吉林省吉林市第一中学高考物理一轮复习 第七章 恒定电流 第3单元 闭合电路 欧姆定律教案.doc

第3单元 闭 合 电 路 欧 姆 定 律一、电源1、 内部非静电力搬运电荷，对电荷做功 2、两极出现电势差+ + re rirv1v2+探针3、内部非静电力做功，把其他形式的能转化为电能，外部电流做功，把电能转化成其他形式的能二、电动势 意义：1、表示把其他形式的能量转化成电能的本领的物理量 2、等于电源没接入电路时两极间的电压三、外电路和内电路1、 在任何电路中，有e u外 u内 (类比：挣钱和花钱)2、 外电路和内电路电流的流向四、闭合电路欧姆定律e u外 u内 即 e i r + i r 闭合电路中的电流强度跟电源的电动势成正比，跟电路的总电阻成反比。（比较两个欧姆定律的异同）闭合电路欧姆定律的表达形式有：e=u外+u 内 （i、r间关系） u=e-ir（u、i间关系）（u、r间关系）五、路端电压跟负载的关系 e ir + i r r变大，i减小，u内减小，u外变大u iei0（1）r i 0，i r 0， e u外（2）r 0，i0e / r，短路电流六、u外i的图象u外 i r + e 1、 电动势2、 短路电流io3、 r e / i0 tan 七、闭合电路中的功率 ei u外i + u内i总功率 输出功率 内耗功率八、输出功率的最大值o rp出pmr输出 p 得 p当时，即rr时，输出p最大，此时 九 电动势和内阻的测量1 r12 r2e i1 （r1 + r ） e i2 （r2 + r ） 得 er1 r12 r2 e r e rr2r1例题汇总【例1】已知如图，e =6v，r =4，r1=2，r2的变化范围是010。求：电源的最大输出功率；r1上消耗的最大功率；r2上消耗的最大功率。2ar1r21s解：r2=2时，外电阻等于内电阻，电源输出功率最大为2.25w；r1是定植电阻，电流越大功率越大，所以r2=0时r1上消耗的功率最大为2w；把r1也看成电源的一部分，等效电源的内阻为6，所以，当r2=6时，r2上消耗的功率最大为1.5w。【例2】 电源的内阻不可忽略已知定值电阻r1=10，r2=8当电键s接位置1时，电流表的示数为0.20a那么当电键s接位置2时，电流表的示数可能是下列的哪些值a.0.28a b.0.25a c.0.22a d.0.19a解：电键接2后，电路的总电阻减小，总电流一定增大，所以不可能是0.19a电源的路端电压一定减小，原来路端电压为2v，所以电键接2后路端电压低于2v，因此电流一定小于0.25a所以只能选c。v2v1l1l2l3p【例3】 如图所示，电源电动势为e，内电阻为r当滑动变阻器的触片p从右端滑到左端时，发现电压表v1、v2示数变化的绝对值分别为u1和u2，下列说法中正确的是 a.小灯泡l1、l3变暗，l2变亮 b.小灯泡l3变暗，l1、l2变亮c.u1u2uo ieu0 m（i0,u0）b ani0 im解：触片p从右端滑到左端，总电阻减小，总电流增大，路端电压减小。与电阻蝉联串联的灯泡l1、l2电流增大，变亮，与电阻并联的灯泡l3电压降低，变暗。u1减小，u2增大，而路端电压u= u1+ u2减小，所以u1的变化量大于 u2的变化量，选bd。【例4】 如图所示，图线a是某一蓄电池组的伏安特性曲线，图线b是一只某种型号的定值电阻的伏安特性曲线若已知该蓄电池组的内阻为2.0，则这只定值电阻的阻值为_。现有4只这种规格的定值电阻，可任意选取其中的若干只进行组合，作为该蓄电池组的外电路，则所组成的这些外电路中，输出功率最大时是_w。a bpe ra1 a a2解：由图象可知蓄电池的电动势为20v，由斜率关系知外电阻阻值为6。用3只这种电阻并联作为外电阻，外电阻等于2，因此输出功率最大为50w。例5：.滑动变阻器的两种特殊接法。在电路图中，滑动变阻器有两种接法要特别引起重视：rxa bupiixi /r右图电路中，当滑动变阻器的滑动触头p从a端滑向b端的过程中，到达中点位置时外电阻最大，总电流最小。所以电流表a的示数先减小后增大；可以证明：a1的示数一直减小，而a2的示数一直增大。