全电路欧姆定律.doc

第三节 全电路欧姆定律一、 基础知识1、一个概念：电动势表征电源把其它形式的能转化为电能本领的物理量，它是由电源本身的性质决定，与外电路无关。其在数值上等于电路中通过1C电量时电源所提供的电能。2、两种图象：UI图象，P出R图象，灵活应用这两种图象，对解题很有帮助。3、三个表达式：，或U端=E-Ir，或E=U端+U内4、四种功率：电源总功率：P总=EI输出功率P出=U端I电源损耗功率P内=I2r，线路损耗功率P损=I2R线P出R外R=rR1R2PmP 0 在闭合电路中，当外电路是纯电阻电路时，功率P总=EI=，输出功率P出=U端I=，效率。最大功率P总m=，此时有0，全部能量消耗在电源内部，属于严重短路，实际上是不允许的。输出功率P出=，当R=r时，最大输出功率P出m,即当内外电阻相等时，电源输出最大功率，此时=50%，当时，100%，但此时P0，故无实际意义。P出与外电阻R的函数关系可用如图所示的图像定性地表示。由图像还可知，对应于电源的非最大输出功率P可以有两个不同的外电阻R1和R2，且。当Rr时，若R增加，则P出减小。应注意：对于内外电路上的固定电阻，其消耗的功率仅取决于电路中电流强度的大小。AB二、 典型举例：例1：如图1所示，R1=10，R2=3.2，滑动变阻器的总电阻R=6，当滑动触头由a端滑向b端的过程中：(A) 安培表示数一直减小，伏特表示数一直增大 (B) 安培表示数一直增大，伏特表示数一直减小(C) 安培表示数先增后减，伏特表示数先减后增(D)安培表示数先减后增，伏特表示数先增后减解析：设bp=x，则Rpa=R-x RAB=显然，当R1+x=R2+R-x时，RAB有极大值，此时X=若等号不成立，则两数相差越大，积越小；相差越小，积越大。由于R1R2+R，所以在从a滑向b的过程中，不可能出现两条支路电阻相等的点，上述推导中的等号不能成立。从a滑向b过程中，两数相差越来越小，故其积逐渐增大；即总电阻一直增大，总电流一直减小，伏特表示数一直增大。故答案为(A)。若题设改为从b滑向a，则答案为(B)若R2=6，仍从a滑向b，结论又如何呢VAR1R2R3例2： 如图所示，当滑动变阻器的滑动触点向上端移动时：A、电压表的读数增大，电流表的读数减小B、电压表和电流表的读数都增大C、电压表和电流表的读数都减小D、电流表的读数增大，电压表的读数减小分析与解答：当滑动触头向上滑动时，有R3R23并 R外I总 U端（即电压表示数增大）KER0RI3= I总-I2=（I总-）（即电流表示数减小）例3：如图所示电路，已知电源电动势E=3V，内阻r=1，定值电阻R0=2，变阻器R的阻值在025之间，闭合电健K，则：（1）、当R为多少时，电源输出功率最大。（2）、当 R为多少时，R消耗的功率最大。（3）、当 R为多少时，R0消耗的功率最大。P出R外R=rR1R2PmP 0 分析与解答：此题是纯电阻电路，要求回答的是三个不同功率的最大值，利用纯电阻电路电源的输出功率P出=，作出PR图象，进行分析：(1)、当R=0时，电源输出功率最大。因为R0是定值电阻，所以只有当R=0时，外电路的电阻才最接近电源的内阻，使得电源输出功率最大（虽然这不是所能达到的电源输出最大功率，因为被R0r限制了。）（2）、将R0和电源看成一个整体，即成一个等效电源，其等效电动势为E=3V，内阻r=R0+r=3，该等效电源给变阻器R供电，所以当R=r=3时，R消耗的电功率即电源给它输出的电功率最大。（3）、当R=0时，R0消耗的功率最大。因为当 R=0时，R0的值才最接近电源的内阻的值，电源输出功率达到最大，而这个最大功率又全被R0所利用，所以R0消耗的功率最大；或者说当R=0时电阻R0中的电流最大，R0上消耗的热功率最大。