【与名师对话】高考物理总复习 第七章 第二讲 电动势、闭合电路的欧姆定律课件 新人教版选修31 .ppt

对应学生用书p125 一 电源的电动势和内阻 1 定义 非静电力把正电荷从电源负极移送到正极所做的功和移送电荷量的比值 3 物理意义 反映电源把其他形式的能转化成电能的本领大小的物理量 在数值上等于非静电力把1c的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功 问题探究1电动势e 1v和电压u 1v物理意义为什么不同 提示 e 1v是指在电源内部从负极将单位正电荷移送到正极 非电场力做功为1j 而u 1v是指在外电路 电场力移送单位正电荷 电场力做功为1j 虽然数值相等 但二者的物理意义不同 二 闭合电路的欧姆定律 1 闭合电路 2 内 外电压的关系 e u外 u内 2 闭合电路的欧姆定律 1 内容 闭合电路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 4 路端电压跟电流的关系 1 关系式 u e ir 2 u i图象如右图所示 图中直线的斜率表示电源内阻大小 直线与纵轴的交点的纵坐标表示电源电动势的大小 当r 0 理想电源 时 路端电压不随电流的变化而变化 此时u外 e 5 闭合电路中的功率ei iu外 i2r ei是电源的总功率 ui是外电路的功率 i2r是电源内阻的功率 对于u i图象中纵轴不从零开始的情况 直线与纵轴交点的纵坐标仍表示电源的电动势 直线的斜率仍为电源的内阻 但内阻并不等于纵轴和横轴的截距之比 问题探究2闭合电路中e u外 u内 在等式两端同乘以q得到的等式其意义是什么 提示 e u内 u外两端同乘以q得qe qu内 qu外 等号两边分别为非静电力做功与电场力做功量值相等 即其他形式能转化为电能再由电能转化为其他形式的能 是能量守恒的体现 对应学生用书p125 要点一电源 电动势的理解1 电源是把其他形式的能转化为电能的装置 如干电池是把化学能转化为电能 太阳能电池是把光能转化为电能 手摇发电机是把机械能转化为电能 2 非静电力是指除静电力以外的能对电荷流动起作用的力 1 在电源外部的电路里 自由电荷在静电力作用下移动 静电力做正功 正电荷从正极流向负极 电能转化为其他形式的能 2 在电源内部的电路里 自由电荷在非静电力作用下移动 非静电力做正功 把正电荷从负极移送到正极 其他形式的能转化为电能 3 电动势与电压的区别与联系 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 e内 u外 电路断开时 e u外 下列关于电源的说法 正确的是 a 电源向外提供的电能越多 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 解析 电源向外提供的电能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错误 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能转化为电能本领的物理量 故选项d正确 答案 d 1 当电源的输出功率最大时 效率并不是最大 只有50 当r 时 100 但此时p出 0 无实际意义 2 对于内 外电路上的固定电阻 其消耗的功率根据p i2r来判断 与输出功率大小的判断方法不同 2010 新课标全国 电源的效率 定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比 在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图所示 图中u为路端电压 i为干路电流 a b为图线上的两点 相应状态下电源的效率分别为 a b 由图可知 a b的值分别为 答案 d 对应学生用书p126 题型一电路的动态问题分析 1 电路的动态分析问题是指由于断开或闭合开关 滑动变阻器滑片的滑动等造成电路结构发生了变化 一处变化又引起了一系列的变化 对它们的分析要熟练掌握闭合电路欧姆定律 部分电路欧姆定律 串 并联电路中电压和电流的关系 2 分析这类问题的一般步骤是 明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的变化 