右图电路中，设路端电压u不变。当滑动变阻器的滑动触头p从a端滑向b端的过程中，总电阻逐渐减小；总电流i逐渐增大；rx两端的电压逐渐增大，电流ix也逐渐增大（这是实验中常用的分压电路的原理）；滑动变阻器r左半部的电流i / 先减小后增大、a cb da cb d【例6】.黑盒问题。如图所示，黑盒有四个接线柱，内有4只阻值均为6的电阻，每只电阻都直接与接线柱相连。测得rab=6，rac=rad=10。rbc=rbd=rcd=4，试画出黑盒内的电路。解：由于最小电阻是rbc=rbd=rcd=4，只有2只6串联后再与1只6并联才能出现4，因此bc、cd 、db间应各接1只电阻。再于ab间接1只电阻，结论正合适。十、电路故障问题的分类解析1.常见的故障现象断路：是指电路两点间（或用电器两端）的电阻无穷大，此时无电流通过，若电源正常时，即用电压表两端并联在这段电路（或用电器）上，指针发生偏转，则该段电路断路，如电路中只有该一处断路，整个电路的电势差全部降落在该处，其它各处均无电压降落（即电压表不偏转）。短路:是指电路两点间（或用电器两端）的电阻趋于零，此时电路两点间无电压降落，用电器实际功率为零（即用电器不工作或灯不亮，但电源易被烧坏）2.检查电路故障的常用方法电压表检查法：当电路中接有电源时，可以用电压表测量各部分电路上的电压，通过对测量电压值的分析，就可以确定故障。在用电压表检查时，一定要注意电压表的极性正确和量程符合要求。电流表检查法：当电路中接有电源时，可以用电流表测量各部分电路上的电流，通过对测量电流值的分析，就可以确定故障。在用电流表检查时，一定要注意电流表的极性正确和量程符合要求。欧姆表检查法：当电路中断开电源后，可以利用欧姆表测量各部分电路的电阻，通过对测量电阻值的分析，就可以确定故障。在用欧姆表检查时，一定要注意切断电源。试电笔检查法：对于家庭用电线路，当出现故障时，可以利用试电笔进行检查。在用试电笔检查电路时，一定要用手接触试电笔的上金属体。r1r21056vfabc3.常见故障电路问题的分类解析【例7】在如图所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻器r1、r2及另外两根导线都是好的，为了查出断导线，某学生想先将万用表的红表笔连接在电源的正极a，再将黑表笔分别连电阻器r1的b端和r2的c端，并观察万用表指针的示数，在下列选档中，符合操作规程的是：a直流10v挡； b直流0.5a挡； c直流2.5v挡； d欧姆挡。解析：根据题给条件，首先判定不能选用欧姆挡，因为使用欧姆挡时，被测元件必须与外电路断开。先考虑电压挡，将黑表笔接在b端，如果指针偏转，说明r1与电源连接的导线断了，此时所测的数据应是电源的电动势6v。基于这一点，c不能选，否则会烧毁万用表；如果指针不偏转，说明r1与电源连接的导线是好的，而r1与r2之间导线和r2与电源间导线其中之一是坏的，再把黑表笔接c点，如果指针偏转，说明r1与r2之间导线是断的，否则说明r2与电源间导线是断的，a项正确。再考虑电流表，如果黑表笔接在b端，指针偏转有示数则说明r1与电源连接的导线是断的，此时指示数i=e/（r1+r2）=0.4a,没有超过量程；如果指针不偏转，说明r1与电源间连接的导线是好的，而r1与r2之间导线和r2与电源间导线其中之一是坏的，再把黑表笔接c点，如果指针偏转，说明r1与r2之间导线是断的，此时示数i=e/r2=1.2a,超过电流表量程，故b不能选。【例8】某同学按如图所示电路进行实验，实验时该同学将变阻器的触片p移到不同位置时测得各电表的示数如下表所示：序号a1示数（a）a2示数（a）v1示数（v）v2示数（v）10.600.302.401.2020.440.322.560.48将电压表内阻看作无限大，电流表内阻看作零。电路中e，分别为电源的电动势和内阻，为定值电阻，在这五个物理量中，可根据上表中的数据求得的物理量是（不要求具体计算） 。由于电路发生故障，发现两电压表示数相同了（但不为零），若这种情况的发生是由用电器引起的，则可能的故障原因是 。