三、 课堂训练1、关于电源电动势的说法，正确的是:（A）电源的电动势等于内外电路电势降落之和（B）电源的电动势等于外电路断开时的路端电压（C）在电源内，非静电力做功越多,电源把其他形式的能转化为电能也越多，电动势也越大（D）电源的电动势表征电源把其他形式的能转化为电能的本领翰林汇 2、一太阳能电池板，测得它的开路电压为800mV，短路电流为40mA。若将该电池与一阻值为20的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是（99年全国）A020V B010V C040V D030V。3、如图所示的电路中，滑线变阻器的滑动端正好处于正中央的位置，a、b为输出端，则： a、b空载时，ab=cd /2 a、b接负载时，abcd/2 ab接负载并当增大时，电源输出电流一定减少；ab接负载并当增大时，消耗的电功率一定减少。U/VI/A42O5 10 15 20ab图 4、如图所示，a、b分别表示一个电池组和一只电阻的伏安特性曲线。可供选择的答案有：电阻的阻值为15 电池组的内阻是0.2将该电阻接在该电池组两端，电池组的输出功率将是15W改变外电阻的阻值时，该电池组的最大输出功率为20W上述说法中正确的是A.A.只有正确 B.只有正确 C.只有正确 D.只有正确 5如图所示的电路中，当开关闭合时，点和点的电势变化情况是： A 和B 都升高； A 和B 都降低； A 降低，B 升高； B 降低，A 升高。6如图所示的电路中，滑动变阻器的滑片P从a滑向b的过程中，3只理想电压表的示数变化的绝对值分别为U1、U2、U3，下列各值可能出现的是AU1=3V、U2=2V、U3=1VBU1=1V、U2=3V、U3=2VCU1=0.5V、U2=1V、U3=1.5VDU1=0.2V、U2=1V、U3=0.8V。7有四个电源，电动势均相等，内电阻分别为1、2、4、8，现从中选择一个对阻值为2欧的电阻供电，欲使电阻获得的电功率最大，则所选电源的内电阻为： 1 2 4 8。8、如图所示的电路中，平行板电容器的极板水平放置，板间有一质量为m的带电油滴悬浮在两板间静止不动，要使油滴向下运动，下列所采用的办法可行的是： 将1的阻值调大； 将1的阻值调小； 将2的阻值调大； 将3的阻值调大。9、如图所示电路，已知电源电动势=6.3V，内电阻r=0.5，固定电阻R1=2，R2=3，R3是阻值为5的滑动变阻器。按下电键K，调节滑动变阻器的触点，求通过电源的电流范围。 10、如图所示，1=3V，r1=0.5，R1=R2=5.5，平行板电容器的两板距离d=1cm，当电键K接通时极板中的一个质量m=410-3g，电量为q=1.010-7C的带电微粒恰好处于静止状态。求：（1）K断开后，微粒向什么方向运动，加速度多大？（2）若电容为1000pF，K断开后，有多少电量的电荷流过R2？ 四、课后巩固（一）1、如图所示的电路中，R1=9，R2=7.2，电源电动势和内电阻一定，已知在电健闭合和断开两种情况下，电源的输出功率相等，则在K断开和闭合两种情况下，R1消耗电功率之比为 。12 2、如图所示，电源电动势为6V，内电阻为1，玩具电动机M的线圈电阻为2，限流电阻R0为3，若电压表示数为0.3V，则玩具电动机的功率为 W，其中机械功率为 W。 3、如图所示电路中，r是电源的内阻，R1和R2是外电路中的电阻，如果用Pr，P1和P2分别表示电阻r，R1，R2上所消耗的功率，当R1=R2=r时，PrP1P2等于DA、1l1 B、211C、144 D、4l14、在图示的电路中，电源的电动势，内阻为;R1、R2为定值电阻，R2为滑动变阻器，滑片P，C为电容器，A、V为安培表和伏特表。当滑动变阻器滑片P向b端滑动过程中,下述说法正确的是 （）伏特表示数变小 （）安培表示数变小 （）电容器C所带电量增多 （）P点电势降低5、如图，电源电动势=10V，r=2，1=1，2=6，滑动变阻器为012，则： 当=0时，1 上消耗的功率最大 当=6时，电源输出功率最大 当=12时，2消耗的功率最大 当=6时，2与消耗的总功率最大。