根据局部电阻的变化 确定电路的外电阻r外总如何变化 由u内 i总r确定电源的内电压如何变化 由u外 e u内确定电源的外电压如何变化 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 确定支路两端的电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化 由以上步骤可以看出 解决此类问题 基本思路是 局部 整体 局部 同时要灵活地选用公式 每一步推导都要有确切的依据 3 电路的动态分析问题还可以用极限法来分析 即因变阻器滑片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 例1 2011 辽宁抚顺六校联考 在某控制电路中 需要连成如下图所示的电路 主要由电动势为e 内阻为r的电源与定值电阻r1 r2及电位器 滑动变阻器 r连接而成 l1 l2是红 绿两个指示灯 当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a端时 下列说法中正确的是 a l1 l2两个指示灯都变亮b l1 l2两个指示灯都变暗c l1变亮 l2变暗d l1变暗 l2变亮 思路诱导 本题可采用 局部 整体 局部 的思路进行分析 尝试解答 当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a端时 电位器接入电路的电阻减小 根据串 并联电路特点可知电路中总电阻减小 由闭合电路欧姆定律可得干路电流增大 内阻分担电压增大 路端电压减小 l1灯变暗 通过其电流减小 由u1 i2r1及i2 i i1可知r1分担电压增大 l2及r2两端电压减小 l2功率减小而变暗 选项b正确 答案 b 不能正确分析电路中电阻的连接 认为滑动变阻器连入电路的有效电阻为下半部分 从而导致错选a 还有认为r1支路电流增大 所以l2灯变亮而错选d 2011 北京 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 滑动变阻器r0的滑片向下滑动 r0接入电路的电阻变小 电路的总电阻变小 总电流变大 电源的内电压变大 外电压变小 电压表的示数变小 r1两端的电压变大 r2两端的电压变小 电流表的示数变小 a项正确 答案为a 答案 a 题型二含容电路的分析与计算含电容器电路的分析 1 简化电路时可以把电容器处电路作为断路去掉 求电容器所带电荷量时再在相应位置补上 2 电路稳定后 与电容器同支路的电阻相当于导线 3 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 q c u计算电容器上电荷量的变化 4 在直流电路中 如果串联或并联了电容器应该注意 在与电容器串联的电路中没有电流 所以电阻不起降低电压的作用 但电容器两端可能出现电势差 如果电容器与电源并联 电路中有电流通过 电容器两端的充电电压不是电源电动势e 而是路端电压u 5 在含容电路中 当电路发生变化时 除了要判断和计算电容器两端的电压外 还必须判断电容器极板上极性的变化 防止出现电容器先放电后反向充电的现象 例2 2011 宁波模拟 如右图所示 将一根粗细均匀的电阻丝弯成一个闭合的圆环 接入电路中 电路与圆环的o点固定连接 p为与圆环良好接触的滑动头 闭合开关s 在滑动头p缓慢地由m点经n点移到q点的过程中 电容器c所带的电荷量将 a 由小变大b 由大变小c 先变小后变大d 先变大后变小 思路诱导 将闭合圆环电阻等效为优弧和劣弧的并联 明确在图示位置时并联电阻最大 然后再分析滑动头p由m点经n点移到q点的过程中电阻r两端的电压的变化 最后确定电容器所带电荷量的变化情况 答案 c 在求解含有电容器的电路问题时 首先应弄清电路结构 准确地判断和求出电容器两端的电压 其有效方法是 确定电容器与哪个电阻并联 电容器两端电压始终与该电阻两端电压相同 如图所示 电源电动势e 6v 内阻r 1 电阻r1 2 r2 3 r3 7 5 电容器的电容c 4 f 开关s原来断开 现在合上开关s到电路稳定 试问这一过程中通过电流表的电量是多少 答案 1 92 10 5c 题型三电路中能量和功率的分析与计算分析闭合电路中的功率问题时就注意以下三个问题 1 电流发生变化时 