高考物理一轮复习讲义 第2讲 闭合电路的欧姆定律.doc

第2讲闭合电路的欧姆定律一、电动势和内阻1电源：是通过非静电力做功把其它形式的能转化成电能的装置2电动势：非静电力搬运电荷所做的功跟搬运电荷电荷量的比值，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4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，它是电源的另一个重要参数二、闭合电路的欧姆定律1闭合电路(2)内、外电压的关系：eu外u内2闭合电路的欧姆定律(1)内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比(2)公式(3)路端电压与外电阻的关系负载r增大i减小u内减小u外增大外电路断路时(r无穷)，i0，u外e.负载r减小i增大u内增大u外减小外电路短路时(r0)，i，u内e.三、路端电压跟干路电流的关系路端电压跟电流的关系是ueir，用图象表示如图所示此图象的物理意义是：1纵轴截距：图线与纵轴的交点对应的电压等于电源的电动势2斜率：图线斜率的绝对值在数值上等于电源的内阻，路端电压u随干路电流i变化的本质原因是由于电源内阻的存在3外电压和内电压：图中u与u分别表示电流为i1时的外电压和内电压从图象可以看出，i增大时，外电压u减小；内电压u增大，但二者之和保持不变4横轴截距：图中im等于短路电流，im.一段导体两端的电压与通过的电流的图象如图所示，斜率等于导体的电阻，即r.1关于电动势，以下说法中正确的是()a电源电动势等于电源正、负极之间的电势差b用电压表直接测量电源两极得到的电压数值，实际上总略小于电源电动势的准确值c电源电动势总等于内、外电路上的电压之和，所以它的数值与外电路的组成有关d在闭合电路中，当外电阻变大时，路端电压增大，电源的电动势也增大解析：电动势是电源本身的属性，是由电源本身决定的，与外电路的组成及变化无关，故c、d错误由闭合电路的欧姆定律得euir.用电压表直接测量电源两极时，虽然电压表的电阻很大，但电路中也有电流，内电路中也有电压降落，电压表直接测量电源两极得到的电压数值应略小于电动势，b正确，a错误答案：b2铅蓄电池的电动势为2 v，这表示()a电路中每通过1 c电荷量，电源把2 j的化学能转变为电能b无论接不接入外电路，蓄电池两极间的电压都为2 vc蓄电池在1 s内将2 j的化学能转变为电能d蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池(电动势为1.5 v)的大解析：根据电动势的定义和表达式e，非静电力移动1 c电荷量所做的功wqe12 j2 j，由功能关系可知有2 j的化学能转变为电能，a正确；c错在没接入外电路时，蓄电池两极间的电压等于电动势，但若接入外电路后，两极间的电压将小于电动势，所以选项b错误电动势是描述电源把其他形式能转化为电能本领大小的物理量，e蓄电池2 ve干电池1.5 v，故d正确答案：ad3如图所示电路中，电源电动势e9 v、内阻r3 ，r15 .下列说法中正确的是()a当s断开时，uac9 vb当s闭合时，uac9 vc当s闭合时，uab7.5 v，ubc0d当s断开时，uab0，ubc0答案：ac4.电路如图所示，已知电池组的总内阻r1 ，外电路电阻r5 ，电压表的示数u2.5 v，则电池组的电动势e应等于()a2.0 vb2.5 vc3.0 v d3.5 v解析：e(2.512.5/5) v3.0 v，a、b、d错误，c正确答案：c5.在如图所示的闭合电路中，当滑片p向右移动时，两电表读数的变化是()a.变大，变大b.变小，变大c.变大，变小d.变小，变小解析：当滑片向右移动时，r变大，根据闭合电路欧姆定律：电路中的电流i变小，即电流表读数变小；电压表读数uei(r0r)变大，b正确答案：b2011年7月6日18时45分，山东省枣庄防备煤矿有限公司井下255米处一台空气压缩机着火，初步核查造成事故区域36名矿工被困井内装有火警报警器，如图是其部分电路示意图其中r2为用半导体热敏材料(其阻值随温度的升高而迅速减小)制成的传感器，电流表a为值班室的显示器，b为值班室报警电铃当传感器r2所在处出现火情时，电流表a显示的电流i、报警电铃两端的电压u的变化情况是()ai变大，u变大bi变小，u变小ci变小，u变大 