电表闭合开关s，当滑动变阻器的触头p从右端滑至左端的过程，下列说法中正确的是（ ）a电压表v的示数减小 b电流表a的示数减小c电容器c所带的电荷量增加 d电阻r1的电功率增大8（2012上海卷）直流电路如图所示，在滑动变阻器的滑片p向右移动时，电源的（）（a）总功率一定减小（b）效率一定增大（c）内部损耗功率一定减小（d）输出功率一定先增大后减小9.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，则下列说法错误的是 ()a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 v10如图所示，电源电动势e12 v，内阻r1 ，电阻r13 ，r22 ，r35 ，电容器的电容c14 f，c21 f，求c1、c2所带电荷量11.在如图6所示的电路中，r12 ，r2r34 ，当开关s接a时，r2上消耗的电功率为4 w，当开关s接b时，电压表示数为4.5 v，试求：(1)开关s接a时，通过电源的电流和电源两端的电压；(2)开关s接b时，电源的电动势和内电阻；(3)当开关s接c时，通过r2的电流例题答案：1. 解析ac根据欧姆定律可知外电阻r、路端电压u与电流i的关系为r，在ui图线中甲、乙两图线的交点坐标为(i0，u0)，说明两电源的外电阻相等，选项a正确图线与u轴交点的坐标值表示电动势的大小，与i轴交点的坐标值表示电路中的短路电流，图线的斜率大小表示电源内电阻的大小(电动势与短路电流的比值)，由图线可知，甲与u轴交点的坐标值比乙的大，表明甲的电动势大于乙的电动势；甲与i轴交点的坐标值比乙的小，表明甲的短路电流小于乙的短路电流；图线甲的斜率大于图线乙的斜率，表明甲的内阻大于乙的内阻，可见选项c正确，选项d错误电源的内电压等于通过电源的电流与电源内阻的乘积，即u内ir，因为甲的内阻较乙的内阻大，所以当电流都为i0时，甲电源的内电压较大，选项b错误.2. 解析ar1为定值电阻，只有当通过r1的电流最大时，其消耗的功率才最大，因此当r20时，r1消耗的功率最大，a错c对；由闭合电路欧姆定律得路端电压ue，代入数据计算知b是对的；将定值电阻r1当作电源内阻的一部分，则当r2r1r3 时，电源对r2的输出功率最大，即r2消耗的功率最大，d是对的.3. 【答案】(1)6 (2)12 w8 w解析(1)当触头p滑动到最上端a时，流过小灯泡l的电流为：il a0.5 a流过滑动变阻器的电流：i0iail1 a0.5 a0.5 a故：r06 .(2)电源电动势为：eulia(r1r)3 v1(21) v6 v.当触头p滑动到最下端b时，滑动变阻器和小灯泡均被短路电路中总电流为：i2 a故电源的总功率为：p总ei12 w输出功率为：p出eii2r8 w4. 解析b5. 答案：b【思路点拨】解决本题应从以下几方面入手：(1)分析电路特点(2)由r1和r2滑动触头移动判断对电路的影响(3)根据电压变化判断电场变化进一步判断油滴运动状态的变化解析因为滑动变阻器r2与平行板电容器串联，故无论r2变大还是变小，电容器两极板间的电压都等于路端电压，故选项a错误；当滑动变阻器r1的触头向右移动时，接入电路的电阻变大，则电路的总电阻变大，电流变小，内电压变小，路端电压变大，电容器两极板间的电压变大，所以电场力变大，油滴向上运动，故选项b正确；当增大极板间的距离时，因为电压不变，由e，电场强度变小，故电场力变小，油滴向下运动，选项c错误；当减小极板间的正对面积时，因为电压不变，a、b间距离不变，则电场力不变，油滴静止不动，故选项d错误反馈训练能力训练答案 1. 解析b由u外r可知，当r变为原来的两倍时，路端电压要小于原来的两倍，故选项a错误；根据闭合电路欧姆定律eu内u外，可知b正确；当外电路短路时，u外0，c错误；u外ir，u内ir，r与r关系未知，故d错误2. 解析abd由图象可知，该电源的电动势e3 v，内阻r 0.5 ，电阻r的阻值r 1 .仍由图象可知，用该电源直接与电阻r相连组成闭合电路时，图象交点表示的电压和电流即为此时的路端电压和电路电流，则电压u2 v，电流i2 a，则电源的输出功率pui22 w4 w，电源的效率100%100%66.7%，故a、b、d正确，c错3. 【答案】ac【正确解答】图线在u轴的截距为电源的电动势，故a对；图线斜率的绝对值为电源的内阻，r 1.6 ，故d错；电流为0.2 a时的外电阻是rr28.4 ，故c对；电流为0.5 a时的路端电压为5.2 v，此时并非是短路电流，故b错4. 解析ac当cd端短路时，ab之间的电路为r2和r3并联，然后与r1串联，因此ab之间的等效电阻为r140 ，选项a正确同理，当ab端短路时，r1和r3并联，然后与r2串联，总电阻为128 ，b选项错误当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为r3两端的电压，电路为测试电源给串联的电阻r1和r3供电，因此，cd两端的电压为40 v80 v，选项c正确同理，当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压即r3两端的电压为40 v25 v，选项d错误5. 解析d当滑动触头p向右移动时，滑动变阻器的电阻减小，电路总电阻减小，由于电路两端的电压保持不变，因此il1增大，灯l3两端电压减小，il3减小，再由il2il1il3，可知il2增大，故灯l1、l2变亮，l3变暗，选项d正确6. 解析a由变阻器r0的滑动端向下滑可知r0连入电路的有效电阻减小，则r总减小，由i可知i增大，由u内ir可知u内增大，由eu内u外可知u外减小，故电压表示数减小由u1ir1可知u1增大，由u外u1u2可知u2减小，由i2可知电流表示数变小，故a正确7. 答案：acd8. 答案：a、b、c，9. 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pi关系图线中看出对应干路电流为4 a，再从ui图线中读取对应的输出电压为30 v，d正确10. 解析根据闭合电路欧姆定律得i a2 ar1两端电压u1ir16 vr2两端电压u2ir24 vc1两端电压uc1u24 vc2两端电压uc2u1u210 v