电阻定律_闭合电路的欧姆定律_人教实验版知识精讲

高二物理电阻定律 闭合电路的欧姆定律人教实验版【本讲教育信息】一. 教学内容： 电阻定律 闭合电路的欧姆定律二. 知识要点：1. 理解电阻率的概念，知道电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量。2. 能区分电阻与电阻率，能区分R和R。3. 知道电源电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。4. 知道电源电动势等于内外电路的电势降落之和。5. 理解闭合电路欧姆定律及其公式，并能熟练地用来解决有关电路问题。6. 理解路端电压与负载的关系。三. 重点难点解析：1. （一）电阻定律1. 导体的电阻反映了导体阻碍电流的性质，由导体本身的因素决定。2. 内容：同种材料的导体，其电阻R与它的长度L成正比，与它的横截面积成反比导体的电阻与构成它的材料有关。3. 公式：R式中为导体材料的电阻率。4. 电阻率 导体的电阻率与导体的长度L、横截面积S无关，和物体的材料和温度有关，国际单位是欧米，电阻率反映了导体材料导电性能的好坏，决定于材料和温度，有些材料的电阻率随温度的升高而增大，有些材料的电阻率随温度的升高而减小。（二）闭合电路：1. 闭合电路的组成：内电路：电源内部的电路，其电阻称为内阻，内电阻上降落的电压称为内电压。外电路：电源外部的电路，其两端电压称为外电压也叫路端电压。2. 内外电压的关系EU外U内（三）闭合电路的欧姆定律1. 内容：闭合电路里的电流，跟电源的电动势成正比，跟内外电路的电阻之和成反比。2. 公式：I或EI（Rr）3. 适用条件：纯电阻电路。（四）路端电压与负载的关系1. 负载：接在外电路的用电器称为负载，用电器的总电阻称为负载电阻。2. 路端电压U3. R增大，I减小，U增大，当R增大到无穷大（断路）时，I0，UE4. R减小，I增大，U减小，当R减小到零（短路）时，IE/r，U0（五）路端电压与电流的关系 路端电压U等于电源电动势E减去内阻上的电势降落Ir，用公式表示为： 这种关系还可用图线表示，如图所示，是U和I的关系图线。 （1）当外电路开路时，R变为无穷大，I为零，可见UE。即断路时的路端电压等于电源的电动势。 （2）当R减小时，I增大，路端电压减小，当外电路短路时，R等于零，此时电路中的电流值最大，路端电压等于零。 当rO（理想电源）时，路端电压不随电流的变化而变化，这时可视为恒压电源。（六）闭合电路的功率（1） 该式表示，电源提供的电能只有一部分消耗在外电路上，转化为其他形式的能，另一部分消耗在内阻上，转化为内能。 （2）电源的输出功率和效率 电源输出功率可见当Rr时，P出有最大值，且适用条件：E和r都不变。 P出与外电阻R的关系图线如图： 由图可知，对应某一输出功率 P（非最大值）可以有两个不同的外电阻R1和R2，而且有。电源内部的发热功率电源的效率可见当R时，。 当Rr，电源有最大输出功率时，效率仅为50，效率并不高。能量守恒。【典型例题】例1. 将图1所示的电路进行等效变换。图1解析：假设电流从左端流入，把等势点标上不同字母（A、B、C），如图所示。在草图上画出三个结点，如下图所示。然后把原电路图中的电阻画入这几个结点之间（只要认准原电阻两端的点即可）如图下图所示。原电路最终可变换成如图2所示的等效电路。图2 混联电路的简化方法有两种： 电流分支法a. 先将各结点用字母标上。b. 判定各支路元件的电流方向（若原电路未加电压，可假设在总电路两端加上电压后判断）c. 按电流流向，自左到右将各元件、结点、分支逐一画出；d. 将画出的等效图加工整理。 等势点排列法：a. 将各结点用字母标出。b. 判定各结点电势的高低（若原电路未加电压，可先假设加上电压）。c. 将各结点电势高低自左到右排列，再将各结点之间的支路画 出。d. 将画出的等效图加工整理。例2. 如图所示，已知电源内阻r2，定值电阻R10.5Q，求： （1）当滑动变阻器的阻值R2为多大时，电阻R1消耗的功率最大? （2）当变阻器的阻值为多大时，变阻器消耗的功率最大?（3）当变阻器的阻值为多大时，电源输出功率最大?解析：（1）定值电阻R，消耗的电功率可见变阻器R2O时，R1消耗功率最大（2）将电阻R1等效到电源内部，则当变阻器阻值时，变阻器消耗功率最大。（3）当，即时，电源有最大输出功率。例3. 如图所示，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）解析：为了使表述一目了然，可以用符号表示各量的变化趋势：用“”表示用量值增大，“”表示用量值变小，不标箭头表示用量值不变，则本题解答过程可表示为：变阻器滑片C向B移动；由全电路欧姆定律，故示数减小；由，故示数增大；由，故示数变小；由，故示数变大；由，故示数变大；由并联电路性质，故示数变小。 点评：分析这类题目的方法是由部分整体部分的分析方法，分析不变量和变量，以及这些量间的依存关系，是解答这类题的关键。 例4. 如图所示电路中，灯泡A和B都正常发光，忽然灯泡B比原来变暗了一些，而灯泡A比原来变亮了一些，试判断电路中什么地方出现了断路故障。 解析：假设R1所在支路断路，则外电路总电阻增大A、B两灯的电压均增大，两灯消耗的电功率也增大，两灯都应变亮，这与题设现象不符，可见R1支路完好。 