路端电压发生变化 功率比较与计算时不要忘记这一点 2 利用当外电阻等于内阻时输出功率最大这一结论 必要时要将某一电阻看作内阻 作等效电源处理 3 注意所求功率是电路中哪部分电路的功率 不同部分电路分析思路不同 例3 14分 如右图所示的电路中 直流发电机m的电动势e 250v 内阻r 0 5 r1 r2 1 电热器组中装有50只完全相同的电热器 每只电热器的额定电压为200v 额定功率为1000w 其他电阻不计 也不计电热器电阻随温度的变化 问 1 当接通几只电热器时 实际使用的电热器都能正常工作 2 当接通几只电热器时 被接通电热器的总消耗功率最大 3 当被接通电热器的总消耗功率最大时 电阻r1 r2和内阻r上消耗的功率分别为多少 思路诱导 纯电阻电路中 电阻的大小和串并联形式 决定了电压和电流的分配 也就决定了功率的大小 本题中可以根据用电器的功率要求 来计算用电器的总电阻和电热器的个数 在讨论功率的最大值时 往往将功率表示为关于电阻的函数形式 然后通过函数特点来讨论极值问题 如图所示 rb 4 a c d是额定电压和额定功率相同的3个用电器 电源内阻是1 s闭合后 当变阻器的电阻调为5 时 各用电器均正常工作 1 s断开后 若仍要各用电器正常工作 变阻器电阻r应调为多少 2 s闭合和断开时 rb上的电功率之比为多少 变阻器上消耗的功率之比为多少 答案 1 10 2 9 49 8 对应学生用书p128 易错点1 对闭合电路输出功率最大的条件适用对象不明确如右图所示 现有甲 乙 丙三个电动势e相同而内阻r不同的电源 由这三个电源分别给定值电阻r供电 已知它的阻值大小关系为r r甲 r乙 r丙 如果将r先后接在三个电源上时的情况相比较 下列说法正确的是 a 接在甲电源上时 电源内阻消耗的功率最大b 接在乙电源上时 电源的总功率最大c 接在丙电源上时 电源的输出功率最大d 接在甲电源上时 电源的输出功率最大 求解最大功率时要弄清是属于定值电阻的功率还是变阻器的功率 若属于定值电阻的功率 根据p i2r可知当电流最大时有最大值 若属于可变电阻的功率 可将其他电阻等效为电源的内阻 利用等效电源的最大输出功率进行求解 下图中电源的电动势为6v 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5v 最小值为4vc r2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 答案 a 易错点2 不运用规律或推论引起失分 2011 江苏省镇江市2月调研 如图所示电路中 r1 4 r2 6 电源内阻不可忽略 当开关s2闭合时 电流表a的示数为3a 则当开关s2断开时 电流表示数可能为 a 3 2ab 2 1ac 1 2ad 0 8a小明同学选择的答案是b 而小华同学认为 当开关s2断开后 电路总电阻变大 电路总电流变小 因此 b c d三种情况都是可能的 你同意哪位同学的判断 并请你写出判断的依据及过程 易错分析 错解 小华同学分析是正确的 因为当开关s2断开后 电路总电阻变大 电路总电流变小 因此 b c d三种情况都是可能的 本题属于没有使用规律引起的失分 错解 没用使用欧姆定律进行计算 而仅仅是凭主观想象得出的错误结论 电动势为e 内阻为r的电源与定值电阻r1 r2及滑动变阻器r连接成如图所示的电路 当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时 下列说法正确的是 a 电压表和电流表读数都增大b 电压表和电流表读数都减小c 电压表读数增大 电流表读数减小d 电压表读数减小 电流表读数增大 答案 a 对应学生用书p129 1 2010 上海 在如右图的闭合电路中 当滑片p向右移动时 两电表读数的变化是 a a变大 v变大b a变小 v变大c a变大 v变小d a变小 v变小 答案 b 2 如右图所示 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 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 答案 ac 3 在如图所示的闪光灯电路中 电源的电动势为e 电容器的电容为c 当闪光灯两端电压达到击穿电压u时 闪光灯才有电流通过并发光 正常工作时 闪光灯周