6、如图所示，已知电源电功率为，内阻为r，R5=R6，当触头p由变阻器中点向上端移动时，各电表示数变化情况是： A电压表V1的示数变小 B电流表A1的示数变大 C电压表V2的示数变小 D电流表A2的示数变大。7、在如图所示的电路中，电键K1、K2、K3、K4均闭合，C是极板水平放置的平行板电容器，板间悬浮着一油滴P，断开哪一个电键后P会向下运动？（95年全国） AK2 BK3 CK1 DK4。8、两个电阻，R1=8，R2=2，并联在电路中，欲使这两个电阻消耗的电功率相等，可行的办法是（94年全国） A用一个阻值为2的电阻与R2串联 B用一个阻值为6的电阻与R2串联 C用一个阻值为6的电阻与R1串联 D用一个阻值为2的电阻与R1串联。9、如图所示的电路中，电池的电动势为、内阻为r，R1和R2是两个阻值固定的电阻。当可变电阻R的滑片向a点移动时，通过R1的电流I1和通过R2的电流I2将发生如下的变化（92年全国） AI1变大，I2变小 BI1变大，I2变大 CI1变小，I2变大 DI1变小，I2变小。10、电容器C1、C2和可变电阻器R1、R2以及电源连接成如图所示的电路。当R1的滑动触头在图示位置时，C1、C2的带电量相等，要使C1的带电量大于C2的带电量，应（90年全国） A增大R2 B减小R2 C将R1的滑动触头向A端移动 D将R1的滑动触头向B端移动。11、如图所示的电路中，电源的电动势恒定，要想使灯泡变暗，可以（97年全国高考题） A增大R1 B减小R1 C增大R2 D减小R2。12、若用E表示电动势，U表示外电压，U，表示内电压，R表示外电路总电阻，r表示内电阻，I表示总电流强度，考察下列各关系式：U，= IR ；U，=EU ；E= U+Ir； I= E/（R+ r）；U= E R/（R+ r）；U=E+ Ir 。上述关系式中成立的是 A、 B、 C、 D、13、如图所示的电路中，已知R1=4。开始一段时间内电路正常，电流表读数为0.75A，电压表读数为2.0V。经过一段时间后一电阻烧断，电流表的读数变为0.8A，伏特表读数变为3.2V。求：（1）发生断路的是哪个电阻？（2）电源电动势和内电阻各是多少？14、如图所示装置中，R1=R3=8，R2=2，平行板电容器C两极板间的距离d=10cm，在它的内部匀强电场中有一个质量为1015kg，电量为1016C的带负电粒子P。当k断开时，P恰处于静止状态；当k闭合时，P以a=7m/s2加速下落。试求电源的电动势和内电阻（g取10m/s2）。15、如图所示，在两条平行光滑的导轨上有一金属杆ab，外加磁场跟轨道平面垂直，导轨上连有两定值电阻（R1=5,R2=6）和滑动变阻器R0，电路中的电压表量程为0-10V，电流表的量程为0-3A,把R0调至30，用F=40N的力使ab杆垂直导轨向右平移，当杆达到稳定状态时，两块电表中有一块表正好达到满刻度，而另一块表还没有达到满刻度。求此时ab杆的速度（其它电阻不计） VAR0R1R2abV课后巩固（二）1、在如图所示的电路中，R1、R2、R3和R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动势为，内阻为r。设电流表A的读数为I，电压表V的读数为U。当R5的滑动触点向图中a瑞移动时， A I变大，U变小 B I变大，U变大C I变小，U变大 D I变小，U变小2、如图所示的电路中，闭合电键，灯L1、L2正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯L1变亮，灯L2变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是 （A）R1断路 （B）R2断路（C）R3短路 （D）R4短路3、小电珠1 、2 分别标有“6V、2W”，3 、4 分别标有“6V、4W”，在图中的两种连接方式中，图中最暗的灯和图中最亮的灯分别是： 3 、1 2 、4 1 、4 4 、1 。 