再假设R2所在支路断路，则A所在并联支路的电阻增大，导致外电路总电阻增大，干路中电流减小，电源的路端电压U增大。流过R1的电流I1增大。流过电灯所在并联支路的电流I2（I2I总I1）减小，B灯的电压减小。B灯的电功率也减小，B灯变暗；A灯的电压 UA（UAUUB）增大，由于上述结论与题设现象相符，故 R2所在支路断路。例5. 如图所示的电路中，电路消耗的总功率为40W，电阻Rl为4，R2为6，电源内阻r为0.6，电源的效率为94，求：（1）a、b两点间的电压；（2）电源的电动势。解析：电源内部的热功率，又所以由于R1、R2并联，所以由可得 例6. 如图所示，直线OAC为某一直流电源的总功率P总随电流强度的变化图象；抛物线OBC为同一电源内部的发热功率Pr随电流强度的变化图象，若线段AB对应的横坐标为2 A，那么AB的长度所表示的功率及电流强度I2 A时，所对应的外电阻分别为 （ ）A. 2 W，0.5B. 4 W，2C. 2 W，lD. 6 W，2 解析：电源的总功率PIE跟电流强度成正比，故 PI图象为过原点的直线，图象的斜率为电源电动势，故电源内部的发热功率故PI图象为抛物线，由得AB长度所表示的功率：I为2 A时的外电阻：故选项A正确 例7. 如图所示的是用直流电动机提升重物的装置，重物质量m50千克，电源电动势E110伏，r1l欧，电动机内阻r24欧，不计摩擦，当匀速提升重物时，电路中的电流I5安，试求：（1）电源的总功率和输出功率；（2）重物上升速度的大小。（g取10米秒。） 解析：电源转化的电能，一部分消耗于自身的内阻（转化为内能），其余的输入给电动机；输给电动机的电能小部分消耗于电动机的内阻上（转化为内能），大部分转化为机械能，由能量转化和守恒定律可解得。 （1）（瓦），（瓦）（2）对电动机有，所以例8. 如图所示，AB和AB是长度均为2 km，每千米电阻为1的两根输电线。今发现在距离A和A等远的两点C和C间发生漏电，相当于在两点间连接了一个电阻。现用电动势为90V，内阻不计的电源接在AA间时，测得BB间电压为72V。把此电源接在BB间时，测得AA间电压为45 V。由此可知A与C相距 km。解析：这是输电线漏电问题，采用电源测压的方法确定具体位置。通过审题画等效电路图甲，图乙。根据欧姆定律（或串联电路分压原理）得 甲 乙联立、两式得R24Rl，即R1（R1R2），因每千米导线电阻为1，据电阻定律知R10.4，就是AC间距离为0.4 km。【模拟试题】1. 关于电阻率的说法正确的是（ ）2. A. 电阻率与导体的长度与横截面积有关。3. B. 电阻率表征了导体材料的导电性能的好坏，由导体的材料决定，且与温度有关。4. C. 电阻率大的导体，电阻一定很大。5. D. 有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制成电阻温度计。6. 2. 两根同种材料制成的电阻丝a和b，a的长度和横截面的直径均为b的两倍，要使两电阻丝接入电路后消耗的电功率相等，加在它们两端的电压之比Ua：Ub为 （ ）7. A. 1：1 B. 2：1 C. ：1D. 1：3. 一段粗细均匀的电阻丝，横截面的直径为d，电阻为R，把它拉制成直径为0.1d的均匀细丝后，它的电阻变成 （ ）A. R/1000B. 10000RC. R/100D. 100R4. 太阳能电池板，测得它的开路电压为800mV，短路电流为400mA，若将该电池板与一阻值为2的电阻连成闭合电路，则它的路端电压为 （ ）A. 0.10VB. 0.20VC. 0.30V D. 0.40V5. 如图所示电路，R由2变为6时，电路中的电流变为原来的一半，则电源的内阻是 （ ）A. 1B. 2C. 3D. 46. 如图所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的UI图象，则下列说法正确的是（ ）A. 电动势E1E2，短路电流I1I2B. 电动势E1E2，内阻r1r2C. 电动势E1E2，内阻r1r2D. 当两电源的工作电流变化相同时，电源2的路端电压变化较大。7. 如图所示的电路中，电源的电动势E和内阻r恒定不变，电灯L恰能正常发光，如果变阻器的滑片向b端滑动，则 （ ）A. 电灯更亮，安培表的示数减小B. 电灯更亮，安培表的示数增大C. 电灯变暗，安培表的示数减小D. 电灯变暗，安培表的示数增大.8. 在如图所示的电路中，当可变电阻的阻值增大时，下述结论中哪些是正确的 （ ）A. PQ两点间的电压U增大B. 通过R1R2的电流增大C. 通过可变电阻R的电流强度不变D. 通过可变电阻R的电流强度减小9. 在图中所示的电路中，当滑动变阻器的滑动触片向 b端移动时 （ ） A. 伏特表 V和安培表A的读数都减小 B. 伏特表V和安培表A的读数都增大 C. 伏特表V的读数增大，安培表A的读数减小 D. 伏特表V的读数减小，安培表A的读数增大10. 在如图所示的电路中，电源的内电阻为r，电阻R1与变阻器R2串联，将R2的阻值调至零时，下列说法中错误的是 （ ） A. 电路的外电阻最小 B. 电阻R1消耗的功率最大 C. 电源内消耗的功率最大 D. 电源内部的电势降落最小11. 为了测定电池的电动势和内电阻，按图中所示的电路把滑动变阻器和电流表与电池串联，并把一个电压表接到电池的两极。当变阻器的滑动片移到某一位置时，电流表和电压表的示数分别为0.2安培和1.8伏特，把滑动片