解析：先将电路简化，r1与r看成一个等效内阻r，=r1+r,则由v1和a1的两组数据可求得电源的电动势e；由a2和v1的数据可求出电阻r3；由v2和a1、a2的数据可求出r2。当发现两电压表的示数相同时，但又不为零，说明v2的示数也是路端电压，即外电路的电压全降在电阻r2上，由此可推断rp两端电压为零，这样故障的原因可能有两个，若假设r2是完好的，则rp一定短路；若假设rp是完好的，则r2一定断路。【例9】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ar1l1l2r2r3r4解析：首先应对电路进行标准化，如图所示为其标准化后的电路。当r1断路时，总电阻增大，所以通过电源的总电流减小，灯l2变暗，电流表的读数变小，而路端电压增大，所以l1两端电压增大，灯l1变亮，所以a选项正确。当r2断路时，总电阻增大，所以通过电源的总电流减小，灯l1变暗，而路端电压增大，所以l2两端电压增大，灯l2变亮，b选项不正确。当r3短路时，总电阻减小，所以通过电源的总电流增大，灯l1变亮，而路端电压减小，所以l2两端电压减小，灯l2变暗，因为总电流增加，而通过l2的电流减小，电流表的读数变大，所以c选项不正确。当r4短路时，总电阻减小，所以通过电源的总电流增大，灯l1变亮，而路端电压减小，所以l2两端电压减小，灯l2变暗，因为总电流增加，而通过l2的电流减小，电流表的读数变大，所以d选项不正确。针对训练1.一太阳能电池板，测得它的开路电压为800 mv，短路电流为40 ma，若将该电池板与一阻值为20 的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是. a.0.10 vb.0.20 vc.0.30 vd.0.40 v2.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e，内阻为r0，设电流表a的读数为i，电压表v的读数为u0，当r5的滑动触点向图中a端移动时，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3.如图1304所示的电路中，闭合电键s后，灯l1和l2都正常发光，后来由于某种故障使灯l2突然变亮，电压表读数增加，由此推断，这故障可能是 a.l1灯灯丝烧断b.电阻r2断路c.电阻r2短路d.电容器被击穿短路4.调整如图所示电路的可变电阻r的阻值，使电压表v的示数增大u，在这个过程中 a.通过r1的电流增加，增加量一定等于u/r1b.r2两端的电压减小，减少量一定等于uc.通过r2的电流减小，但减少量一定小于u/r2d.路端电压增加，增加量一定等于u5.如图所示是一个由电池、电阻r与平行板电容器组成的串联电路，在增大电容器两极板间距离的过程中 a.电阻r中没有电流b.电容器的电容变小c.电阻r中有从a流向b的电流d.电阻r中有从b流向a的电流6.某闭合电路的路端电压u随外电阻r变化的图线如图1306所示，则电源的电动势为_，内电阻为_，当u=2 v时，电源的输出功率为_.7.在如图所示的电路中，电源的内阻不可忽略不计，已知r1=10 ，r2=8 .s与1连接时，电流表的示数为0.2 a；将s切换到2时，可以确定电流表的读数范围是_.8.如图所示，电路中电阻r1=8 ，r2=10 ，r3=20 ，电容器电容c=2 f，电源电动势e=12 v，内电阻r不计，开关s闭合，当滑动变阻器的阻值r由2 变至22 的过程中，通过a2的电荷量是_，a1的读数变化情况是_（选填“增大”“减小”“先增后减”“先减后增”）.9.如图所示的电路中，电池的电动势e=9.0 v，内电阻r=2.0 ，固定电阻r1=1.0 ，r2为可变电阻，其阻值在010 范围内调节，问：取r2=_时，r1消耗的电功率最大.取r2=_时，r2消耗的电功率最大. .10.“加速度计”作为测定物体加速度的仪器，已被广泛地应用于飞机、潜艇、导弹、航天器等装置的制导中，如图所示是“应变式加速度计”的原理图.支架a、b固定在待测系统上，滑块穿在a