4、如图所示，电源内电阻r2，1 28，2=3=30，当断开时，电容器所带电量为q1 ；当闭合时，电容器所带电量为q2 ，则q1 q2 为： 11 12 21 31。 5、在如图所示的电路中，电源12，内阻不计，1=4=3，2=3=6。若闭合电键，则通过电键的电流强度为： 0 1 2 3。 6、如图所示，、两个灯泡正常发光，当变阻器的滑动头向下滑动时，不正确的是： 、两灯均变暗； 灯变暗，灯变亮； 1 消耗的功率变大； 电源内阻消耗的功率变大。 7、一节电池和一个定值电阻的伏安特征曲线如图所示，今将这一节电池和该电阻串联，则： 电池电动势15；内电阻r1 电源的输出功率出=W 电池的供电效率为50 电池的总功率为4W。 下列叙述中正确的有A只有 B C D8、如图所示电路中，电源电动势为，内电阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为可变电阻，C为电容器，在可变电阻R3由较小逐渐变大的过程中A 流过R2的电流方向是由b到aB 电容器被充电C 电容器的带电量在逐渐减少D电源内部消耗的功率变大。 下列叙述中正确的有A B C D9、在如图所示的电路中，R1、R2、R3和R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动势为，内阻为r。设电流表A的读数为I，电压表的读数为U。当R5的滑动触点向图中a端移动时，(2002理科综合) AI变大，U变小BI变大，U变大CI变小，U变大DI变小，U变小。10、在如图所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻、电阻器1 和2 及另外两根导线都是好的，为了查出断导线，某学生先用万用表的红表笔连接在电源的正极a，再将黑表笔分别连接在电阻1 的b端和2 的端，并观察万用表的示数，在下列选挡中，符合操作规程的是：直流10挡；直流05挡； 直流25挡；欧姆挡。 11、如图所示的电路中已知电源电动势=36V，内电阻r=2，R1=20，每盏灯额定功率都是2W，额定电压也相同。当K闭合调到R2=14时，两灯都正常发光；当K断开后为使L2仍正常发光，求R2应调到何值？ 12、如图所示电路，当电键K依次接a和b的位置时，在(1)R1R2 (2) Rl=R2(3) R1R2三种情况时，R1、R2上消耗的电功率哪个大？ 13、已知电源电动势=20V，内阻r=1，当接入固定电阻R=4时，电路中标有“3V 4.5W”的灯泡L和内阻r=0.5的小型直流电动机恰能正常工作，求(1)电路中的电流强度？(2)电动机的额定工作电压？(3)电源的总功率？ 14、加速度计是测定物体加速度的仪器。在现代科技中，它已成为导弹、飞机、潜艇或宇宙飞船等制导系统的信息源。下图为应变式加速度计的示意图。当系统加速时，加速度计中的敏感元件也处于加速状态。敏感元件由两弹簧连接并架在光滑支架上，支架与待测系统固定在一起，敏感元件可在滑动变阻器R上自由滑动，当系统加速运动时，敏感元件发生位移并转换为电信号输出。输出信号变阻器R敏感元件已知敏感元件的质量为m，两侧弹簧的劲度系数均为k，电源电动势为，电源内阻不计，滑动变阻器的总电阻值为R，有效长度为L，静态时，输出电压为U0，试推导加速度a与输出电压U的关系式。15、20世纪90年代中期，北京的大学生和香港的大学生联合研制了一辆太阳能汽车，汽车上太阳能电池的太阳能集光板面积是8m2，它正对太阳，太阳能电池可以对车上的电动机提供120V的电压和10A的电流，车上电动机的直流电阻是4。已知太阳光垂直照射到地面上时单位面积的辐射功率为1.0103W/m2，试求：（1）、这辆车的太阳能电池的效率是多少？车上电动机将电能转化为机械能的效率是多少？（2）、若这辆车的总质量是0.6103kg