di变大，u变小解析：当传感器r2所在处出现火情时，r2的阻值减小，电路的总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知干路上电流变大，由uei总(rr1)可得并联电路两端的电压减小，对电流表i可以判断其示数变小，选项a、d错误；通过电铃的电流i2i总i，因干路中电流增大，而i减小，所以i2增大，根据u电铃i2r电铃可知电铃两端电压变大，选项b错误、c正确答案：c电路动态变化分析的方法(1)明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的变化(2)根据局部电阻的变化，确定电路的外电阻r总如何变化(3)根据闭合电路欧姆定律i总，确定电路的总电流如何变化(4)由u内i总r确定电源的内电压如何变化(5)由u外eu内确定路端电压如何变化(6)由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的电压如何变化(7)确定支路两端的电压以及通过各支路的电流如何变化11：(改编题)如图所示，电源电动势为e，内电阻为r，当滑动变阻器的滑片p处于左端时，三盏灯l1、l2、l3均发光良好在滑片p从左端逐渐向右移动过程中，下列说法中正确的是()a小灯泡l1、l2变暗，l3变亮b小灯泡l3变暗，l1、l2变亮c电压表v1、v2示数均变大d电压表v1、v2示数之和变大解析：本题考查了直流电路动态问题的分析滑片p向右滑动过程中，滑动变阻器电阻变大，根据“并同串反”的规律可知，灯泡l1变暗、l3变亮、l2变暗，a正确；电压表v1示数变大、v2示数变小，而两表示数之和等于路端电压，变大，d正确答案：ad1电源的总功率(1)任意电路：p总eiu外iu内ip出p内(2)纯电阻电路：p总i2(rr).2电源内部消耗的功率：p内i2ru内ip总p出3电源的输出功率(1)任意电路：p出uieii2rp总p内(2)纯电阻电路：p出i2r.(3)当rr时，电源的输出功率最大为pm.(4)p出与r的关系如图所示如图所示，电路中e3 v，r0.5 ，r01.5 ，变阻器的最大阻值r10 .(1)在变阻器的阻值r为多大时，变阻器上消耗的功率最大？(2)在变阻器的阻值r为多大时，定值电阻r0上消耗的功率最大？解析：(1)此种情况可以把r0归入电源内电阻，这样变阻器上消耗的功率，也就是电源的输出功率，即当rrr02 时，r消耗功率最大为：pm w w；(2)定值电阻r0上消耗的功率可以表达为：pi2r0，因为r0不变，当电流最大时功率最大，此时应有电路中电阻最小，即当r0时r0上消耗的功率最大：pmr01.5 w w.解答此类型问题的关键点(1)当rr时电源的输出功率最大(2)对定值电阻的功率由pi2r来讨论(3)对可变电阻的功率可以将定值电阻r0和电源看成一个整体成为等效电源易错警示：在解答第二问时，有些同学又会用第一问的方法来求解，把r归为内阻，调节r使内阻rrr0，这样使用是错误的在研究电阻r上消耗的最大功率时，应注意区分“可变与定值”这两种情况，两种情况中求解的思路和方法是不相同的21：(2012上海单科)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解析：滑片p向右移动时外电路电阻r外增大，由闭合电路欧姆定律知总电流减小，由p总ei可得p总减小，故选项a正确根据可知选项b正确由p损i2r可知，选项c正确由p输r外图象，因不知道r外的初始值与r的关系，所以无法判断p输的变化情况，选项d错误答案：abc路端电压与电流的关系图象(1)由ueir可得电源的ui关系图象，如图中实线所示纵截距为电动势e；图象的斜率的绝对值为电源的内电阻r.(2)直线上任何一点a与原点o的连线(图中虚线所示)的斜率表示对应的外电阻r；图线上每一点的横、纵坐标的乘积为电源的输出功率，如图中pauaia.如图所示，甲、乙为两个独立电源的路端电压u与通过它们的电流i的关系图象，下列说法中正确的是()a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解析：电源路端电压u随电流i变化的图象中，纵轴截距表示i0时，电源电动势为e；图象的斜率的绝对值|r(内电阻)，故可知e甲e乙，r甲r乙；如果在ui图象中再画一条某一电阻两端的电压随电流变化的关系图象(如图中虚线op所示)，交点(i0，u0)即表示把该电阻接入图示电源组成的闭合电路中的电流和路端电压，所以可知，路端电压都为u0时，它们的外电阻相等答案：ac31：(2013浙江温州五校联考)在如图所示的ui图象中，直线为某一电源的路端电压与电流的关系图线，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%解析：由直线知e3 v，r0.5 ，a正确；由直线知，r1 ，b正确；两直线交点的坐标值的乘积表示电源的输出功率，p出iu4 w，c错；电源效率100%66.7%，d正确答案：abd在如图所示的电路内，水平放置的平行板电容器中有一带电液滴正好处于静止状态，现将滑动变阻器的滑片p向左移动，则()a电容器中的电场强度将增大b电容器上的电荷量将减少c电容器的电容将减小d液滴将向上运动解析：若将滑片向左移动，则r总增大，干路电流减小，r2两端电压减小，因电容器与r2并联，所以电容器两端电压减小，电荷量减少，电场强度减小，液滴将向下运动，故b正确，a、d错误；由c可知，电容器的电容不变，c错误答案：b1.电路稳定时电容器的处理方法：电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻不起降低电压的作用，但电容器两端可能出现电势差2电压变化带来的电容器的变化：电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电若电容器两端电压升高，电容器将充电；若电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电，可由qcu计算电容器上电荷量的变化3含电容器电路的动力学问题的处理方法：含电容器电路如果和力学知识相结合一般是分析电容器内电场强度的变化，进而分析带电粒子在电容器内的运动状态常涉及牛顿第二定律，动能定理等知识41：在如图所示的电路中，灯泡l的电阻大于电源的内阻r，闭合电键s，将滑动变阻器的滑片p向左移动一段距离后，下列结论正确的是()a灯泡l变亮b电流表读数变小，电压表读数变大c电容器c上电荷量增加d电容器c上电荷量减少解析：当滑动变阻器的滑片p向左移动一段距离后，滑动变阻器接入电路的电阻变大，所以电路的总电阻变大，此时电流表的示数变小，灯泡变暗，a错误；路端电压增大，电压表读数变大，b正确；电容器上的电荷量增加，c正确d错误答案：bc1程序法：基本思路是“部分整体部分”即r局r总i总u内u外2“串反并同”结论法(1)所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大(2)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，反之则减小即：r3极限法：因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或电阻为零去讨论4特殊值法：对于某些特殊电路问题，可以采取代入特殊值去判定，从而得出结论(2011海南高考)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，与分别为电压表和电流表初始时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：解法一当s断开时，外电阻变大，总电流i变小，路端电压u外变大，所以电压表的示数变大；总电流变小，电阻r1上的电压u1减小，而路端电压变大，则电阻r3上的电压变大，所以电流表的示数变大所以b项正确解法二s断开，相当于电阻变大，电流表和电压表都和s所在支路并联，根据“串反并同”，、示数都变大，故b正确答案：b1.如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图象，下面结论正确的是()a电源的电动势为6.0 vb电源的内阻为12 c电源的短路电流为0.5 ad电流为0.3 a时的外电阻是18 解析：由ui图象纵轴的截距表示电源的电动势可知电源的电动势为6.0 v，a正确；图象斜率的绝对值表示电源的内阻，即：r|2 ，b错误；电源的短路电流为3 a，c错误；由闭合电路欧姆定律可得：电流为0.3 a时的外电阻是18 ，d正确答案：ad2(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，电流表的示数增大解析：r0的滑动端向下滑动时，r0的阻值减小，整个电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律i知，电路中总电流i变大，电源的内电压ir增大，则外电压ueir减小，电压表示数减小电阻r1两端的电压u1ir1增大，故电阻r2与r0并联部分的电压u2uu1减小，经过电阻r2的电流i2减小，电流表示数减小故选项a正确答案：a3(2013湖北模拟)“神舟九号”飞船于2012年6月16日发射成功它是中国航天计划中的一艘载人宇宙飞船，是神舟号系列飞船之一“神舟飞船”上的太阳能电池是依靠光伏效应设计的单晶硅太阳能电池在正常照射下，太阳能电池的光电转换效率可达24%.单片单晶硅太阳能电池可产生0.6 v的电动势，可获得0.1 a的电流，则每秒照射到这种太阳能电池上的太阳光的能量是()a0.24 jb0.25 jc0.26 j d0.28 j解析：根据wuit可得，每秒单片单晶硅太阳能电池产生的能量为w0.60.11 j0.06 j，设太阳每秒照射到该电池上的能量为q，则由能量守恒定律得q24%w，所以q0.25 j，故答案为b.答案：b4在如图所示的电路中，灯泡l的电阻大于电源的内阻r，闭合电键s，将滑动变阻器滑片p向左移动一段距离后，下列结论正确的是()a灯泡l变亮b电源的输出功率变大c电容器c上的电荷量减少d电流表读数变小，电压表读数变大解析：滑动变阻器滑片p向左移动，接入电路的电阻增大，故电路总电阻增大，通过电源的总电流变小，路端电压变大，d项正确；由于电路中电流减小，由灯泡的功率pi2r可知灯泡消耗的功率减小，灯泡亮度变暗，a项错；电路中电流减小，电源内电压及灯泡两端电压减小，由eururul可知，滑动变阻器两端电压增大，电容器与滑动变阻器并联，故电容器两端电压增大